淺析影響鉆孔灌注樁質量主要因素

劉會會，田 普

(內蒙古自治區工程建設協會，內蒙古 呼和浩特 010000)

地基基礎作為分部分項工程中極為關鍵的一部分，承載著整個建筑物(構筑物)的重量，發揮著不可替代的作用，尤其是深基礎工程中的鉆孔灌注樁，因其承載能力大、適用性強等特點，得到了廣泛的應用。但在施工活動中，人為意識的誤判、現場環境防護的不到位及有針對性施工安全管理措施的缺失，都會造成諸多施工質量隱患，當質量安全隱患積累達到一定數量時，就會大大提高質量事故發生的概率。近年來，鉆孔灌注樁工程施工質量事故在建設工程領域質量事故中比例呈上升趨勢，傷亡事故也時有發生，造成的經濟損失巨大。一般來講，建筑物地基基礎出現嚴重的質量問題，基本上可以說是不可彌補。工程質量事故慘重的教訓和社會影響非常值得我們深思。因此，我們要認真分析總結鉆孔灌注樁質量事故的成因，重視與提高施工過程中的質量安全管理意識，才能有針對性地研究和探索一套防范施工事故的方法和措施。

1 鉆孔灌注樁質量控制方法的應用

本文運用工程項目管理質量控制方法中的調查表法、排列圖法、層次分析法、因果圖分析法及其組合，并結合多年的鉆孔灌注樁施工質量事故工程實例，對鉆孔灌注施工質量成因進行了系統分析。

1.1 采用調查表與排列圖法綜合分析鉆孔灌注樁質量影響因素

筆者通過對2 000根鉆孔灌注樁樁身質量完整性檢測數據資料的分析和整理，評價可得出如圖1所示的樁身質量分布情況餅狀圖，其中Ⅰ類樁1 400根，占總樁數的70%；Ⅱ類樁500根，占總樁數的25%；Ⅲ類樁60根，占總樁數的3%；Ⅳ類樁40根，占總樁數的2%。

在實際工程中，不允許存在Ⅳ類樁，該類型樁作為報廢樁處理，需要依據審定的處理方案重新施工補樁；Ⅲ類樁視工程具體情況會同有關單位協商處理。因為Ⅲ類樁已經影響到樁的承載能力發揮，如不重視會導致嚴重的質量安全事故，一般遇到此類情況，通過對缺陷樁開挖驗證、鉆芯取樣等直接手段來查明造成質量事故的具體原因，組織相關人員提出處理方案，邀請行業專家等對處理方案的可行性進行論證。

圖1 鉆孔灌注樁質量缺陷類別統計

對檢測、鑒定為Ⅲ、Ⅳ類的鉆孔灌注樁進行開挖驗證發現，樁身缺陷主要包括嚴重縮頸、嚴重離析、夾層、夾泥、斷樁及短樁等。根據對90根Ⅲ、Ⅳ類樁開挖、鉆芯取樣，將試樣觀察檢驗結果分析統計后匯總結果見表1。

表1 不合格點頻數頻率統計

表中5種樁身質量缺陷中，無論是哪一種缺陷對于樁承載力的影響都是致命的，而造成這些缺陷的影響因素復雜多變，目前，現有的檢測手段很難對其缺陷類型進行明確的劃分，對整個建筑的影響程度及加固處理后的效果也是難以把握，在經濟上也是難以承受的，處理不當會嚴重拖延施工工期。

為了避免或者盡可能減少質量缺陷，需要分析判斷造成質量缺陷的原因，將造成質量缺陷的因素逐一尋找出來，并進行整理、分類，然后，對這些分類的影響因素進行細化，直到分解細化為可以落實到能夠直接處理的層面。

在對各影響因素進行分析歸類前需要對因果分析圖中影響質量因素的5大要素，即人、機械、材料、方法、環境進行統計分析，將主要影響因素找出來，然后針對主要影響因素進一步分析。如圖2所示，該統計圖是筆者在參與90根鉆孔灌注樁施工及檢測并收集其質量事故統計數據后分析整理所得。

表2 影響鉆孔灌注樁質量因素統計

圖2 鉆孔灌注樁成樁質量因素統計

圖3 影響鉆孔灌注樁質量因素排列

根據表2和圖2繪制出如圖3所示的鉆孔灌注樁質量因素排列圖，通過對該圖的觀察與分析，可以清楚地看出各因素的影響程度，利用ABC分類法分析確定施工工藝過程、材料、施工機械為A類，測量、施工人員和施工環境為B類，專項施工方案為C類。

1.2 采用層次分析法分析鉆孔灌注樁質量影響因素

因為在統計數據時會有一定偏差，所以在考慮影響質量因素時略微保守，將影響鉆孔灌注樁成樁質量的主要因素分別確定為施工工藝過程、施工所用材料(主要是鋼筋、混凝土)及施工機械，占所有質量影響因素的81%。因此，需要對這3個主要影響因素進一步展開分析研究。其次，應用層次分析法對主要因素劃分為目標層、指標層及子指標層進行逐層分解分析。

用因果分析法可以分析造成質量問題的影響因素及其影響關系。但因果分析圖對于影響因素的描述只限于定性分析，難以看出影響因素的相對重要程度。此處筆者將因果分析法與層次分析法有機結合，簡稱為“層因法”，用以確定影響鉆孔灌注樁施工質量的重要程度，過程如下。

1.2.1 建立鉆孔灌注樁施工測評指標層次結構

根據施工中應重點控制的環節，建立鉆孔灌注樁施工測評指標層次結構，如表3所示。

表3 鉆孔灌注樁施工測評指標層次結構

1.2.2 構造兩兩比較矩陣

通過對各影響因素的影響程度進行量化，構造兩兩比較矩陣，計算每個影響因素的權重。本文在研究過程中邀請了30位從事樁基設計、施工及檢測行業的專業人士根據1～9標度法對各項因素的權重進行賦值。所有成員將根據自己對于鉆孔灌注樁施工測評指標體系中各指標的理解，在兩兩對比其重要性程度后分別進行賦值。對各成員的賦值表進行一致性檢驗，通過檢驗的數據再進行加權平均計算后得到判斷矩陣。

1.2.3 指標層B中各指標Ui對目標層A的影響程度計算

1.2.3.1 對指標層B中的5個指標進行兩兩評判，得到表4。

表4 判斷矩陣U—Ui

1.2.3.2 權重系數的計算。

則權重系數：

W=(0.425 0.098 0.098 0.208 0.171)T

1.2.3.3 最大特征值近似值λmax的計算。

=5.101

1.2.3.4 一致性檢驗。

=0.022 5<0.10

判斷矩陣一致性檢驗合格。

1.2.4 子指標層C中各指標Uij對B中各指標Ui的影響程度計算

計算過程與指標層B中各指標對目標層A的影響程度計算過程相同。

1.2.4.1 影響成孔質量U1的權重統計表。

表5 判斷矩陣U1—U1j

=0.008 3<0.10

判斷矩陣一致性檢驗合格。

1.2.4.2 影響混凝土質量U2的權重統計表。

表6 判斷矩陣U2—U2j

=0.030 1<0.10

判斷矩陣一致性檢驗合格。

1.2.4.3 影響鋼筋籠U3的權重統計表。

表7 判斷矩陣U3—U3j

=0.024 1<0.10

判斷矩陣的一致性檢驗合格。

1.2.4.4 混凝土澆筑過程U4的權重統計表。

表8 判斷矩陣U4—U4j

=0.053 0<0.10

判斷矩陣的一致性檢驗合格。

1.2.4.5 施工機械U5的權重統計表。

表9 判斷矩陣U5—U5j

=0.015 5<0.10

所以判斷矩陣的一致性檢驗合格。

1.3 采用調查表與排列圖法綜合分析鉆孔灌注樁質量影響因素

根據上述層次分析法計算結果，繪制出重要度因果分析圖，見圖4。

圖4 重要度因果分析

據圖4可以看出，影響鉆孔灌注樁施工質量最主要的因素是成孔質量，其權重最大，為0.425，考核成孔質量的指標包括：樁位中心偏差、沉渣厚度、垂直度、孔深及孔徑偏差，其權重分別為0.377、0.297、0.153、0.088、0.084。這些指標往往隨著地質情況的復雜程度而變化，由于成孔過程中存在不可預見性，其可控性差，應引起足夠的重視，是重點控制的因素。

其次為混凝土澆筑過程的質量控制，其權重為0.208，是決定鉆孔灌注樁質量優劣的最后一道工序，樁身的大部分缺陷是在澆筑過程中形成的，應重點進行控制；施工機械、鋼筋籠、混凝土質量權重分別為0.171、0.098、0.098，這三大類影響因素權重相對較小，控制難度也相對較小，可以在前期采取措施進行有效控制。

2 結束語

工程質量事故的發生必有其規律可循，鉆孔灌注樁質量事故尤為如此。要從施工過程質量管理環節上查找原因，只有通過運用科學質量控制方法對鉆孔灌注樁的質量影響因素進行系統的分析，并針對分析得出的主要影響因素提出相應的質量控制措施，才能降低質量安全事故的發生概率，從而保證鉆孔灌注樁在施工過程中的質量得到有效控制，同時也提高了施工現場質量安全管理水平。