樁基礎(chǔ)常見(jiàn)質(zhì)量事故及分析.doc

樁基礎(chǔ)常見(jiàn)質(zhì)量事故及分析1沈志明 2吳慧明1 慈溪市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站 2 浙江開(kāi)天工程技術(shù)有限公司摘要：基樁工程是建筑工程中最重要的隱蔽工程，但樁基工程質(zhì)量受多項(xiàng)因素的影響，如工程勘察、基樁設(shè)計(jì)、環(huán)境變化、施工質(zhì)量等，尤其施工質(zhì)量最難控制，對(duì)樁基工程質(zhì)量影響最大，所以熟悉樁基礎(chǔ)施工中常見(jiàn)質(zhì)量事故以及事故發(fā)生原因，并了解常見(jiàn)質(zhì)量事故的處理方法，才能有效控制樁基工程質(zhì)量，保證整體工程的安全。一、樁基礎(chǔ)事故定義及樁基礎(chǔ)事故原因樁基礎(chǔ)事故是指由于勘察、設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)工作中存在的問(wèn)題，或者樁基工程完成后其他環(huán)境變異原因，造成樁基礎(chǔ)受損或破壞現(xiàn)象。由樁基礎(chǔ)事故定義可看出樁基礎(chǔ)事故主要原因有：1.工程勘察質(zhì)量問(wèn)題工程勘察報(bào)告提供的地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及樁基建議設(shè)計(jì)參數(shù)不準(zhǔn)確，尤其是土層劃分錯(cuò)誤、持力層選取錯(cuò)誤、側(cè)阻端阻取值不當(dāng)，均會(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)誤導(dǎo)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。2.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題主要有樁基礎(chǔ)選型不當(dāng)、設(shè)計(jì)參數(shù)選取不當(dāng)?shù)葐?wèn)題。不熟悉工程勘察資料、不了解施工工藝，主觀臆斷選擇樁型，會(huì)導(dǎo)致樁基礎(chǔ)施工困難，并產(chǎn)生不可避免的質(zhì)量問(wèn)題；參數(shù)指標(biāo)選取錯(cuò)誤，結(jié)果造成成樁質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或造成很大的浪費(fèi)。3.樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量問(wèn)題施工質(zhì)量問(wèn)題一般是樁基礎(chǔ)質(zhì)量問(wèn)題的直接原因和主要原因。樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量事故原因很多，人員素質(zhì)、材料質(zhì)量、施工方法、施工工序、施工質(zhì)量控制手段、施工質(zhì)量檢驗(yàn)方法等各方面出現(xiàn)疏忽，都有可能導(dǎo)致施工質(zhì)量事故。4.基樁檢測(cè)存在問(wèn)題基樁檢測(cè)理論不完善、檢測(cè)人員素質(zhì)差、檢測(cè)方法選用不合適、檢測(cè)工作不規(guī)范等，均有可能對(duì)基樁完整性普查、基樁承載力確定，給出錯(cuò)誤結(jié)論與評(píng)價(jià)。5.環(huán)境條件的影響例如，軟土地區(qū)，一旦在樁基礎(chǔ)施工完成后發(fā)生基坑開(kāi)挖、地面大面積堆載、重型機(jī)械行進(jìn)、相鄰工程擠土樁施工等環(huán)境條件變化，均有可能造成基樁嚴(yán)重的樁身質(zhì)量問(wèn)題，而且常常造成的是大范圍的基樁質(zhì)量事故。二、幾種主要樁型常見(jiàn)施工質(zhì)量事故分析1.打入式預(yù)制樁樁身本身質(zhì)量問(wèn)題。主要原因有預(yù)制樁生產(chǎn)過(guò)程中材料、胎膜、生產(chǎn)工藝、養(yǎng)護(hù)齡期等控制不嚴(yán)導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不夠，樁身幾何尺寸偏差大等質(zhì)量問(wèn)題，裝卸、運(yùn)輸、堆放不當(dāng)造成樁身裂縫等缺陷，在施工前又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。樁身本身質(zhì)量有缺陷的樁經(jīng)錘擊打入后，將嚴(yán)重影響基樁承載力，造成的事故是很難處理的。接樁質(zhì)量問(wèn)題。主要原因有接樁材料、接樁方法等原因，如上下節(jié)平面偏差、焊接不牢、焊接后停歇時(shí)間過(guò)短、螺栓未擰緊、膠泥質(zhì)量差等?？刹捎脤?duì)接樁部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的方法處理。樁身垂直度問(wèn)題。原因很多，如施工中垂直度控制、布樁密度、打樁路線(xiàn)、持力層面坡度、地面超載、基坑開(kāi)挖、相鄰工程擠土樁施工等，造成基樁傾斜，嚴(yán)重影響樁身質(zhì)量及基樁承載力。處理方法將根據(jù)事故原因采用糾偏補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)樁等方法?！熬艽颉痹斐傻馁|(zhì)量問(wèn)題。打入式預(yù)制樁施打過(guò)程中常出現(xiàn)送樁困難或無(wú)法送樁現(xiàn)象，樁長(zhǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。主要原因有勘察資料失實(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)、樁型、持力層選用不當(dāng)，施工中采用的錘重錘墊不當(dāng)，停歇時(shí)間長(zhǎng)，或出現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象（如夾砂土層等硬土層、地下孤石等），過(guò)多的重錘打擊，易導(dǎo)致樁頭碎裂，樁身?yè)p傷?！吧细〉跄_”造成的承載力不足問(wèn)題。在深厚軟土地區(qū)，已打入的樁在施工其相鄰基樁時(shí)，往往會(huì)發(fā)生整樁“上浮”、樁端離開(kāi)持力層的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對(duì)基樁承載力影響很大，但如果采取措施將“上浮吊腳”樁壓回原位，一般說(shuō)其承載力能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。錘打出現(xiàn)的樁身質(zhì)量問(wèn)題。當(dāng)重錘打擊樁頭時(shí)，由樁頭向樁身射入的壓力波，當(dāng)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、樁尖為軟土層時(shí)，樁尖將反射回拉力波，此時(shí)的拉力波往往會(huì)集中在樁的中部0.30.7倍樁長(zhǎng)的位置；當(dāng)樁尖為硬土層時(shí)，樁尖將反射回壓力波，壓力波到達(dá)樁頂后又產(chǎn)生拉力波，該拉力波一般集中在樁頭部分。如果拉力波產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)預(yù)制樁樁身混凝土抗拉強(qiáng)度，混凝土將會(huì)出現(xiàn)裂縫，形成斷裂面。應(yīng)選用合適的樁型，采用合適的重錘與錘墊，避免錘打中出現(xiàn)樁身質(zhì)量問(wèn)題。2.鉆（沖）孔灌注樁鉆孔灌注樁施工包括泥漿護(hù)壁、水下成孔、水下下籠、清孔、水下灌注等工序，每道工序多或輕或重會(huì)出現(xiàn)一些缺陷。鉆孔傾斜。在鉆進(jìn)過(guò)程中，遇孤石等地下障礙物使得鉆杠偏斜，樁傾斜程度不同，對(duì)基樁承載力的影響不同，由于該類(lèi)事故無(wú)法通過(guò)基樁質(zhì)量檢測(cè)手段測(cè)定，所以施工中的垂直度檢驗(yàn)顯得尤其重要，特別是大直徑鉆孔灌注樁。坍孔。易造成斷樁、沉渣、孔徑突變等缺陷。主要原因有：1）由于護(hù)壁不力。如泥漿質(zhì)量差，易沉淀，比重小，護(hù)筒內(nèi)無(wú)足夠壓力水頭，護(hù)筒埋深不夠，導(dǎo)致筒底漏土等。2）鉆進(jìn)速度過(guò)快。3）操作碰撞。如下落提升鉆具、放置鋼筋籠時(shí)碰撞，由于無(wú)導(dǎo)向裝置的正循環(huán)鉆機(jī)，鉆桿細(xì)，剛度小，搖晃大而造成鉆頭導(dǎo)向圈碰撞孔壁。4）土質(zhì)原因。如粉砂土等粗顆粒土層以及松散地層中成孔時(shí)，常易發(fā)生坍孔事故。5）有較強(qiáng)的承壓水，并且水頭較高，易造成孔底翻砂和孔壁坍塌。充盈系數(shù)過(guò)大。一般設(shè)計(jì)要求混凝土澆灌充盈系數(shù)在1.051.25之間，但由于成孔的工藝，地質(zhì)條件等原因，造成充盈系數(shù)超過(guò)1.3，甚至于達(dá)到1.6或更大，這都屬于施工不正?，F(xiàn)象，它既造成材料的浪費(fèi)，也造成左右樁剛度不一致的弊病。樁身縮徑、夾泥、斷樁、離析，均為不同程度的樁身質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)基樁承載力有很大影響，一般說(shuō)發(fā)生原因有：1）斷樁?；炷翝沧⑦^(guò)程中，導(dǎo)管不慎拔出混凝土面，或由于堵管、停電等原因而采取的拔管措施，或軟土層中流土，砂土層中流砂擠入鋼筋籠內(nèi)，或是導(dǎo)管大量進(jìn)水?；炷凉嘧⒅谐霈F(xiàn)的這些事故，會(huì)使混凝土灌注面與護(hù)壁泥漿混合，形成斷裂面。此外，采用機(jī)械挖土?xí)r，機(jī)械設(shè)備對(duì)樁頭的碰撞易使樁淺部斷裂。鉆孔灌注樁在使用商品混凝土?xí)r，在混凝土澆注過(guò)程中，由于坍孔較大，實(shí)際灌注的混凝土量大大超過(guò)預(yù)估的混凝土量，在再灌時(shí)的混凝土超過(guò)原混凝土的初凝時(shí)間，產(chǎn)生樁身淺部局部裂縫。2）夾泥?；炷凉嘧⑦^(guò)程中，出現(xiàn)坍孔和內(nèi)擠，坍落和擠入的土體混入混凝土中，這是一種嚴(yán)重樁身缺陷。3）離析?；炷梁鸵仔圆?、混凝土初灌量過(guò)小、導(dǎo)管進(jìn)水、導(dǎo)管埋深不足、在混凝土初凝前地下水位變化等，造成樁身局部斷面混凝土膠結(jié)不良，離析。4）縮徑。鋼筋籠設(shè)計(jì)太密，如果混凝土級(jí)配和流動(dòng)性差時(shí)，造成樁身某些斷面尺寸達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或地下承壓水對(duì)樁周混凝土侵蝕?？椎壮猎??？椎壮猎鼘?duì)端承樁、摩差端承樁來(lái)說(shuō)，孔底沉渣對(duì)其承載力有著致命的影響，處理也很困難。施工中未按有關(guān)規(guī)范要求清孔、清孔后未及時(shí)灌注混凝土、下鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁、混凝土初灌量太小、混凝土灌注前出現(xiàn)坍孔，這些現(xiàn)象多會(huì)造成孔底沉渣超標(biāo)，采用正循環(huán)法施工時(shí)沉渣問(wèn)題更為突出。初灌方法不當(dāng)造成的質(zhì)量事故。在混凝土初灌過(guò)程中存在一定的質(zhì)量隱患，如采用阻球法進(jìn)行初灌時(shí)，如果樁徑較小，阻球常夾在導(dǎo)管與鋼筋籠之間而無(wú)法上浮，采用混凝土塊法又易堵塞導(dǎo)管，采用砂袋法時(shí)，由于砂袋密度與混凝土接近，但強(qiáng)度低于混凝土，一旦沉于樁底易造成沉渣，夾在樁身造成樁身質(zhì)量缺陷。故建議采用混凝土袋法，能達(dá)到不堵管，不造成沉渣，滿(mǎn)足樁身強(qiáng)度的要求。樁頭浮漿。這是正?，F(xiàn)象，但樁頭必須處理后才能使用，由于樁頂是承受荷載最大的部位，所以這里著重要提出的是如何處理樁頂浮漿，對(duì)大直徑鉆孔樁，建議先采用氣泵等機(jī)械方法進(jìn)行上部清樁，在距設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5米時(shí)，必須采用人工鑿除法，對(duì)小直徑樁建議采用人工鑿除法，避免機(jī)械施工。另外，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)灌注樁在可能的情況下應(yīng)加大超灌長(zhǎng)度。3.人工挖孔樁理論上講，人工挖孔是最容易控制施工質(zhì)量的樁型，但實(shí)際施工中應(yīng)保證以下的施工質(zhì)量：樁底積水。樁底積水如果可以人工清除，必須清除、擦干。如果存在地下滲水，人工無(wú)法清干，必須采用機(jī)械降水，否則極易造成樁底混凝土離析，由于一般的挖孔樁屬端承樁，樁底混凝土離析造成的事故很難處理。樁身混凝土的灌注。對(duì)樁長(zhǎng)較短的樁，可采用滑板法灌注，不應(yīng)采用直接傾倒法。樁長(zhǎng)較長(zhǎng)的樁，嚴(yán)禁直接傾倒，否則極易造成混凝土離析、混凝土夾氣、夾泥；不應(yīng)采用滑板法，也易造成混凝土離析、混凝土夾氣、夾泥；應(yīng)采用導(dǎo)管法送漿，邊送邊采用機(jī)械振搗。4.沉管灌注樁在多層工業(yè)與民用建筑工程中，就地沉管灌注樁與其技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較上的優(yōu)勢(shì)被廣泛采用。沉管灌注樁為擠土型樁，樁徑一般為377、426，樁長(zhǎng)20m左右。近些年由于施工設(shè)備與技術(shù)的提高，樁徑有著逐步增大的趨勢(shì)，出現(xiàn)了500、550樁徑的沉管樁，樁長(zhǎng)在浙江省寧波地區(qū)最長(zhǎng)達(dá)到45m左右，長(zhǎng)徑比達(dá)到8090。沉管樁有振動(dòng)、靜壓等施工方法，鑒于沉管灌注樁截面尺寸的特點(diǎn)，無(wú)論哪種施工方法，施工中易產(chǎn)生以下質(zhì)量問(wèn)題有：縮徑、夾泥、離析?；炷脸溆禂?shù)硬土中小于1.1，軟土中小于1.2。原因主要有：1）土的性狀原因。在軟土中沉樁時(shí)，土受到強(qiáng)制擾動(dòng)產(chǎn)生超孔隙水壓力，在樁管拔出后擠向剛灌注的混凝土，使樁身局部縮徑或夾泥。所以軟土層中一定要控制拔管速度。在軟硬土層交界處，也極易發(fā)生縮徑現(xiàn)象，如回填的池塘，回填土下夾有未被清除的河底淤泥，在這種地層中沉管施工，縮徑往往發(fā)生在淤泥地層中。在樁身埋置范圍內(nèi)的土層中有承壓地下水，樁身會(huì)產(chǎn)生局部縮徑現(xiàn)象。2）拔管速度過(guò)快。施工中不按有關(guān)規(guī)范要求，拔管速度過(guò)快，造成管內(nèi)混凝土高度過(guò)低，使得混凝土的排擠力小于地層地側(cè)壓力而造成縮徑夾泥。3）管內(nèi)混凝土量少。管內(nèi)混凝土應(yīng)保持2m左右高程，并高于地下水位1.01.5m或不低于地面高程，否則管外土體擠入造成縮徑夾泥。4）混凝土質(zhì)量差。坍落度小，和易性差，拔管時(shí)管壁對(duì)混凝土產(chǎn)生摩阻力造成縮徑離析。5）樁間距過(guò)小，鄰近樁施工時(shí)擠壓也有可能造成縮徑。6）采用反插法施工工藝時(shí)，反插深度太大，易把孔壁周?chē)耐馏w擠入樁身，形成夾泥。7）樁身滲水引起的離析。沉樁時(shí)，土受到強(qiáng)制擾動(dòng)產(chǎn)生超孔隙水壓力，樁周土如果為滲透系數(shù)較大的土層時(shí)，在樁管拔出混凝土灌注的過(guò)程中，土中的超空隙水壓力會(huì)向尚未初凝的樁身混凝土中滲透，沿樁身向水壓力較小的樁頂上移，常見(jiàn)樁頂冒水現(xiàn)象，造成樁身上部混凝土離析，這種質(zhì)量事故很難控制，施工中應(yīng)加強(qiáng)觀察。斷樁。一般為貫穿全截面的水平向裂縫，造成斷樁的原因與縮徑基本相同，主要是工程地質(zhì)、施工工藝、混凝土質(zhì)量、設(shè)計(jì)樁距、挖土碰撞等原因。尤其在軟土地區(qū)，當(dāng)布樁密度較大時(shí)，鄰近樁互相水平向擠壓，常常在鋼筋籠底部形成斷裂面，斷樁嚴(yán)重程度大于縮徑?！暗跄_樁”。樁底混凝土架空或樁底進(jìn)泥砂，在樁底部形成薄弱層，造成原因一般有：1）預(yù)制樁尖質(zhì)量差。在沉管時(shí)，樁尖由于強(qiáng)度不足被擠壓破損后進(jìn)入樁管，在振拔時(shí)未能將樁尖壓出，直到管拔至一定高度才落下，但未能落到原標(biāo)高，形成“吊腳”；或者樁尖被擠壓破碎后，泥砂和水從破損處擠入樁管，與樁底混凝土混合成松軟的薄弱層。2）樁長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，活瓣樁尖被周?chē)馏w包圍打不開(kāi)，拔管至一定高度后才打開(kāi)。3）混凝土級(jí)配不合理，和易性差，在拔管時(shí)，混凝土拒落，造成樁尖下沒(méi)有混凝土或量少，一般稱(chēng)為“軟樁”，類(lèi)似這種故障可使用大流動(dòng)性的混凝土或如壓拔管的辦法來(lái)杜絕事故的出現(xiàn)。5.環(huán)境變異導(dǎo)致樁基礎(chǔ)事故的環(huán)境因素很多，常見(jiàn)的因素有：基礎(chǔ)開(kāi)挖對(duì)工程樁造成的影響。例如，機(jī)械挖土?xí)r，挖機(jī)碰撞樁頭，一般容易導(dǎo)致樁的淺部裂縫或斷裂。在軟土地區(qū)深基坑開(kāi)挖時(shí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)使基坑附近的工程樁產(chǎn)生較大的水平位移，灌注樁樁身中上部會(huì)裂縫或斷裂，薄壁預(yù)應(yīng)力管樁樁身上部裂縫或斷裂，厚壁預(yù)應(yīng)力管樁與預(yù)制方樁在第一接樁處發(fā)生樁身傾斜，基坑降水產(chǎn)生的負(fù)摩阻力對(duì)樁身強(qiáng)度較差的樁產(chǎn)生局部拉裂縫。相鄰工程施工的影響。間距較近的鄰近建筑施工密集的擠土型樁時(shí)，如不采取防護(hù)措施，土