某十八層鋼筋混凝土樁架剪力墻結構住宅樓樁基礎工程質量事故分析

黃和培

摘要：文章通過具體的工程實例，分析了樁基礎工程產生質量事故的原因，并提出了一些防治措施，對從事工程設計、施工的技術人員具有一定的參考價值。

關鍵詞：混凝土灌注樁；樁基礎工程；質量事故

中圖分類號：TU311文獻標識碼：A文章編號：1009-2374(2009)13-012-02

樁基工程的施工是一項技術性十分強的施工技術，又是屬于隱蔽工程，在施工過程中，如處理不當，就會發(fā)生工程質量事故。但由于目前尚無可靠快速的檢測方法及時掌握并了解成樁過程中的質量，樁基礎施工發(fā)生的質量問題，往往是多方面原因造成。

一、混凝土灌注樁常見質量事故分析

(一)干作業(yè)成孔灌注樁

干作業(yè)成孔灌注樁，即不用護壁措施而直接排出土成孔的灌注樁，適用于地下水以上的地質條件。

干作業(yè)成孔灌注樁常見的質量問題：孔底虛土多、樁身混凝土強度低于設計要求、塌孔、樁孔偏斜、樁頂位移偏差大等。

1孔底虛土多。成孔后，孔底虛土過多，厚度超過規(guī)范的規(guī)定(端承樁≤50mm，摩擦樁≤150mm)。

主要原因有：(1)土質差，如松散填土；含有爐灰、磚頭等大量雜物的土層；以及流塑淤泥、松散砂土等，成孔后或成孑L過程中土體容易坍落。(2)鉆桿不直或使用過程中變形，鉆桿拼接后彎曲等都能使鉆桿在鉆孑L過程中產生晃動，造成孔徑擴大，提鉆時部分土滑落孔底。(3)孔口的土示及時清理干凈，使土掉入孔內，或因款及時灌注混凝土，孔壁或孔底被雨水沖刷或浸泡。

2樁身混凝土強度低于設計要求。灌注的鋼筋混凝土樁身表面有蜂窩、空洞、樁身夾土、分段級配不均勻。分析其原因，主要有：(1)混凝土配合比不當，材料選用不合現(xiàn)，造成樁身混凝土強度低；(2)沒有按照合理的施工工藝邊灌邊振搗，混凝土不密實，出現(xiàn)蜂窩孔洞等；(3)灌注混凝土時，孔壁受到振動使孔壁土塌落，同混凝土一起灌入土中，造成樁身夾土，或放鋼筋籠時碰到孔壁土掉入孔內；(4)每盤或每車混凝土的攪拌時間或水灰比不一致造成和易性不勻，坍落度不一，灌注時有離析現(xiàn)象。使樁身出現(xiàn)分段不均勻。

3塌孔。成孔后，孔壁局部塌落的主要原因有：(1)在有砂卵石、卵石或流塑淤泥質土夾層中成孔，這些土層不能直立而塌落；(2)局部有上層滯水滲漏作用，使該層坍塌；(3)成孔后沒有及時澆注混凝土；(4)樁孔偏斜，成孔后，樁孔偏離樁軸線，樁孔垂直偏差大于規(guī)范要求的1％。

(二)濕作業(yè)成孔灌注樁

濕作業(yè)成孔灌注樁是指采用泥漿護壁排出土成孔的灌注樁。適用于一般黏性土、淤泥和淤泥質土及砂土地基，尤其適宜在地下水位較高的土層中成孔。

1塌孔。鉆孔灌注樁的塌孔質量事故主要有三類，一類是成孔過程中塌孔、埋鉆；第二類是澆注混凝土前塌孔，造成沉渣超厚；第三類是混凝土澆筑過程中塌孔形成縮頸夾泥、斷樁。

2成孔偏斜。(1)建筑場地土質松軟，樁架不狠，鉆桿導架不垂直；(2)鉆機磨損嚴重，部件松動；(3)起重滑輪邊緣、固定鉆桿的卡孔和護筒三者不在同一軸線上，又沒有經常檢查和校正；(4)鉆孔彎曲或連接不當，使鉆頭鉆桿中心線不同軸；(5)土層軟硬差別大，或遇障礙物。

3樁身夾泥、斷樁的主要原因有：(1)孔壁坍塌；(2)水下澆注混凝土時，導管提出混凝土面；(3)澆注混凝土過程中產生卡管停澆；(4)混凝土澆筑不及時。

二、工程實例

(一)背境資料

某市橋苑新村B棟大樓為18層鋼筋混凝土剪力墻結構住宅樓(以下簡稱B棟樓)，建筑面積1.46萬m²，總高度56.6m。2008年1月開始樁基施工，4月初基坑挖土，9月中旬主體工程封頂，11月底完成室外裝修和室內部分裝飾及地面工程，12月3日發(fā)現(xiàn)該樓向東北方向傾斜，頂端水平位移470mm，為了控制因不均勻沉降導致的傾斜，采取了在傾斜一側減載與在對應—側加載以及注漿、高壓粉噴、增加錨桿靜壓樁等措施，曾一度使傾斜得到控制。但從12月21日起，B棟婁又突然轉向西北方向傾斜，雖采取糾編措施，但無濟于事，傾斜速度加快，12月25日起，頂樁水平位移2884mm，整座樓重心偏移1442mm。為確保B樓樓結構安全、相鄰建筑及住戶的生命財安全，采取了6～18層定向爆破拆除的措施，造成直接經濟損失711萬元。

(二)原因分析

1樁型的選用。提供該工程地基勘察資料：(1)1.5～6m厚人工回填雜土；(2)8，8～15m高壓縮性淤泥；(3)1_2～3Am厚淤泥質黏土；(4)5～9.6m稍中密細砂；(5)12.4—18m中密粉砂；(6)1.3～3.2m厚砂卵石；(7)基巖。為此，如采用樁基，其樁體必須要穿過較厚的淤泥層。地質勘察報告提出建議：選用大口徑鉆孔灌注樁，樁尖持力層可選用層面埋深40.1～42.6m的強度較好的砂卵石層。

在選擇樁型時，根據(jù)勘察資料提供的地質條件，該地流塑淤泥厚達8～15m，含水量最高為78.1％。設計單位原決定采用鉆孔灌注樁基礎，建設單位為了節(jié)約投資，建設單位要求打入394根砂樁，以改良地基條件，但建設單位為節(jié)約投資，以砂樁打不下去為由不采納，最后設計單位簽字同意取消了砂樁。在這樣的地質條件下，選擇夯擴樁有其缺陷：(1)夯擴樁是一種擠土型樁，在超厚飽和水淤泥地層中施工，像其他打入或預制樁、沉管灌注樁一樣，打入如此巨量、密集的群樁，必然會產生后打入樁對先打入的已達初凝的鄰樁的擠壓，產生偏位；(2)夯擴樁的樁端進入持力層第4層粉砂內的深度較淺，易成為鉸接端，不利于抗水平推力，加上樁周淤泥水平抗力很小，不利于樁基穩(wěn)定。

雖然選擇錯誤的樁型不是這次事故的主要原因，但設計上的先天不足，又取消了砂樁，未考慮淤泥場地條件下施工因素的影響。

2基坑支護方案不能滿足開挖要求。該工程地質勘報告中強調指出：“基坑開挖時應采取坑壁支護及補底封強措施?！辈⑻峁┝丝颖谥ёo設計所需要的有關參數(shù)。設計了開挖5m的支護方案——9排粉噴柱重力式擋土墻，但變形和穩(wěn)定計算難以通過。該方案未成為正式方案。建設單位為了節(jié)約投資，自行確定了支護方案：在基坑南側和東南段五排粉噴樁，在基坑西端二排粉噴樁，其余坑邊采用放坡處理。

基坑支護方案未完成全封閉，基坑開挖后，邊坡產生滑移，出現(xiàn)險隋，支護方案存在嚴重缺陷，造成工程樁大量傾斜，這是樁基礎整體失穩(wěn)的主要原因。

3基坑開挖未按施工方案實施，造成工程樁大量傾斜，并表成部分Ⅲ類樁。(1)在地基土十分軟弱，又無封閉支護措施的情況下，施工單位編制的施工方案是：先在基坑內滿揭表層土3m，再在深坑區(qū)跳坑區(qū)跳格接樁。但在基坑開挖時，僅在深坑區(qū)(D區(qū))揭表層土3m，接著采用5m寬條狀連續(xù)順序開挖時，一次到位，在I區(qū)和Ⅱ區(qū)Ⅱ肖形面5m高的臨空面，致使工程樁大量傾

余。(2)工程樁在土方開挖過程中受到重型機械的碾壓和鏟頭的碰接，形成斷樁。(3)施工單位違反施工規(guī)范，在部分工程樁和粉噴樁齡期未到的情況下就進行基坑開挖。據(jù)調查，基坑內工程樁的共336根，其中歪樁172根，占51.2％，歪樁最大偏位1700mm。與此同時，對工程樁的動測試驗檢測抽查63根工程樁，其中13根為Ⅲ類樁(有4根為深層缺陷，9根為淺層機械開挖引起的損傷)，占被檢測數(shù)的20.6％。原基坑開挖方案在當時當?shù)氐木唧w條件下是比較合理的，但并未得到實施，實際開挖施工不當是導致樁基大量定向偏斜的主要原因。(4)不合格鋼筋的大量使用。基坑在開挖過程中，發(fā)現(xiàn)兩根樁上部斷裂，經查發(fā)現(xiàn)樁身鋼筋脆裂，后經送檢，發(fā)現(xiàn)鋼筋屈服點不明顯，伸長率不合格，并且脆性斷裂。但當時并未引起建設單位的重視。據(jù)調查，該工程樁基使用的鋼材全部由建設單位組織供應，分別從三個供應點先后五次進場φ16鋼筋。建設單位和施工單位僅對第一次進場的鋼筋進行抽樣檢驗，為合格。后四次均未抽樣檢驗，致使不合格的鋼筋進入施工現(xiàn)場。該工程在正常情況下使用部分屈服點、伸長率兩項指標均不合格的鋼材，對樁的豎向承載力不會構成大的影響，但是在工程發(fā)生質量事故過程中，在大量歪樁正接、樁受力條件復雜的情況下，部分樁身鋼筋材質不合格，也是不利因素之一。

4將地下室底板抬高2m，建筑物趕時髦深達不到規(guī)范的規(guī)定，削弱了建筑物的整體穩(wěn)定性。

該工程原設計樁頂標高為-5.50m，當336根夯擴樁已完成190根時，設計人員竟然同意建設單位將地下室底板標高提高2m，從而帶來了下列問題：(1)地下室底板標高往上提高2m，就使該工程埋置深度由-5m變?yōu)?3m。按《鋼筋混凝土高層建筑物結構設計與施工規(guī)程》規(guī)定，最小埋置深度不應小于建筑物高度的1／15。埋置深僅為3，僅僅是建筑物高度的1／18.9，削弱了建筑物的整體穩(wěn)定性。(2)由于地下底板標高往上提2m，使已經完成的190根樁均要接長2，灌注樁的接長處是樁體的最薄弱體，如此大量的接樁具有較大的危險性，特別是已完成的190根樁體中已發(fā)現(xiàn)有不少樁是傾斜的，如垂直地面水平接樁，就使接樁后的樁體形成折線形，不僅嚴重降低單樁承載力，而且在水平推力的作用下，往往使接樁部位首先發(fā)生破壞。

5歪樁上接樁，降低了單樁承載力。在336根樁中，有172根樁是歪樁，其垂直度超出了規(guī)范規(guī)定的允許偏差值，而其中最大偏位竟達1700mm，這種歪樁導致作用力方向的改變，使樁的承載力明顯降低，同時，由于NT室底標高抬高2m，使先期打人的的190根在同一層面上必須接樁，在歪樁上接樁，樁身形成折線形，引起樁身的側向荷載分量，導致單樁承載力下降。

6大量工程樁存在不同程度的質量缺陷。在336根樁施工完成后，通過對所完成的樁進行的檢測，有不少樁存在縮頸、混凝土不密實等。

7基坑回填土未按規(guī)范結構設計總說明回填夯實。回填土是采用雜填土隨意堆積，更沒有分層夯實，降低了基礎的側向限制，不利于建筑物的穩(wěn)定。

三、結語

樁基礎工程，一旦出現(xiàn)質量事故，往往難以補救，給工程項目造成巨大的損失。一定要從地質勘察、設計計算、樁型的選擇、基礎形式的確定、施工方法等各階段嚴格把關才能避免或減少工程質量事故的發(fā)生。