某水泥攪拌樁復(fù)合地基質(zhì)量問題原因探討和處理措施

顧成永 米拓

摘 要：通過某水泥攪拌樁復(fù)合地基質(zhì)量問題實(shí)例，闡明在施工過程中影響質(zhì)量的因素，以及處理措施。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁 復(fù)合地基 承載力特征值 多元復(fù)合地基 加固處理

1工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

擬建工程位于邢臺(tái)市某縣城的北部。擬建四棟多層建筑，均為地上6+1層，磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深-2.20m，±0.00相當(dāng)于絕對(duì)高程34.586m。

1.2地質(zhì)條件

（1）地層

根據(jù)勘察報(bào)告，主要地層由上至下分層描述如下：

①耕土：黃褐色，主要由粉土構(gòu)成，稍濕，稍密狀態(tài)，含有大量植物根系。

②粉土：褐黃色，濕～很濕，稍密狀態(tài)，低壓縮性土。

③粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑狀態(tài)，中等壓縮性土，局部夾有粉土薄層。

④粉土：黃褐色，主為粉粒，濕～很濕，中密狀態(tài)。

⑤粉質(zhì)粘土：灰褐色，主為粘粒、粉粒，可塑狀態(tài)，局部夾有粉土薄層。

⑥粉土：褐黃色，主為粉粒，濕，中密狀態(tài)，低壓縮性土。

⑦粉質(zhì)粘土：灰褐色，濕，主為粘粒、粉粒，可塑狀態(tài)。

⑧粉土：褐黃色，主為粉粒，濕，中密～密實(shí)狀態(tài)。

⑨粉土：褐灰色，主為粉粒，濕，中密～密實(shí)狀態(tài)。

（2）地下水

本場(chǎng)地穩(wěn)定水位埋深為5.25～7.00m，穩(wěn)定水位標(biāo)高約26.62m。地下水類型為上層滯水，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和區(qū)域側(cè)向逕流，水位變幅約為2.0m。地下水對(duì)建筑材料具微腐蝕性。

（3）地基土主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，本工程基底土質(zhì)為②層粉土。由于天然地基承載力特征值不能滿足設(shè)計(jì)承載力和變形要求，要求采用水泥攪拌樁復(fù)合地基，處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于160KPa，最終沉降量不大于100mm，局部?jī)A斜滿足規(guī)范要求。

2水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）樁徑：根據(jù)當(dāng)?shù)貦C(jī)械選擇樁徑為500mm。

（2）樁長(zhǎng)：有效樁長(zhǎng)10.0m，保護(hù)樁長(zhǎng)不小于0.5m。樁端持力層為（5）層粉質(zhì)粘土，樁端進(jìn)入持力層不小于0.5m。

（3）單樁承載力：依據(jù)巖土勘察報(bào)告中的樁基參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)規(guī)范及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)取值120KN。

（4）樁土材料及強(qiáng)度：水泥采用普通硅酸鹽水泥Po42.5；摻入量為18%；水灰比0.45～0.55；28天軸心抗壓強(qiáng)度平均值不小于2.5MPa。

（5）水泥土攪拌樁面積置換率：經(jīng)計(jì)算復(fù)合地基面積置換率：m==17.84%。實(shí)際布置樁時(shí)按間距1.0m正方形布置。實(shí)際面積置換率為19.36%，實(shí)際計(jì)算處理后的復(fù)合地基承載力特征值為172.2KPa。

（6）褥墊層設(shè)計(jì)：采用碎石屑料，最大粒徑不大于30mm，厚度為200mm，鋪設(shè)范圍超出基礎(chǔ)墊層不小于200mm。

3水泥攪拌樁施工和檢測(cè)情況

3.1施工機(jī)械和施工時(shí)間

使用LH805單軸攪拌樁機(jī)白天施工，夜間停工?；坶_挖預(yù)留樁保護(hù)樁長(zhǎng)為500mm。施工過程中施工單位未反饋異常信息。

3.2質(zhì)量檢測(cè)情況

在四棟樓樁基施工全部完成后，采用靜載荷試驗(yàn)方法對(duì)水泥攪拌樁質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)。其中三棟建筑物單樁和單樁復(fù)合地基檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。在12#樓中檢測(cè)四根單樁，三根合格，位于西南部的565#樁試驗(yàn)結(jié)果為80KN，未達(dá)到設(shè)計(jì)值；之后在565#樁的同區(qū)域和班次又選擇了二根樁進(jìn)行單樁檢測(cè)，均未達(dá)到設(shè)計(jì)值（678#樁試驗(yàn)結(jié)果為98KN，377#樁試驗(yàn)結(jié)果為105KN）。采用該區(qū)段的563#樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為125 KPa，也未達(dá)到設(shè)計(jì)值。

4質(zhì)量事故原因分析

當(dāng)出現(xiàn)樁質(zhì)量檢測(cè)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，在增加了檢測(cè)數(shù)量后，各樁仍未達(dá)到設(shè)計(jì)值。針對(duì)該情況，由甲方組織對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)和施工過程進(jìn)行了檢查，對(duì)事故的原因進(jìn)行了查找和分析。

單樁和單樁復(fù)合地基不合格的均體現(xiàn)在：總沉降量大，超出規(guī)范允許值，從對(duì)樁體的觀察來(lái)看，樁頭完整。因此從經(jīng)驗(yàn)上來(lái)講，主要原因應(yīng)該是單樁承載力不足造成，但不排除其他原因，比如樁體中下部斷樁、樁間土強(qiáng)度低、樁體強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求等原因。

經(jīng)對(duì)多方資料進(jìn)行收集、核對(duì)和分析，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地基土及一根樁開挖驗(yàn)證等方法，認(rèn)為造成質(zhì)量事故的原因是多方面的，總結(jié)如下：

4.1施工管理

根據(jù)調(diào)查，施工單位和監(jiān)理單位均存在管理不到位情況，在施工過程中均存在管理人員不在現(xiàn)場(chǎng)的情況，其間施工的質(zhì)量不能得到有效監(jiān)控和保證。

4.2施工質(zhì)量

在施工時(shí)，在管理人員不在場(chǎng)情況下，存在樁復(fù)攪長(zhǎng)度不足的問題，這樣，會(huì)造成下部樁體材料強(qiáng)度降低，影響樁體強(qiáng)度和單樁承載力強(qiáng)度值。經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樁個(gè)別開挖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了攪拌樁局部位置水泥含量很少的情況。這是發(fā)生質(zhì)量問題的原因之一。

4.3地層條件

根據(jù)勘察資料，基底土質(zhì)均為②層粉土，且土質(zhì)均勻。在樁檢測(cè)不合格問題出現(xiàn)后，經(jīng)對(duì)基槽土質(zhì)進(jìn)行鑒別及對(duì)施工中情況、場(chǎng)地歷史進(jìn)行重新調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)樁質(zhì)量問題區(qū)域，原為一池塘，深3～4米，后人工用素土松散堆積回填，回填時(shí)間約2年左右，未進(jìn)行正規(guī)的碾壓處理。該區(qū)該層土強(qiáng)度低，松散，其強(qiáng)度及側(cè)阻力均不能達(dá)到報(bào)告中所提供數(shù)值強(qiáng)度，該問題在勘察報(bào)告中未提及，現(xiàn)場(chǎng)施工人員在施工時(shí)，雖然發(fā)現(xiàn)較其他地段軟弱，也未及時(shí)上報(bào)，而現(xiàn)場(chǎng)管理人員，均未發(fā)現(xiàn)該問題，這是造成本工程質(zhì)量問題的關(guān)鍵。

4.4檢測(cè)方法

由于受環(huán)保的嚴(yán)格管控，建設(shè)工程施工時(shí)間不能保證，建設(shè)單位為趕工期，要求檢測(cè)單位提前進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)。由于前3棟樓完成時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)正常。12#樓最后施工，試驗(yàn)時(shí)間距樁完成時(shí)間僅10天。在出現(xiàn)不合格樁后，補(bǔ)壓樁的完成時(shí)間也不足15天，均未達(dá)到規(guī)范要求的28天的時(shí)限，但可以看出，單樁強(qiáng)度隨著時(shí)間增長(zhǎng)而呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

4.5 設(shè)計(jì)要求

由于該地區(qū)原為區(qū)域性泄洪區(qū)，且局部坑塘較多，雖然勘察報(bào)告中未提及坑塘等，但是設(shè)計(jì)圖紙中明確要求在開槽后且在樁施工前先進(jìn)行初驗(yàn)槽，以確定基底土質(zhì)情況，再行施工，并提出當(dāng)遇有填土?xí)r應(yīng)挖除并采用素土分層夯填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，回填土強(qiáng)度不低于②層粉土強(qiáng)度，施工時(shí)壓實(shí)系數(shù)不小于0.97的要求。但是，本工程在開槽后，未進(jìn)行驗(yàn)槽，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部回填土，同時(shí)在施工時(shí)也未加注意，從而造成如此結(jié)果。

5質(zhì)量問題的處理

針對(duì)本工程出現(xiàn)的質(zhì)量問題，本次經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的原則，提出如下處理意見。

勘察單位對(duì)回填土區(qū)補(bǔ)充勘察，提供回填土的分布范圍、深度及變化，以及回填土的強(qiáng)度及相關(guān)參數(shù)值，并提出針對(duì)性的處理意見。

根據(jù)補(bǔ)充勘察資料及現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查，提出如下方案：一是將回填土全部挖除，采用設(shè)計(jì)要求的換填方法；二是利用長(zhǎng)短樁的方法加固回填土，以達(dá)到復(fù)合地基設(shè)計(jì)承載力要求。第一種方案需大面積開挖，且回填土厚度大，對(duì)原施工樁有一定的影響。第二種方案則相對(duì)簡(jiǎn)單，僅在原樁的對(duì)角線中點(diǎn)加水泥攪拌樁，通過計(jì)算承載力確定樁長(zhǎng)及提高的幅度即可，施工起來(lái)也相對(duì)方便。因此最終確定加樁形成長(zhǎng)短樁多元復(fù)合地基的方法來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)計(jì)算，在回填土區(qū)域現(xiàn)有樁的對(duì)角中心位置均增加一個(gè)樁，有效樁長(zhǎng)6.0m，水泥攪拌樁采用原配比及施工工藝，設(shè)計(jì)計(jì)算采用原試驗(yàn)樁的最小值。根據(jù)最終補(bǔ)樁試驗(yàn)結(jié)果，復(fù)合地基承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，效果良好。

6結(jié)論與建議

通過本工程出現(xiàn)的問題，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在進(jìn)行水泥攪拌樁施工時(shí)，一定要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督管理，同時(shí)勘察單位應(yīng)認(rèn)真做好勘察工作。在施工中應(yīng)按照相應(yīng)的管理程序，開槽后先初步驗(yàn)槽，無(wú)誤后再進(jìn)行樁施工；檢測(cè)單位也不能任由他方指揮，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定時(shí)間要求進(jìn)行檢測(cè)，方可真實(shí)客觀反應(yīng)樁的質(zhì)量的真實(shí)情況。只有通過嚴(yán)格的施工管理方可切實(shí)保證工程質(zhì)量，使建筑質(zhì)量百年無(wú)憂。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 （JGJ 79-2012） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2011年 北京

[2] 《水泥土樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程》 （DB 13（J）T39-2016） 中國(guó)建材工業(yè)出版社 2016年 北京

[3] 《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》 （GB50202-2018） 中國(guó)計(jì)劃出版社 2018年 北京

作者簡(jiǎn)介：顧成永，男，47歲，高級(jí)工程師，工作方向巖土工程。