人工挖孔樁質(zhì)量事故檢測在巖土工程勘察中的應(yīng)用

譚賤兒，李瑞華

（江西省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，江西 南昌 300095）

人工挖孔樁具有施工設(shè)備簡單、無振動、無大量泥漿排放、可以多組工人大面積同步施工，樁底持力層情況直觀易檢查，單樁承載力高，質(zhì)量、工期易保證，工程費用較低等特點[1]，因此工程上得到廣泛應(yīng)用。在人工挖孔樁施工過程中，經(jīng)常遇到地下水豐富或流砂層時，導(dǎo)致施工安全和質(zhì)量隱患。本文介紹某項目人工挖孔樁樁基檢測發(fā)現(xiàn)流砂原因造成嚴(yán)重質(zhì)量事故的實例。

1 工程概況

選用人工挖孔擴底灌注樁，樁徑800（1200）mm、1000（1500）mm，設(shè)計單樁承載力極限值分別為3150kN、4751kN。樁數(shù)分別48 根、2 根，選強風(fēng)化千枚巖作為持力層，樁端進入持力層≥1.0m，樁長≥6m。樁位示意圖見圖1（圖中數(shù)字為施工樁長，為施工單位提供）。

2 地質(zhì)情況

依據(jù)工程勘察報告，該場地屬丘陵山前洪沖積平原地貌，經(jīng)人工回填平整，地勢平坦。場地地層結(jié)構(gòu)自上而下可依次為①雜填土、②粉質(zhì)粘土、③礫砂層、④砂卵石層、⑤強風(fēng)化千枚巖。

上覆雜填土空隙多，松散，滲水性強，所含水主要受大氣降水影響。其下的粉質(zhì)粘土，較致密，孔隙少。屬隔水層；礫砂和砂卵層是本區(qū)主要含水層，水位在地面下1.90m ～5.20m。

3 檢測情況

3.1 低應(yīng)變檢測

樁基施工完畢后于11 月23 日對所有樁進行反射波法低應(yīng)變檢測，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)在建設(shè)場地中部有成片的樁低應(yīng)變波形：樁底反射信號特別明顯，且與錘擊脈沖信號同向，樁底深度與施工記錄樁長基本吻合，迥異于挖孔樁擴底嵌巖的波形特征，典型波形見附圖2：13A#、15C#樁低應(yīng)變波形圖。

3.2 鉆芯檢測

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第8.4.6 條[2]對于嵌巖樁，樁底時域信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同向時，應(yīng)采取鉆芯法、靜載試驗或高應(yīng)變法核驗樁端嵌巖情況。選取13A#、15C#、20C#三根樁于11 月27 日進行了鉆芯檢測，13A#樁鉆芯顯示砼長4.69m，在0.58m ～1.35m 深有嚴(yán)重離析，樁底有2.20m 的沉渣（細(xì)砂）；15C#樁鉆芯顯示砼長4.80m，樁身基本完整，樁底有0.4m 的沉渣（細(xì)砂）；20C#樁鉆芯顯示砼長5.60m，在0.30m ～0.9m深有離析現(xiàn)象，樁底有0.3m的沉渣（細(xì)砂）。因此結(jié)合鉆芯與低應(yīng)變波形初步判定這24 根樁全部為Ⅲ類樁，有待進一步驗證或處理。

3.3 低應(yīng)變復(fù)測和靜載試驗

四個月后，于3 月29 日接建設(shè)單位通知：“所有缺陷樁每根樁鉆取了2 個孔，已進行了高壓注漿處理，可以進場進行低應(yīng)變復(fù)測?！睓z測單位低應(yīng)變復(fù)測后發(fā)現(xiàn)注漿處理效果不明顯，僅有部分樁樁底同向反射信號幅度有所降低（詳見圖2：13A#、15C#樁應(yīng)變波形圖）。經(jīng)協(xié)商溝通決定抽取一根樁進行靜載試驗驗證單樁承載力是否達到要求，檢測單位于7 月2 日對13A#樁進行了靜載試驗，試驗結(jié)果為13A#樁加載至1575kN 時，樁頂總沉降量為92.02mm，該級沉降量為84.50mm，超過前一級荷載（1260kN）沉降量3.37mm 的5 倍，Q－s 曲線呈陡降型，可以確定該樁極限承載力為1260kN，只達到設(shè)計極限承載力3150kN的40%，不能滿足設(shè)計要求。

圖1 樁位示意圖

圖2 13A#、15C#樁低應(yīng)變波形圖

4 原因分析

本工程在低應(yīng)變檢測發(fā)現(xiàn)問題后，統(tǒng)計分析樁長，異常波形的樁有24 根（見圖1 有流砂區(qū)域），樁長為4.7 ～5.4m，平均樁長5.11m，其余樁的樁長為6.0m ～7.6m，與勘察資料對照，波形異常樁樁長明顯偏短且達不到設(shè)計要求的6m。向施工方了解施工情況，施工人員反應(yīng)：“場地內(nèi)原來有條南北向的小支流流向場地東面的玉泉河，現(xiàn)已回填。在人工挖孔至砂卵石層時發(fā)現(xiàn)涌水，水量不大，挖到砂卵石層時部分樁孔有流砂，成孔擴底很困難，有些孔挖到了持力層強風(fēng)化千枚巖，有些孔未挖到持力層，為了防止塌孔，保證安全和進度，在未清理樁底流砂和還有涌水的情況下就進行了混凝土灌注（非水下灌注）?！薄?/p>

人工挖孔樁的質(zhì)量影響因素[3]：①主要有工程水文地質(zhì)因素，比較典型的是地下水和流砂影響成孔質(zhì)量。②樁身混凝土灌注影響成樁質(zhì)量，出現(xiàn)夾渣、斷樁、樁底沉渣過厚（清底不干凈或沒有二次清孔）、樁身混凝土強度不足（原材質(zhì)量差、配合比不達標(biāo)、振搗不均勻）等各種質(zhì)量問題。③安全技術(shù)管理措施也是質(zhì)量形成的關(guān)鍵因素，如技術(shù)交底、安全交底、各項管理措施執(zhí)行不到位等。

結(jié)合上述施工過程出現(xiàn)的現(xiàn)象，樁底流砂是造成本工程質(zhì)量事故的直接原因，問題分析下：

（1）施工單位經(jīng)驗欠缺，不了解場地地質(zhì)條件的特點，場地礫砂和砂卵層地下水微承壓水，地下水比較豐富，對降低地下水位的重要性認(rèn)識不足，技術(shù)上未采取有效的整體降排水措施，對出現(xiàn)流砂的問題未采取專門的應(yīng)對措施，也未向監(jiān)理、建設(shè)、設(shè)計等單位提出書面反應(yīng)，盲目施工，抱有僥幸心理，隱蔽工程驗收環(huán)節(jié)缺位。

（2）人工挖孔作業(yè)人員缺少在流砂層、地下水水量大等復(fù)雜地質(zhì)條件下的成孔成樁經(jīng)驗，仍采取干法澆筑樁身混凝土，甚至邊抽水邊澆筑，使混凝土配合比失去控制，水泥砂漿大量被抽走，造成樁身混凝土標(biāo)號降低、離析或嚴(yán)重離析、甚至斷樁。

（3）在發(fā)現(xiàn)樁基質(zhì)量問題后，施工單位組織人員進行了高壓注漿處理，但未達到預(yù)期效果，擴大了損失，延誤了工期，也是施工管理經(jīng)驗不足的表現(xiàn)。

（4）挖孔樁施工期間，建設(shè)單位和監(jiān)理單位對孔深和孔底情況驗收把關(guān)不嚴(yán)，也有一定的管理責(zé)任。

針對人工挖孔樁施工過程中經(jīng)常遭遇較厚的流砂問題，國內(nèi)目前的施工技術(shù)和施工工藝有多種經(jīng)驗對策進行處理[4]，如利用沒有流砂的樁孔作為集水井進行降水，降低對流砂的擾動，避免砂土水流失；縮短每次護壁的高度，快速穿過流沙砂層；采用剛?cè)嵯酀淖o壁材料（粗鋼筋、較寬的毛竹片，和編織袋、干稻草、棉絮等組合運用）對流砂層進行堵塞處理；流砂很嚴(yán)重時可以下鋼套筒，并采用澆筑低標(biāo)號素混凝土封閉孔底的辦法處理（凝結(jié)后再鑿除）。

該項目由于種種原因，拖延四年后，原來所有50 根樁報廢處理。在原建設(shè)場地內(nèi)移位采用人孔挖孔樁重新施工，吸取了經(jīng)驗教訓(xùn)，經(jīng)檢測未再出現(xiàn)質(zhì)量問題。

5 結(jié)語

人工挖孔樁灌注樁的施工質(zhì)量雖然容易控制，但往往參建各方麻痹大意，容易放松管理，釀成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，一旦樁基存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題，既延誤工期，又造成很大的經(jīng)濟損失，這既有地質(zhì)條件特殊等客觀原因，又有施工單位經(jīng)驗欠缺、管理松散、盲目施工等主觀原因。從施工管理方面，在樁基施工的每一環(huán)節(jié)都要精心組織，精心施工，嚴(yán)格達到規(guī)范設(shè)計要求，要選用有資質(zhì)、有能力、有經(jīng)驗的隊伍進行施工，確保工程質(zhì)量。我們檢測人員更需以高度的責(zé)任心，通過低應(yīng)變、鉆芯、靜載試驗等多種檢測方法對樁基進行綜合分析判定，按規(guī)范要求認(rèn)真分析缺陷性質(zhì)、程度及造成的原因，把握好樁基驗收環(huán)節(jié)的工作。