钻孔灌注桩静载检测异常原因分析及应对措施
发布日期：2015-08-11 查看次数：3065
【摘 要】桩基承载力，决定了基础是否能够承担上部建筑的荷载并控制其沉降变形，确保建筑物安全。桩基静载试验，是目前使用最为广泛的桩基承载力检验方法，其检验结果也最为直观、准确、可靠。本文以汉阳四新北路某项目桩基工程为例，对钻孔灌注桩静载检测异常情况的原因及应对措施进行分析和总结。
【关键词】 桩基 钻孔灌注桩 承载力 静载检测 质量控制
1、四新北路某项目桩基静载检测情况介绍
该项目地下室D-67#桩为φ700mm后注浆钻孔灌注桩，设计桩长约31m，桩端入持力层(7-2)中风化粉砂质泥岩不小于1m，采用桩端后注浆，注浆量1.6t，抗压承载力特征值3200KN。该桩实际桩长31.1m，实际入岩深度1.1m。静载检测加载至第七级时沉降陡增，总沉降量超过40mm，且持续沉降无法加压，检测单位判定该桩极限承载力为3840KN。
该桩在成孔、灌注过程中未发现异常情况，但在破除桩头浮浆制作桩帽时，发现钢筋笼中心与桩头砼中心不重合，且桩头直径较大。经复核，钢筋笼中心偏位达到180mm，考虑到可能存在成孔护筒直径过大（φ1200mm）以及测量、对位偏差等因素，后将桩帽护筒反向纠偏50mm，并浇筑砼。经现场分析，初步排除了桩底沉渣过厚、地基土破坏等原因，结合桩帽制作时发现的情况，判断桩帽以下砼破坏的可能性较大。
静载后，经过开挖验证，发现桩帽以下0～2.8m范围内的桩身呈蘑菇头状，最大直径约1800mm；蘑菇头段钢筋笼外的砼纵向开裂，钢筋笼轮廓已大部分露出，钢筋笼内砼轻微呈横向开裂，且有少量夹泥，夹泥截面约70mm×50mm；桩帽与桩身已呈约2°的倾斜。
根据开挖后的观察情况，验证了初步判断结果，并判断原因为钢筋笼倾斜后局部桩身垂直度偏差过大，加上桩芯夹泥影响，静载加载后形成局部应力集中，最终造成桩破坏。后经业主、检测及施工单位协商，另行抽取了一根同类型工程桩进行静载试验，静载结果满足设计要求。
上述情形只是桩基静载检测试验异常的原因之一，事实上，影响静载检测的因素还有很多。本文结合施工经验和参考相关资料对这些因素进行逐一分析，并对如何防范、规避这些问题的出现提出不成熟的应对措施。
2、钻孔灌注桩静载检测异常原因分析及应对措施
2.1 设计、勘察因素
施工单位应根据设计参数、地勘报告以及破坏性试桩施工情况，对单桩承载力进行估算和对比分析，对存在明显偏差的，应在图纸会审中提出质疑。在试桩施工过程中，对地层岩土技术参数明显与施工实际情形不相吻合的，应提请重新补勘。对相关单位明确不进行破坏性试桩的工程，应正面阐述观点，并留存相关记录，避免可能存在的质量风险。
2.2 施工因素
2.2.1桩身缩径
桩身缩径会造成基桩的截面周长和截面积缩小，桩体与地基土接触的面积将随之缩小，单桩承载力（即摩擦力和端阻力）将大幅降低。在施工过程中应从以下方面加强控制：
1）在施工前，应仔细研究地勘报告，并根据实际情况，对易缩径土层采取针对性措施。例如对存在复杂地层的工程进行试成孔作业，并根据试成孔的检测情况，制定适宜的泥浆指标、机械选型等。
2）在开孔前，应对钻头尺寸进行复核，并根据实际情况进行调整，以确保成孔孔径满足设计要求。
3）做好施工准备工作，工序搭接需紧凑，尽量减少空孔停置时间；
4）在成孔提钻有严重刮泥现象、钢筋笼沉放受阻或空孔停置时间较长时，应进行扫孔。
2.2.2夹泥断桩
夹泥断桩即桩身砼不连续，出现较严重的断层。造成断桩的主要原因和应对措施如下：
1）当初灌量不足或拔管过多时，导管内会涌入泥浆，从而形成断桩。在施工前，应将理论初灌量和砼灌注操作规程向现场施工员和操作工人进行详细交底。在施工时，必须坚持拔管前必须测孔的原则，防止在桩身扩径后出现判断错误。
2）灌注前必须安装隔水栓，否则会造成导管内的砼和泥浆混合，从而极易形成桩底、桩头夹泥情况。
3）在灌注前，导管底口与孔底距离不得大于0.5m。当距离过大时，灌入孔内的砼会与孔底泥浆混合，从而造成夹泥情况。
4）当导管密封性性能差而漏水时，导管内砼会出现离析，并形成骨料堆积，从而造成堵管。在施工前，应进行水密性试验；在导管安装时，应仔细检查密封圈是否缺失或损坏。
5）当商砼自身质量较差，如坍落度过大或过小、初凝时间较短时，也容易发生堵管断桩情况。在开工前，应对商砼站的生产能力、质量、运距进行综合考虑和选用。在施工中，应加强砼质量检查，进行现场试块的制作和送检工作。
6）如在灌注过程中出现孔壁坍塌情况时，塌落的泥土会沉积在砼面上，在导管上下活动时，导管接头处极易将泥土带入砼中，从而形成夹泥；同时，塌孔还可能造成测孔、拔管的错误，从而形成断桩。除应加强泥浆的控制外，在灌注过程中还应观察孔口情况，如出现地面塌陷、气泡涌起、浆面异常等情况时，应迅速查明原因，并及时处置。
2.2.3桩身垂直度偏差过大
当桩身垂直度偏差过大时，桩身承载力会衰减。在施工机械就位前，应对场地进行硬化处理，确保机械平稳。同时，在钻进过程中应加强对钻杆垂直度的检查力度。
2.2.4泥皮过厚
当成孔时间过长、泥浆比重或粘度较大时，容易出现泥皮厚度超偏。施工时，应根据地层情况，合理选用成孔机械，有效减少成孔时间。同时，在满足成孔基本要求的情况下，应合理降低泥浆比重和粘度。
2.2.5沉渣过厚
当沉渣厚度较大时，桩端承载力将逐步丧失，对单桩承载力有极大影响。根据自身经验和相关文献、专家观点，在桩端承载力严重弱化的情况下，即使桩侧摩擦力能够达到单桩承载力要求，其沉降量也是无法控制的，这也是规范中要求桩端持力层应选在坚硬土层上的原因。在施工中，应加强泥浆质量控制，并选择合理、有效的二次清孔手段。应特别注意的是，在二次清孔时，导管深度应与实际孔深相符。
2.2.6桩头制作质量差
1）钢筋笼中心与桩中心不一致
在钢筋笼安放时，应安装垫块，避免出现钢筋笼偏向一边的情况。而且，钢筋笼必须焊接吊筋，保证钢筋笼处于顺直、悬空、居中状态。试桩砼灌注完毕后，吊筋和护筒最好在混凝土接近初凝时再行拆除。
2）桩帽中心与桩中心不一致
在桩帽制作时，破除桩头浮浆后往往会出现钢筋笼中心与桩头砼中心（即护筒中心）不重合的情况，从而无法准确确定实际桩中心的位置，汉阳四新北路项目的D-67#桩就是此类情况。所以，在护筒埋设时应保证竖直，埋设完毕后必须进行测量复核。在试桩护筒偏位不大的情况下，钻机应按护筒中心进行对位。当发现桩头砼中心与钢筋笼中心不重合时，应将桩头开挖至护筒以下桩身部位，确定实际桩中心后再安装桩帽护筒。
3）桩头处理质量差
在桩帽制作时，坑内积水、泥浆或泥渣容易附着在桩头上。在桩帽砼浇筑前如不清理干净，这些杂物将直接降低桩帽与桩身结合部的砼强度，甚至会在桩帽砼与桩身砼之间形成隔层造成断桩。在砼浇筑前，应将桩头清理干净，并对桩头进行适度湿水。
2.3.检测因素
2.3.1支墩不牢固
当场地软弱时，支墩会自然下沉，从而造成周边土整体隆起。周边土整体隆起后，架设在附近的百分表也会随之隆起，并形成百分表的读数变大，从而造成桩沉降的假象。为避免此类情况，应对静载场地采取有效的硬化措施，并在试桩桩顶设置4个呈十字形分布的高程观测点，对静载试验前后的数据进行对比。
2.3.2加载过快
当支墩下沉失效或设备故障后再次开启时，由于检测人员操作不当，容易出现加载速度过快的情况。加载速度过快，就无法准确体现荷载与变形的关系，进而对试验结果带来偏差。在静载试验前，应了解所使用千斤顶的型号和数量，按分级加载量计算相应油压表读数。
2.3.3偏心受压
在静载试验中，荷载板、千斤顶组合、支撑梁、荷载堆等中心应与桩中心基本重合，否则基桩容易出现偏心受压情况。在静载试验设备安装时，应该由专业技术人员进行跟踪检查。
2.3.4未进行预压
由于桩、砂垫层、荷载板之间存在一定间隙，如不进行预压，会造成沉降假象。在条件允许的情况下，沉降测定平面宜设置在桩顶以下200mm处。
3、结语
桩基是隐蔽工程，且事关建筑物的稳定和安全，在施工中一定要加强开工前的技术分析、策划和交底，要加强全过程质量控制，要对施工过程情况进行详细记录。当出现问题后，应及时向主管部门和相关单位进行汇报，以便拿出切实可行的补救措施。
