某高层住宅桩基质量问题的分析与处理

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【摘要】本文结合某高层住宅的桩基工程，对该桩基工程施工完所出现质量问题的原因进行了分析，并采取了处理及加固措施，桩基质量达到了预期的效果，满足了规范要求。

【关键词】高层住宅；桩基质量问题；原因解析；处理方案

1 工程概况

某高层住宅，地下两层，地上29层，建筑总高度为84.50m，上部采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用人工挖孔灌注桩+条形承台梁，其间设250mm厚防水底板，以中风化辉长岩为桩端持力层，桩端入岩深度不小于0.5m。桩径为800～1300mm不等，扩底直径为桩径+300mm，桩身混凝土强度为C30。

1.1工程地质概况：依据地质勘察报告，场地地层由第四系坡洪积形成的粘性土、碎石土组成，上覆一定厚度的近期人工填土和建筑垃圾，下伏白垩纪辉长岩，地质概况如下：①杂填土，松散，稍湿，层厚1.8～3.9m，主要成分为建筑垃圾、生活垃圾及碎石等：②黄土状粉质粘土层，可塑，干强度中等，局部存在碎石夹层，层厚3.3～6.2m，为I级非自重湿陷性黄土：③粉质粘土，可塑，干强度中等，含少量～多量铁锰氧化物及结核，偶见姜石或碎石，该层呈透镜状分布③1亚层碎石，稍湿，稍密～中密，局部呈胶结状，层厚6.2～6.7m，⑧1亚层层厚1.3～2.6m：④全风化辉长岩，中密～密实，稍湿，岩芯多呈砂状，局部呈碎块状，层厚1.2～4.5m：⑤强风化辉长岩，密实，岩芯呈粗砂状～碎块状，为极软岩，极破碎～破碎，岩体基本质量等级为V级，层厚1.8～8.8m：⑥中风化辉长岩，等粒结构，块状构造，岩芯呈柱状，采集率70%～90%，坚硬，为较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，该层未揭穿。

1.2基础选型：钻孔灌注桩在辉长岩地区普遍采用，但由于拟建场地内碎石层分布广泛，机械钻孔穿透该层的难度较大，钻进成孔很难判断桩端岩性，而桩端岩性及其嵌岩深度对单桩承载力影响很大。根据勘察报告描述，勘察钻孔期间，碎石层出现漏浆现象，若采用钻孔灌注桩需采用粘土造浆，这样桩基成孔过程中的泥皮和孔底沉渣会影响单桩承载力的发挥。该工程地下水位埋藏较深，强风化辉长岩中水量不大，采取边施工、边护壁、边抽水可进行人工挖孔作业，综上所述，原设计采用了人工挖孔灌注桩。

2 工程质量问题及原因解析

该工程桩基施工完一个月后，在做桩基检测前的准备工作时，发现大量桩头松散、浮浆过厚，个别桩身下沉，经开挖4～5m验证，桩身多为松散的石子和黄砂，混凝土不凝固，手抠即掉，无强度。为此对全部工程桩进行了钻芯法检测，检测桩身混凝土强度、完整性、桩长、桩底沉渣和桩端持力层的岩土层性状，方法是在距桩中心10～15cm的位置钻孔，全部穿过桩身进入桩底下岩层5m。根据钻芯检测结果，桩身混凝土普遍松散、破碎，无法取样或虽能取样但无法加工成试件，桩端持力层多数未达设计要求的中风化层，质量存在严重问题，原因解析如下：

2.1混凝土离析，强度低。灌注混凝土时，不用串筒：或者串筒到混凝土面的距离过大，在孔口将混凝土直接倒入孔内，造成砂浆和骨料离析：在孔内有水时，未能按要求抽干水就开始灌注混凝土或未采用水下混凝土灌注法，仍用干法浇筑施工，造成桩身混凝土严重离析。灌注某一孔桩身混凝土时以及桩身混凝土初凝前，附近的桩孔挖孔工作未予停止，继续挖孔抽水，且抽水量较大，结果地下水流将该孔桩身混凝土中的水泥浆带走，混凝土呈散粒状，只见石子不见水泥浆。桩身混凝土未连续浇注，多次分段浇注，致使地下水位上升后，混凝土面积水较多，接着往下灌混凝土，致使桩身中部混凝土严重离析。

2.2桩端持力层未达到设计要求的岩层：桩端下有软弱夹层。对桩端持力层的岩性判断有误。未采取预降水措施，孔内地下水较多，使挖孔作业无法进行到底，就“草草收场”。孔底超前钻芯及物探结果未准确反映孔底软弱下卧层或软弱夹层情况，至钻孔取芯检查时才发现，为时已晚。3处理方案

处理该工程的原则是：首先确保结构安全可靠，同时兼顾方案合理，施工可行，简便经济，还要尽可能减小对工期的影响。经反复论证，初步形成如下三个方案：

3.1采用新增人工挖孔灌注桩+筏板方案进行补强处理，桩径出1000，出800两种，新增桩间距尽量按2.5～3倍桩径控制，因其与既有挖孔桩距离太近，新增桩承载力以端承力为主，适当考虑桩侧摩阻力。在桩型的选取上，考虑到现场挖孔桩位凌乱，如采用机械钻孔桩，无施工工作面，且两种桩型混用，受力更加复杂：人孔桩施工不受场地限制，位置可灵活多变，最终选用人孔桩。

3.2采用高压注浆法对既有挖孔桩桩底持力层及桩身混凝土进行加固处理。桩身钻孔后设置劲性钢筋束，高压注浆使钢筋束与桩混凝土形成一个整体，以加入的劲性钢筋束补偿混凝土缺陷造成的强度损失，钻孔直径出300，C40混凝土，考虑桩身混凝土与纵筋共同受压。

3.3改为复合地基，考虑桩、同作用，在中心桩距较大处，增加出400素混凝土灌注桩，以中强风化辉长岩为桩端持力层，桩长参照临近挖孔桩确定。后经过多轮专家论证，一致认为方案1虽相对保守，但安全可靠，施工可行，工期可控。方案2，对于这种直径大、承载力高的挖孔桩的加固技术还在不断的完善，一些技术参数还需工程经验的积累，研究性较强，对加固效果的检测相对复杂，技术含量较高，施工难度大。方案3，桩身质量检测结果离散性较大，无法准确判定既有挖孔桩的实际承载能力，即使有一定强度，但由于自身刚度过大，且为端承桩，很难与土体形成复合受力体系。最终设计人员选用了方案1为加固补强实施方案。

4 检测措施及加固效果

4.1为准确确定桩端持力层及桩端下3倍桩径或5m深度范围内有无不良地质情况，施工前针对具体桩位逐孔进行了施工勘察。

4.2终孔后，对桩端持力层进行了岩基载荷试验，检验数量不少于总桩数的1%且不少于3根，检测报告反映：在极限荷载作用下，最大沉降量为17mm，检测结果均满足规范要求。

4.3对总桩数的5%且不少于5根，采用高应变检测：对总桩数的10%和20%，分别采用超声波透射法和低应变法检测桩身完整性。检测报告反映：单桩竖向抗压承载力均满足设计要求，除个别桩为II类桩外，其余全为I类桩，桩身质量完好。

4.4加强主体施工期间的沉降观测。现主体结构已经封顶，结构沉降基本稳定，最大沉降量为6mm，满足规范要求。

上述检测结果反映：参建各方在总结经验教训，强化质量管理，优化施工组织设计后，桩基质量达到了预期的效果。

5 结语

桩基工程是一种隐蔽工程，同时又是托起高楼大厦的基础工程，直接维系着整个工程的安危和正常使用。对于桩基质量问题的出现，我们应彻底查明原因，在加固补强措施的选取上应慎之又慎，同时应及时总结工程经验，防微杜渐，防止类似事故的再次发生。