Cause Analysis of Quality Defects of Foundation Pile in A Project

肖保懷，付燁，劉銳鋒

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶　400015）

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某工程基樁質(zhì)量缺陷成因分析

Cause Analysis of Quality Defects of Foundation Pile in A Project

肖保懷，付燁，劉銳鋒

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400015）

摘要：該文介紹了某住宅樓的人工挖孔樁混凝土澆筑完成后，在剔除樁頭浮漿過程中發(fā)現(xiàn)樁頭浮漿層過厚、混凝土不凝結(jié)的質(zhì)量問題，為此對基樁樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行了鉆芯法和成像檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對基樁混凝土質(zhì)量缺陷的成因進(jìn)行了分析，其工程經(jīng)驗(yàn)可供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：基樁；混凝土離析；質(zhì)量檢測；鉆芯檢測；成像檢測；抗壓強(qiáng)度檢測

Abstract：After the concrete cast-in-place of the manual hole digging pile of a residential building, the quality problems of excessive heavy floating slurry and uncondensed concrete in pile ends occur when eliminating the floating slurry, so the core drilling method and imaging test are adopted to detect the concrete quality of the foundation pile, and the causes obtained by detecting data of concrete quality defects are analyzed for reference.

Keywords：foundation pile；concrete segregation；quality detecting；core drilling test；imaging test；compressive strength

0　前言

某工程為點(diǎn)式住宅，建筑面積約2萬m2，地下3層，地上32層?？拐鹪O(shè)防烈度為6度，抗震設(shè)防類別為丙類。結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻抗震等級為三級。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級，地基持力層為中風(fēng)化泥巖，基礎(chǔ)為人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁基混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30，采用預(yù)拌泵送混凝土，細(xì)骨料為特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)合而成的混合砂。

樁基混凝土澆筑時(shí)間為夏季，混凝土澆筑完成后，施工單位在剔除該批基樁其中的44#樁樁頂混凝土浮漿時(shí)，發(fā)現(xiàn)浮漿明顯偏厚，剔至樁頂下3m范圍，也未見粗骨料，樁身上部混凝土基本上全是砂漿，從樁頂下3～5m范圍剔出的混凝土僅可見少量的粗骨料，而樁頂5m以下剔出的混凝土基本上為砂、石混合料，水泥漿很少，無強(qiáng)度，樁身混凝土分層、離析現(xiàn)象嚴(yán)重。

發(fā)現(xiàn)44#樁分層、離析現(xiàn)象后，在質(zhì)檢站的介入下，參建各方及混凝土生產(chǎn)方及時(shí)召開了質(zhì)量事故現(xiàn)場分析會(huì)，分析基樁質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因。由于參建各方對基樁質(zhì)量缺陷的成因無法達(dá)成一致意見，由施工單位委托某檢測機(jī)構(gòu)對44#樁周圍的其他樁進(jìn)行檢測鑒定，明確該基樁質(zhì)量缺陷的成因，并根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應(yīng)處理措施。

1　基樁混凝土質(zhì)量檢測

針對44#樁樁身混凝土嚴(yán)重分層，且樁下部混凝土基本無強(qiáng)度的狀況，決定采用鉆芯法對44#樁周圍的其他樁樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測。鉆芯法是檢測鉆孔、人工挖孔等現(xiàn)澆混凝土灌注樁成樁質(zhì)量的一種有效手段，可直觀檢測樁身混凝土質(zhì)量情況，如樁身混凝土膠結(jié)狀況、有無氣孔、松散或斷樁等，樁身混凝土強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求，樁底沉渣厚度、樁端持力層的巖土性狀及施工樁長等［1］。

采用XP數(shù)字彩色全景鉆孔電視對鉆芯孔孔壁混凝土進(jìn)行水下拍攝，通過孔壁成像展開圖觀察樁身混凝土質(zhì)量。

1.1基樁樁身混凝土鉆芯檢測

44#樁周圍的32#、36#、45#、46#、47#樁，樁徑均小于1.2m，且是對樁身質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證檢測，故每根樁的鉆孔數(shù)量定為一個(gè)［1］。采用單動(dòng)雙管鉆具在距樁中心10～15cm的位置開孔，對32#、36#、45#、46#、47#共五根樁鉆取混凝土芯樣。

從鉆取的5根樁樁身混凝土芯樣外觀發(fā)現(xiàn)，芯樣混凝土存在嚴(yán)重缺陷，主要分為兩種情況：

第一種情況為鉆芯機(jī)鉆過樁頂浮漿層后，不能取出混凝土芯樣，只能鉆取出少量松散的粗骨料。如36#樁，設(shè)計(jì)樁長為5.45m，在樁上部1.5m范圍內(nèi)，能取出較完整的混凝土芯樣，但芯樣全為水泥砂漿，未見粗骨料，靠近樁頂?shù)男緲踊緸樗鄡魸{，細(xì)骨料很少；樁頂下1.5m后，取芯機(jī)下鉆困難，難以取出完整混凝土芯樣，只能取出少量松散的粗骨料。典型芯樣見圖1。

圖1　 36#樁樁身混凝土芯樣

第二種情況為鉆芯機(jī)鉆過樁頂浮漿層后，可取出芯樣，但芯樣骨料分布不均勻，芯樣表面粗糙，均呈短柱狀，局部區(qū)域混凝土芯樣松散，如32#、45#、46#、47#樁。典型芯樣見圖2。

圖2　 45#樁樁身混凝土芯樣

1.2基樁鉆芯后孔洞內(nèi)壁成像檢測

采用XP數(shù)字彩色全景鉆孔電視對32#、36#、45#、46#、47#樁所鉆混凝土芯樣后形成的混凝土孔壁進(jìn)行水中拍攝，觀察孔壁混凝土質(zhì)量狀況。樁頂至以下1.6m的孔洞內(nèi)壁成像后展開圖見圖3。

圖3　 32#、36#、45#、46#、47#樁混凝土鉆芯孔上部孔壁成像展開圖

36#樁鉆孔孔壁成像展開圖清晰可見，樁頂至1.0m范圍內(nèi)混凝土中無粗骨料，細(xì)骨料也很少，基本為凈漿聚積，樁頂下1.0～1.6m范圍內(nèi)為特細(xì)砂砂漿，較大的機(jī)制砂顆粒很少，無粗骨料。

32#、45#、46#、47#樁鉆孔孔壁成像展開圖可見樁頂部特細(xì)砂砂漿層；樁頂以下0.2～1.6m范圍內(nèi)明顯可見機(jī)制砂顆粒，僅有少量的粗骨料。

通過鉆孔孔壁成像展開圖，可明顯發(fā)現(xiàn)樁身混凝土分層現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.3樁身混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》[1]JGJ106-2014中鉆芯法檢測芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，在芯樣外觀較完整的46#、47#樁樁身混凝土芯樣中，分別取樁上部與下部各兩組混凝土芯樣進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測，取一組3塊試件強(qiáng)度值的平均值作為該組混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度檢測值，取同一受檢樁不同深度位置的混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度檢測值中的最小值，作為該樁混凝土芯樣試件強(qiáng)度檢測值［1］。

46#、47#樁樁身混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度檢測值分別為27.3MPa、28.4MPa，檢測結(jié)果表明，即使是外觀較完整的芯樣，混凝土強(qiáng)度也達(dá)不到設(shè)計(jì)C30的強(qiáng)度等級要求。

1.4相關(guān)資料及混凝土澆筑時(shí)現(xiàn)場情況調(diào)查

調(diào)查施工方、混凝土供應(yīng)單位、監(jiān)理單位提供的相關(guān)技術(shù)資料如下。

（1）施工方提供的混凝土原材料及配合比檢測報(bào)告，結(jié)論為混凝土所用原材料滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，混凝土配合比設(shè)計(jì)滿足《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011要求；施工方提供的混凝土標(biāo)養(yǎng)及同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度檢測報(bào)告，結(jié)論為混凝土抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級要求。

（2）混凝土供應(yīng)單位提供的開盤鑒定記錄、生產(chǎn)攪拌微機(jī)記錄資料表明混凝土坍落度滿足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)無異常；提供的混凝土出廠留盤標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級要求。

（3）查閱了監(jiān)理方的旁站監(jiān)理記錄、監(jiān)理日志，旁站監(jiān)理記錄對混凝土澆筑當(dāng)天的記錄顯示，混凝土澆筑前監(jiān)理發(fā)現(xiàn)了部分樁孔底部有積水，要求將水抽干凈再澆混凝土，但旁站監(jiān)理記錄及施工記錄均未見相關(guān)處理記錄。

據(jù)混凝土澆筑施工人員及現(xiàn)場監(jiān)理介紹，當(dāng)天混凝土運(yùn)抵施工現(xiàn)場時(shí)，混凝土拌合物觀感流動(dòng)性大，但澆筑前未進(jìn)行混凝土拌合物坍落度測試；在澆筑混凝土?xí)r，將軟管放在基樁孔口，直接將混凝土澆入樁孔中，而沒有采取其他措施。

2　樁身混凝土質(zhì)量缺陷原因分析

該工程32#、36#、44#、45#、53#樁樁身存在混凝土骨料分布不均勻、分層明顯的質(zhì)量缺陷，尤其是36#、44#樁特別嚴(yán)重，樁身上部混凝土漿料富集，而樁身下部分混凝土松散、無強(qiáng)度。樁身混凝土質(zhì)量缺陷表現(xiàn)為：混凝土組成材料中的固體顆粒按其粒徑大小，從上至下呈規(guī)律性分布，細(xì)粉顆粒聚集在樁身上部，集料（砂、石）聚集在樁身下部，質(zhì)量缺陷表現(xiàn)為典型的混凝土離析特征（混凝土的離析是指混凝土拌合物組成材料之間的粘聚力不足以抵抗集料下沉，混凝土拌合物成分相互分離，造成內(nèi)部組成不均勻的現(xiàn)象。通常表現(xiàn)為粗集料與砂漿相互分離，或者粗集料從拌合物中整體分離出來）。因此，導(dǎo)致樁身混凝土質(zhì)量缺陷的原因是混凝土嚴(yán)重離析。

預(yù)拌混凝土供應(yīng)方及施工方提供的混凝土質(zhì)量證明文件表明：預(yù)拌混凝土拌合物出廠檢驗(yàn)合格，預(yù)拌混凝土交貨檢驗(yàn)強(qiáng)度合格[1]，但澆筑時(shí)，預(yù)拌混凝土在較高處直接傾落樁孔底部，混凝土拌合物自身坍落度偏大，且在高處下落至樁底時(shí)，混凝土拌合物在自身沖擊作用下，砂、石會(huì)沉入混凝土拌合物的下部，拌合物漿料富積于混凝土拌合物上部，致混凝土離析；如果樁底部有積水時(shí)，混凝土拌合物從高處直接傾落入樁底部的水中時(shí)，具有較大的沖擊作用，落入水中時(shí)被水沖洗，大顆粒的砂、石最先從混凝土拌合物中分離沉入底部，混凝土漿體與水混合后浮于砂、石上部，隨著混凝土拌合物不斷的傾落，混凝土拌合物被不斷地沖洗，砂、石不斷地向下聚積，混凝土漿料的體積也越來越大，漿料在樁孔中的厚度也就不斷增加，集中在樁身混凝土上部，從而導(dǎo)致混凝土骨料分布不均勻，分層現(xiàn)象嚴(yán)重；由于樁身下部混凝土主要為砂、石堆積物，水泥漿料缺失，故基本無強(qiáng)度，而樁孔底部的積水與混凝土拌合物混合后，增大了原混凝土的水灰比，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，因此，即使是較完整的混凝土芯樣，其強(qiáng)度也達(dá)不到設(shè)計(jì)C30的混凝土強(qiáng)度等級。

3　結(jié)語

鑒于通過鉆芯法抽檢的多根樁樁身混凝土均存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，將該批樁全部作報(bào)廢處理，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。為盡量減少與避免類似質(zhì)量事故發(fā)生，應(yīng)吸取以下經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

（1）預(yù)拌混凝土生產(chǎn)供應(yīng)前，生產(chǎn)單位應(yīng)了解工程概況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對混凝土性能的要求，并向施工單位進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)交底［2］，包括混凝土生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)等方面的質(zhì)量控制措施。

（2）對于澆筑人工挖孔樁，混凝土生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，在滿足可泵性的前提下，盡量取控制范圍的下限值。

（3）混凝土澆筑前應(yīng)檢查樁孔底部是否有積水，處理積水后才能澆筑；嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，對于孔深較深（大于3m）的基樁，應(yīng)采用串筒、溜管或振動(dòng)溜管等技術(shù)措施澆筑混凝土［3-4］。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國建筑科學(xué)研究院.JGJ106-2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014．

［2］重慶市混凝土協(xié)會(huì).DBJ50-038-2005預(yù)拌混凝土生產(chǎn)與施工質(zhì)量控制規(guī)程[S].重慶：2005．

［3］中國建筑科學(xué)研究院.GB50164-2011混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［4］中國建筑科學(xué)研究院.JGJ/T10-2011混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011．

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

投稿須知

作者簡介：肖保懷（1971-），男，湖北仙桃人，研究生，高級工程師，主要從事混凝土性能及應(yīng)用研究、建筑材料檢測及混凝土質(zhì)量鑒定工作。

收稿日期：2015-11-28

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.02.049

中圖分類號：TU712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1671-9107（2016）02-0049-03