某素混凝土桩复合地基质量问题原因分析及处理

赵联贵

摘要：某素混凝土桩复合地基，在施工过程中未严格控制施工参数，在受地下水影响下，使桩体材料混有较多的泥质成分，造成桩质量不合格，最终通过采用加补水泥搅拌桩形成多桩型复合地基，达到了设计要求，通过多年以来的运行，建筑物沉降变形稳定，满足了规范和设计的要求。

Abstract： The a concrete pile composite foundation has not strictly controlled the construction parameters during the construction process. Under the influence of groundwater， the pile material is mixed with more muddy components， resulting in unqualified pile quality. Finally， the cement mixing pile is supplemented to form a multi-pile composite foundation， which meets the design requirements. Through years of operation， the building settlement deformation is stable， meeting the requirements of specifications and design.

關键词：素混凝土桩；施工参数；水泥搅拌桩；多桩型复合地基；沉降变形

Key words： plain concrete pile；construction parameters；cement mixing pile；multi-pile composite foundation；settlement deformation

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0169-03

0 引言

某综合办公楼工程，平面尺寸64.42×18.7m，地上9层，地下1层，采用剪力墙结构，筏板基础，基础埋深为-5.100。工程重要性等级为二级，地基基础设计等级为乙级。

1 岩土工程地质条件

1.1 地层简介

拟建场地属于太行山东麓山前冲洪积平原，整个场地地势较低，较南侧公路低约2.5m。场地内东高西低，未见其它不良地质作用，属于中等复杂建筑场地。

勘察深度30m内均为第四系冲洪积土。其从上向下共分4个工程地质层，各土层的岩土性状分层描述如下：

①层：新近沉积粉土（Q42）：褐黄色，稍湿～很湿，中密状，中等压缩性，含少量云母碎片。厚约4.6～6.8m，层底标高92.60～93.60m。

②层：新近沉积粘土（Q42）：灰褐色，可塑状，中等压缩性，局部见少量螺壳碎片。厚约1.4～3.6m，层底标高89.70～91.60m。

③层：粉土（Q41）：褐黄色，饱和，中密状，中等压缩性，含少量云母碎片。厚约6.7～8.1m，层底标高83.10～84.00m。

④层：粉质粘土（Q41）：褐黄色，硬塑状，中等压缩性，含少量姜石，局部可见铁锰质斑点。未揭穿。

1.2 场地地下水及腐蚀性

地下水位约在自然地面3.2～5.0m上下，其埋藏类型为潜水型，地下水位年变幅在0.5～1.0m上下。地下水和土对建筑物具有微腐蚀性。

1.3 地基均匀性

本建筑物地基为均匀地基。

1.4 地基土强度及变形参数

各地基土层承载力特征值和压缩模量建议值如表1。

1.5 CFG桩复合地基设计参数

2 CFG桩设计要求及设计参数

2.1 结构设计要求

根据设计图纸要求，由于天然地基承载力不能满足设计要求，须进行地基处理，处理后复合地基承载力特征值不小于180kPa，复合地基压缩模量值不小于12MPa，平均沉降量不大于50mm，整体倾斜满足规范要求。

2.2 CFG桩复合地基设计

①桩径400mm，有效桩长12.00m，桩顶土质为（1）层粉土，桩端持力层为（3）层粉土。

②单桩承载力：

根据岩土勘察报告中的钻孔资料按下式计算：

R=qPk·Ap+Up∑qski·Li

按勘察报告钻孔资料单桩承载力特征值计算：Ra=468～500kN。综合取值：Ra=450kN。

本工程混凝土采用商品混凝土，混凝土强度等级为C20。

③长螺旋素混凝土桩面积置换率

按此置换率计算后，复合地基压缩模量及平均沉降量均不能满足设计要求。因此调整素混凝土桩的面积置换率m=5.77%。

④长螺旋泵压素混凝土桩间距

素混凝土桩在基础范围内布置，布置方法按矩形布置。桩排距：1450mm，桩间距：1500mm。共设计了575根桩。

⑤褥垫层：采用中粗砂料，铺设范围超出基础边线不小于200mm，压实系数不大于0.90。

3 施工概况

本工程为2010年3月中旬开始施工，3月底完成桩的施工。采用长螺旋钻孔孔内泵压素混凝土成桩工艺，桩机为CFG-18型，混凝土泵型号HBT40型。

在正式施工前做了试成桩试验，确定了每根桩的灌注混凝土量、提钻速率、停泵压时间等施工参数。在正式施工中实行的是二班倒连续作业方式，桩作业从西部开始，以南北方向依次施工，每班组平均完成35根桩左右，中间未发现异常情况，8天完成所有桩的施工。

4 质量检测情况

在2010年4月底，桩体混凝土养护大于28天后，开始清槽，在清槽阶段，发现中部偏西局部地段桩头质量差，如图1，剖开桩头后未见混凝土，仅表现为水泥土的混合物，如图2。平面分布上在南北方向上总体呈二个条状分布。其他地段桩质量完好。

在进行质量检测时，其他地段桩单桩和单桩复合地基承载力特征值均达到了设计的要求。而在以上二个区域分别选择的一根单桩和一组单桩复合地基承载力均未达到设计要求，单桩承载力特征值为160～180kN，表现为桩头破碎，复合地基承载力特征值为158～165kPa，也表现为桩头破碎。据此，可以肯定桩体材料强度明显不足。

根据现场对桩体的开挖验证，下挖到混凝土有较高强度的位置，一般深度在1.5～4.5m（后期取芯试验结果均达到了混凝土设计强度），其上为水泥土混少量石子的混合物。在对所有桩进行了完整性检测，其他地段除少量II类桩外，均为I类桩，而在此二个区域，在以挖至较好的混凝土面后做的小应变检测结果，除少量I类桩外，其他的以Ⅱ、Ⅲ类桩为主，并有少量Ⅳ类桩，占该区总桩数的80%以上，主要表现为缩径和夹泥及局部断桩。

5 原因分析

针对检测及现场开挖情况，并查验施工记录发现，出现问题的区域的桩均发生在一个班组，并查明该机长为新更换人员，未参加试钻。在施工时未按试桩施工参数管理而是根据自己的经验进行施工。问题的产生清晰明了，由于未按试成桩获得相应的施工参数施工，而提钻速率过快致使混凝土泵输送混凝土不及时，导致桩体缩径、夹泥、断桩以及离析等，由于停泵送混凝土时段控制不好导致泵送混凝土量过少，未能保证桩长所需要的混凝土量，上部桩体是由管内残留水泥浆及少量石子与桩土凝结而成。同时，在施工过程中，技术管理人员也未能做到随机抽检桩灌注情况，未能对现场施工质量进行及时掌控。

6 处理措施

6.1 加固方法

为确保工程质量不留隐患，根据检测结果，决定对出现的情况有针对性的进行加固。根据原设计方案结合施工、检测结果等，采用多樁型复合地基方式进行加固处理，以原素混凝土桩为主控桩，辅以水泥搅拌桩为辅桩，由该二种桩经过处理后的的水泥土搅拌桩与原素混凝土桩组成多元复合地基。

对原桩体上部松散部分挖除至混凝土强度高部位，并用素混凝土回灌处理，见图3。

6.2 水泥土搅拌桩（辅桩）参数

①水泥土桩桩径：500mm；

②水泥土桩桩长：施工桩长6.5m，保护桩长0.5m。桩顶土质为（1）层粉土，桩端土质为（3）层粉土，全长复搅拌。

③桩体材料：水泥土的混合料，水泥掺入量为18%。水泥型号为PsA32.5MPa。桩体材料轴心抗压强度平均值为：2.0MPa。

④单桩承载力特征值：综合取值Ra2=120kN。

⑤水泥土桩间距：1500m*1450m，采用矩形在原素混凝土桩中间布置。

⑥其他要求。

由于各基槽均已清理，在施工水泥搅拌桩前应先在加固区铺设厚度不小于0.5m的保护土层，在成桩时，应注意桩的搅拌质量严格按规范要求施工。

6.3 加固后复合地基质量

经采用多桩加固后的复合地基，对水泥搅拌桩施工质量进行了检测，并根据规范相关要求对复合地基进行了多桩复合地基承载力检测，所检测结果均达到了设计要求。

由于该种情况很少遇到，处理方法在本区应用较少，在加固地基处理的同时加强结构钢度，并加强在施工和运行过程中的变形监测。

7 结论与建议

7.1 结论

该工程2010年10月底主体结构完成，2011年8月整体工程竣工验收。期间，建筑物沉降变形均匀稳定，建设期间总沉降量18.2～21.1mm。在运行过程中，根据结构设计要求，又进行了三年的沉降变形监测，沉降稳定后的总沉降量为36.8～41.4mm，沉降量符合设计要求，整体倾斜也满足规范要求。

7.2 建议

本工程质量问题虽然较为特殊，但也有共性，即工程的管理不到位或缺失。建议在进行类似工程的施工时，首先应做好安全技术交底工作，在施工时严格按照试桩取得的参数进行施工管理，同时，在施工过程中加强桩的灌注质量抽查，减少和避免偶发问题的发生。在更换新的班组及作业人员时，应重新进行安全技术交底，并使操作人员熟悉施工参数，真正做到心中有数，增强质量意识。

参考文献：

[1]DB43（J）T123-2011，长螺旋钻孔泵压素混凝土桩复合地基技术规程[S].石家庄，2011.

[2]JGJ/T210-2010，刚-柔性桩复合地基技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.