0 引言

    在上篇文章“灌注樁承載力不滿足要求處理原則、方法及案例”中(文獻(xiàn)［6］)介紹了 5 種常見的質(zhì)量問題，即:①灌注樁的承載力不滿足設(shè)計(jì)要求;②樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定;③樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;④樁身出現(xiàn)頸縮;⑤斷樁。并對第 1 種質(zhì)量問題做了詳細(xì)論述，本篇文章針對后 4 種質(zhì)量問題提出相應(yīng)的處理原則和方法。

1 樁位偏差處理原則和方法

    在樁基工程驗(yàn)收中，經(jīng)常出現(xiàn)樁位與原設(shè)計(jì)位置不符的情況，即實(shí)際樁位和設(shè)計(jì)圖紙存在一定偏差，相關(guān)規(guī)范如 GB50202—2002《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中 5. 1. 4 條對于灌注樁樁位的允許偏差給出了限 值。當(dāng) 樁 基 驗(yàn) 收 中 出 現(xiàn) 實(shí) 際 樁位超出規(guī)范規(guī)定時，可遵循以下原則和方法處理。

1. 1 處理原則和順序

    樁位偏差有 2 種類型:①由于樁身傾斜，即樁的垂直度偏差過大造成樁位偏差;②樁滿足規(guī)范要求的垂直度要求，由其他原因引起的樁位偏差，如圖 1所示。

當(dāng)樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定時，可按照以下原則和順序進(jìn)行處理。

1) 分析基樁偏位的特征

    應(yīng)分析基樁偏位的特征，如是否向同一方向偏位還是無規(guī)律偏位、偏 位 大 小 規(guī) 律、偏 位 區(qū) 域 分 布等。分析基樁偏位的 特 征 對 于 分 析 樁 位 偏 差 的 原因和可能產(chǎn)生的危 害、確 定 處 理 方 法 都 是 必 要 的。如由于傾斜造成的樁位偏差均朝同一方向，如圖 2所示，應(yīng)分析樁基礎(chǔ) 是 否 存 在 整 體 失 穩(wěn) 問 題，特 別是基底為軟土情況下。

3) 分析樁位偏差的原因

    分析樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定的原因，對于避免發(fā)生類似事故、有針對性地采取正確的處理方法和保證建筑物的安全都是非常必要的。

4) 分析樁位偏差對工程安全的影響

    當(dāng)樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定時，應(yīng)分析對基樁樁身受力、基礎(chǔ) ( 承臺、筏板和承臺梁) 受力和樁承載力合力點(diǎn)的影響。

5) 確定處理方法

    處理方法 應(yīng) 在 分 析 樁 位 偏 差 的 原 因 和 危 害 的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合考 慮，且 應(yīng) 滿 足 建 筑 物 安 全、施 工便利、施工周 期短、綜 合 造 價 低 和 符 合 驗(yàn) 收 要 求 等要求。

1. 2 原因分析

造成樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定的可能原因如下。

1) 放線錯誤

    放線錯誤、鉆頭對樁位誤差過大都可能造成樁位偏差 過 大，放 線 定 樁 位 前 應(yīng) 確 保 基 準(zhǔn) 點(diǎn) 準(zhǔn) 確。2006 年，作者曾受發(fā)改委和民航 總局邀請，參與國內(nèi)某大型機(jī)場樁位 偏 差 的 調(diào) 查。由 于 是 國 家 重 大工程，引起時任國家 領(lǐng) 導(dǎo) 人 關(guān) 注，批 示 要 求 嚴(yán) 格 保證工程 質(zhì) 量。 該 工 程 為 人 工 挖 孔 樁，由 于 基 準(zhǔn) 點(diǎn)遠(yuǎn)，放線出現(xiàn)偏差，最終樁位偏差超出半個樁徑，引起樁位偏差的質(zhì)量問題，造成工期延誤。

2) 施工空孔高度過大

    空孔高度 指 樁 施 工 的 作 業(yè) 面 和 樁 頂 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 高的差，由于樁施工時 總 有 一 定 的 垂 直 度 偏 差，空 孔高度過大可引起樁 位 偏 差。相 關(guān) 規(guī) 范 對 樁 的 垂 直度有一定的規(guī)定，如 JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》給出了灌注樁施工垂直度允許偏差為 1% 的要求。實(shí)際工程 中，當(dāng) 空 孔 過 大 時，樁 基 施 工 在 滿 足規(guī)范垂直度要求的情況下，樁位偏差可能就已超出規(guī)范的規(guī)定。如樁基規(guī)范規(guī)定:1 ～ 3 根樁、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎(chǔ)中的邊樁，樁位允許偏差 ＜ d /6 且≤100mm，當(dāng)空孔深度 ＞ 10m 時，正常施工的條 件 下，實(shí) 際 樁 位 偏 差 可 能 就 超 出 規(guī) 范 規(guī)定。2003 年，作者曾經(jīng)負(fù)責(zé)處理天津某醫(yī)院樁基偏位問題，該工程樁施工空孔高度 12m，樁基驗(yàn)收時有300 多 根 樁 樁 位 偏 差 在 300mm 左 右，該 項(xiàng) 目 共 計(jì)500 多根樁，偏位比例達(dá)到 60% 。因此，當(dāng)空孔高度過大時，應(yīng)根據(jù)空孔高度，提高樁施工垂直度要求。

3) 擠土效應(yīng)

    在飽和軟 土 地 區(qū)，一 些 擠 土 灌 注 樁，如 沉 管 灌注樁施工過程中很容易產(chǎn)生擠土效應(yīng)，后施工的樁很容易將先施工的 樁 擠 偏 位。施 工 中 合 理 的 順 序可消除或減小這種樁位偏差。

4) 大面積堆載

    在軟土地區(qū)，基坑周邊或基樁上大面積堆載可能導(dǎo)致樁位偏差或傾 斜。GB50007—2011《建 筑 地基基礎(chǔ)設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》規(guī) 定: “堆 載 不 宜 壓 在 基 礎(chǔ) 上 ”、“基坑周邊堆載不得超過設(shè)計(jì)規(guī) 定”。在軟土地區(qū)應(yīng)避免在樁周圍或基坑周圍堆土。

5) 土方開挖不均衡

    在軟土地區(qū)進(jìn)行基坑開挖時，均衡分層開挖極其重要。由于基坑開 挖 失 當(dāng) 而 引 起 的 事 故 在 軟 土地區(qū)屢見不鮮，如開 挖 時 未 均 衡 分 層 進(jìn) 行，而 是 由基坑的一邊挖至另一邊，則后挖部分的樁體可能會發(fā)生較大的水平位移，甚至?xí)捎谖灰七^大而引起樁身的斷裂。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:“挖土應(yīng)均衡分層進(jìn)行，對流 塑 狀 軟 土 的 基 坑 開 挖，高 差 不應(yīng)超過 1m?！?/p>

1. 3 對基礎(chǔ)安全的影響及處理方法

    當(dāng)樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定時，應(yīng)分析樁偏位對基礎(chǔ)安全的不利影響。這些不利影響與偏位類型、偏位大小、地質(zhì)條件、基礎(chǔ)形式和結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。針對樁偏位對基礎(chǔ)安全的不利影響，應(yīng)采取相應(yīng)的處理方法。

1. 3. 1 傾斜造成的樁偏位

    對于傾斜造成的樁偏位，由于傾斜引起樁身承受非對稱土壓力和樁頂豎向荷載偏心作用，對樁身受力產(chǎn)生不利影響，一般會使樁身彎矩增大。樁身彎矩增大的程度和樁側(cè)土的性質(zhì)和分布、傾斜的程度以及荷載作用下 樁 基 礎(chǔ) 的 沉 降 量 有 關(guān)。準(zhǔn) 確 計(jì)算傾斜對樁身彎矩的影響難度大，特別是隨著基礎(chǔ)沉降的增加對斜樁的不利影響更難準(zhǔn)確分析。

1. 3. 2 垂直狀態(tài)樁偏位

垂直狀態(tài) 樁 偏 位 超 出 規(guī) 范 規(guī) 定 可 能 對 基 礎(chǔ) 安全有以下不利影響。

1) 樁頂反力重分配

    垂直狀態(tài)樁偏位會引起樁頂反力重新分配，一些樁反力 增 加，一 些 樁 相 應(yīng) 減 少。對 于 一 柱 一 樁、雙樁承臺及單排樁承臺梁的弱軸方向偏位，還會對樁產(chǎn)生附加偏心彎矩。

2) 改變承臺或筏板受力

    樁位發(fā)生偏差會導(dǎo)致基礎(chǔ)受力狀態(tài)的改變，如樁位偏差會引起基礎(chǔ)彎矩改變，可能造成局部彎矩增大;對于邊樁，當(dāng)樁位出現(xiàn)向基礎(chǔ)外邊緣偏差時，引起樁對基礎(chǔ)沖切面的改變，造成沖切承載力不滿足要求。

3) 對基礎(chǔ)沉降的影響

樁位偏差 可 能 造 成 樁 群 承 載 力 合 力 點(diǎn) 與 荷 載合力作用點(diǎn)出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重時可引起承臺的扭轉(zhuǎn)或建筑物的整體傾斜?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》中 3. 3. 3條規(guī)定 “宜使樁群承載力合力點(diǎn)與豎向永久荷載合力作用點(diǎn)重合”。

1. 3. 3 處理方法

    對斜樁引起的樁偏位，由于計(jì)算復(fù)雜且準(zhǔn)確度低，建議進(jìn)行 垂直度 糾 正，通 過 垂 直 度 糾 正 使 樁 位偏差滿足規(guī)范要求。對于垂直狀態(tài)樁偏位超出規(guī)范規(guī)定時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際樁位重新進(jìn)行計(jì)算，校核樁承載力是否滿足要求、對承臺或 筏板彎 矩 和 沖 切 的 影 響、承 載 力 合 力點(diǎn)與荷 載 合 力 作 用 點(diǎn) 的 關(guān) 系 等，如 果 滿 足 規(guī) 范 要求，可不進(jìn) 行 處 理。如 不 滿 足 要 求 可 采 用 補(bǔ) 樁、增大承臺面積、調(diào)整配筋等方法進(jìn)行處理。

2 樁身質(zhì)量問題處理原則和方法

    灌注樁是置于土中的鋼筋混凝土構(gòu)件，其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷 載 傳 遞 給 樁 側(cè) 和 樁 端 土，因 此，樁身混凝土強(qiáng)度、配筋和樁的截面要滿足傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載 的 承 載 能 力。受 地 質(zhì) 條 件、地 下 水、施 工工藝和操作水平的 影 響，在 基 樁 驗(yàn) 收 過 程 中，常 常發(fā)現(xiàn)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、樁身頸縮甚至斷樁的質(zhì)量問題。

2. 1 處理原則和順序

    當(dāng)出現(xiàn)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、樁身頸縮甚至斷樁的質(zhì)量問題時，可按照以下原則和順序進(jìn)行處理:① 分析 樁 身 出 現(xiàn) 質(zhì) 量 問 題 的 原 因;②分析是否擴(kuò)大檢測范圍;③分析對工程安全的不利影響;④確定加固方法。

2. 2 樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

    樁身混凝 土 強(qiáng) 度 達(dá) 不 到 設(shè) 計(jì) 要 求 可 按 部 位 分為樁頭附近混凝土和樁身混凝土 達(dá) 不 到 設(shè) 計(jì) 要 求兩種情況。混凝土強(qiáng) 度 不 足 尤 其 是 樁 頭 附 近 混 凝土強(qiáng)度不足是經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題，特別是水下灌注混凝土，而由此引發(fā)的樁靜載試驗(yàn)中樁頭被壓壞的情況也是時有發(fā)生的。因此，對樁身混凝土強(qiáng)度

達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量問題進(jìn)行 分 析 與 處 理 是 非常有必要的。造成混 凝 土 強(qiáng) 度 達(dá) 不 到 設(shè) 計(jì) 要 求 的可能原因如下。

1) 超灌高度不夠

    《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定水下混凝土灌 注 樁超灌高度宜為 800 ～ 1 000mm，這主要是為了保證樁頭部位混凝土的強(qiáng) 度。最 先 灌 注 的 樁 底 部 的 混 凝土被后續(xù)混凝土逐漸頂升到樁頭部位，因此水下灌注樁樁頭部位的混 凝 土 是 最 先 灌 注 的。受 樁 底 沉渣、護(hù)壁泥漿、孔 壁 形 狀、鋼 筋 籠 和 樁 長 的 影 響，需要超灌足夠的高度才能保證樁頭 部 位 混 凝 土 的 質(zhì)量，因此，保證穩(wěn)定和 足 夠 的 超 灌 高 度 對 于 確 保 樁頭部位混凝土強(qiáng)度 是 必 要 的。一 些 工 程 由 于 超 灌高度控制不好，出現(xiàn) 超 灌 高 度 差 異 過 大 的 情 況，如圖 4a 所示。混凝土超灌高度低于規(guī)范規(guī)定，可能造成樁頭部位混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，超灌過高會造成材料浪費(fèi)，增加剔鑿難度。

    國內(nèi)蘇州 中 海 昇 公 司 研 發(fā) 了 控 制 灌 注 樁 樁 頭質(zhì)量和超灌高度的智能儀器，該產(chǎn)品一方面可通過聲波測試，判斷樁頭部位混凝土的強(qiáng)度是否滿足要

求，另一方面可控制混凝土超灌高度。圖 4b 為施工中采用該 智 能 儀 器 監(jiān) 測 后，某 工 程 灌 注 樁 開 挖 圖片，從圖片可看出，灌注樁樁頭高度基本一致，檢測混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2) 導(dǎo)管下口初始埋深過小引起樁身質(zhì)量問題

    《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中 6. 3. 30 條對混凝土導(dǎo)管底部至孔底的距 離 進(jìn)行 了 規(guī) 定，即“導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為 300 ～ 500mm”。一些工程技術(shù)人員認(rèn)為只要滿足規(guī)范的規(guī)定就夠了，實(shí)際上規(guī)范還規(guī)定:“應(yīng)有足夠的混凝土儲備量，導(dǎo)管一次埋入混凝土灌注面以下不應(yīng)小于 0. 8m”。對于小直徑樁這一點(diǎn)很容易滿足，但 對 于 大 直 徑 樁，如 作 者 正 在 參與的江蘇某工程，樁徑 2 600mm，需滿足規(guī)范要求一次連續(xù)灌注混凝土量要超過 7m3。如混凝土量準(zhǔn)備不充分，可能造成樁身混凝土質(zhì)量問題。

3) 地下水的流動

地下水的 流 動 造 成 尚 未 凝 固 的 混 凝 土 中 水 泥顆粒被帶走，使混凝土強(qiáng)度降低甚至沒有強(qiáng)度。圖5 為浙江某項(xiàng)目灌注樁鉆芯取樣圖片，從圖片可以看出，樁 身 下 部 混 凝 土 呈 散 體 狀，基 本 沒 有 強(qiáng) 度。擴(kuò)大調(diào)查發(fā)現(xiàn)，場地內(nèi)所有樁基本在同一高度附近混凝土均沒有強(qiáng)度。調(diào) 查 發(fā) 現(xiàn) 在 此 高 度 附 近 存 在巖石裂隙水，裂隙水 的 流 動 帶 走 水 泥 顆 粒，影 響 混凝土強(qiáng)度。

4) 孔底積水

    人工挖孔 樁 受 地 下 水 影 響，孔 底 出 現(xiàn) 積 水，初始灌注的混凝土被水稀釋，導(dǎo)致樁端部混凝土強(qiáng)度低。雖然混凝土灌注前會排除孔底積水，但在一些地質(zhì)條件下，如樁端為透水性強(qiáng)的粗顆粒土或富含水的巖 石 裂 隙 時，在 很 短 時 間 內(nèi) 就 會 重 新 出 現(xiàn) 積水，造成混凝土強(qiáng)度低甚至沒有強(qiáng)度。圖 6 為山東某人工挖孔樁靜載曲線，其中 2 根樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求，1 根樁不滿足要求。調(diào)查分析事故原因?yàn)闃抖瞬课换炷翉?qiáng) 度 低，造 成 承 載 力 不 滿 足 要 求，而造成樁端混凝土低 的原 因 就 是 混 凝 土 灌 注 前 孔底存在較高積水，樁端為透水性強(qiáng)的碎石土。當(dāng)孔底水不能保證排除徹底時，如孔底水位高時可采用水下灌注混凝土工 藝;如 水 位 低 時，可 先 投 入 和 混凝 土 相 同 類 型 的 水 泥，攪 拌 成 水 泥 漿，水 灰比應(yīng) ＜ 0. 5。當(dāng)然，施工 過 程 的 偷 工 減 料、導(dǎo) 管 接 頭 密 封 不嚴(yán)等也可能造成樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到要求，這屬

于施工管理問題，這里不再多述。

2. 3 頸縮

    樁頸縮影響樁身承載力，造成樁身出現(xiàn)頸縮的可能原因如下。

1) 樁長范圍內(nèi)存在軟弱土層，混凝土灌注未凝固前，軟弱土層在上 層 土 重 力 作 用 下，向 孔 內(nèi) 擠 壓形成頸縮。

2) 樁 長 范 圍 內(nèi) 存 在 膨 脹 土，遇 水 膨 脹，形 成縮孔。

3) 飽和黏性土中采用擠土效應(yīng)的施工工藝。

4) 放置鋼筋籠子后未及時灌注混凝土，空孔時間過長引起孔壁土側(cè)向擠出。

2. 4 斷樁

    斷樁是灌 注 樁 施 工 過 程 中 容 易 出 現(xiàn) 的 一 種 工程質(zhì)量問題，斷樁不僅造成樁豎向承載力不滿足要求，且對水平承載力有很大影響。造成斷樁的可能原因如下。

1) 飽和軟土地基采用擠土樁。

2) 螺旋鉆壓灌樁提鉆太快，泵送混凝土跟不上提鉆速度。

3) 水下灌注混凝土過程中導(dǎo)管拔出混凝土面。

4) 樁身范圍內(nèi)混凝土凝固前地下水的流動。

2. 5 樁身質(zhì)量問題常用的處理方法

2. 5. 1 處理方法

    1) 當(dāng)樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時，可采用剔鑿方法，鑿掉不 滿 足 要 求 的 混 凝 土，后 采 用 高強(qiáng)度等級混凝土進(jìn)行澆筑。

    2) 當(dāng)開鑿困難如地下水位高時，可采用鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法，即根據(jù)實(shí)際混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級 和 設(shè) 計(jì) 的 差 值，采用植入鋼筋來補(bǔ)償承載力的差值。

    3) 當(dāng)樁身下部混凝土強(qiáng)度不滿足要求，但和設(shè)計(jì)要求差別不大時，可根據(jù)此部位的實(shí)際荷載和混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，驗(yàn)算是否滿足受力要求。如仍不滿足要求，可采用鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法。

    4) 當(dāng)樁出現(xiàn)頸縮時，應(yīng)判斷頸縮位置和頸縮的嚴(yán)重程度。對于深部樁頸縮，可采用靜載法檢驗(yàn)樁身承載力能否滿足傳遞上部荷載的要求，即采用大于承載力特征值 1. 4 倍的荷載，對樁進(jìn)行預(yù)壓，如樁身不被壓 壞，可 不 處 理。如 不 滿 足 要 求，可 采 用 鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法。

    5) 淺部斷樁應(yīng)進(jìn)行加固處理，最可靠的方法首選鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法。對于深部斷樁，當(dāng)不影響樁豎向和水平承載力時，可不處理。

6) 當(dāng)以上方法均不能滿足要求時，需進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

2. 5. 2 鋼筋( 型鋼)補(bǔ)強(qiáng)法

1) 鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法的原理

鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法的原理是利用 鋼 筋 ( 型鋼) 的強(qiáng)度來補(bǔ)償樁身混凝土強(qiáng)度的不足，讓樁身具備傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載的能力。具體做法是從樁頂鉆孔，考慮受力的均衡，一般可鉆 3 個孔，孔徑根據(jù)計(jì)算需要的鋼筋面積確定。具體可按下式計(jì)算:

A s ·f' y = A p ·f c (1)

式中: A s為鋼筋面積; f' y為鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;A p為樁身截面面積; f c為樁身混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

    鉆孔深 度 需 超 過 頸 縮、斷 樁 或 劣 質(zhì) 混 凝 土 下40d，d 為鉆孔直徑。鋼筋補(bǔ)強(qiáng)法如圖 7 所示。

2) 具體操作方法

    鉆孔完成后，放入鋼 筋 ( 型鋼)，同時放入注漿管至加固部位，空孔部位采用高強(qiáng)度等級混凝土灌注。待孔內(nèi)后澆混凝土凝固后進(jìn)行注漿，注漿要求參考《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》。注漿一方面對裸露鋼筋進(jìn)行保護(hù)，另一方面加固被擾動的周圍土。

3 結(jié)語

    處理灌注樁樁位偏差超出規(guī)范規(guī)定、樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、樁身出現(xiàn)頸縮以及斷樁等工程事故時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

    1) 分析基樁偏位的特征、類型、原因及可能產(chǎn)生的危害，進(jìn)而確定計(jì)算方法。根據(jù)分析和計(jì)算結(jié)果確定處理方法，如滿足要求可不處理。

    2) 樁身混凝土強(qiáng)度不滿足要求、頸縮或斷樁等工程質(zhì)量問題會影響樁傳遞荷載的能力，此時應(yīng)全面分析判斷事故原因以及對工程安全的影響，如需加固，鋼筋 ( 型 鋼) 補(bǔ) 強(qiáng) 法 是 處 理 此 類 問 題 的 有 效方法。

更多地基處理方法可翻閱《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)禁忌及實(shí)例》