基桩检测中的不规范操作应当引起足够警觉

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  【摘 要】单桩竖向静荷载测试和反射波法检测单桩桩身完整性已成为当前基桩检测中最常用的方法之一。基桩属隐蔽工程,施工质量受多种因素制约。但就施工而言,除保证材料质量外,良好稳定的流程工序工艺标准是确保成桩质量的可靠保证。施工、监理和建设行政执法存在诸多不足时都会影响工艺状态,给基桩造成缺陷甚至质量事故。基桩监测中的不规范操作给所检测的基桩质量缺陷作掩饰甚至掩盖严重质量事故,给工程留下重大隐患应当引起应有的警惕。
  【关键词】试桩设计;测桩遴选;操作缺陷;工程隐患
  Non-standard operations in Pile Testing should be paid enough attention
  Xu Pei-lin, Fu Hong-yu
  (Wenzhou Zhongcheng Construction Group Co., Ltd. Wenzhou Zhejiang 325000)
  【Abstract】Single Pile static load test and the reflected wave method pile pile integrity testing has become the most commonly used methods. It is a hidden pile works, construction quality by many factors. But the construction, in addition to ensure the quality of the materials, the good and stable flow of process technology standards is to ensure a reliable guarantee of the quality of the pile. Construction, supervision and construction of administrative law enforcement, there are many low will affect the process state, and even to the quality of pile defects caused the accident. Pile monitoring operation to the detection of irregularities in the foundation piles for cover and even cover up the defects in the quality of serious quality accident, leaving significant risks to the project due diligence should be induced.
  【Key words】Test pile design; Testing pile selection; Operating defects; Project risks
  
  1 . 绪言
  当前,一些民营开发商投资的工程,通过所谓邀请招标选择工程总承包商,实际是开发商自找施工队伍挂靠施工,投资商与工程承包商实际是一家。工程监理又是开发商的不情愿聘用与非规范授权,建设行政部门监督不到位或不作为,就会给开发商在工程施工、监理、检测甚至竣工验收等各环节的操控有了更大的空间,有的操控触角延伸到了工程设计。这种运作模式采用比较广,施工质量常难保证,基桩设计、施工和检测中的不规范操作在这类工程中的表现比较突出,使基桩质量缺陷甚至严重质量事故被掩盖,这种情况应当引起足够的警觉并应予防范。
  2. 工程概况
  2.1 工程简介。
  某广场位于杭城CBD核心区域,为新城商贸服务业“十一五规划”重点建设项目,由3幢超高层5A甲级写字楼和1幢星级商务酒店及地下商务广场构成,总投资约20亿元,总建筑面积27.5万m2。地下商务广场占地2.9万m2,基坑底板埋深12.85m,主楼基础底板开挖深度15.10~16.00m。采用钻孔灌注桩钢混整体筏板基础,主楼部位板厚2.00和2.90m,其余部位筏板厚0.80m。
  2.2 场址地层。
  拟建工程位于杭州湾冲淤积平原,地表第四系为钱塘江河漫滩相沉积。基桩所涉地层为粉质粘土和粉细砂层,以细砂层与中砂不规则韵律产出,桩端持力层为圆砾层,中密-密实,砾径2-4cm,圆砾含量占45~70%,砾石间充填中粗砂。桩端进入圆砾层2~3m。
  2.3 基桩设计。
  本工程设计基础钻孔灌注桩1715根,其中800mm承压桩与地下下沉式商务广场抗拔桩1275根,设计单桩竖向极限承载力7550KN,单桩竖向抗拔承载力特征值1400KN;1000mm承压桩20根,单桩极限承载力特征值5500KN。塔楼部位承压桩有效桩长29m,下沉式广场部位有效桩长27m。桩端持力层均为圆砾层,属摩擦端承桩。由于设计有效桩长较短,设计采用桩后桩端注浆工艺,每根桩设计注浆水泥用量为3t,作为确保单桩承载力满足设计要求的措施
  3. 基桩专业分包
  工程开发商借民营项目国家允许邀请招投标的便利,通过自找不具备施工资质的私营个体户挂靠施工,走自投资金自营施工以谋求开发暴利的途径。基桩专业分包是在设计基桩工程量已施工完成过半的情况下才履行项目专业分包招投标工作,名义上邀请三家单位参加招投标,实质上是早已进场施工的承包商自行联络二家陪标单位,并包办所有标书及其文件的制作,仅在履行招投标法定程序时让陪标单位到场形式一下,以取得所谓中标的资格。
  4. 工程监理选聘
  开发商认为工程监理费用是工程建设中可以节省的多余支出,工程施工质量监督开发商自己可以派现场管理人员承担。由于国家法定必须实现工程监理制,只得在形式上聘请工程监理,但又不按法规授权,使监理单位及人员因授权制约而无法行使正常的监理职责。
  5. 基桩施工及其监理状态
  5.1 施工失控。
  本工程基桩施工为挂靠的个体户,基桩施工的一年多时间里项目经理从未到过施工现场,项目技术负责身兼相距数百千米的数个基桩项目,不仅日常施工见不到人,就是例行的施工例会也常到不了现场。工程开动16台钻机,24h连续作业只配2~3名现场施工管理人员连轮班都排不过来。项目质检员则一直未配,委托质量监督站数次来现场巡查后认为基桩施工处于失控状态。
  5.2 监理失控。
  本工程实际入场的监理人员与竞标承诺大相径庭,项目总监理工程师身兼数个跨省相距一二百千米的监理项目,一个月难得到场现身几次,现场监理员多聘请应届毕业生或在校实习生,基本不熟悉监理业务和缺乏管理协调能力,施工监理例会上提出的重要事项不能当场研究处理,加上开发商对监理单位的授权制约,使工程监理也与基桩施工一样处于失控状态。
  6. 基桩施工质量
  6.1 高砂性地层回旋成孔自造泥浆的质量缺陷。由于场址土为高砂性土,钻孔灌注桩施工回转成孔自造泥浆的护壁性能和排渣能力很差,须添加优质粘土或膨润土以改善循环泥浆的性能,否则因基桩施工流程的工艺质量无法保证而引发各种基桩质量缺陷甚至事故。基桩施工个体老板在接洽业务时承诺购买优质粘土或从其他基桩工地运来合格泥浆以保证本工程的施工需要。但到施工时承包商早把原先的承诺抛之脑后,仍用孔内自造泥浆施工,实在不行时就往泥浆中倒入桩端注浆用的水泥以应急需,尽管如此,泥浆性能差的问题始终没有解决,基桩施工流程的工艺质量无法保证,因而给成桩质量造成严重的质量隐患或事故。
  6.2 基坑开挖揭示的基桩质量问题。本工程下沉式地下商务广场开挖深度12.85m,主楼底板开挖深度为15.10m和16.00m,电梯井部位的最大开挖深度达19.70m。从基坑开挖深度范围内所见基桩的质量情况:
  (1)同径试桩与工程桩的实际桩径迥然不一。
  本工程共安排静荷载承压桩和抗拔桩检测22根,其中静荷载测试桩800mm7根,1000mm6根,抗拔桩800mm9根。所有检测桩径基坑开挖所见其桩径最小1.20m,最大达1.40m。其充盈系数达1.20~1.75之间。而工程桩有3~5%的桩几乎已灌至地表;15~30%的桩灌至-6.00m;60~80%的桩灌至-7.50m。无谓超灌高度达到4.15~11.65m之多,而据承包商提供的施工记录报表统计,整个基桩工程平均充盈系数为1.16。若扣除上述超灌砼量,基桩有效桩长段的混凝土灌注量明显小于理论灌注量,基坑开挖所见的情况已佐证了这一事实。据基坑底板标高部位实际桩径检测统计,60%以上的桩钢筋笼内灌注有混凝土,钢筋笼主筋外全被沉渣埋填。还有15~20%的桩钢筋笼内也不完全是混凝土,灌注的混凝土芯直径只有47~60cm,钢筋笼完全被沉渣所包裹。这说明清孔时不仅泥浆性能差,而且清孔泵压和泵量都太小,孔内淤积的大量沉渣,只清出了250mm导管(配350mm法兰盘接箍)活动范围内的沉渣,因而只能灌注成仅比导管法兰接箍直径略粗的混凝土芯。钢筋笼完全浸没在富含Cl-离子的钱塘江咸潮地下水之中。这也说明试桩与工程桩是在完全不同的施工技术参数和作业工艺状态下完成的。
  (2)大多数桩的钢筋笼未下到位在基坑开挖时被截去成废钢筋。
  承包商基本上采用回转成孔的自造泥浆,实在无法连续作业时才不得不在泥浆中倒入注浆用的水泥以改善循环泥浆的性能。尽管如此,其所携带的砂屑仍常呈过饱和状态,停泵后会立即离析在孔壁和孔底大量沉淀堆积下来,使钻孔的实际孔深比终孔孔深抬升8~12m不等,这些没有下到位的钢筋笼长度有4~8m不等,设计含钢量最高的顶笼几乎都在基坑开挖时被截去,成为凿砼工丰厚的额外酬劳,使基桩钢筋笼实际长度与含钢量比设计要求大为降低。
  (3)批量制作基桩混凝土试块。
  本基桩工程桩身混凝土强度试块一直是批量集中制作,每次制作数拾组,需要时从事先制作好的试块中取出一组写上桩的编号和制作日期。这样的砼试块既与所标注桩的浇筑混凝土不具对应性,且到送测试时多己成超龄报废试块,这种做法明显与规范和设计的要求相悖。
  (4)施工中弄虚作假。
  本工程基坑开挖至底板标高时,发现有一根桩靠碰时会发生摇晃,施工人员感到很鲜奇,后有人稍用力推之,则整桩倒翻,底板上只见一个深不足1.5m的桩坑。经查询证实,该桩成孔时因钻杆断裂钻具掉入孔内而成为报废孔,当班作业班组在相关施工管理人员的授意下,在断杆报废孔内下入半截钢筋笼,随后灌注混凝土而成半截子桩。想不到因地下室内原设计的2层变更为3层,基坑开挖深度下降2米而使隐瞒的实情被戳穿。
  7. 基桩检测结果及质疑
  7.1 静荷载试桩测试结果。
  本工程共安排竖向静荷载承压桩和抗拔桩检测22根,除其中1根桩在未加载到最大设计荷载前因桩头被压碎而停止测试外,其测试结果均满足设计要求。
  7.2 竖向静荷载测试结果的歧义。
  静荷载测试结果不具代表性。其原因是:
  (1)本工程静荷载测试桩多数是在桩位设计图上就有明确标记的,其余是施工前设计单位直接通知基桩承包商的,这就为承包商采用不同的施工技术参数及基工序工艺标准提供可趁之机。
  (2)测试桩的设计桩身砼强度为C35,而其他桩的设计桩身砼强度是C30。
  (3)实际检测的静荷载桩桩径无论是800或1000的,施工报表提供的充盈系数均在1.14~1.18之间,据基坑开挖出来的静荷载测试桩桩径测量都在1.20~1.40m之间,而工程桩充盈系数能达到设计桩径的都十分鲜见,80%以上的桩的钢筋笼全露筋,有10~15%左右的桩月混凝土芯径仅47~60cm。与最小设计桩径800还相差甚远。
  (4)测试桩的钢筋笼相对工程桩的钢筋笼作了强化设计处理,其含钢量前者高,后者低。
  (5)静荷载试桩测试中曾发现有检测人员提前20分钟下班,而测试终止时间及其相关测试数据已预先输入测试仪器并己在仪器视屏上显示的事实。
  7.3 低应变动力测试结果。
  本工程所有桩都进行了低应变动力测试,据检测报告Ⅰ类桩占91%,Ⅱ类桩占9%,没有Ⅲ、Ⅳ类桩。
  7.4 低应变动力测试结果质疑
  (1)这个测试结果明显不符合基坑开挖所见的基桩实际质量的事实。
  (2)完整桩波形通常的判别标准是:波形规则、清晰、衰减快,有明显的桩端反射和砼波速正常。其中无桩端反射被认为是衡量检测方法是否有效和检测操作是否正确的最倚重的依据,而本工程检测波形均无桩端反射信号。
  视低应变动力测试曲线参见图1。
  图1 视低应变动力测试曲线图
  (3)根据波形特征无法判定缺陷性质,无论是缩颈、夹泥、混凝土离析或断桩等缺陷的反射波并无大差别,要判定缺陷性质只有对施工工艺、施工记录、地质报告以及某种桩型容易出现的质量问题非常熟悉,并结合个人工程经验进行大概的估计,估计是否准确只有通过开挖或钻芯验证[1]。本项目基桩测试人员在基桩施工期间从来没有到现场观摩了解过基桩承包商的施工工艺,也没有向工程监理或其他相关人员征询过对基桩承包商的施工质量评估,而且所有测试报告标注的桩长都是基桩承包商提供的错误桩长数据,这是不该发生的低级失误。本工程设计主楼位置基桩有效桩长为31m ,下沉式地下广场部位基桩有效桩长为29m,由于有桩端进入圆砾层2~3m的设计要求,所以有效桩长都不是31m或29m整数。整个基桩工程施工完成后得悉设计地铁车站与地下商务广场相贯通的消息,为充分发挥这一有利条件提升工程投资价值,工程开发商随即将2层地下室改为3层,变更后的基坑开挖深度比原设计下降2m,因而下沉式广场和主楼部位基桩的有效桩长分别降为27m和29m,而低应变动测曲线上提供的桩长仍是变更前的数据,说明承包商与检测方没有交接清楚,经过1700多根桩的低应变动力波检测也没有发现这个明显的错误,足见其检测结果的准确性存疑。
  (4)一般认为有效桩长的桩端反射是低应变动力检测的最关键参数,Ⅰ、Ⅱ类桩均有清晰的桩底反射信号,而且桩底反射明显的单桩桩身不会出现严重的质量缺陷[2],若无桩底反射信号就无法判定整根桩的完整性,甚至需要检讨检测方法是否有效。如果不看基坑开挖所揭示的直接可见的质量现实,本基桩检测首先须释疑的也就在这里。
  目前认为桩底无反射有如下可能:
  a.支承在砂砾岩上的桩,由于灌注的水下混凝土浆液透入松散的砂砾层,使灌注桩身砼以下形成砼强度浸染状渐变的锥形桩尖而不发生桩底反射。
  b.嵌岩桩的桩端岩层阻抗与桩身阻抗接近且粘结良好时,没有明显的桩底反射。
  c.人工挖孔桩,桩孔利用直径逐浙减小的砼护筒作护壁,这样形成桩径逐浙递减的桩身,此时大量的缩径造成反射信号覆盖了桩底反射信号。
  d.钻孔灌注桩桩端后注浆的桩,桩端与其接触的持力层(含桩端未清除残留的沉淤)经水泥浆渗透胶结的持力层其物理力学性质呈逐渐过渡变化时,也无明显的桩底反射信号。
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