灌注桩质量问题案例.doc

**电厂2×1000MW机组
1#锅炉Φ800旋挖钻孔灌注桩质量问题产生及处理案例
我项目部监理的**电厂2×1000MW机组1#锅炉Φ800旋挖钻孔灌注桩工程在2011年3月进行大小应变试验时发现存在质量问题，项目监理部对灌注桩设计、施工情况进行了详细描述，对质量问题的分析过程进行了详细介绍，对如何从监理角度加强类似地质状况的灌注桩工程质量控制进行了分析，形成工程质量控制案例如下，供其他项目监理部参考、借鉴。
一、1#炉灌注桩概况
1#炉灌注桩由A电力设计院设计、B建勘设计院有限公司施工，地质勘测由C岩土工程有限公司（A电力设计院下属公司）完成。1#炉基础类型为灌注桩承台基础，灌注桩直径800，内配12根直径16的二级钢，砼强度等级C35，砼由河北建勘现场自设集中搅拌楼供应，原材料、砼检测试验由D市 第三方实验室实施，1#炉总桩数474根，设计有效桩长从36．5米至41．5米以0．5米的等差全场不均匀分布，桩端以层19板岩为持力层，要求对桩长及入持力层深度（不小于1．2米）进行双控。
二、施工、监理情况
1#炉灌注桩图纸会审于2010年12月3日在A电力设计院完成，2010年12月10日开始施工，2011年1月29日施工结束。监理对施工过程进行了常规控制，对施工方案进行审核，对地质情况进行分析，对每根桩的控制坐标进行审核，对满足本场灌注桩护筒下设长度进行统计分析，对搅拌楼及原材料、钢筋加工、安装进行控制。重点对护筒的定位、提拔时间与提拔速率、成孔孔径、孔深、垂直度、清孔、沉碴厚度、层19岩顶标高、桩入岩深度、砼灌注起始时间与连续性、砼充盈系数、泥浆比重、粘度、含砂量、PH值、导管的长度、埋深等进行实时监控。每根桩从成孔到砼灌注均形成了详细施工记录。
三、检测、探查情况
2011年3月5日由C岩土工程有限公司开始进行动力两项检测：按大应变检测7%，小应变检测50%进行抽测。大应变检测结果不是很理想，小应变检测普遍不理想，小应变检测曲线异常部位均在距设计有效桩顶下负4米至负6米区域，呈全场不均匀分部。474根基桩有50%判为三类桩，后检测单位对桩芯取样9组，在有效桩顶下负4米至负6米区域发现样品外观有蜂窝、水道现象。随后由设计、检测单位指定242号桩采用直径2400的大护筒冲浆下沉进行探查。在负4米至负6米区域有明显冲刷状蜂窝两处，面积较大，且蜂窝延续较深，蜂窝内塞满淤泥，并有水平裂纹（附图1）。
静载检测：在锅炉主钢架下选定小应变判定为三类桩的3根桩进行静载检测，静截检测结果合格。
四、原因分析
2011年3月21日，业主召开有A电力设计院、E电力设计院、检测单位、B建勘设计院、山东诚信监理（我公司专家陈工也赶来参加了专家会）、外骋专家等进行原因分析，首次分析没有达成一致意见。半月后，召开第二次专家会，形成下列结论：挖土使土体造成挤压是主要原因；基桩施工单位破桩、拖桩对桩有一定伤害；设计安全等级较低。
1、地质分析：本场地地质勘测于2008年5月完成。“地下水类型主要为孔隙潜水，局部为弱承压水”。从地质报告上可发现在地表下2米至11米范围均为淤泥质粉质粘土，流塑，可液化。
2、试桩分析：查1#炉试桩报告，三根试桩，一根判为一类桩，一根判为二类桩，一根判为三类桩，且二、三类桩小应变缺陷均在“有效桩顶下负4米至负6米区域”，与1#炉工程桩小应变缺陷均在同一部位。
3、工程桩缺陷形成分析：1#炉灌注桩护筒施工前经计算确定为12米，已穿越淤泥质粉质粘土层，工程桩小应变缺陷部位均在护筒底向地面2米至4米范围内，缺陷部位是发生在护筒内。结合以上情况，分析缺陷形成过程如下：灌注桩砼在灌注完毕后，砼堆积形成的压力和人工造浆形成的压力与地下水压在有效桩顶下负4米至负6米区域大致持平，此时缺陷部位仍由护筒保护，未受地下承压水浸浊。导管拔出砼后，导管原来在灌注桩中心的部位在理论上也是桩无法避免的最薄弱部位。随着护筒在砼初凝前由振动锤振动慢慢拔出，振动锤的振动加上施工机械的振动使淤泥质粉质粘土的液化程度增高，孔隙潜水压力增大，当护筒完全提出地面后，振动锤的振动又使护筒四周的淤泥质粉质粘土紧紧的与灌注桩表面粘结，将承压水封闭在地下。这样的承压水在有效桩顶下负4米至负6米区域桩表面始终有寻找薄弱部位释放压力的趋势。因此，振动锤的振动加上施工机械的振动与钢护筒提拔时砼的堆积抗渗性就决定了承压水能否穿过桩表面在灌注桩最薄弱的部位原导管位置是否形成水道。护筒提拔是在砼初凝前的时间段拔出，没有固定时间，此时砼的堆积抗渗性不同，加上振动锤的振动与施工机械的振动造成的压力也不相等，也就构成了缺陷桩在全场的随机性。桩身砼在桩四周表面的堆积抗渗性最好，当承压水的压力突破桩周表面后，在原压力大致持平的有效桩顶下负4米至负6米区域渗入，在本已是桩最薄弱的中心部位即原导管位置形成渗透水道（附图二），埋下桩身质量隐患。在土方开挖过程中，开挖形成的压差使流塑性淤泥质粉质粘土在地下承压水穿桩的有效桩顶下负4米至负6米部位已有的缺陷加重，产生水平裂纹（其中有部分桩在承压水穿桩的过程中已形成坍陷皱褶纹），在小应变检测时检测出桩身缺陷。在1#炉施工过程中，有一根桩因护筒内砼已经初凝，未强行拔出钢护筒，该桩小应变检测判定为一类桩。从另一侧面说明可液化的淤泥质土及地下孔隙承压水对灌注桩的桩身完整性会造成一定的潜在隐患。
五、处理措施
由检测单位指定补强桩号，在裂缝桩布置补强钻孔2个，钻孔布置在距桩中心200mm的圆周上，钻孔边距钢筋笼100mm，钻孔直径108mm。钻孔深度按比小应变确定的横向裂纹位置深1000mm进行控制。补强采用在每个钻孔中下入公称直径80mm壁厚3.5mm的普通焊管，焊管长2000mm。钻芯后用高压水对各孔压注高压清水、将钻孔冲洗干净，直到出水无混浊和碎屑出现。将加固钢管、注浆管、通气管、堵板焊接到一起，注浆管置于加固钢管中间，加固钢管底部焊接100mm的钢筋，以便浆液能够顺利进出加固钢管内外。注浆管和通气管顶部套丝，拧上管箍和丝堵，以便封孔加压。补强焊管长度2000mm，加工完成后将焊管放至裂纹位置下1000mm。注浆水泥采用52.5普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比采用0.5-0.6，水泥浆中按水泥用量的10%加入UEA膨胀剂。注浆管采用6分管，壁厚3.0mm，注浆管要通至孔底， 排气管应通至止浆位置以下100mm。下入注浆管后采用水泥浆和水玻璃浆液进行封孔，封孔4-6小时后即可开始注浆。注浆通道打开后打开全部通气孔上的丝堵，开始压注水泥浆，当通气孔内返出水泥浆后封闭通气孔，压注水泥浆。注浆终止压力控制在2-4 Mpa，稳压时间不少于2min。
在补强龄期20天后，经小应变检测，全部补强桩判定为一类桩。
六、经验教训
1、土方开挖过程中，因基桩砼无效保护桩长普遍在2000mm左右，分层截桩有困难，采用了一次性开挖方式（施工规范、设计有明确要求，对桩基开挖要求分层，每层不大于1000mm,监理在开挖过程中也向业主多次口头提出要分层截桩、分层开挖，但没发出书面工程联系单要求分层开挖）。设计、勘测、土方开挖单位、基桩施工单位、监理、业主均未对可液化的淤泥质粉质粘土及地下承压水引起足够重视。此次事件发生后，在全场土方开挖前对场地土采取了压密注浆的地质改良措施并严格控制土方分层开挖厚度。
2、试桩报告已显示试桩在有效桩顶下负4000mm至负6000mm部位有缺陷，设计、勘测、基桩施工单位、监理、业主未引起重视，导致工程桩产生普遍带共性的缺陷。
3、在可液化的淤泥质土及有孔隙承压水的场地条件下施工水下灌注桩，拔护筒时首先要轻振，要缓慢均匀的拔出护筒，要尽量延迟护筒的拔出时间。提升导管时，要缓慢均匀，尤其在桩身上部更要注意。土方开挖时，要严格控制分层开挖厚度，在可能的情况下要考虑地质改良措施。最好在灌注桩施工初始拔护筒时，对孔隙承压水的压力进行监测，以指导护筒的安全拔出时间。
4、我们项目部监理人员对南方软地基、特别是在长江冲刷河床上的施工经验不足，在#1炉土方开挖过程中控制力度不够，也是造成此次桩基质量问题的原因之一。通过基桩质量问题的处理使项目监理部全体人员吸取了深刻的教训，也受到了教育。
七、改进措施
1、策划控制
对水下灌注桩质量易出现的问题如缩颈、断桩、砼拒落、钢筋下沉、桩身夹泥等现象，应详细研究工程地质报告及试桩资料，对特殊环境、特殊地质的施工条件进行策划，制订切实有效的控制措施。在细则编写时要详细叙述关键点、关键工序控制方法及必须采取的控制措施、易出现的质量通病及质量通病防止方法。详细审核施工单位上报的施工方案中对关键点、关键工序、质量通病的控制方法。
2、施工过程控制
加强施工过程控制，监督关键点、关键工序。
1）单桩承载力控制
沉碴厚度超标，检测时桩体位移偏大。严格控制沉碴厚度，用测绳进行三点位测量沉碴厚度，确保满足设计要求。
桩底砼离析，砼初灌量不足。严格控制砼初灌量，根据桩径计算出砼初灌量。
配置合适的阻水塞，防止桩底砼离析、强度不足、夹泥。。
2）桩体混凝土离析，强度降低
桩体砼离析，有夹泥。导管埋入砼深度不够，用测绳测量导管提拔时导管埋入砼的最小深度并严格控制。
拔管速度过快，泥浆及淤泥灌入钢筋笼阻碍砼连续下灌。
地质情况存在较大变化或勘察报告有误，砼灌入量严重超标或降低，找设计、地质人员分析原因，商讨对策。
坍落度过大，导管留置在桩体内静止时间过长。确保砼灌注时连续施工。
砼灌注接近有效桩顶标高时放慢导管提拔速度，防止桩顶混凝土离析。
确保泥浆面高出地下水位的高度及地下承压水对桩体渗透的附加高度，防止初凝前淤泥质粉质粘土及承压孔隙水穿入桩体。
3）缩径
拔管过快或坍落度偏小，混凝土灌量不足。控制拔管速度、坍落度按标准执行。
保护混凝土高度不足，侧土回弹。严格按图纸要求进行施工。
群桩桩距偏小，水平挤土明显，地基土液化程度偏高。采用跳打法施工，减少振动。
混凝土品质不均匀。严格控制砼出机品质及灌注时间。
4）断桩或桩体酥裂
桩初凝不久，受桩机的碾压和振动，桩头酢裂。桩机移动时，不得压桩并减少移动。
护筒下沉时将初凝不久的邻桩挤裂。在邻桩初凝前下沉护筒。
在淤泥质土中，拔管过快，坍落度偏小。在流塑状土层中放慢并均匀提拔导管。
5）钢筋笼下沉、上浮或解体
钢筋笼的悬挂措施失灵。钢筋笼悬挂措施牢靠并事先检查。
笼子外径与沉管内壁间距偏小，粗骨料最大粒径偏大，拔管时带动笼子上浮反插时可造成笼子解体。按规定标准保证笼子外径与管内径的间隙、碎石粒径均匀。
笼子长度或笼顶标高、吊筋长度不准。预先测量护筒标高，认真计算复核笼筋长度，控制安放位置
振动提拔及下沉护筒造成邻桩钢筋笼受振下沉。将邻桩钢筋笼悬挂在可靠的物体上。
6）桩身倾斜伴随桩位偏移
桩位一侧地基土中有旧基础或其它异物，改使沉管跑偏。施工前清除旧基础或其它异物。
7）桩身露筋
拔管速度过快，桩周土回弹。拔管速度按规定标准操作。
粗骨料粒径过大。粗骨料粒径必须符合规定标准。
钢筋笼不直。钢筋笼制作要直，在存放、运输时要有防止变形的可靠措施。
钢筋笼吊放时，悬挂不正。钢筋笼应按要求设保护层垫块或分段设扶正器。
8）充盈系数小于1.0
拔管速度过快。导管提拔速度应缓慢均匀。
混凝土坍落度过小。应及时调整砼坍落度。
3、成品保护控制
1）灌注桩在施工过程中的保护
防止因场地不平或填土松散，高低相差悬殊，致使施工机械滑移或倾斜。
采用跳打工艺并放慢施工速度，防止密集群桩土体隆起，抱桩上浮，桩体混凝土尚未初凝则缩径，初凝不久断桩。
2）土方开挖时的保护
不得在基桩附近开挖深基坑，防止桩随土体向临空面位移。降低地下水位或进行地质改良，防止涌土、流土对基桩造成破坏。
分层对称开挖，防止开挖顺序不当造成桩位移和倾斜。
3）严格按施工图、施工规范、施工方案要求进行施工。当发现未按要求进行施工时，应立即发书面文件进行制止，未得到纠正决不让步。

山东诚信工程建设监理有限公司
******监理部2011年6月1日
附图：

附图一

附图二

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