混凝土灌注桩承载力偏低原因的分析

黄秋江

摘要：在混凝土灌注桩施工时经常出现承载力偏低的现象，为确保本工程质量和安全，根据《建筑基础桩检测技术规范》(JGJI 06-2003)第3.4.6条规定：“单桩承载力或钻芯法抽检结果不满足设计要求时，应分析原因，并经确认应扩大抽检。”

关键词：灌注桩承载力偏低原因分析

0引言

在混凝土灌注桩施工时经常出现承载力偏低的现象，如某公寓楼167#桩静载力试验于2005年7月22日完成，根据市建筑工程质量监督检测站提供的检测报告，虽然1 67#桩最大加载荷载达到设计要求，但由于沉降过大，按规范确定的极限承载力为6600KN，达不到设计要求。为确保本工程质量和安全，根据《建筑基础桩检测技术规范》(JGJ106-2003)第3.4.6条规定：“当单桩承载力或钻芯法抽检结果不满足设计要求时，应分析原因，并经确认应扩大抽检。”经分析、讨论和总结，将可能造成167#桩沉降值超限的原因逐一论证或排除，具体分析如下：

1167#桩检测结果

1.1静载检测结果根据市建筑工程质量监督检测站提供的检测报告，167#桩最大加载荷载为8000KN，终止实验时沉降为78ram，根据规范取沉降为60ram时所对应的极限承载力为6600KN。PS实验曲线表现为：①每一级加载时能达到稳定，②除初始加载的1—2级荷载外，各级荷载加载时的沉降量近于相等，即P-S曲线接近于直线；③各级荷载下的S-lgt曲线近于相互平行的直线。

1.2抽芯检测结果根据市建筑工程质量监督检测站提供的检测报告，1 67#桩抽芯检测主要特征如下：①1 67#桩抽芯检测时孔口标高为402m(+0.00相对于绝对标高17.10m)，实际抽芯长24.98m，桩底标高为-29.00m，与施工记录描述的桩底标高-28.98m相差2 Ocm，在允许误差范围内，证明该桩已达到设计和超前钻资料要求深度；②桩底岩样自标高29.00到-30.00m处为软弱层：③30.OOm以下为中风化泥质砂岩；④桩身混凝土连续、完整，桩身混凝土质量达到设计要求。

2可能原因的分析与判断

2.1该桩成孔后桩底泥浆长时间浸泡桩端持力层，造成持力层软化：经查167#桩施工记录，该桩于2004年12月14日开孔，2004年12月17日达到中风化岩面，进入岩面时相对标高为-27.60m，孔深2440m(从孔口标高-2.98m计起)，2004年12月18日上午10.00终孔，2004年12月19日下午17：35开始浇注混凝土。该桩终孔后到开始浇注混凝土之间停置时间为约为32小时。从对比资料可以看出，176#桩在终孔以后停置时间与167#桩在终孔以后的停置时间相近，但176#桩桩端持力层并未被泥浆软化，因此，1 76##桩在终孔后等待浇注混凝土的时间内，孔底泥浆不会将持力层软化1.0m形成软弱层，从而影响167#桩的承载力o

2.2超前钻钻孔积水长时间浸泡桩端持力层，造成持力层软化；经查167#桩超前钻资料，该桩于2004年11月4日开孔完成超前钻钻孔，2004年12月14日桩机开孔，2004年12月19日下午1 7：35开始浇注混凝土，该桩在超前钻钻孔完成到开始浇注混凝土之间钻孔孔内积水停置时间为45天。

对比资料可以看出，164#桩在超前钻成孔以后停置时间虽然比167#桩在终孔以后的停置时间相近或更长，但164#桩桩端持力层并未被泥浆软化，因此，167#桩在超前钻终孔后到等待浇注混凝土的时间内，超前钻孔底泥浆不会将持力层软化1.Om形成软弱层，从而影响167#桩的承载力。

2.3该桩成孔后塌孔形成软弱层；一般桩底由于塌孔后形成软弱层时，其结果是：该桩底达到设计标高终孔后，施工桩底标高与抽芯检测所揭示的桩底标高不同，二者差值即为塌孔形成的软弱层厚度。

根据对比，施工过程中按超前钻资料指示进入了指定持力层，且抽芯检测揭示的桩底标高与施工时的桩底标高基本一致(－28.98m)，相差2.0cm，在误差允许范围内。因此，167#桩桩底软弱层不是由于塌孔所至。

2.4超前钻资料不准，使该桩在软弱层内终孔；为验证超前钻资料准确性，在167#桩附近补做了两个验证孔，经验证，超前钻钻孔与后补的两个验证孔所揭示的地层基本一致，超前钻钻孔与后补的两个验证孔所揭示的中、强风化岩面标高相差分别为10cm和20cm，且都未发现软弱层，表明超前钻是符合要求的，在4个钻孔孔位处未有相连成片的软弱层。

2.5人为原因造成桩底形成软弱层：人为原因造成桩底形成软弱层有两种情况：①该桩成孔过程中超过设计深度后，人工填土到设计桩底标高，所填土层成为软弱层；②该桩达到设计深度终孔后，人工填土到一定厚度，所填土层成为软弱层。

2.6桩底沉渣：一般桩底由于沉渣形成软弱层时，其结果是：该桩底达到设计标高终孔后，施工桩底标高与抽芯检测所揭示的桩底标高不同，二者差值即为沉渣厚度，根据施工记录和抽芯资料，该桩沉渣厚度为3cm，满足规范要求，与抽芯揭示的软弱层相差很大。

此外，从抽芯现场岩样和资料照片所显示的岩芯来看，该软弱层芯样与本场地岩层状态一致，不会是沉渣。

2.7桩底存在成片的软弱层，桩底全断面位于软弱层中；超前钻和后补验证孔都未发现中风化岩中有软弱层，因此，167#桩桩底不会存在成片的软弱层。

从167#桩静载检测p-S曲线来看，若桩底存在成片的软弱层，p-S曲线应有明显的陡降段，且每级加载时的沉降量会更大。

2.8冲孔超过设计深度；若施工过程中冲孔深度超过设计要求，则有3种可能：

2.8.1桩孔塌孔回填到设计深度：根据前述第5种原因分析过程，工人主观上不存在超钻的动力，在客观上没有超钻的工作时间；且与静载检测p-S曲线特征相矛盾。

2.8.2若桩孔未塌孔，则桩底标高应低于-28.98m，与抽芯检测结果相矛盾。

2.8.3桩孔经人工回填到设计深度：根据前述第5种原因分析过程，工人主观上不存在超钻的动力，在客观上没有超钻的工作时间：且与静载检测p-S曲线特征相矛盾。

2.9桩底岩层突变，使桩底部分位于软弱层上，部分位于中风化岩上；①由于超前钻钻孔截面面积与桩身截面面积相比，只有1.29％，如桩底岩层在超前钻钻孔外突变，则超前钻资料无法反映.②从第7点原因分析中可见，桩底只可能部分位于软弱层上，部分位于中风化岩上。⑨从静载检测中桩底传力特征来看，桩底部分位于软弱层上，部分位于中风化岩时，桩底压力主要由中风化岩承担，但由于中风化岩截面过少，在桩底压力下逐渐与软弱层共同压密，使静载试验虽能实现分级加载稳定，但沉降量与其他全端面支撑于中风化岩石上的桩相比偏大，这与静载检测P—S曲线特征相一致。④本工程共施工钻孔近300个，其中约有10％的钻孔揭示有软弱层，且大部分有软弱层的钻孔，有的相邻钻孔并未出现夹层或夹层出现深度不相同，因此，这种小范围的软弱层出现在167#桩桩底的某个部位而未被超前钻揭示是有可能出现的。

167#桩抽芯孔、超前钻孔和后补验证孔共同证明，该桩桩底部分位于软弱层上，部分位于中风化岩上，这表明该桩桩底局部存在地质突变。

2.10设计时对桩端岩层强度取值偏高，即使满足设计入岩条件也达不到设计承载力：根据设计计算书和超前钻资料，本桩设计时取中风化岩强度为10.0Mpa，该桩超前钻揭示中风化岩强度为14.9Mpa，后补验证孔揭示中风化岩强度为12.1 Mpa--23.8Mpa，均未小于设计取值，因此只要满足设计入岩条件就可以达到设计承载力；

2.1 1桩身混凝土质量达不到设计要求，即使满足设计入岩条件也达不到设计承载力；根据抽芯检测报告，本桩砼强度为39.9Mpa满足设计要求，因此，本条可以排除。

3综合分析

3.1根据上述分析，在可能影响167#承载力的诸多因素中，只有桩底岩层突变导致桩端部分支承于持力层、部分支承于软弱层时，才有可能出现检测时分级加载后稳定及P-S曲线所揭示的现象，而其它因素均不可能符合。

3.2由于地质条件的复杂性和不可遇见性，1 67#桩的情况在现有的技术水平下无法在事前得到有效的判别和排除，虽然建设单位、项目管理公司、监理单位、勘察单位、设计单位和施工单位在施工过程中采取了多种措施，进行了严格的质量控制，但仍然无法防止和排除这种特殊情况的出现。

3.3结合本工程的实际情况，通过多次专题会议讨论，与会单位一致认为：167#桩承载力偏低的原因是由于桩底地质突变，使桩底部分处于软弱层上，而部分位于中风化岩上，从而导致桩基检测时沉降值超限。

3.4根据工程经验并结合扩大检测结果，类似167#桩情况并不具有普遍性。