陈克
温州机场建设投资有限公司 浙江温州 325011
摘要：本文通过对沿海钻孔灌注桩施工过程中出现的事故进行分析，并提出了防范措施，可供于同类工程施工中借鉴。
关键词：钻孔灌注桩；井点降水；承压水；静载
[5]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
贯彻落实中央、省市和民航重大决策部署，以“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念为引领，以“提升机场、综合发展”为主线，以千万级大型国际机场为目标，全力打造“航空物流园区、综合交通枢纽、通用航空基地”三大产业平台和温州对外开放重要平台。温州机场承担起新一轮扩建项目，由于工期紧，任务重，位置又处于滨海滩涂地带，大部分区域都属于滨海软土地质，淤泥层厚度大，含水率饱和，承压水位高，地基承载能力低。针对这种地质状况，工程施工难度和投入费用往往也相对较高。
一、工程概况和桩型简介
温州机场扩建工程中某综合楼项目，总建筑面积41912m2，地上6层建筑面积29999m2，地下一层建筑面积11913m2，房屋高度23.3m；结构类型框架，基础类型桩基础，采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为水下C30，桩经均为800 mm，有效桩长均为63.5m。其中承压桩ZH-800A数量为389根，抗拔桩ZH-800B数量为83根。
现场勘察报告中土质自上而下分别为硬壳层粘土、淤积软土、湖沼相及海相交互粘性土、河流冲积的碎石类土等；在勘探深度内为以第四系孔隙潜水为主的地下水及承压水，桩基持力层在卵石层和圆砾层之间。
二、灌注桩出现冒水和现场取芯的情况
温州机场某综合楼项目于2016年11月15日正式开工，并按规范及图纸要求对综合楼钻孔灌注桩进行施工。为了缩短工期和工程试桩检测时间，项目部对七根试桩（承压和抗拔）先行施工，待完成全部工程试桩陆续对工程桩进行大面积施工。
七根工程试桩在成桩的十天后，工程人员对桩头进行开挖和破凿，发现全部桩头在破凿过程中冒出源源不断的细砂和清水，项目部立即报告建设和监理单位，并停止现场钻孔灌注桩施工。
随后，建设单位组织对该情况进行了二次专题会议，对七根试桩进行了取芯，小应变和静载处理，用机场站坪施工单位的自拌混凝土代替商品混凝土（疑商品混凝土粉煤灰和减水剂掺量过大，级配不适等原因）完成了现场俩根工程桩整个成孔到浇筑的过程，并由监理单位全程监督。
三、桩头冒水成因分析
1、内因：
导管法灌注的水下混凝土是高含水量、高灰量、高含水率、高流动、粗细骨料粒径差较小、自密实的混凝土。由于高含水量，这种混凝土在灌注、凝结过程中会发生大量泌水现象。混凝土中的水分一部分向地层中渗透，一部分被蒸发，还有一部分在混凝土中形成水囊。水囊中的水分在混凝土凝结、硬化过程中被吸收，形成大大小小的空洞，形成各种微裂隙。同时混凝土在凝结过程要产生大量的水化热，其内部温度不断上升，在混凝土表面和内部引起拉应力。当拉应力超过混凝土的极限值时，就会在混凝土内部产生大量裂隙。硬化后的混凝土的抗渗性能较低，甚至会低于桩身所穿过土层的抗渗性能。除此之外，混凝土在施工过程中会混入一部分空气，这些气体在混凝土中也会形成裂隙或空洞。
钻孔灌注桩水下混凝土灌注工作，是一个有时间差的连续过程，最先或较早进行灌注的混凝土与最后灌注的混凝土容易形成界面，进而形成桩芯渗水通道。特别是超长桩施工中要尽量控制施工参数，尽量减少这一现象对工程效果造成的影响。
2、外因：
1）从工程地质来看，由于滨海地质的下部有可能存在有数层隔水性能很好的粘土土层，底部地层中可能在一定的区域或局部形成水头较高的深层的承压力，其水头高度若高于桩顶标高桩头混凝土便会冒水。
2）地勘报告中相关描述：
本工程正负零绝对标高5.05m，未注明桩顶绝对标高-1.75m（相对标高-6.8m）。地勘报告中的2层粉砂夹淤泥层在0~2.8m之间，同时根据地勘报告关于承压水的描述“2层粉砂夹淤泥具有中等透水和中等含水性，赋存其中的地下水具微承压性。勘察期间对该层承压水水头进行观测，承压水位标高为1.88~2.1m，测得其承压水头为1.81~2.01m”。
四、桩头冒水形成机理分析
当桩身穿过或刺入深层含承压水的土层时，如果其水头大到足以克服混凝土有限的抗渗性能时，水便会在承压水头的作用下沿着抗渗能力较弱的桩身混凝土向上渗出。混凝土微裂缝为细小孔隙，当它作为地下水的通道时，其沿程水头损失和局部水头损失将随流量的增大而迅速增大。从这样的通道中流出的水流，其流量将受到很小的过流断面和很大的水头损失的制约，即使在较大的水头作用下，水流仍以较小的流量缓慢地渗出。当然，当承压水的水头太小，渗水通道和通道末端出口处的尺寸和构造不同时，这种小流量的水流也可能以柱状或雾状的形态从桩头混凝土中喷出。
承载力方面：
桩头冒水或渗水是混凝土自身的抗渗能力不强与承压水头共同作用的结果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从渗流的位置看，渗流多发生在桩身混凝土中，而桩身与桩间土接壤处的泥皮处则无明显渗流，不会造成对桩侧摩阻的影响，因此该批桩的承载力不因桩头渗水而受影响。为保证工程质量，应对该工程所有工程桩做小应变的全数检测处理以保证混凝土的桩身完整性；同时对已做好的灌注桩，可采用钻芯法和回弹法相结合的方法来验证混凝土的强度是否满足结构的设计要求（《混凝土结构工程施工质量验收规范GBJ50204-2015》）。
耐久性方面：
根据地勘报告，地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，在干湿交替作用下地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有腐蚀性，长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。从桩的使用情况看，所有桩均在地下水位以下工作，在建筑物漫长的使用过程中，地下水必然会经过渗透而越过钢筋保护层，到达结构中的钢筋表面。只要使地下水无法在桩内的微隙中流动，其工作环境没有产生任何变化，因此当阻断了桩内地下水的渗透通道后，冒水的桩中的钢筋便不会因冒水而使钢筋的耐久性低于其它不冒水桩中的钢筋。考虑到冒水的桩将要进入基础承台内100mm，桩顶冒水的桩将会作为一条水流通道将承压水层的水引入承台内，可能会局部削弱地下室的防水、防潮和抗渗能力。建议将底板及承台混凝土的抗渗等级由原来的P6提高为P8。
五、预防和处理措施
根据结果分析，为提高成桩质量，可以采取以下措施：
1）在桩基混凝土浇筑过程中，项目部主要人员要加强对砼浇灌过程的质量监督，施工员和监理单位要对桩基施工全程进行监控；
2）作业班组进行不间断连续作业时，应尽量避免在成孔过程中砂层坍塌、缩孔造成成桩缩颈问题。不连续施工时，夜间终孔的桩不提钻，待第二天重新清孔后下笼，如有下笼的桩必须夜间完成浇注。
3）调整混凝土的配合比：混凝土粉煤灰、减水剂量适当，务必要保证混凝土中水泥的使用量；
4）适当调整桩混凝土的坍落度；
5）底板及承台混凝土的抗渗等级由原来的P6提高为P8；桩身混凝土强度等级均由原来的水下C30调整为C35；
6）配置反循环设备，使用反循环清孔工艺；
7）混凝土浇筑时采用250mm导管，埋深深度不低于6m，导管接头处必须密封，不得进水和漏浆；
8）二次清孔后，混凝土浇筑前的泥浆比重宜在1.2~1.5之间；
9）控制混凝土的超灌量，将桩基混凝土超灌量控制在桩顶标高以上2m；
10）由于基坑是采用二级放坡，在施工灌注桩前先施工基坑止水帷幕搅拌桩，减少基坑外围地下水对施工的影响；单轴搅拌桩改为双轴，坑中坑和被动区单排搅拌桩改双排；
11）增加主动区和被动区的井点降水，在抽水过程中监测水位位置，使地下承压水得以释放；
12）混凝土浇筑时，确保混凝土初灌量及导管埋入混凝土中至少1m，尽量减少混凝土浇筑过程中导管反插；
13）如果桩头渗水非常严重，应在截桩、接桩、承台施工时，采用高标号混凝土或防水混凝土进行接桩；
14）对本工程的工程桩全部做小应变检测，以确保桩身质量；
15）对已做好的灌注桩，可采用钻芯法和回弹法相结合的方法来验证桩头（冒水桩）部分混凝土的强度是否满足结构的设计要求（满足《混凝土结构工程施工质量验收规范GBJ50204-2015》的相关要求）；
16）承压桩的试桩数量由原来的4根调整为8根；
17）抗拔桩SZH-800B内的纵向钢筋由原来的16根18调整为18根18的，底部8根18的调整为9根18；
18）未打桩按以上方案处理，已打桩的（包括冒水桩）做静载处理。
六、结束语
对于类似温州滨海地区的地质情况，今后在施工前有条件要先进行试桩检测，以避免在后续工期及成本上的被动和浪费；如未进行试桩应综合考虑地勘报告，先进行施工止水帷幕搅拌桩和井点降水处理，在检测工程桩应当充分考虑到混凝土的养护时间。对于静载不合适或小应变达不到要求的，应由设计出图补桩。
参考文献
[1]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）
[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GBJ50204-2015）
[3]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
[4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2011）
[5]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
[6]浙江省标准《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）
论文作者:陈克
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/11
标签：混凝土论文; 桩头论文; 水头论文; 钢筋论文; 工程论文; 标高论文; 地下水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;