地基处理与桩基础施工中不确定性因素的处理

地基处理与桩基础施工中不确定性因素的处理
摘要：在地基处理和桩基础施工过程中，经常遭遇塌孔、缩颈、地下洞穴、坚硬物体阻碍、雨水或地下水浸泡及地基处理后承载力不足等情况，阻碍施工的正常进展并带来一定的费用损失。

针对上述不确定因素，结合施工现场的实际情况，选择合理有效的处理措施，是控制地基处理和桩基础工程质量、进度、成本的关键。

关键词：地基处理，桩基础，不确定因素，处理措施
全国各地区地质条件复杂多样，对拟建区域承载力不满足设计要求的建筑物地基进行处理和桩基础施工是此类工程项目的关键环节，直接影响项目整体的安全、质量、进度和成本。

在进行地基处理和桩基础施工时，经常出现塌方塌孔、缩颈、钻进受阻、遭遇人造或天然孔洞等状况，若处理不当极易对工程安全、质量、进度和成本带来不利影响。

故对遭遇上述状况时的处理措施进行分析和总结具有现实意义。

一、地基处理和桩基础施工中的不确定因素
1、不同的地质条件适用的地基处理方式[1]和施工中存在的不确定因素见下表：
二、地基处理和桩基础施工中不确定因素的影响
三、地基处理和桩基础施工中不确定因素的处理措施
1、塌孔
（1）识别：因坍塌的土方坠落至孔底，钢筋笼吊装时无法到达设计的桩底标高；若采用泥浆护壁，则孔内泥浆表面明显起伏并有大量气泡冒出，在吊装钢
筋笼前即可识别；较浅部位的塌孔较易识别。

（2）原因分析：钻孔灌注桩、冲孔灌注桩成孔后，因孔壁局部土质松散、含水量过高、地上雨水下渗使孔壁土质软化等，在吊装钢筋笼前造成塌孔。

（3）处理具体措施建议：
若塌孔部位较浅，则挖开塌方部位，回填素土后再进行成孔，及时吊装钢筋，并浇筑混凝土；若塌孔部位较深，在原桩位钻进，用钻头将塌落至孔底的土方取出，并及时吊装钢筋笼、浇筑混凝土；若再次出现塌孔，可在塌孔的桩位处先行浇筑混凝土，在浇筑1小时即初凝后在原桩位钻进，钻孔完成后及时吊装钢筋，浇筑混凝土。

2、缩颈
（1）识别
成孔钢筋混凝土灌注桩在钢筋笼吊装的过程中受阻，这种缩颈不难识别；CFG桩没有钢筋笼吊装的环节，在钻杆提升出地面以后桩体混凝土即浇筑完成，故缩颈没有明显的外在表象，只能通过小应变检测来发现，或计算证实单桩浇筑混凝土的量明显小于理论计算量。

（2）原因分析
钢筋混凝土灌注桩在成孔后、钢筋笼吊装前，孔壁局部土方因流动性或地下水压力朝孔内挤压，此压力大于泥浆护壁的支持作用时，使桩孔直径变小，钢筋笼无法进行吊装；CFG桩在提升钻杆的同时浇筑混凝土，在混凝土浇筑过程中或完成后，因无钢筋骨架，孔壁局部土方因流动性或水压力在混凝土初凝前对桩体进行挤压，使局部桩体直径变小，严重的甚至形成断桩。

（3）处理措施
1）对无法吊装钢筋笼的桩位，再次钻进后吊装钢筋笼；若多次钻进后，仍无法吊装，说明此桩位的土质不适合钻孔灌注桩，可采用沉管灌注桩的施工工艺；
2）CFG桩的小应变检测的数量一般取总数的20%，但根据地质条件的差异可以适当增加，以扩大检测范围；在桩体强度达到75%以上后进行小应变检测，查出缩颈、断桩等缺陷桩体；静载试验在桩体强度达到100%以上后进行，数量一般选总数的0.5%-1%，重点选取经小应变检测后被评为Ⅱ、Ⅲ类的桩；若缩颈、断桩的数量较多，则相应增加静载试验的数量，以明确缺陷桩的承载力是否满足设计要求；若不满足，则在离此桩一定距离进行补桩或对桩间土体进行高压旋喷水泥浆加固，补桩数量、距原桩距离或旋喷水泥浆的标号等参数由设计单位根据基础尺寸及复合地基承载力的要求来确定；处理完成后再进行静载试验，以确认是否达到预期目的[2]。

3、坚硬物体阻碍
（1）识别
采用旋挖钻、长螺旋钻等施工工艺，在成孔过程中若钻头无法钻进或钻进困难致使钻头受损时；钢筋混凝土预制桩或钢桩在在沉桩过程中贯入度明显减小或为零，严重的桩体产生破坏。

（2）原因分析
在旋挖钻、长螺旋钻等成孔过程中或预制桩、钢桩的沉桩过程中，遇到地下原有混凝土基础、石方基础、石块、混凝土块或与地勘报告不符的岩层等，使钻机无法成孔或预制桩、钢桩无法沉桩；这种情况往往带来一定程度的钻头损坏或预制桩、钢桩的桩体损坏，发生这种情况后要检查钻头或桩体是否适合继续作业，若已不满足作业要求，必须进行更换。

（3）处理措施
若阻碍物埋深较浅，最有效的办法是将阻碍物挖出并用素土回填后再进行成孔或沉桩；若阻碍物埋深较深，为避开阻碍物，经设计单位认可，可将原桩位进行偏移，偏移的尺寸与基底尺寸、承载力要求、单桩直径等参数有关；也可更换施工工艺，采用回旋钻、冲击钻等广泛用于地质勘探的机械，对穿越坚硬岩层、击碎石块或混凝土块非常有效。

4、雨水及地下水浸泡
（1）识别：土方含水率高，无法进行强夯或碾压，继续强夯或碾压极易产生橡皮土。

（2）原因分析：强夯施工、基坑开挖完成后土方回填之前或土方回填时，遭遇雨水浸泡；基坑开挖完成后土方回填之前，地下水、雨水流入，使地基土遭到浸泡。

（3）处理措施
一般的场平工程，将受浸泡的土方进行翻晒，含水率降低达到施工技术规范要求时即可继续进行强夯或碾压；有较高承载力要求或建筑物基底的土方，必须及时挖除受浸泡的土方或已成橡皮土的部位，回填灰土或级配砂石，方可继续进行强夯或碾压。

5、地下洞穴
（1）识别
钻机成孔过程中受到的阻力明显变小，直接表现为钻机的功率表指示的功率或电流表指示的电流明显变小；冲孔钻机则出现钻头落空、桩架被钻头牵拉而稳定性降低；预制桩、钢桩沉桩过程中，贯入度明显变大或桩体下坠。

（2）原因分析：在钻机成孔过程中，遭遇人工或天然形成的洞穴，如沼气池、地窖、废弃的地下室、天然溶洞、地质空隙等洞穴。

（3）处理措施：首先应联系地勘单位进行补勘，查明地下洞穴的分部范围、深度、洞穴围岩的受力性能，处理方法一般分如下几种：
若地下洞穴埋深较浅，成孔灌注桩或预制桩、钢桩施工都存在塌方的隐患，则最有效的办法是进行挖开、清除杂物、回填，再进行成孔或沉桩；若地下洞穴埋深较深，一般不会有塌方隐患，若其体量较小，可以继续成孔或沉桩，桩基承载力不会受到较大影响；若地下洞穴埋深较深且其体量较大，成孔灌注桩的混凝土浇筑量必将大大增加，带来成本增加，可以考虑采取沉管灌注桩，穿越地下洞穴；若地下洞穴埋深较深且其体量较大，设计时考虑了摩擦力的预制桩、钢桩因为与土体的接触面积大大减小，其承载力也被削弱，为弥补损失的摩擦力，经设计单位确认，可以增加沉桩数量或桩长。

6、地基处理承载力不足
（1）识别：大面积软弱土地基（如耕植土、杂填土、原河道区域等）的处理通常采用灰土挤密桩、碎石挤密桩、CFG桩等复合地基，地基承载力一般无外在表象，最有效是经过静载试验确定，试验测得的承载力比设计承载力小，即承载力不足；
（2）原因分析：复合地基承载力是灰土挤密桩、碎石挤密桩、CFG桩与桩间土共同的承载力，耕植土、杂填土、原河道区域因桩间土的承载力过低，直接导致复合地基承载力达不到设计要求；
（3）处理措施
当桩间距较大时，可对桩点进行加密，增加桩数，可有效提高复合地基承载力；当桩间距较小时，增加桩的数量可能对已成型的桩产生破坏，可采用高压注浆、旋喷水泥浆等工艺对桩间土进行加固，以提高复合地基承载。

四、前期控制措施
1、勘察设计阶段的控制措施
地勘报告是地基处理与桩基础设计、施工的重要依据，其准确性与全面性直接影响地基处理与桩基础设计方案的技术及经济可行性，进而影响施工的安全、质量、进度和成本。

（1）选择有资质的勘查、设计单位；
（2）根据建筑物的重要性级原有地基的特殊情况（如原地貌是拆迁区、杂填土、耕植土、河道等），适当增加勘探点，以全面真实地反映地质条件；
（3）若勘查到施工的间隔较长（半年以上或跨越雨季），在施工前必须进行补勘，已确认地下水、地质沉降等对原地勘报告的结果是否带来影响，若影响较大，能及时调整设计方案，避免施工过程中造成质量事故及成本损失。

2、招投标阶段的控制措施
招投标的目的是通过公开招标或邀请招标的方式择优选择承包单位，使工程造价得到合理有效的控制。

目前地基处理与桩基础施工基本上都采用“固定综合单价”形式，以合理有效控制造价为出发点，在招投标阶段，招标单位和投标单位都应做好预控，将不确定因素带来的影响降到最低，以减少施工过程中产生的洽商、签证和索赔。

五、结论
（1）勘察、设计阶段,招标人应提供详细的地勘报告及设计方案。

（2）招投标及合同签订阶段，招投标双方、承发包双方应明确施工过程中不确定因素的处理程序及责任划分，以增强施工过程的抗干扰性并提高工作效率。

（3）在施工准备阶段，承包单位应全面详尽地考虑施工过程中可能遇到的不确定因素，编制详细可行的应急预案，做到有备无患。

（4）当施工过程中遭遇不确定因素时，施工单位应根据实际情况，综合考虑对不确定因素进行处理的效果、工期和成本，选择性价比高的应急处理方案，涉及到变更原设计图纸的（如更改桩位、桩长、桩径等），必须经勘察、设计单位确认后实施。

（5）处理过程中施工单位应做好影像资料，并按照合同约定请相关单位见证，既作为计量的依据，也可作为后续施工的参考。

参考文献：
[1] JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》
[2] GB 50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》。