某工程鉆孔灌注樁承載力不足的原因分析及處理建議

盧春生 （無(wú)為縣重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)管理局，安徽 蕪湖 238312）

1 概 述

本文以無(wú)為縣晏公花園為例，通過(guò)多種樁基檢測(cè)方法以及綜合分析鑒定來(lái)查明試驗(yàn)樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)值未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)估承載力的原因，最后提出了處理建議。

2 工程概況

圖1 SZ7-1#樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

圖2 SZ14-1#樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

無(wú)為縣晏公花園安置房工程位于無(wú)為縣東二環(huán)路以東，其中7#樓為11層框架結(jié)構(gòu)，22#樓為18層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)全面了解復(fù)雜地質(zhì)條件下場(chǎng)地工程地質(zhì)的特性、成樁工藝的可靠性及樁基施工過(guò)程中關(guān)鍵點(diǎn)的控制等各項(xiàng)參數(shù)，在設(shè)計(jì)階段對(duì)11根試驗(yàn)樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓承載力靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，其中有7根試驗(yàn)樁豎向抗壓極限承載力小于設(shè)計(jì)預(yù)估承載力；為了進(jìn)一步查明原因，改變?cè)囼?yàn)樁施工工藝和樁長(zhǎng)后，在不合格試驗(yàn)樁附近重新施工了6根試驗(yàn)樁，經(jīng)單樁豎向抗壓承載力靜載試驗(yàn)后結(jié)果表明，仍有2根試驗(yàn)樁豎向抗壓極限承載力小于預(yù)估承載力。這2根試驗(yàn)樁分別為位于7#樓附近的SZ7-1#樁和位于22#樓附近的SZ14-1#樁。最后，以現(xiàn)有勘察、設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)資料為依據(jù)，對(duì)上述2根試樁承載力情況進(jìn)行了分析鑒定，以查明該2根試驗(yàn)樁豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)值未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)估承載力的原因。

SZ7-1#和SZ14-1#試樁參數(shù)和預(yù)估承載力 表1

3 試樁檢測(cè)過(guò)程和結(jié)果

3.1 單樁靜載試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果

SZ7-1#和SZ14-1#樁試樁靜載試驗(yàn)采用預(yù)制塊堆載法，采用慢速維持荷載法逐級(jí)加載，直至達(dá)到預(yù)估極限承載力或直到破壞。試驗(yàn)儀器采用SLD-1和SLD-2基樁靜載荷測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)可以全自動(dòng)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，包括自動(dòng)加載、自動(dòng)維荷、自動(dòng)讀數(shù)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)判穩(wěn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)條件，加載反力裝置選擇堆重物作為反力設(shè)備。試樁的位移觀測(cè)采用數(shù)字式位移計(jì)，其精度為0.01mm；試驗(yàn)樁的沉降測(cè)量使用2個(gè)位移計(jì)對(duì)稱安裝在樁頂下方。

試驗(yàn)樁施工和檢測(cè)參數(shù)如表1所示，加載分級(jí)方案如表2所示。

試樁終止加載條件：加載至預(yù)估極限承載力或破壞。

SZ7-1#樁試驗(yàn)結(jié)果表明，樁的前期沉降較小且呈緩變型，當(dāng)荷載加載至2790kN時(shí)，曲線出現(xiàn)了陡降，且沉降不能穩(wěn)定，本級(jí)荷載下樁頂沉降55.32mm，樁頂總沉降為89.32mm，試樁已破壞，于是停止加載。該樁的豎向抗壓極限承載力應(yīng)取破壞荷載的前一級(jí)，即該樁的單樁豎向抗壓承載力極限值為2480kN。該樁的Q-s曲線見(jiàn)圖1。

SZ14-1#試驗(yàn)結(jié)果表明，樁的前期沉降較小且呈緩變型，當(dāng)荷載加載至3600kN時(shí)，曲線出現(xiàn)了陡降，且沉降不能穩(wěn)定，本級(jí)荷載下樁頂沉降22.67mm，樁頂總沉降為42.65mm，試樁已破壞，于是停止加載。該樁的豎向抗壓極限承載力應(yīng)取破壞荷載的前一級(jí)，即該樁的單樁豎向抗壓承載力極限值為3200kN。該樁的Q-s曲線見(jiàn)圖2。

周俊杰先生曾說(shuō)：“書(shū)法具備音樂(lè)的時(shí)序性，強(qiáng)烈的節(jié)律性，又能以美的形式給人視覺(jué)愉悅?！保?3］這事實(shí)上就觸及到了書(shū)法重構(gòu)文字以建構(gòu)秩序的本質(zhì)——所謂“音樂(lè)的時(shí)序性，強(qiáng)烈的節(jié)律性”就是秩；而“美的形式”也就是合理的形式就是序。它們是高度統(tǒng)一，密不可分的。正如馬正平先生的藝術(shù)思維時(shí)空論所說(shuō)：“時(shí)間和空間是一致的?！薄拔恼轮械墓?jié)奏感、速度感加強(qiáng)，就會(huì)拓展一種空間感，同樣空間感的拓展又會(huì)呈現(xiàn)一種快速流動(dòng)的節(jié)奏感（即時(shí)間感）來(lái)?！保?］465書(shū)法作品秩序的表征正是時(shí)空情緒運(yùn)化的結(jié)果，它是作品秩序的秩序。

通過(guò)單樁豎向靜載試驗(yàn)，SZ7-1#和SZ14-1#樁極限承載力未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)估極限承載力，其中SZ7-1#樁極限承載力為2480kN，與設(shè)計(jì)預(yù)估承載力（3100kN）相差620kN，為設(shè)計(jì)預(yù)估承載力極限值的80%；SZ14-1#樁極限承載力為3200kN，與設(shè)計(jì)預(yù)估承載力（4000kN）相差800kN，為設(shè)計(jì)預(yù)估承載力極限值的80%。

3.2 單樁低應(yīng)變完整性檢測(cè)情況和結(jié)果

單樁豎向靜載試驗(yàn)加載分級(jí)方案 表2

基樁動(dòng)測(cè)綜合分析結(jié)果一覽表 表3

混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值評(píng)定 表4

采用低應(yīng)變反射波法對(duì)SZ7-1#和SZ14-1#樁進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，樁身完整性類別為I類，樁身完整。檢測(cè)分析結(jié)果匯總表見(jiàn)表3。

3.3 基樁鉆芯法檢測(cè)情況和結(jié)果

采用鉆芯法對(duì)SZ7-1#和SZ14-1#樁進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)、樁底沉渣檢測(cè)和樁端持力層巖土性狀檢測(cè)，并抽取芯樣進(jìn)行單樁抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。每根試驗(yàn)樁鉆取1孔，在距樁中心10cm～15cm的位置開(kāi)孔。所抽取芯樣混凝土強(qiáng)度代表值如表4所示。樁身混凝土強(qiáng)度代表值不滿足設(shè)計(jì)要求。

現(xiàn)場(chǎng)鉆芯結(jié)果表明，SZ7-1#樁檢驗(yàn)樁長(zhǎng)為31.7m，芯樣完整，表面光滑，斷口吻合，芯樣連續(xù)，呈長(zhǎng)柱狀，樁底無(wú)明顯沉渣，樁端持力層為軟塑狀灰黑色粉質(zhì)粘土夾粉砂；完整性類別為I類；SZ14-1#樁檢驗(yàn)樁長(zhǎng)為37.8m，芯樣完整，表面光滑，斷口吻合，芯樣連續(xù)，呈柱狀，部分芯樣見(jiàn)少量氣孔，樁頂部位見(jiàn)少量夾泥，樁底沉渣厚度45mm，樁端持力層為粉質(zhì)粘土夾粉砂，完整性類別為II類。

4 其他因素分析與復(fù)核

4.1 場(chǎng)地巖土工程特性分析與復(fù)核

通過(guò)復(fù)核性勘察，經(jīng)過(guò)與原始勘察報(bào)告的對(duì)比分析可以看出，SZ7-1#樁以及SZ14-1#樁所在位置巖土性狀、層底深度和厚度與原始勘察報(bào)告均存在不一致的地方。根據(jù)無(wú)為地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，復(fù)核性勘察中提出的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)也同原始勘察報(bào)告不一致，均比之前提出的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)偏小。軟弱土層厚的取值及樁基側(cè)阻力和端阻力取值的不同，將對(duì)樁基設(shè)計(jì)預(yù)估極限承載力的取值產(chǎn)生很大影響。

SZ7-1#和SZ14-1#樁設(shè)計(jì)參數(shù) 表5

SZ7-1#和SZ14-1#樁計(jì)算承載力極限值與試驗(yàn)值比較 表6

4.2 試樁承載力設(shè)計(jì)分析與復(fù)核

二次試驗(yàn)樁SZ7-1#和SZ14-1#除樁長(zhǎng)變化和未進(jìn)行后注漿外，其他參數(shù)與SZ7#和SZ14#試樁一致，二次試驗(yàn)樁SZ7-1#和SZ14-1#設(shè)計(jì)情況見(jiàn)表5。

將原始勘察報(bào)告和復(fù)核勘察報(bào)告的計(jì)算結(jié)果同試樁極限承載力試驗(yàn)值進(jìn)行比較，見(jiàn)表6。

從表6可以看出，原始勘察報(bào)告得出的計(jì)算結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果相比較大，而復(fù)核勘察報(bào)告得出的計(jì)算結(jié)果同試驗(yàn)結(jié)果相比基本一致。

本試驗(yàn)樁為通長(zhǎng)配筋，主筋為12根直徑14mm的HRB400鋼筋，箍筋為直徑8mm的HPB300鋼筋，每隔2m設(shè)置一道直徑14mm的HRB400加強(qiáng)箍筋。主筋配筋率為0.65%。SZ7-1#和SZ14-1#樁混凝土芯樣實(shí)測(cè)強(qiáng)度代表值分別為24.3MPa和30.0MPa，計(jì)算時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc分別取為16.5MPa、14.3MPa。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）[6]，受壓樁正截面受壓承載力的計(jì)算分別如下。

SZ7-1#樁：

基本組合時(shí)，取分項(xiàng)系數(shù)為1.35，則N=1.35Nk，Nk≤2456kN。

SZ14-1#樁：

基本組合時(shí)，取分項(xiàng)系數(shù)為1.35，則N=1.35Nk，Nk≤2134kN。

當(dāng)不考慮樁基承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，Nk≤R=Ra，現(xiàn)2根試驗(yàn)樁極限承載力試驗(yàn)特征值分別為1240kN和1600kN，表明樁身正截面受壓承載力未達(dá)到破壞極限。

4.3 試樁施工過(guò)程和質(zhì)量控制復(fù)核

SZ7-1#樁開(kāi)始鉆孔至鉆孔完畢歷時(shí)2h45min，鉆孔深度32.9m，鋼筋籠長(zhǎng)度32.8m。鉆孔時(shí)采用粘性土層自行造漿，孔頂采用護(hù)筒。二次清孔后測(cè)得孔底沉渣厚度20mm，泥漿粘度19s，相對(duì)密度（比重）1.17。混凝土灌注時(shí)間為16h，灌注耗時(shí)40min，混凝土充盈系數(shù)1.19。

SZ14-1#樁開(kāi)始鉆孔至鉆孔完畢歷時(shí)3h50min，鉆孔深度38.1m，鋼筋籠長(zhǎng)度38m。鉆孔時(shí)采用粘性土層進(jìn)行自行造漿?？醉敳捎米o(hù)筒。二次清孔后測(cè)得孔底沉渣厚度20mm，泥漿粘度20s，相對(duì)密度（比重）1.16。混凝土灌注時(shí)間為17h40min，灌注耗時(shí)45min，混凝土充盈系數(shù)1.21。

根據(jù)芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)表明，SZ7-1#和SZ14-1#樁芯樣抗壓強(qiáng)度代表值分別為34.3MPa、30.0MPa，不滿足設(shè)計(jì)要求。

從現(xiàn)有資料來(lái)看，鉆孔灌注樁施工控制均滿足相關(guān)施工驗(yàn)收規(guī)范要求。但是，由于樁基工程為隱蔽工程，施工單位應(yīng)從泥漿制備、成孔、清孔、刷孔壁泥皮、混凝土灌注等多個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)灌注樁施工質(zhì)量控制。

5 結(jié) 論

①原始勘察報(bào)告對(duì)SZ7-1#和SZ14-1#樁所在場(chǎng)地的巖土特性和分層的劃分與實(shí)際地質(zhì)條件不符，提供的鉆孔灌注樁側(cè)阻力等設(shè)計(jì)參數(shù)偏大，從而造成設(shè)計(jì)預(yù)估承載力極限值偏大。

②根據(jù)復(fù)合勘察報(bào)告和單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果，需重新預(yù)估單樁極限承載力，降低單樁承載力極限值或適當(dāng)增加樁長(zhǎng)。

③施工單位應(yīng)從泥漿制備、成孔、清孔、刷孔壁泥皮、混凝土灌注等多個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)灌注樁施工質(zhì)量控制。

[1]朱向榮，方鵬飛，黃洪勉.深厚軟基超長(zhǎng)樁工程性狀試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2003(1).

[2]黃興懷，王國(guó)強(qiáng).長(zhǎng)江漫灘某靜壓樁承載力出現(xiàn)偏差的原因分析及處理[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2005（1）.

[3]劉金波，張中南，孫明，等.某樁基承載力不滿足要求處理實(shí)例及分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2011(S2).

[4]李素華，吳世明，劉忠孝.工程樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)中的若干問(wèn)題探討[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002(1).

[5]胡春林，李向東，吳朝暉.后壓漿鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001(4).

[6]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.