某建筑基礎(chǔ)管樁靜載不合格處理方法分析

張重文（深圳機場地產(chǎn)有限公司，廣東　深圳　518128）

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某建筑基礎(chǔ)管樁靜載不合格處理方法分析

張重文
（深圳機場地產(chǎn)有限公司，廣東深圳518128）

摘要：以某高層住宅樓建筑為例，介紹了該建筑基礎(chǔ)管樁的設(shè)計與施工概況，根據(jù)其管樁檢測結(jié)果，分析了管樁靜載檢驗不合格的原因，并提出了有效的基樁設(shè)計處理措施，保證了建筑基礎(chǔ)施工的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：管樁，靜載檢測，承載力，建筑基礎(chǔ)

0　引言

目前，預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁即PHC管樁作為經(jīng)濟快速且常用的建筑物基礎(chǔ)類型之一，已經(jīng)在我國低層及中高層建筑物的樁基礎(chǔ)施工中被廣泛應(yīng)用。

由于PHC管樁出廠后在裝卸及運輸?shù)倪^程中有可能遭受損壞，且基礎(chǔ)管樁施工是采用錘擊法或靜壓法對其施加外力作用而隱蔽于地基中，管樁在打入或沉入的施工過程中樁身也有可能遭受損壞，所以在基礎(chǔ)管樁施工完畢驗收檢測時，要先進行樁身完整性檢測?；A(chǔ)管樁的單樁承載力驗收檢測要在樁身完整性檢測完畢的基礎(chǔ)上進行。對于基礎(chǔ)抗壓管樁，在采用單樁豎向抗壓靜載試驗進行單樁承載力驗收檢測時，對出現(xiàn)單樁承載力不滿足設(shè)計要求即靜載檢測不合格的情況，首先要查明原因，是屬于施工原因、地質(zhì)原因還是設(shè)計原因，再做擴大檢測，并進行相應(yīng)的基樁處理。

1　工程概況及工程地質(zhì)

某高層住宅樓項目地處深圳市，該建筑由多棟25層～31層的塔樓組成，有兩層地下室，結(jié)構(gòu)類型采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，占地面積約5.6萬m2。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，本場地巖土層特征自上而下依次為：人工填土層、淤泥質(zhì)粘土、細(xì)砂、中砂、砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖。場地地下水較豐富。場地東側(cè)有一廢棄基坑，基坑長約110 m，寬約50 m，基坑存在積水，水深2.5 m左右，基坑內(nèi)有近200根廢棄的挖孔樁基礎(chǔ)，但舊基礎(chǔ)相關(guān)歷史資料缺失。

2　基礎(chǔ)管樁設(shè)計概況

該建筑基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)及天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。其中，部分塔樓及大部分地下室結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)的樁類型為PHC管樁。管樁的樁型號為AB型，樁身混凝土設(shè)計強度為C80，樁尖采用十字型，接樁采用焊接連接。除了地下室結(jié)構(gòu)部位的部分基礎(chǔ)管樁設(shè)計為抗拔樁外，絕大部分基礎(chǔ)管樁設(shè)計為抗壓樁。其中，位于塔樓部位的基礎(chǔ)管樁采用φ500 mm、壁厚125 mm的管樁，設(shè)計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 200 kN；位于地下室結(jié)構(gòu)部位的基礎(chǔ)管樁采用φ400 mm、壁厚95 mm的管樁，設(shè)計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值1 400 kN。

本工程基礎(chǔ)管樁設(shè)計為摩擦端承樁，樁端支承于強風(fēng)化巖，樁端土的承載力特征值qpa=3 000 kPa，設(shè)計要求樁端進入持力層不小于1 m，使貫入度達到控制標(biāo)準(zhǔn)，且樁長不小于7 m。基礎(chǔ)管樁允許送樁，送樁深度不超過2 m。

3　基礎(chǔ)管樁施工概況

基礎(chǔ)管樁主要采用靜壓法施工，由于現(xiàn)場基坑邊坡支護的限制，對于邊樁則采用錘擊法施工?；A(chǔ)管樁靜壓法正式施工前，對φ500 mm，φ400 mm等兩種不同樁徑的管樁分別挑選了有代表性的1根管樁進行了試壓，根據(jù)設(shè)計等各方確認(rèn)，φ500 mm靜壓樁的終壓力控制標(biāo)準(zhǔn)均為設(shè)計單樁豎向抗壓承載力特征值的2.36倍，即終壓力為5 200 kN（取整數(shù)）；φ400 mm靜壓樁的終壓力控制標(biāo)準(zhǔn)均為設(shè)計單樁豎向抗壓承載力特征值的2.28倍，即終壓力為3 200 kN（取整數(shù)）。對錘擊法施工的邊樁也確定了收錘控制標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)管樁施工時，結(jié)合巖土工程勘察報告，我們從場地整平、管樁原材料及樁機進場、測量定位、打接樁到最終成樁，對每根管樁施工的各個主要環(huán)節(jié)都進行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。對管樁施工過程中出現(xiàn)的個別斷樁及樁長小于設(shè)計最短樁長的無效短樁等共計37根管樁，分別進行了設(shè)計變更處理。基礎(chǔ)管樁施工完畢，根據(jù)施工資料，經(jīng)統(tǒng)計，單樁樁長在8 m～34 m之間，有效管樁施工總數(shù)為1 989根。

4　管樁驗收檢測

4.1管樁檢測結(jié)果

為縮短施工工期，本工程基樁檢測結(jié)合基礎(chǔ)管樁施工情況，管樁施工一批、檢測一批，基礎(chǔ)管樁檢測總共分三批進行。基礎(chǔ)管樁施工完畢并經(jīng)檢測后，根據(jù)本工程基樁低應(yīng)變及靜載檢測報告，經(jīng)統(tǒng)計，低應(yīng)變檢測管樁總數(shù)為715根，完整性檢測均為Ⅰ類或Ⅱ類；靜載檢測管樁總數(shù)為29根，不合格數(shù)量為3根，不合格管樁均為靜壓法施工的抗壓管樁，編號分別為D455號、D3-85號及D1226號，并對該3根不合格管樁分別進行了設(shè)計處理。

基礎(chǔ)管樁分批檢測結(jié)果統(tǒng)計見表1。

表1　基礎(chǔ)管樁分批檢測結(jié)果統(tǒng)計　根

4.2管樁D455號驗收檢測

1）低應(yīng)變及靜載檢測。

在本工程第一批基礎(chǔ)管樁檢測時，位于地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位D455號管樁為該批基礎(chǔ)管樁施工的最短樁長的管樁之一。該樁被選為受檢樁，為φ400 mm管樁，有效樁長8.0 m。低應(yīng)變檢測結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗Q—s曲線圖顯示：加荷至2 800 kN時，樁頂累計沉降超過40 mm，最大沉降量達58.51 mm。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測值為2 520 kN，小于2倍設(shè)計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 800 kN，靜載檢測不合格。

2）靜載檢測不合格原因分析及擴大檢測。

該樁靜載檢測不合格的原因分析兼用排除法與直接法，分析如下：

a.該樁原材料合格，施工記錄一切正常，低應(yīng)變檢測結(jié)果合格。根據(jù)該樁的施工資料及附近其他管樁的施工資料，確定該樁樁端達到了設(shè)計要求的強風(fēng)化持力層。排除了該樁是由于施工因素導(dǎo)致靜載檢測不合格；b.巖土工程勘察報告顯示：該樁所在位置持力層以上各層土質(zhì)均勻，且各層土層中均未見較厚的硬夾層，排除了該樁是由于地質(zhì)因素導(dǎo)致靜載檢測不合格；c.由于該樁是地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位的極短樁之一，在承載能力極限狀態(tài)下，長樁與短樁承受的樁端阻力理論上相等，因短樁樁側(cè)阻力比長樁小，導(dǎo)致在同一地質(zhì)條件下短樁的單樁承載力低于長樁的單樁承載力；d.該樁靜載檢測時加荷能達到設(shè)計要求的最大加載值。

綜合上述幾種情況，經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，最終判定該樁的樁長太短是導(dǎo)致該樁靜載檢測不合格的主要原因。其后，在該樁附近地質(zhì)條件相同部位選取樁徑相同、長度相近的2根管樁做擴大靜載檢測，擴大檢測結(jié)果均合格。

3）基樁設(shè)計處理。

該樁單樁承載力檢測值只有1 260 kN，小于設(shè)計要求的單樁承載力特征值1 400 kN。根據(jù)靜載不合格原因及該批管樁施工記錄，對該批施工的7根樁長在7 m～8 m之間的樁長最短的抗壓管樁，按降低設(shè)計要求的單樁承載力特征值至1 260 kN后，分別重新復(fù)核該7根短樁每根管樁所在的單樁承臺或多樁承臺的柱底軸力。經(jīng)設(shè)計核算，該7根短樁每根管樁所在承臺的柱底軸力均滿足設(shè)計要求，不另作補樁處理。

4.3管樁D3-85號驗收檢測

1）低應(yīng)變及靜載檢測。

在本工程第三批基礎(chǔ)管樁檢測時，位于3號塔樓基礎(chǔ)部位D3-85號管樁被選為受檢樁，該樁也屬于該棟塔樓基礎(chǔ)管樁施工的最短樁長的管樁之一。該樁為φ500 mm管樁，有效樁長12.0 m。低應(yīng)變檢測結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗Q—s曲線圖顯示：加荷至4 400 kN時，該級樁頂累計沉降量超過前一級的5倍，且樁頂累計沉降超過40 mm，且不能維持荷載穩(wěn)定，終止加載試驗。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測值為3 960 kN，小于2倍設(shè)計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值4 400 kN，靜載檢測不合格。

2）靜載檢測不合格原因分析及擴大檢測。

經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，該樁靜載檢測不合格的原因與前述D455號管樁靜載不合格的原因類似，即：該樁的樁長太短是靜載檢測不合格的主要原因。需要說明的一點是，由于該樁位于塔樓基礎(chǔ)部位，基樁分布較為密集，該部位基礎(chǔ)管樁跳壓施工時，仍然出現(xiàn)過壓樁節(jié)奏過快導(dǎo)致擠土效應(yīng)顯現(xiàn)的情況，所以樁側(cè)周圍土體上浮導(dǎo)致承載力降低也應(yīng)作為靜載檢測不合格的一項不可忽視的考慮因素之一。當(dāng)然，密集群樁在壓樁施工時為避免出現(xiàn)擠土效應(yīng)，可采用控制壓樁節(jié)奏或引孔壓樁的施工措施予以解決。

由于該樁位于塔樓基礎(chǔ)部位，基樁承受荷載較大。為了慎重起見，且為確?；鶚对诔休d力檢測后依然保證樁身結(jié)構(gòu)完整，經(jīng)設(shè)計方建議，靜載檢測后又對該樁重新做了低應(yīng)變檢測，低應(yīng)變檢測結(jié)果仍為合格。當(dāng)然，在單樁承載力檢測前、后都應(yīng)進行樁身完整性檢測，已經(jīng)在2014版《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》中予以了明確。其后，在該樁附近選取了2根管樁做擴大靜載檢測，檢測結(jié)果均合格。

3）基樁設(shè)計處理。

該樁單樁承載力檢測值只有1 980 kN，小于設(shè)計要求的單樁承載力特征值2 200 kN。該樁基樁處理與前述D455號管樁靜載不合格的基樁處理方法類似，即：對該批施工的共計17根樁長在12 m～13 m之間的樁長最短的抗壓管樁，按降低設(shè)計要求的單樁承載力特征值至1 980 kN后，經(jīng)設(shè)計核算，該17根短樁每根管樁所在承臺的柱底軸力均滿足設(shè)計要求，不另作補樁處理。

4.4管樁D1226號驗收檢測

1）低應(yīng)變及靜載檢測。

在本工程第三批基礎(chǔ)管樁檢測時，位于地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位D1226號管樁被選為受檢樁。該樁為φ400 mm管樁，有效樁長9.0 m。低應(yīng)變檢測結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗Q—s曲線圖顯示：加荷至1 960 kN時，樁頂位移發(fā)生陡降，且該級樁頂累計沉降量超過前一級的5倍，且不能維持荷載穩(wěn)定，終止加載試驗。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測值為1 680 kN，遠小于2倍設(shè)計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 800 kN，靜載檢測不合格。

2）靜載檢測不合格原因分析。

該樁靜載檢測不合格的原因分析如下：

a.該樁施工記錄正常，并結(jié)合低應(yīng)變檢測結(jié)果，排除了該樁是由于施工因素導(dǎo)致靜載檢測不合格；

b.由于該樁承載力檢測值只有設(shè)計值的0.6倍，檢測值遠小于設(shè)計值，排除了是由于設(shè)計因素導(dǎo)致靜載檢測不合格；

c.由于該樁樁長較小，根據(jù)巖土工程勘察報告及該樁附近其他管樁施工資料，較難準(zhǔn)確判斷該樁樁端是否達到設(shè)計持力層，為此，設(shè)計提出在該樁附近位置進行補勘取樣。根據(jù)該樁附近4個補勘點位的勘察結(jié)果，判定該樁樁端應(yīng)達到了設(shè)計持力層；

d.由于該樁位于場地東側(cè)廢棄舊基礎(chǔ)附近，場地勘察時已對舊基礎(chǔ)內(nèi)的廢樁進行了坐標(biāo)測量定位，設(shè)計樁位時也已經(jīng)避開了這些廢樁，管樁施工前已對廢樁孔進行了回填處理。但是根據(jù)施工方進場前對該場地舊基礎(chǔ)復(fù)測的資料，發(fā)現(xiàn)舊基礎(chǔ)周邊外側(cè)附近還挖了一些管徑為600 mm的舊降水井，勘察設(shè)計資料中均未體現(xiàn)。這些降水井的坐標(biāo)定位經(jīng)與設(shè)計管樁樁位核對，發(fā)現(xiàn)該樁與其中一個舊降水井位置有部分重疊，該樁壓樁后，樁尖部位位于舊降水井處的土體易受水浸軟化。經(jīng)核查該場地其他管樁都沒有與這些舊降水井位置重疊。

綜合上述幾種可能情況及補勘驗證結(jié)果，經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，最終判定該樁是因樁尖土體受水浸軟化的偶然因素導(dǎo)致承載力降低，所以靜載檢測不合格。

3）基樁設(shè)計處理及擴大檢測。

該樁單樁承載力檢測值只有840 kN，遠低于設(shè)計要求的單樁承載力特征值1 400 kN。經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，由于該樁是因樁尖土體受水浸軟化的偶然因素導(dǎo)致靜載不合格，所以該樁靜載檢測不具有代表性，不應(yīng)納入該批靜載檢測范圍，對該樁應(yīng)單獨做廢樁處理。該樁D1226號管樁為兩樁承臺，根據(jù)設(shè)計變更意見，對該樁所在的承臺及附近最近的一個兩樁承臺共計4根管樁均做廢樁處理，并分別在原廢樁承臺沿平面長邊的垂直方向補樁2根，共計補樁4根。補樁施工完畢后再選取2根基樁做擴大靜載檢測。補樁施工完成后，選取其中2根基樁的擴大靜載檢測結(jié)果均合格。

5　結(jié)語

建筑基礎(chǔ)PHC管樁施工完畢后，管樁靜載檢測遇到不合格的情況時有出現(xiàn)。優(yōu)選管樁原材料供貨商，基樁靜載不合格原因分析時基本能排除原材料因素；優(yōu)選技術(shù)實力強的管樁施工隊伍，管樁壓樁出現(xiàn)無效短樁及斷樁時，能在管樁施工過程中就及時得到設(shè)計處理，基樁靜載不合格原因分析時基本能排除施工因素；優(yōu)選技術(shù)實力強的基樁檢測單位，檢測人員在基樁檢測過程中嚴(yán)格操作，基樁靜載不合格原因分析時基本能排除檢測因素。對于因設(shè)計或地質(zhì)因素導(dǎo)致靜載檢測不合格的原因，如前述2根極短樁及勘察報告中未查明的舊基礎(chǔ)降水井均屬于此類原因，基樁檢測不合格處理時，對于有效樁則需設(shè)計復(fù)核，對于廢樁也應(yīng)進行設(shè)計補樁。管樁靜載檢測出現(xiàn)不合格應(yīng)是偶然因素導(dǎo)致的，擴大檢測均合格能進一步印證基礎(chǔ)管樁的勘察設(shè)計參數(shù)是合理的?；鶚鹅o載檢測不合格的有效設(shè)計處理，能為基礎(chǔ)施工的可靠性提供保障，便于盡快開展上部結(jié)構(gòu)施工，有利于縮短工程建設(shè)總工期。

參考文獻：

［1］GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ 106—2014，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］.

Analysis on unqualified static load processing methods of building foundation pipe pile

Zhang Zhongwen
（Shenzhen Airport Real Estate Co.，Ltd，Shenzhen 518128，China）

Abstract：Taking the high-rise residential building as an example，the article introduces the design and construction conditions of the building foundation pipe pile，analyzes its unqualified static load causes according to the pipe pile detection results，and puts forward effective foundation pile design processing measures，which guarantees the building foundation construction safety and reliability.

Key words：pipe pile，static load detection，bearing capacity，building foundation

中圖分類號：TU473

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0082-03

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：張重文（1984-），男，工程師