談灌注樁施工前試樁的重要性

史 華 偉

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原　030002)

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談灌注樁施工前試樁的重要性

史 華 偉

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原030002)

結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)灌注樁驗(yàn)樁結(jié)果達(dá)不到要求的問題，對(duì)驗(yàn)樁結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，并闡述了分析驗(yàn)樁結(jié)果的方法，指出灌注樁施工前進(jìn)行試樁，有利于降低工程投資，保證工程質(zhì)量。

灌注樁，試樁，樁基，承載力

筆者近幾年設(shè)計(jì)工作中經(jīng)歷的灌注樁驗(yàn)樁結(jié)果不滿足要求的情況有增多趨勢(shì)。對(duì)工程質(zhì)量及成本產(chǎn)生了不同程度的影響。究其原因，不按程序開展工作及思想的麻痹占很大因素。業(yè)界普遍認(rèn)為這種樁型比較成熟，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，施工質(zhì)量容易保證，參與各方放松了警惕，大多取消了施工前設(shè)計(jì)試樁這個(gè)環(huán)節(jié)。下面結(jié)合工程實(shí)例說明灌注樁試驗(yàn)值與計(jì)算值之間存在較大差異，通過試樁結(jié)果來反向確定設(shè)計(jì)參數(shù)，才能為工程設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。

1　工程概況

某高層住宅樓，位于太原市小店區(qū)，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。建筑面積26 801.60 m2，地上34層，地下3層，結(jié)構(gòu)總高度98.900 m。結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁樁基礎(chǔ)，布樁方式為墻下布置。鋼筋混凝土灌注樁采用樁底、樁側(cè)復(fù)式后注漿，樁身直徑700 mm，總樁數(shù)為151根，其中試樁4根，錨樁16根。工程樁有效樁長25 m，單樁豎向抗壓承載力特征值要求達(dá)到3 600 kN；試樁有效樁長28 m，試樁單樁豎向極限承載力特征值要求達(dá)到7 900 kN，設(shè)計(jì)樁端持力層為第⑧層粗礫砂層；設(shè)計(jì)試樁樁頂高程為781.30 m，樁端高程為753.30 m。基樁施工前未進(jìn)行試樁，基樁施工完畢后在設(shè)計(jì)試樁位置進(jìn)行試樁，試樁結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求。

2　場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3　試樁檢驗(yàn)結(jié)果

山西某建筑工程檢測(cè)有限公司對(duì)該工程基樁進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表2。

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)采用錨樁反力裝置，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知：試樁0003單樁豎向抗壓承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)值7 900 kN；試樁0002加載至7 110 kN時(shí)，相應(yīng)沉降量21.68 mm，西側(cè)兩根錨樁均有被拔起松動(dòng)跡象，且拔起量超出規(guī)范允許值，單樁豎向抗壓承載力取7 110 kN，小于設(shè)計(jì)值7 900 kN；試樁0004加載至6 320 kN時(shí)，相應(yīng)沉降量32.83 mm，加載至7 110 kN時(shí)，Q—s曲線為緩變形，s—lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，相應(yīng)沉降量62.11 mm，終止加載，單樁豎向抗壓承載力取6 320 kN，小于設(shè)計(jì)值7 900 kN；試樁0001加載至5 530 kN時(shí)，相應(yīng)沉降量17.41 mm，加載至6 320 kN時(shí)，Q—s曲線為陡降型，s—lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲，相應(yīng)沉降量50.18 mm，終止加載，單樁豎向抗壓承載力取5 530 kN，小于設(shè)計(jì)值7 900 kN；對(duì)試樁0001進(jìn)行取芯檢測(cè)，芯樣完整，基樁完整性較好，截取混凝土抗壓芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，抗壓強(qiáng)度范圍為41.7 MPa～47.6 MPa。四組試樁平均極限荷載值為6 715 kN，極差為2 370 kN,極差超過平均值的30%，因此去掉最高值7 900 kN，重新評(píng)估剩余三組試樁的單樁豎向抗壓極限承載力，剩余三組試樁平均值為6 320 kN，極差為1 580 kN，極差為平均值的25%，符合規(guī)范要求中極差不超過平均值的30%。綜合分析判定：試樁的單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值為6 320 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為3 160 kN。試樁結(jié)果單樁豎向抗壓承載力特征值不滿足設(shè)計(jì)要求。

表1　場(chǎng)地地層分層表

表2　試樁檢測(cè)結(jié)果

4　分析方法及步驟

1)復(fù)核持力層是否滿足要求。灌注樁樁端設(shè)計(jì)高程為753.30 m，樁端持力層為第⑧層粗礫砂層，該層層頂高程為756.37 m～755.20 m，層底高程為753.07 m～749.50 m，樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值1 800 kPa；持力層下一層第⑨層粉質(zhì)粘土層樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值780 kPa，為軟弱下臥層。復(fù)核所選持力層是否滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求，初步分析，作為持力層的第⑧層粗礫砂層，樁端全斷面進(jìn)入該層的深度為1.90 m～3.07 m，不小于1d，滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求；存在軟弱下臥層，樁端以下硬持力層厚度不宜小于3d，實(shí)際為0.23 m～3.80 m，有部分不滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求。對(duì)樁端以下硬持力層厚度不符合規(guī)范要求的試樁，在驗(yàn)算時(shí)樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值按軟弱下臥層取值。

2)對(duì)試樁錨樁進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)距試樁樁位最近的鉆孔地層資料，分別計(jì)算每個(gè)試樁的單樁豎向抗壓承載力特征值及分析持力層是否滿足要求。設(shè)計(jì)參數(shù)：干作業(yè)成孔后注漿灌注樁，采用樁端樁側(cè)復(fù)合注漿，樁身直徑d=700 mm，樁身長度L=28.00 m，樁頂標(biāo)高781.30 m,鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力與極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值見表3。

表3　鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力與極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)規(guī)范要求，干作業(yè)成孔樁，端阻力增強(qiáng)系數(shù)需乘折減系數(shù)，粉土取0.6，砂土和碎石土取0.8。本工程樁端未進(jìn)入第⑨層，考慮第⑧層注漿有利因素，所以樁端阻力按第⑨層取值時(shí)不乘折減系數(shù)。各試樁計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比情況見表4。

0002試樁專用錨樁計(jì)算值，采用0002試樁地層，依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計(jì)算如下：

Tuk=∑λiqsikμili

(1)

N≤fyAs

(2)

式(1)計(jì)算錨樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tuk=4 390 kN,式(2)計(jì)算錨樁樁頂軸向拉力設(shè)計(jì)值N=2 060 kN,錨樁試驗(yàn)值為N=1 777 kN。

通過計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，0002試樁與0003試樁試驗(yàn)值均大于計(jì)算值；0004試樁試驗(yàn)值較計(jì)算值小9.8%，較接近；0001試樁試驗(yàn)值較計(jì)算值小29.9%，相差較大；錨樁試驗(yàn)值較計(jì)算值小13.7%。試驗(yàn)結(jié)果的離散性較大。

3)對(duì)不合格樁的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。核查樁身完整性檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)低應(yīng)變曲線分析樁身質(zhì)量；查看施工記錄，對(duì)注漿時(shí)間、注漿壓力及注漿量與理論值進(jìn)行比對(duì)，看是否有異常情況；進(jìn)行樁身鉆芯取樣，檢測(cè)樁身強(qiáng)度及樁端沉渣及注漿情況；進(jìn)行樁周土層鉆孔取樣，復(fù)核土層分布及持力層底標(biāo)高，并進(jìn)行驗(yàn)算，與試驗(yàn)值進(jìn)行比對(duì)。

表4　試樁計(jì)算值與試驗(yàn)值比對(duì)表

4)制定可行的補(bǔ)救措施。通過分析檢測(cè)，結(jié)合施工工藝及方法，給設(shè)計(jì)提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)。按照新的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)原有工程樁進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)合驗(yàn)樁報(bào)告得出可采用的單樁豎向承載力特征值。

結(jié)合上部結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)的荷載分布情況確定需增加的樁基最小數(shù)量，并結(jié)合已有樁進(jìn)行補(bǔ)樁，按新的樁位基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5　結(jié)語

結(jié)果表明，按理論參數(shù)提出的設(shè)計(jì)值，在實(shí)際工程中難以保證按理想狀況達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有必要進(jìn)行施工前設(shè)計(jì)試樁。合格的施工前試樁可以保留為工程樁。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，選定樁型及單樁豎向承載力特征值的目的：一是進(jìn)一步確定所選樁型的施工可行性，避免樁機(jī)全面進(jìn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)該樁型不適合本場(chǎng)地施工或發(fā)現(xiàn)樁承載力遠(yuǎn)小于地質(zhì)報(bào)告提供的計(jì)算值，此時(shí)再改樁型就會(huì)拖延工期且增加費(fèi)用。二是根據(jù)單樁豎向靜荷載試驗(yàn)確定單樁豎向承載力特征值。由于地質(zhì)報(bào)告提供的數(shù)值往往是經(jīng)驗(yàn)值，所以可以根據(jù)靜載報(bào)告提供的樁承載力，反算地層參數(shù)，按試樁參數(shù)確定樁數(shù)。

因場(chǎng)地條件復(fù)雜，參建人員素質(zhì)高低不一，每個(gè)工程都有自己的特殊性，所以進(jìn)行工程前設(shè)計(jì)試樁是保證工程質(zhì)量，節(jié)約投資的重要環(huán)節(jié)。

[1]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 106—2003，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]吳群昌.西安地區(qū)鋼筋混凝土鉆孔灌注樁試樁試驗(yàn)研究[J].城市勘測(cè)，2014(8):172-173.

Discussion on the importance of bored pile test pile before construction

Shi Huawei

(TaiyuanUrbanPlanning&DesignInstitute,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering practice, according to the problems the bored pile test pile results not up to the requirements, this paper compared the test pile results with the calculation results, and elaborated the method analysis on the test pile results, pointed out that test pile before bored pile construction, to reduce the engineering investment, ensured the engineering quality.

bored pile, test pile, pile foundation, bearing capacity

1009-6825(2016)21-0082-02

2016-05-18

史華偉(1978- )，男，工程師

TU473.1

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