甲級樁基工程不試樁實施案例

孫鳳玲 劉煥存

(中航勘察設(shè)計研究院有限公司，北京 100098)

0 引言

JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[1]強(qiáng)調(diào)等級為甲級的建筑樁基應(yīng)通過現(xiàn)場靜載荷試驗確定單樁極限承載力，而一些高層建筑由于基底埋深大，試驗時基坑尚未開挖，試樁工作只能在地面開展，工程應(yīng)用中多采用雙套管隔離處理，也有以樁身埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計測量樁身豎向軸力再進(jìn)行扣減等做法，爭議較大。

劉金礪等[2]指出，單樁豎向靜載荷試驗是確定單樁豎向抗壓極限承載力的最直接的方法，若同類場地試驗樁資料積累較為豐富，可不進(jìn)行試樁工作。北京市朝陽區(qū)望京新區(qū)某甲級樁基項目，基坑深度約17.0 m，若開展試樁工作須在基坑開挖前、現(xiàn)狀地面進(jìn)行，而試樁施工約需15 d，養(yǎng)護(hù)齡期不少于28 d，建設(shè)周期控制影響試樁工作，為此，結(jié)合規(guī)范理論計算及周邊類似項目開展了不試樁工作的可行性研究，給出了單樁抗壓極限承載力并實施了不試樁，經(jīng)工程樁靜載荷試驗驗證，以及工程竣工使用多年，表明單樁抗壓極限承載力取值安全可行、合理適用，不僅節(jié)約了試驗樁工程費用，也縮短了項目建設(shè)周期。

1 工程概況

1.1 地層概況

項目場地位于北京市朝陽區(qū)崔各莊鄉(xiāng)大望京村，東至東五環(huán)，南至大望京6號路，西至望京中環(huán)路，北至大望京街，場地原貌為村莊，勘探孔口處地面標(biāo)高為35.61 m～37.24 m。該工程采用框架—核心筒結(jié)構(gòu)體系，±0.00=36.50 m，基底標(biāo)高約為20.00 m。場區(qū)的覆蓋層厚度約300.00 m，地面以下至基巖頂板之間的土層以黏性土、粉土與砂土、碎石土交互沉積土層為主。

鉆孔實測到5層地下水，分別為賦存于粉細(xì)砂、中砂④層、⑥層的層間水和賦存于細(xì)砂、中砂⑦層及⑧層、⑨層砂卵石層中的承壓水。地表以下8.5 m深度內(nèi)粉土層及人工堆積層中具賦存潛水條件，受區(qū)域地下水位下降影響，未揭露該層地下水。

1.2 基樁參數(shù)

采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，樁徑800 mm，設(shè)計樁長38.0 m；樁端持力層卵石、圓礫⑨層，樁端進(jìn)入持力層深度為1.5 m左右；樁身混凝土強(qiáng)度等級C40，樁頂保護(hù)層厚度50 cm，單樁承載力特征值要求達(dá)到5 600 kN，樁身范圍內(nèi)土層參數(shù)見表1。

1.3 巖土分析

該場地地下水豐富，且有2層～3層較厚的砂層，灌注樁需采取泥漿護(hù)壁工藝。但泥漿護(hù)壁工藝遇松散地層仍易塌孔、成樁質(zhì)量難以保證；同時成孔過程中對樁周土的擾動降低了樁側(cè)土體強(qiáng)度，樁周泥皮的存在會降低樁側(cè)摩阻力，而砂卵石層中泥皮厚度更大；樁底沉渣控制不好會嚴(yán)重影響灌注樁樁端承載力。

表1 樁身范圍地層巖性參數(shù)

灌注樁后注漿技術(shù)，通過漿液的劈裂、滲透、填充、壓密、固結(jié)等多種作用形式組合，可以改變樁側(cè)或樁端與巖土之間的邊界條件，固結(jié)樁側(cè)泥皮、消除樁端虛土及沉渣隱患，從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量[2]，后注漿技術(shù)作為建筑業(yè)10項新技術(shù)(2017版)之一[3]，仍需通過積累總結(jié)大量工程實例進(jìn)一步優(yōu)化其計算分析并運用于設(shè)計施工。

本工程設(shè)計采用后注漿技術(shù)固結(jié)樁側(cè)泥皮、消除樁端虛土及沉渣隱患，從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量。設(shè)計階段需要知道單樁豎向抗壓極限承載力，尤其是后注漿灌注樁，一般通過試樁取得；文獻(xiàn)[1][4]給出了經(jīng)驗公式，但后注漿增強(qiáng)系數(shù)范圍較寬，受地區(qū)及地層差異性影響較大，沒有工程實例佐證，不能直接取用。

2 計算類比及驗證

2.1 理論計算

根據(jù)項目土層參數(shù)，依據(jù)文獻(xiàn)DBJ 11—501—2009北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計規(guī)范[4]分別計算樁長38 m、樁徑800 mm、樁身混凝土強(qiáng)度C40的鉆孔灌注樁在”泥漿護(hù)壁鉆孔灌注工藝”“樁端后注漿鉆孔灌注工藝”“樁端、樁側(cè)(一級)后注漿灌注工藝”三種工況下的單樁承載力特征值，其中樁側(cè)一級注漿側(cè)閥位置為樁身9.00 m～21.00 m處。

根據(jù)鉆孔ZK27分別對三種工況進(jìn)行單樁豎向承載力特征值計算分析，計算結(jié)果匯總見表2。

三種工況下的單樁承載力分別為4 002 kN,6 398 kN,6 980 kN，單樁設(shè)計承載力要求5 600 kN，僅樁端后注漿單樁承載力安全儲備1.14倍，“樁端、樁側(cè)一級后注漿技術(shù)”下單樁承載力安全儲備1.25倍，結(jié)合施工因素、工藝控制因素，工程樁推薦采用旋挖鉆機(jī)成孔泥漿護(hù)壁+樁端、樁側(cè)一級后注漿。

表2 三種工況下單樁豎向承載力特征值計算

2.2 工程類比

結(jié)合臨近場地的已建工程地層資料、基樁參數(shù)和單樁靜載荷試驗，類比分析本場地的單樁抗壓承載力特征值。收集了三個臨近項目資料：1)望京(625地塊)SOHO中心工程(簡稱“SOHO中心”)；2)望京新城B區(qū)樁基工程(簡稱“望京新城”)；3)西門子(北京)總部辦公樓樁基工程(簡稱“西門子總部”)。

SOHO中心南鄰?fù)┒?，西鄰阜安西路，東北側(cè)鄰阜通西大街，望京新城在望京內(nèi)環(huán)路與南湖渠東路交叉路口，西門子總部位于望京小區(qū)，四個項目位置相距較近，地層相近且有類似地層資料、基樁設(shè)計資料及檢測資料可作參考。

四個項目的樁基設(shè)計參數(shù)、單樁豎向抗壓承載力特征值計算值及三個已建項目的單樁豎向抗壓承載力實測值列于表3。從理論計算和臨近場地項目實測值對比，認(rèn)為擬建項目的單樁承載力特征值取用5 600 kN保證度良好且有一定安全儲備。

表3 工程類比分析表

2.3 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性分析

基樁試樁工作打樁約需15 d，養(yǎng)護(hù)齡期至少28 d，耗時長、影響了項目總工期，在大項目背景下進(jìn)行不試樁工作研究要求迫切；具備可參考臨近項目資料，甲級樁基工程不試樁的技術(shù)可行性存在，可結(jié)合規(guī)范計算及工程類比實施；一根抗壓樁、四根抗拔錨樁造價合計約70萬元，不試樁工作的經(jīng)濟(jì)性效果明顯。

2.4 驗證分析

根據(jù)規(guī)范對本項目的樁基工程進(jìn)行驗收試驗，分別選取工程樁55號、153號、170號進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗，靜載試驗最大加載均不低于設(shè)計單樁承載力極限值，三根樁的Q—s曲線見圖1。靜載試驗Q—s曲線均呈緩變性，樁頂最大沉降量僅11.2 mm～13.2 mm，遠(yuǎn)小于40 mm，并未出現(xiàn)極限破壞狀態(tài)，單樁豎向抗壓承載力極限值取試驗最大加載值。據(jù)此，本項目受檢的樁徑800 mm、樁長38 m后壓漿灌注樁單樁豎向抗壓極限承載力滿足設(shè)計要求的11 200 kN，即單樁豎向抗壓承載力特征值不小于5 600 kN。另，本項目基樁樁身完整性檢測結(jié)果較好。

3 結(jié)語

1)該甲級工程在不開展試樁條件下通過工程類比以及經(jīng)驗計算確定單樁豎向抗壓承載力特征值是可靠的，技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。

2)利用同類場地基樁承載特性的工程資料，以確定不試樁條件下單樁豎向抗壓承載力特征值準(zhǔn)確性。

3)地層復(fù)雜、影響成樁質(zhì)量因素多，施工隊伍質(zhì)量控制水平差異大，單樁承載能力變異性大時，試樁工作具有重要的工程意義，應(yīng)做試樁工作。

4)單樁豎向抗壓極限承載力計算公式是經(jīng)驗公式、后注漿灌注樁單樁抗壓極限承載力計算公式也是經(jīng)驗公式，地區(qū)差異性大、經(jīng)驗參數(shù)匹配度相對低，樁基后注漿技術(shù)規(guī)范性推廣已達(dá)10多年，收集試樁及工程樁檢測測試資料進(jìn)一步開展區(qū)域性統(tǒng)計分析具有重要意義。

感謝國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、冶金工業(yè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站、中冶集團(tuán)建筑研究總院建筑工程檢測中心等檢測單位提供的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 劉金礪.建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3] 王曙光，高文生，李耀良.建筑業(yè)10項新技術(shù)(2017版)地基基礎(chǔ)和地下空間工程技術(shù)綜述[J].建筑技術(shù)，2018，3(49)：25.

[4] DBJ 11—501—2009,北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計規(guī)范[S].

[5] 張忠苗.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.