鉆孔灌注樁接樁部位質(zhì)量對(duì)基樁靜載試驗(yàn)承載性能的影響

采用接近于豎向樁實(shí)際工作條件的方法進(jìn)行靜載試驗(yàn)，在確定單樁豎向極限承載力方面是目前最直接、最可靠的方法[1～2]，在我國現(xiàn)行各種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理規(guī)范中處于優(yōu)先地位。樁基靜載試驗(yàn)的檢測數(shù)據(jù)，如單樁承載力、變形等是設(shè)計(jì)的依據(jù)及工程質(zhì)量檢驗(yàn)的可靠保證。影響鉆孔灌注樁承載能力的因素是多樣的，如成孔質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度、沉渣厚度、施工工藝等[3～4]。目前樁基工程質(zhì)量已得到很好的控制，但在如接樁部位處理等細(xì)節(jié)上還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，一旦出現(xiàn)接樁質(zhì)量問題，將嚴(yán)重影響到承載力的檢測結(jié)果。本文通過現(xiàn)場靜載試驗(yàn)工程實(shí)例，說明鉆孔灌注樁接樁部位質(zhì)量對(duì)基樁靜載試驗(yàn)承載性能影響的重要性。

1 工程概況

工程一為地上2～4層、地下1層的建筑物，框架結(jié)構(gòu)?；鶚稙?600 mm、長22.7 m的鉆孔灌注樁，試驗(yàn)樁長27.9 m，設(shè)計(jì)承載力2 400 kN。

工程二為地上5～6層，地下2層的建筑物，框架結(jié)構(gòu)?；鶚额愋蜑?700 mm、長27.0 m的鉆孔灌注樁，試驗(yàn)樁長39.45 m，設(shè)計(jì)承載力4 500 kN。

2 地質(zhì)條件

工程一試驗(yàn)樁落在Q3eal粉砂層（5-3）上，該層土呈褐黃色，密實(shí)、飽和，具少量銹染，土質(zhì)不均，是良好的樁端持力層。

工程二試驗(yàn)樁落在上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層Q3cal第三亞層粉土層（地層編號(hào)9c）中，該層土呈黃褐色，密實(shí)狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬低壓縮性土，是良好的樁端持力層。

3 基樁檢測

3.1 參數(shù)

試驗(yàn)樁施工參數(shù)見表1。

表1 施工參數(shù)

3.2 基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測

低應(yīng)變動(dòng)力檢測結(jié)果見表2。

表2 低應(yīng)變動(dòng)力檢測結(jié)果

3.3 基樁靜載試驗(yàn)

工程一靜載試驗(yàn)得到的單樁豎向抗壓極限承載力結(jié)果見圖1-圖4和表3。

圖1 S1樁（第一次）靜載曲線

圖2 S1樁（第二次）靜載曲線

圖3 S2樁靜載曲線

圖4 S3樁靜載曲線

表3 單樁豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)結(jié)果

工程二靜荷載試驗(yàn)得到的單樁豎向抗壓極限承載力結(jié)果見圖5-圖7和表4。

圖5 S4樁靜載曲線

圖6 S5樁靜載曲線

圖7 S6樁靜載曲線

表4 單樁豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)果分析

4.1 工程一

4.1.1 試驗(yàn)結(jié)果

低應(yīng)變檢測結(jié)果表明樁身完整，靜載試驗(yàn)結(jié)果卻出現(xiàn)了很大差異，S2、S3單樁豎向抗壓極限承載力均≮2 880 kN，S1樁第一次試驗(yàn)僅達(dá)到1 680 kN。

4.1.2 結(jié)果分析

從施工情況分析，施工參數(shù)基本一致，只是S1樁成孔時(shí)間為5 h，空孔時(shí)間又約5 h，與其他樁有些差異，這種情況有可能造成泥皮過厚。

S1樁第一次靜載試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)逐級(jí)加載至1 680 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量6.14 mm且穩(wěn)定；加下一級(jí)荷載至1 920 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量18.76 mm，此時(shí)樁的沉降量超過前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍，滿足規(guī)范要求的終止加載條件，應(yīng)該停止試驗(yàn)。但是考慮到其承載力與其他樁承載力相差較大，為進(jìn)一步驗(yàn)證其承載性能，繼續(xù)加載至2 160 kN，樁頂累計(jì)沉降量45.67 mm；繼續(xù)加載至2 400 kN時(shí)，30 min樁頂累計(jì)沉降量76.26 mm且不停滯下沉，故停止試驗(yàn)。因此S1樁單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值為1 680 kN，與其他兩根樁試驗(yàn)結(jié)果相差很大。

根據(jù)樁基施工單位提供的施工記錄和在該樁附近補(bǔ)靜力觸探孔的結(jié)果，排除了沉渣、土層分布因素。經(jīng)多方討論分析，懷疑接樁部位出現(xiàn)問題，遂進(jìn)行樁頂開挖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該樁的接樁部位沒有護(hù)筒，由磚壘砌而成，混凝土疏松。為進(jìn)一步檢驗(yàn)基樁承載性能，決定對(duì)其重新加固處理后進(jìn)行第二次靜載試驗(yàn)。

S1樁二次靜載試驗(yàn)逐級(jí)加載至2 400 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量10.27 mm且穩(wěn)定；繼續(xù)加下一級(jí)荷載至2 640 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量24.27 mm，此時(shí)Q～s曲線和s～lgt曲線已向下彎曲，樁頂沉降量已大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍，達(dá)到終止加載條件。為進(jìn)一步分析其承載能力，繼續(xù)加載至2 880 kN，樁頂累計(jì)沉降量42.39 mm，故終止試驗(yàn)。該樁的單樁豎向抗壓極限承載力實(shí)測值為2 640 kN，第二次單樁豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)結(jié)果比第一次提高了57%，證明該樁的基樁承載能力能夠滿足設(shè)計(jì)要求，也說明了接樁部位處理不當(dāng)容易掩蓋其樁身承載能力的真實(shí)情況。

4.2 工程二

4.2.1 試驗(yàn)結(jié)果

各樁在靜載試驗(yàn)前進(jìn)行了低應(yīng)變動(dòng)力檢測，結(jié)果表明S4樁身4.0 m處缺陷，其他兩根樁身完整。S5、S6單樁豎向抗壓極限承載力均≮5 400 kN，S4單樁豎向抗壓極限承載力僅為1 350 kN，靜載試驗(yàn)結(jié)果與完整性檢測結(jié)果一致。

4.2.2 結(jié)果分析

從施工情況分析，施工參數(shù)基本一致，均滿足規(guī)范要求，無異常。

S4樁當(dāng)試驗(yàn)逐級(jí)加載至1 350 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量1.96 mm且穩(wěn)定，加載至1 800 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量7.33 mm且穩(wěn)定，此時(shí)樁的沉降量超過前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍，滿足規(guī)范要求的終止加載條件，應(yīng)該停止試驗(yàn)。但是考慮到其承載力與其他樁承載力相差較大，為進(jìn)一步驗(yàn)證其承載性能，繼續(xù)加載。當(dāng)試驗(yàn)逐級(jí)加載至2 700 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降量21.83 mm且穩(wěn)定，繼續(xù)加下一級(jí)荷載至3 150 kN時(shí)，樁頂沉降量急驟增大且場地軟，平臺(tái)支撐體沉陷造成壓重平臺(tái)傾斜，試驗(yàn)被迫終止，卸載后發(fā)現(xiàn)該樁頂已有裂隙且向一側(cè)傾斜。該基樁低應(yīng)變檢測結(jié)果表明樁身4.0 m處缺陷，導(dǎo)致靜載試驗(yàn)情況異常，說明接樁部分存在的缺陷嚴(yán)重影響其單樁豎向抗壓極限承載力的發(fā)揮，無法真實(shí)分析基樁的承載能力。

5 接樁部位樁體質(zhì)量控制

目前我國靜載試驗(yàn)受場地條件、機(jī)械設(shè)備等諸多因素限制，基本都是在自然地坪進(jìn)行的，尤其是帶有地下結(jié)構(gòu)的建筑，不是在工程樁的有效樁頂位置，施工人員往往會(huì)忽視從工程樁的有效樁頂至自然地坪這段接樁部分樁身質(zhì)量的控制，認(rèn)為基坑開挖后還需將其破除，忽視了其重要性。本文列舉的兩項(xiàng)工程實(shí)例均反映出由于接樁部位的不當(dāng)處理而導(dǎo)致基樁承載力低，這就要求重視接樁部位的質(zhì)量，除嚴(yán)格按照J(rèn)GJ 106—2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》附錄B中混凝土樁樁頭處理的要求執(zhí)行外，還應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)。

1)盡量使用鋼制護(hù)筒。有些工程使用可拆裝式的鋼制護(hù)筒，試驗(yàn)結(jié)束后回收，既保證了施工質(zhì)量，又可循環(huán)使用。

2)保證樁頂面水平，避免加載偏心。

3)加強(qiáng)樁頭混凝土保護(hù)，尤其是北方地區(qū)冬季施工作業(yè)中的保溫措施一定要到位。

6 結(jié)語

隨著社會(huì)建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)越來越多的在工程中應(yīng)用，樁基礎(chǔ)質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)安全，不能疏忽成樁過程中任何細(xì)節(jié)。在樁基試驗(yàn)時(shí)應(yīng)從基樁施工、現(xiàn)場試驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)分析整理等各個(gè)細(xì)節(jié)綜合考慮，嚴(yán)謹(jǐn)分析，正確合理的判別基樁的承載能力。

通過對(duì)兩項(xiàng)工程檢測結(jié)果的比較分析并結(jié)合類似工程的檢測經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，鉆孔灌注樁接樁部位的處理質(zhì)量十分關(guān)鍵，只有其質(zhì)量得到保證，才能得到真實(shí)的檢測數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)人員提供準(zhǔn)確可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)，經(jīng)濟(jì)合理、有效地控制工程樁的施工質(zhì)量和成本。