圍護(hù)樁樁長(zhǎng)小于鋼筋籠長(zhǎng)度現(xiàn)象及分析

郝世龍 （上海同濟(jì)檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 200092）

0 前言

上海地區(qū)基坑工程近年來(lái)發(fā)生多起基坑坍塌事故，圍護(hù)支撐體系的質(zhì)量直接關(guān)乎基坑工程安全。圍護(hù)樁是直接承受土壓力的構(gòu)件，其重要性不言而喻。上海地區(qū)圍護(hù)樁一般為正循環(huán)鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)和鋼筋籠長(zhǎng)度均為圍護(hù)樁的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)基坑圍護(hù)支撐體系的力學(xué)模型有重要影響，直接關(guān)乎基坑安全。

灌注樁特別是圍護(hù)樁一般通長(zhǎng)配筋，即樁長(zhǎng)應(yīng)等于其鋼筋籠長(zhǎng)度。工程實(shí)踐中，一方面因鋼筋籠價(jià)值高，且為隱蔽工程，存在偷工減料的現(xiàn)象；另一方面，有時(shí)存在鋼筋籠上浮、不同長(zhǎng)度的分節(jié)鋼筋籠串用、鋼筋籠標(biāo)高定位不準(zhǔn)等情況，會(huì)使得灌注樁鋼筋籠長(zhǎng)度小于設(shè)計(jì)值（樁長(zhǎng)）。但近年來(lái)卻發(fā)現(xiàn)圍護(hù)樁樁長(zhǎng)小于其鋼筋籠長(zhǎng)度的特殊案例，應(yīng)引起重視并加以研究。

1 案例情況

1.1 案例一

1.1.1 工程概況

上海市楊浦區(qū)某基坑開(kāi)挖面積約5.3萬(wàn)m，開(kāi)挖深度4.65m，外圍基坑采用SMW工法樁圍護(hù)，2個(gè)局部落深坑落深分別為3.65m、4.40m，采用Ф800@1000和Ф700@900的正循環(huán)鉆孔灌注樁作為落深坑的圍護(hù)樁。委托方要求選取2根圍護(hù)樁，采用鉆芯法和磁測(cè)井法結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，磁測(cè)井法檢測(cè)利用鉆芯孔。

1.1.2 受檢樁概況

W3-37#和W3-42#兩根受檢樁樁徑均為Ф800，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)均為水下C30，樁頂標(biāo)高均為-0.55m（絕對(duì)標(biāo)高），設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)均為18.00m（含錨入圈梁段），鋼筋籠長(zhǎng)度設(shè)計(jì)值均為17.50m（含錨入圈梁段，12m以上主筋為16根 Ф25、箍筋為 Ф10＠150，12m以下主筋為 8根 Ф25、箍筋為Ф10＠200），鉆芯檢測(cè)時(shí)齡期分別為146天、129天。因檢測(cè)時(shí)圈梁已澆筑，不宜破除，故選擇樁側(cè)開(kāi)挖探坑定點(diǎn)，直接在圈梁頂部開(kāi)鉆的方式。

1.1.3 檢測(cè)過(guò)程

W3-37#樁采用單管鉆具、110mm外徑的金剛石鉆頭和Ф42鉆桿。樁身混凝土進(jìn)尺14.00m，樁身鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)異響、抖動(dòng)劇烈、鉆速突然降低等現(xiàn)象，循環(huán)水未見(jiàn)鋼屑；鉆至14.00m時(shí)鉆速突然加快，循環(huán)水變渾濁，總進(jìn)尺18.00m。芯樣總體連續(xù)、較完整，膠結(jié)好，側(cè)表面較光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱狀，少量短柱狀、扁柱狀，斷口基本吻合，局部可見(jiàn)較多孔洞。14.00m～18.00m為擾動(dòng)狀粉質(zhì)粘土。該樁實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)為14.00m，明顯小于設(shè)計(jì)值，判定W3-37#樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見(jiàn)圖1。

圖1 W3-37樁芯樣照片

W3-42#樁改用單動(dòng)雙管鉆具、外徑110mm金剛石鉆頭和Ф50鉆桿。樁身混凝土進(jìn)尺14.59m，樁身鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)異響、抖動(dòng)劇烈、鉆速突然降低等現(xiàn)象，循環(huán)水未見(jiàn)鋼屑；鉆至14.59m處鉆速突然加快，循環(huán)水變渾濁，總進(jìn)尺23.39m。芯樣總體連續(xù)、完整，膠結(jié)好，側(cè)表面較光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱、長(zhǎng)柱狀，少量短柱狀，斷口吻合，局部可見(jiàn)較多溝槽。14.59m～23.39m為擾動(dòng)狀粉質(zhì)粘土。該樁實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)為14.59m，明顯小于設(shè)計(jì)值，判定其樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見(jiàn)圖2。

圖2 W3-42樁芯樣照片

鉆芯檢測(cè)工作結(jié)束后將鉆芯孔掃孔加深并埋設(shè)塑料材質(zhì)的測(cè)斜管，作為磁測(cè)井法鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試通道。測(cè)點(diǎn)間距10cm，將探頭自下而上緩慢勻速拉至樁頂結(jié)束測(cè)試，得到圖3、圖4所示成果圖。按相關(guān)規(guī)范[1][2]取深度-垂直分量（H-Z）曲線下部小于背景場(chǎng)轉(zhuǎn)成大于背景場(chǎng)的拐點(diǎn)（斜率最大處）對(duì)應(yīng)的深度位置為鋼筋籠底部埋深，與磁場(chǎng)垂直分量梯度-深度（dz/dh-h）曲線最深的明顯極值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的深度一致。故判定W3-37#和W3-42#樁鋼筋籠長(zhǎng)度分別為16.5m、15.6m。

圖3 W3-37#樁鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試成果圖

圖4 W3-42#樁鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試成果圖

1.2 案例二

1.2.1 工程概況

上海市奉賢區(qū)某基坑開(kāi)挖面積約2403m，開(kāi)挖深度 10.70m，采用Ф900、Ф950、Ф1200的正循環(huán)鉆孔灌注樁作為圍護(hù)樁。委托方要求選取1根圍護(hù)樁，采用鉆芯法和磁測(cè)井法結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，磁測(cè)井法檢測(cè)利用鉆芯孔。

1.2.2 受檢樁概況

73#樁樁徑為Ф900，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C35，樁頂標(biāo)高為+3.900m（絕對(duì)標(biāo)高），設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)分別24.00（不含錨入圈梁段），鋼筋籠長(zhǎng)度設(shè)計(jì)值為24.75m（含錨入圈梁段）鉆芯檢測(cè)時(shí)齡期為68天。檢測(cè)前已選樁，因工期緊張，采取在圈梁澆筑前于樁頭中心處預(yù)埋PVC的方式預(yù)留了鉆孔通道，圈梁成型7天后再行鉆芯。

1.2.3 檢測(cè)過(guò)程

73#樁采用單動(dòng)雙管鉆具、外徑為110mm金剛石鉆頭和Ф50鉆桿。鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)異響、抖動(dòng)劇烈、鉆速突然降低、循環(huán)水未見(jiàn)鋼屑，樁身混凝土進(jìn)尺21.00m，鉆至21.00m處鉆速突然加快，循環(huán)水變渾濁，總進(jìn)尺26.60m。其中11.10～12.00m處可見(jiàn)明顯蜂窩，20.50～21.00m處溝槽連續(xù)，其余芯樣連續(xù)、完整，膠結(jié)好，側(cè)表面光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱狀、長(zhǎng)柱狀，少量短柱狀，斷口吻合。21.00m～26.60m為擾動(dòng)狀灰黑色粉質(zhì)粘土。因?qū)崪y(cè)樁長(zhǎng)明顯小于設(shè)計(jì)值，判定73#樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見(jiàn)圖5。

圖5 73#樁芯樣照片

采用與案例一同樣的設(shè)備、方法進(jìn)行鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試，但案例二探頭拉至管口方結(jié)束測(cè)試，得到圖6所示成果圖。按相關(guān)規(guī)范判定73#樁在檢測(cè)起算點(diǎn)（管口處）下1.4m、25.3m處分別對(duì)應(yīng)鋼筋籠頂部、底部位置，得出鋼筋籠長(zhǎng)度為23.9m。

圖6 73#樁鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試成果圖

73#樁出現(xiàn)與案例一相同的情況：樁長(zhǎng)和鋼筋籠長(zhǎng)度均小于設(shè)計(jì)值，且樁長(zhǎng)小于其鋼筋籠長(zhǎng)度。

2 案例分析

將兩個(gè)案例中3根樁長(zhǎng)檢測(cè)結(jié)果匯總于上表。

3根問(wèn)題樁檢測(cè)結(jié)果匯總表

2.1 爭(zhēng)議點(diǎn)

上表中3根樁檢測(cè)結(jié)果引起不小的爭(zhēng)議，異議方主要爭(zhēng)論點(diǎn)：一是W3-37#樁未采用單動(dòng)雙管鉆具，樁長(zhǎng)實(shí)測(cè)值可能不準(zhǔn)確；二是磁測(cè)井法鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)是間接方法，圍護(hù)樁間距較小，臨近樁可能干擾其檢測(cè)結(jié)果；三是樁長(zhǎng)小于其鋼筋籠長(zhǎng)度有?！俺ＷR(shí)”，鋼筋籠安裝工程作為隱蔽工程有可能偷工減料，一般認(rèn)為鋼筋籠長(zhǎng)度只會(huì)小于等于其樁長(zhǎng)。

2.2 爭(zhēng)議點(diǎn)分析

現(xiàn)就以上爭(zhēng)議點(diǎn)逐一分析。

2.2.1 單動(dòng)雙管鉆具問(wèn)題

使用單動(dòng)雙管鉆具的初衷是此類鉆具芯樣在巖心管中不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，避免芯樣斷口處的機(jī)械磨損，特別是芯樣容易在缺陷處斷開(kāi)，可提高芯樣采取率，更好地體現(xiàn)芯樣原本樣貌。但對(duì)樁長(zhǎng)的判定無(wú)任何影響。如鉆頭偏出樁外，一定會(huì)鉆遇密集的箍筋，并在末端形成契形的芯樣，W3-37#未出現(xiàn)此類情況。同案例的W3-42#樁和案例二的73#樁均采用單動(dòng)雙管鉆具仍得到樁長(zhǎng)和鋼筋籠長(zhǎng)度均小于設(shè)計(jì)值且樁長(zhǎng)小于其鋼筋籠長(zhǎng)度的結(jié)果，與W3-37#情況相同，證明案例一2根樁樁長(zhǎng)、鋼筋籠長(zhǎng)度確實(shí)存在問(wèn)題，與鉆具選擇無(wú)關(guān)。此爭(zhēng)議點(diǎn)不成立。

2.2.2 磁測(cè)井法臨近樁干擾問(wèn)題

3根樁均利用鉆芯孔作為測(cè)試通道且鉆芯孔未偏出樁側(cè)，即測(cè)試時(shí)探頭始終處于受檢樁鋼筋籠內(nèi)，可屏蔽臨近樁的影響。退一步分析，臨近樁的鋼筋籠長(zhǎng)度設(shè)計(jì)值與受檢樁相等，即便有影響也只會(huì)使得檢測(cè)值偏大而非偏小。故此爭(zhēng)議也不成立。

2.2.3 樁長(zhǎng)大于等于鋼筋籠長(zhǎng)度的“常識(shí)”問(wèn)題

經(jīng)驗(yàn)常識(shí)是“雙刃劍”，拋開(kāi)適用條件直接使用經(jīng)驗(yàn)常識(shí)在巖土行業(yè)是危險(xiǎn)的。灌注樁的鋼筋籠長(zhǎng)度一般小于等于樁長(zhǎng)的常識(shí)其實(shí)限定于孔底沉渣較少的情況。有時(shí)灌注樁施工過(guò)程中泥漿含沙量大、清孔不到位、下鋼筋籠后垮孔等原因造成孔底沉渣較厚，甚至達(dá)一米至幾米厚，加上首灌時(shí)沖擊力有限無(wú)法沖開(kāi)巨厚的沉渣，會(huì)使得有效樁長(zhǎng)偏短。但鋼筋籠因其密度大（7.85t/m），遠(yuǎn)大于沉渣密度（一般小于1.3t/m），可輕松插入厚厚的沉渣。加之首灌時(shí)混凝土沖擊力有限，無(wú)法完全沖開(kāi)此部分沉渣。大部分圍護(hù)樁屬于臨時(shí)構(gòu)件，施工相對(duì)粗糙，上述施工弊病可能兼而有之。最終形成樁長(zhǎng)小于其鋼筋籠長(zhǎng)度這一有?！俺ＷR(shí)”的現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

①圍護(hù)樁樁長(zhǎng)小于鋼筋籠長(zhǎng)度的現(xiàn)象直接原因是沉渣巨厚。應(yīng)從減少沉渣方向入手解決此問(wèn)題。

②鉆芯法和磁測(cè)井法結(jié)合是很好的圍護(hù)樁檢測(cè)手段。磁測(cè)井法可利用鉆芯孔作為測(cè)試通道，并不比單純的鉆芯法增加很多費(fèi)用，可獲得樁長(zhǎng)、樁身完整性、樁身混凝土強(qiáng)度、鋼筋籠長(zhǎng)度等多個(gè)參數(shù)，還可了解沉渣情況，委托方可視工程重要程度委托，亦可在工程樁檢測(cè)中采用。

③是否采用單動(dòng)雙管鉆具并不影響樁長(zhǎng)結(jié)果，但為避免爭(zhēng)議，在對(duì)質(zhì)量存疑的樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)仍需采用。

④鉆芯法檢測(cè)時(shí)樁長(zhǎng)的核定需依據(jù)鉆進(jìn)情況和芯樣外觀綜合確定，切不可單憑測(cè)量芯樣長(zhǎng)度。案例二經(jīng)解釋基本消除了對(duì)檢測(cè)結(jié)果的爭(zhēng)議，重要原因是臨近樁底時(shí)通知監(jiān)理方旁站，記錄了樁底鉆速加快、循環(huán)水變渾濁、無(wú)鋼屑上返等特征現(xiàn)象，提鉆前測(cè)量鉆機(jī)高度、機(jī)上余尺，提鉆后測(cè)量鉆桿長(zhǎng)度并觀察末端芯樣外觀。全過(guò)程保留充分的影像資料，證據(jù)充足。

⑤此現(xiàn)象極為罕見(jiàn)，原因是目前圍護(hù)樁檢測(cè)要求較低，非“樁墻合一”的一般圍護(hù)樁成樁后僅需進(jìn)行不少于總樁數(shù)的20%且不得少于5根的低應(yīng)變檢測(cè)。鉆芯法檢測(cè)、鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)均不是驗(yàn)收必需，只有在質(zhì)量存疑時(shí)采取鉆芯法檢測(cè)，鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)更是少之又少?？傊?，少發(fā)現(xiàn)不意味著少發(fā)生，該現(xiàn)象仍需引起重視。此現(xiàn)象或不限于圍護(hù)樁，工程樁亦可能存在，有待驗(yàn)證。