關(guān)于灌注樁質(zhì)量檢測(cè)的應(yīng)用分析

鄧漢國(guó)，龍 謙

（1、茂名市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站 廣東 茂名 525000；2、長(zhǎng)沙市麓湘城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展投資有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙 410013）

0 引言

基礎(chǔ)工程是工程項(xiàng)目的一個(gè)重要組成部分，其質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目的安全，是建設(shè)項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素［1］?；A(chǔ)一般包括樁基、筏板基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、箱式基礎(chǔ)等［2-3］。灌注樁基礎(chǔ)是樁基里面常見(jiàn)的一種，灌注樁質(zhì)量檢測(cè)中常用低應(yīng)變法、鉆芯法對(duì)樁身完整性情況做出判斷［4-5］，同時(shí)判斷樁底沉渣、持力層的狀況，采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)樁的單樁豎向抗壓承載力［6-7］。灌注樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，成樁質(zhì)量影響因素極其復(fù)雜［8-9］，存在著隱患質(zhì)量問(wèn)題發(fā)現(xiàn)難、具體原因分析難、補(bǔ)救措施難等特點(diǎn)。

本文結(jié)合兩個(gè)類似地質(zhì)狀況、設(shè)計(jì)樁型、施工工藝、同一施工單位的工程項(xiàng)目基樁檢測(cè)實(shí)例，分別為茂名市金塘鎮(zhèn)某項(xiàng)目（70 根旋挖灌注樁）和茂名市山閣鎮(zhèn)某項(xiàng)目（67 根旋挖灌注樁），從查看地質(zhì)勘察報(bào)告，復(fù)盤靜載試驗(yàn)、鉆芯和低應(yīng)變法的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)比分析導(dǎo)致樁質(zhì)量（承載力不滿足設(shè)計(jì)要求）的具體原因，配合設(shè)計(jì)院尋找解決質(zhì)量問(wèn)題的補(bǔ)救處理措施。

1 灌注樁設(shè)計(jì)巖土參數(shù)分析

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ 15-31—2016》［10］，旋挖灌注樁（端承摩擦樁）的單樁豎向抗壓承載力特征值估算如式⑴所示：

式中：Ra為單樁豎向抗壓承載力特征值；u為樁身截面周長(zhǎng)；qsia第i層土的樁側(cè)摩阻力特征值；li為第i層土的厚度；qpa為樁端持力層端阻力特征值；Ap為樁截面面積。

查閱這兩個(gè)項(xiàng)目的巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目地層描述依次為：粉質(zhì)黏土，qsia=32 kPa（分層厚度約3 m，褐紅色雜灰白、灰黃色，濕，可塑，黏性一般～較好，切面較光滑，局部含較多鐵姜石）和中風(fēng)化泥巖，qsia=70 kPa，qpa=900 kPa（分層厚度約21 m，淺灰色、灰黃色、灰黑色，稍濕，堅(jiān)硬，較完整，節(jié)理不發(fā)育，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由黏土礦物組成，泥質(zhì)膠結(jié)較好，巖芯呈短柱-長(zhǎng)柱狀，風(fēng)干易開(kāi)裂）。山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目地層描述依次為：人工填土，qsia=8 kPa（分層厚度約1.6 m，灰色、淺灰色、灰黃色等，松散，稍濕～很濕，以黏性土及砂土混合而成，上部含少量建筑垃圾，回填時(shí)間超過(guò)10 年），黏土，qsia=30 kPa（分層厚度約5.4 m，灰色、灰黑色，很濕，不均勻，可塑，主要由黏土礦物組成，泥質(zhì)膠結(jié)較好，黏性一般，韌性一般），中風(fēng)化泥巖，qsia=60 kPa，qpa=1 280 kPa（分層厚度約16 m，灰黑色，不均勻，圓，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由黏土礦物組成，泥質(zhì)膠結(jié)較好，巖芯呈中-長(zhǎng)柱狀，取芯率高，巖芯完整）。

金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目實(shí)際樁長(zhǎng)約17 m，樁徑均為0.8 m，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，單樁豎向抗壓承載力特征值（設(shè)計(jì)值）為3 500 kN，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35。山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目實(shí)際樁長(zhǎng)約20 m，樁徑均為0.8 m，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，單樁豎向抗壓承載力特征值（設(shè)計(jì)值）為3 000 kN，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告估算檢測(cè)樁的承載力特征值以及靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)樁承載力特征值匯總表如表1所示，可以發(fā)現(xiàn)：①金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目單樁豎向抗壓承載力特征值估算約為3 160 kN，低于其設(shè)計(jì)值，并且實(shí)際檢測(cè)得出的單樁豎向抗壓承載力特征值均不滿足設(shè)計(jì)要求，最低為2 100 kN。初步分析是設(shè)計(jì)方對(duì)土參數(shù)取值偏大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)值過(guò)大，并且實(shí)際檢測(cè)的承載力特征值比估算值還低22.5%，可能是地質(zhì)勘察報(bào)告的巖土參數(shù)建議值偏大，或者灌注樁施工過(guò)程中可能有夾泥、離析、斷樁、孔底沉渣過(guò)多等質(zhì)量問(wèn)題［11］，或者施工過(guò)程泥漿水沒(méi)有擠出影響了土質(zhì)的強(qiáng)度等等。②山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目單樁豎向抗壓承載力特征值估算約為3 050 kN，設(shè)計(jì)值與之相符，并且實(shí)際檢測(cè)得出的單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求，可見(jiàn)地質(zhì)勘察報(bào)告的巖土參數(shù)建議值取值合理。

表1 灌注樁承載力估算值與靜載試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Estimated Bearing Capacity and Static Load Test Results of Cast-in-place Piles

2 灌注樁檢測(cè)結(jié)果分析

對(duì)比金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目A17#樁和山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目A51#樁的靜載結(jié)果如圖1所示，金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目3根檢測(cè)樁（均勻分布）的靜載試驗(yàn)結(jié)果十分類似，Q-s曲線陡降、s-lgt曲線尾部明顯向下彎曲、最終沉降值均很大，檢測(cè)過(guò)程還發(fā)現(xiàn)：實(shí)際加載值無(wú)法達(dá)到終止加載時(shí)該級(jí)的荷載分級(jí)值，表現(xiàn)出沉降值持續(xù)急速增大。可見(jiàn)，金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目樁基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求不是偶然，是普遍存在的，質(zhì)量問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。同時(shí)，A17#和A45#這兩根樁的低應(yīng)變信號(hào)樁底同向反射，符合文獻(xiàn)［6］有關(guān)對(duì)樁有懷疑的宜采用靜載試驗(yàn)驗(yàn)證的要求，說(shuō)明靜載選樁是合理的。而山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目3根檢測(cè)樁的靜載試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，且沉降較小。

圖1 檢測(cè)樁靜載成果Fig.1 Static Load Test of Test Pile

金塘鎮(zhèn)和山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目鉆芯結(jié)果：樁身完整性為Ⅰ類或者Ⅱ類，樁底無(wú)沉渣，樁身硂抗壓強(qiáng)度代表值達(dá)到C35 的設(shè)計(jì)要求，證實(shí)工程樁的結(jié)構(gòu)承載力滿足要求。取金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目A63#樁（低應(yīng)變信號(hào)樁底同向反射）和山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目A17#樁的鉆芯芯樣如圖2 所示。金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目樁端持力層芯樣含水率高，取芯率低，巖芯不夠完整，受遇水軟化的影響，共鉆芯檢測(cè)7根樁（每樁一孔），其中有5根樁低應(yīng)變信號(hào)樁底同向反射，檢測(cè)孔的巖石芯樣單軸抗壓強(qiáng)度代表值（天然含水狀態(tài)）范圍為0.7～0.9 MPa。山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目樁端持力層芯樣泥質(zhì)膠結(jié)較好，巖芯完整，堅(jiān)硬，共鉆芯檢測(cè)7 根樁（每樁一孔），巖石單軸抗壓強(qiáng)度代表值范圍為2.3～2.6 MPa。可見(jiàn)，山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目樁端持力層比金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目要好。

圖2 檢測(cè)樁鉆芯成果Fig.2 Core Drilling Result of Test Pile

金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目低應(yīng)變檢測(cè)樁數(shù)42根（每個(gè)承臺(tái)均覆蓋，具備均勻性），樁身完整，具有樁底同向反射信號(hào)的根數(shù)有22 根，特征如圖3?所示，占比52.4%，具有普遍性，排除沉渣的影響，可推測(cè)樁端持力層中風(fēng)化泥巖強(qiáng)度較低（樁身阻抗遠(yuǎn)高于樁端阻抗，阻抗降低引起低應(yīng)變樁底信號(hào)同向），與鉆芯的樁端持力層芯樣單軸抗壓強(qiáng)度代表值較低相吻合。山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目低應(yīng)變檢測(cè)樁數(shù)43 根（每個(gè)承臺(tái)均覆蓋），樁身完整，均無(wú)樁底同向反射信號(hào)，特征如圖3?所示，可推測(cè)樁端持力層中風(fēng)化泥巖強(qiáng)度相對(duì)較高（較接近樁身混凝土抗壓強(qiáng)度），與鉆芯的樁端持力層芯樣單軸抗壓強(qiáng)度代表值較高相吻合。山閣鎮(zhèn)項(xiàng)目大部分樁的低應(yīng)變信號(hào)顯示在約7 m處有明顯反向信號(hào)，與地質(zhì)勘察報(bào)告地層在7 m 處開(kāi)始由黏土過(guò)度到中風(fēng)化泥巖基本一致（樁側(cè)巖土阻力突變，阻抗增加導(dǎo)致低應(yīng)變信號(hào)負(fù)向）。

圖3 檢測(cè)樁低應(yīng)變成果Fig.3 Low-strain Integrity Result of Test Pile

通過(guò)靜載、鉆芯法和低應(yīng)變法的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目的樁端持力層中風(fēng)化泥巖強(qiáng)度較低，應(yīng)該是地下水位高、充分，受遇水軟化的影響，中風(fēng)化泥巖的相關(guān)巖土參數(shù)取值應(yīng)比地質(zhì)勘察報(bào)告建議值更低，導(dǎo)致金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目灌注樁的實(shí)際單樁豎向抗壓承載力特征值低于估算值（地質(zhì)勘察報(bào)告）和設(shè)計(jì)特征值。采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，操作方法簡(jiǎn)便，檢測(cè)費(fèi)用較低，檢測(cè)比例相對(duì)較高，屬于普測(cè)，有利于挑選出可能存在質(zhì)量問(wèn)題的灌注樁進(jìn)行鉆芯法驗(yàn)證，最終為檢測(cè)成本最高的靜載試驗(yàn)提供選樁指導(dǎo)。

3 灌注樁質(zhì)量問(wèn)題補(bǔ)救措施分析

組織了建設(shè)、監(jiān)理、施工、勘察、設(shè)計(jì)、檢測(cè)和監(jiān)督各方會(huì)議，商議金塘鎮(zhèn)項(xiàng)目樁基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的處理方案。施工單位自查了旋挖灌注樁的施工日志和質(zhì)量記錄，確認(rèn)：施工過(guò)程全面控制、施工工序流程合理、按圖紙規(guī)程施工。監(jiān)理單位認(rèn)同施工單位的施工記錄，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樁質(zhì)量異常?？辈靻挝徊殚喌刭|(zhì)勘察報(bào)告，發(fā)現(xiàn)建筑物布置控制孔僅有5個(gè)（投影面積約700 m2），認(rèn)為取孔可能偏少，很難反映出整個(gè)場(chǎng)地的所有工程地質(zhì)條件。并且勘察期間正值旱季，地下水位量測(cè)只代表勘察期間的數(shù)據(jù)，可能與實(shí)際水位有一定差異。

設(shè)計(jì)單位建議建設(shè)單位溝通勘察單位進(jìn)行補(bǔ)充勘察，發(fā)現(xiàn)此時(shí)地下水位確實(shí)高于旱季水位2～3 m，推測(cè)相關(guān)巖土參數(shù)取值偏大，所有樁的單樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)特征值過(guò)高，承載力不夠具有普遍性。設(shè)計(jì)方初步驗(yàn)算，無(wú)法在不增加樁數(shù)的情形下通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全要求。最終，增加灌注樁數(shù)量（28根）以及加大樁承臺(tái)，降低所有樁的單樁豎向抗壓承載力特征值為2 100 kN。

為了進(jìn)一步保證工程質(zhì)量，各方商議決定：新增旋挖灌注樁全部采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，對(duì)有懷疑的樁采取鉆芯法檢測(cè)（不少于新增總樁數(shù)的10%，即3 根）和靜載試驗(yàn)（不少于新增總樁數(shù)的1%，且不得少于3 根，當(dāng)新增總樁數(shù)小于50 根時(shí)，不得少于2根，即2根）。

4 結(jié)論

本文依次通過(guò)地質(zhì)勘察報(bào)告、靜載試驗(yàn)、鉆芯和低應(yīng)變法的檢測(cè)成果溯源，剖析了灌注樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求的具體原因，研究提出了解決質(zhì)量問(wèn)題的補(bǔ)救處理方案，具有一定的應(yīng)用價(jià)值，可為灌注樁樁基檢測(cè)提供一定的指導(dǎo)：

⑴樁基檢測(cè)宜先采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，對(duì)樁身可能存在質(zhì)量問(wèn)題或者樁底持力層信號(hào)異常的樁可采用鉆芯法驗(yàn)證，最終才進(jìn)行靜載試驗(yàn)檢測(cè)承載力，正確的檢測(cè)順序才可以用最少的檢測(cè)成本確保檢測(cè)結(jié)果判定的可靠性。

⑵檢測(cè)人員應(yīng)養(yǎng)成查看地質(zhì)勘察報(bào)告的習(xí)慣，土層變化也是影響低應(yīng)變曲線特征的一個(gè)因素，避免誤判。

⑶對(duì)樁身完整性有懷疑的工程樁，切不可疏忽大意，容易造成重大質(zhì)量安全事故。