吳　勇

摘要:文章以工程實例詳細(xì)分析了二級建筑樁基工程中單樁靜載試驗的過程和提出若干相關(guān)的注意事項,供同行參考。

關(guān)鍵詞:樁基工程;單樁;靜載試驗

中圖分類號:TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)20-0089-02

二級建筑樁基項目是否需要進(jìn)行單樁靜載(指豎向承壓,下同)試驗,應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范”(GBJ7—89)(下簡稱“89國標(biāo)”)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“建筑樁基技術(shù)規(guī)范”(JGJ94—94)(下簡稱“94規(guī)范”)的規(guī)定進(jìn)行具體分析后,才能作出結(jié)論。為了既能確保樁基工程項目質(zhì)量的可靠性,又能使造價經(jīng)濟(jì)合理,要提高對單樁靜載試驗必要性的認(rèn)識:

第一,單樁靜載試驗?zāi)芴峁┟鞔_的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)據(jù),作為樁基工程設(shè)計的依據(jù)。

某綜合樓擬建十六層,地下室一層,框剪結(jié)構(gòu),建筑面積21723㎡。勘察報告表明場地地質(zhì)情況自上而下依次為雜填土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。工程勘探時間為春季,棍子、查明地下水位離地面1.5m左右。

本工程的基礎(chǔ)采用夯擴(kuò)灌注樁,樁身混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為C25。總樁數(shù)為383根,樁徑φ510mm,持力層為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。地下室中筒部位標(biāo)高離原地平面6.2m,其余離原地面4.4m,中筒部位單樁承載力設(shè)計值為1000kN,其余部位單樁承載力設(shè)計值為1100KN。

樁基施工由原地面向下進(jìn)行施打,樁頂標(biāo)高控制在比設(shè)計標(biāo)高高出一定高度。施工中采取了跳打工藝,且設(shè)計樁中心距離滿足規(guī)范要求。但是基礎(chǔ)開挖采用挖掘機(jī)進(jìn)行。待全部基樁開挖破除浮漿到預(yù)定的設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行驗收檢測時,按規(guī)范規(guī)定用低應(yīng)變法檢測樁身完整性時,所檢72根樁,有15根為Ⅲ類樁,19根為斷樁。Ⅲ、Ⅳ類樁所占比例超過30%。經(jīng)開挖查證,斷樁基本為水平裂縫,且斷裂部位多在鋼筋籠底部。為了查明本工程基樁的總體質(zhì)量,經(jīng)各方共同研究決定對剩下部分的樁全部進(jìn)行低應(yīng)變檢測,并抽取4根進(jìn)行承載力檢測(其中應(yīng)設(shè)計要求抽取一根斷樁)。低應(yīng)變抽檢結(jié)果表明本工程樁基共有147根斷樁,占總樁數(shù)的38.4%;Ⅲ類樁共46根,占總樁數(shù)的12%。其中有好幾個五樁臺和六樁臺的基樁整個樁都斷了,下面選擇三根斷樁信號加以說明。(見表1)。

靜載試驗抽取三根低應(yīng)變判定為Ⅲ類的樁,另一根為低應(yīng)變判定為斷樁的樁,具體見表2。其中275#為斷樁,45#樁為中筒部位樁。表中括號內(nèi)數(shù)值為45#加載荷重。275#樁應(yīng)設(shè)計要求最大荷載加載至1980kN。

根據(jù)靜載數(shù)據(jù)判定238#樁極限承載力≥2200kN;196#樁極限承載力為1600kN;275#樁加載至1100kN前,每級沉降均較為規(guī)則,第五級沉降2.17mm,加載至1320kN時,本級沉降達(dá)5.82mm,但未超過上級沉降量的5倍,以后每級沉降又趨于平衡,最終能穩(wěn)定。沉降總量為18.72mm。綜合判定275#樁的單樁豎向極限承載力≥1980kN。

設(shè)計人員根據(jù)上面4根靜載試驗情況:有二根樁未滿足設(shè)計要求,另外試驗275#樁極限承載力雖能達(dá)到1980kN。但考慮到此類樁數(shù)量太多,本綜合樓為高層建筑,承受的水平荷載載難于滿足要求。為此,設(shè)計人員制定如下處理方案:斷樁部位較淺的,開挖破除斷樁以上部分,采用加固措施接至設(shè)計標(biāo)高處。其余斷得較深的樁因開挖會造成涌砂難于補(bǔ)強(qiáng),不作處理;最后在原樁頂設(shè)計標(biāo)高上增加約一米厚的箱筏基礎(chǔ),把承臺全部聯(lián)系起來。這一基礎(chǔ)加固,比原來增加了百萬元的投資。

據(jù)調(diào)查,引起這一質(zhì)量問題的原因很大一方面緣于土方開挖環(huán)節(jié)未控制好。樁基施工完畢超過28d齡期時,土方使用挖掘機(jī)開挖,挖掘過程沒有分層開挖,挖掘過程挖斗還碰觸到樁體的上部;且挖掘機(jī)的履帶進(jìn)退過程多數(shù)不是行走在樁承臺的間隙間,而是直接行走在先期已破除設(shè)計標(biāo)高以上樁體的樁承臺上。另據(jù)反映100#～133#樁土方開挖時挖掘機(jī)是行走在承臺的間隙間,并且挖掘過程挖頭號未推撞到樁體,從后期低應(yīng)變檢測表明這34根樁中只有一根Ⅲ類樁,沒有斷樁。據(jù)此分析本人認(rèn)為引起這一質(zhì)量問題的原因緣于土方開挖環(huán)節(jié)未控制好,導(dǎo)致挖掘機(jī)挖頭號折斷樁體或履帶行走的反作用力折斷樁體。

如果開挖過程相關(guān)監(jiān)控部門能及時制止其以上的不當(dāng)挖掘方法,采用分層開挖,且挖掘機(jī)履帶能行走在樁承臺間的間隙處,保證挖斗挖掘時不要太靠近樁體并施與合適的力量,就可避免以上重大質(zhì)量問題的發(fā)生。

第二,為施工中采用相同的成樁工藝時提供各項參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值,如以預(yù)制樁錘擊沉樁為例時,在沉樁過程中的每米進(jìn)尺錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、最后1m錘擊數(shù)、最后三陣貫入度及樁尖標(biāo)高、樁身架垂直度等;又如對沉管(錘擊)灌注樁,施工記錄應(yīng)包括每米的錘擊數(shù)和最后一米的錘擊數(shù),必須準(zhǔn)(轉(zhuǎn)上頁)(接下頁)確測量最后三陣,每陣十錘的貫入度及落錘高度。對于灌注樁,靜載試驗前應(yīng)先進(jìn)行成樁質(zhì)量的小應(yīng)變檢測,只有在確保樁身完整性質(zhì)量的前提下才可進(jìn)行靜載試驗。一旦靜載試驗結(jié)論明確后,切忌隨意更動打樁設(shè)備而導(dǎo)致通過靜載試驗得出的各項參數(shù)失去分析依據(jù),從而降低單樁承載力分析判斷的準(zhǔn)確性。在施工中一旦發(fā)生異常情況(如沉樁過程中參數(shù)明顯變異),應(yīng)及時依據(jù)靜載試驗確定的沉樁過程中得出的參數(shù)數(shù)據(jù)作出分析研究,并采取補(bǔ)救的措施。

第三,為樁基工程驗收提供依據(jù)。對單樁承載力造成影響的因素不僅是成樁質(zhì)量,還有隱蔽性大的地基土、地質(zhì)水文情況以及土力學(xué)分層線的變異,通過靜載試驗資料對大量工程樁的施工參數(shù)進(jìn)行綜合分析對比,確保樁基驗收依據(jù)的準(zhǔn)確性,使樁基的承載力有足夠的可靠度,又避免把不需要耗用的建設(shè)資金埋入地下。

對二級建筑樁基是否要進(jìn)行單樁靜載試驗的分析和判斷,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了按建筑物等級確定單樁豎向承載力的原則。對于一級建筑物必須通過試樁的步驟;對二級建筑物,如有充分可靠的試驗資料可以利用,而且根據(jù)足夠的土質(zhì)資料可以斷定該施工區(qū)與鄰近試樁區(qū)的地質(zhì)條件相同,也可以根據(jù)該靜力試樁結(jié)果確定施工區(qū)樁的承載力,但必須充分考慮兩者的承載情況是否有所差別,地基條件有無局部變化等因素。

在市場競爭日益激烈的情況下,眾多的勘察和設(shè)計單位缺乏必要的交流和合作,對遇到相同的土質(zhì)資料和承載力靜載試驗數(shù)據(jù)的機(jī)率較少,在這樣的情況下判斷要否進(jìn)行單樁靜載試驗,就只能依據(jù)“94規(guī)范”的規(guī)定,對此作出分析和判斷。

首先,“94規(guī)范”規(guī)定工程樁施工前未進(jìn)行單樁靜載試驗,且有下列情況之一的二級建筑樁基工程,應(yīng)采用靜載試驗對工程樁單樁豎向承載力進(jìn)行檢測:一是地質(zhì)條件復(fù)雜;二是樁的施工質(zhì)量可靠性低;三是確定單樁豎向承載力的可靠性低;四是樁數(shù)多。對屬于上述四種范圍以外的二級建筑樁基,可采用可靠的動測法對工程樁單樁豎向承載力進(jìn)行檢測。對采用靜載試驗的樁數(shù)明確規(guī)定為:在同一條件下不小于樁總數(shù)的百分之一,且不應(yīng)小于3根,總樁數(shù)在50根以內(nèi)時,不應(yīng)小于2根。

其次,如何來實施作出明確分析和判斷?筆者認(rèn)為,對需要采用樁基的二級建筑工程來說,目前因缺乏設(shè)計階段的審核和監(jiān)理,只能由建設(shè)單位主持這項工作,相關(guān)單位應(yīng)予配合,針對上述四種情況分別作出分析結(jié)論的要求,再以此來決定否靜載試驗。

1.建設(shè)單位在委托地基勘察的合同書中,要求屬樁基工程的地基勘察報告應(yīng)有“地質(zhì)條件復(fù)雜”是與否的明確結(jié)論。

2.建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)樁型工藝的施工質(zhì)量要求,向參與競標(biāo)的施工單位提出應(yīng)提供以往同樁型的施工質(zhì)量可靠性的依據(jù),并組織有關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行復(fù)核,以作樁基施工招投標(biāo)選擇的必要條件。

3.建設(shè)單位應(yīng)向設(shè)計單位提出:在確定單樁承載力的可靠性上應(yīng)有明確的分析,并作出“單樁豎向承載力可靠性低”的是與否的結(jié)論。

4.對二級建筑工程的樁基樁數(shù)多與否的結(jié)論,應(yīng)根據(jù)各地區(qū)情況分析判別,如大城市,建議樁數(shù)的多與少可以1000根作為分析判別依據(jù)。中等城市則應(yīng)降低樁基根數(shù)來分析判斷。

最后,待以上四種情況均有明確結(jié)論,如均能達(dá)到無需靜載試驗的結(jié)論要求時,該二級建筑樁基工程樁可免做靜載試驗。

樁基工程最后均應(yīng)經(jīng)過樁身完整性檢測和承載力檢測,但是這時成樁質(zhì)量的好壞已成定局。如果樁基工程存在嚴(yán)重質(zhì)量問題,只能通過補(bǔ)強(qiáng)加固措施才能補(bǔ)救,這樣勢必造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此,本人認(rèn)為成樁質(zhì)量監(jiān)控應(yīng)該前移,應(yīng)該強(qiáng)化過程控制,這樣可以減少重大質(zhì)量問題的發(fā)生。