王繼強(qiáng) 李瑞軍 趙云剛

1 問題的提出

由于載體樁的成樁方法簡易，成本低，已成為地基處理廣泛使用的方法。載體樁通過在良好的持力層中夯擴(kuò)填充料，形成擴(kuò)大頭，擠密被加固土層，從而使單樁及復(fù)合土層承載力大大提高。通過對(duì)某工程載體樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了諸多設(shè)計(jì)與施工中存在的問題。文章從巖土工程測(cè)試角度，提出了問題產(chǎn)生的原因，并進(jìn)行了分析與歸納，指出在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的問題，以避免造成類似事件的發(fā)生。

2 工程概況及場地施工現(xiàn)狀

2.1 工程概況

擬建建筑地上20層，地下1層，框剪結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)載體樁有效樁長4.85 m，樁徑430 mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，填充料為C25干硬性混凝土，主筋6Φ12。按正方形滿堂布置基樁336根，樁距2.07 m。?、邔勇咽瘜訛檩d體樁持力層。設(shè)計(jì)要求:1)三擊貫入度不大于100 mm;2)地面隆起高度不超過50 mm;3)單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為850 kN;4)樁身連續(xù)、完整。

2.2 場地施工現(xiàn)狀

基樁施工中存在幾點(diǎn)問題:1)基坑內(nèi)雖進(jìn)行了降水措施，但僅僅做到了地下水位稍低于施工地面，而擠密施工仍在水下進(jìn)行;2)載體樁持力層為卵石層(fak=400 kPa)，在夯擴(kuò)樁頭時(shí)施工困難，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)樁長和預(yù)計(jì)效果。施工時(shí)只以填入0.5 m3左右的填充料為準(zhǔn)，按設(shè)計(jì)要求的三擊貫入度為控制標(biāo)準(zhǔn);3)施工期間地面隆起高度達(dá)30 cm之多。

3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

擬建場地地貌單元屬渭河南岸高漫灘，場地土類型為中軟土。樁身范圍內(nèi)各層地基土巖性描述如下:

擬建場地地下水屬潛水類型，基坑內(nèi)地下水位高于基底1 m。

4 質(zhì)量檢測(cè)情況

單樁承載力測(cè)試采用靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為慢速維持荷載法[1];樁身完整性檢測(cè)采用低應(yīng)變反射波法[2]，使用儀器為美國P.D.I公司生產(chǎn)的 P.I.T 基樁檢測(cè)儀。

4.1 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁身質(zhì)量的判定

336根樁的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果表明，有68根樁劃分為Ⅳ類樁，其余均劃分為Ⅰ類或Ⅱ類樁。本文只列出進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)的樁(62號(hào)樁，148號(hào)樁，169號(hào)樁，236號(hào)樁)，低應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線如圖1～圖4所示，其判定結(jié)果見表1。

4.2 靜載荷試驗(yàn)

對(duì)四根樁在試驗(yàn)前進(jìn)行了低應(yīng)變測(cè)試。本次試驗(yàn)最大荷載加至1700 kN，檢測(cè)結(jié)果分析如下:

1)從Q—S曲線及S—lgt曲線分析，判定單樁極限承載力為Qu=1700 kN。2)從沉降量分析，最終沉降量均小于40 mm，仍判定Qu=1700 kN。

圖1 62號(hào)樁

圖2 148號(hào)樁

圖3 169號(hào)樁

圖4 236號(hào)樁

62號(hào)樁沉降量26.52 mm，回彈率22.4%;148號(hào)樁沉降量21.19 mm，回彈率 23.2%;169 號(hào)樁沉降量 19.10 mm，回彈率25.6%;236號(hào)樁沉降量11.80 mm，回彈率45.7%。針對(duì)樁長、樁型特點(diǎn)及持力層較高承載力考慮，前三根樁沉降量偏大，回彈率偏小，結(jié)果不太正常。分析原因?yàn)?a.62號(hào)樁沉降量26.52 mm，回彈率22.4%;148號(hào)樁為斷樁，沉降較大的主因是斷裂部位的裂縫閉合所致，回彈率偏小;b.169號(hào)樁雖為完整樁，但此樁所在位置位于卵石層的較薄區(qū)域，沉降較大原因分析為持力層有塑性變形開展，回彈率偏小;c.236號(hào)樁為完整樁，所在區(qū)域卵石層較厚，情況正常;d.對(duì)本場地5根Ⅳ類樁進(jìn)行開挖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其樁身與夯擴(kuò)體脫離，裂縫較大，與檢測(cè)判定結(jié)果吻合。68根斷樁中，樁身斷裂或樁身與夯擴(kuò)體脫離位置基本上均在第⑤層淤泥質(zhì)粘土層;樁身范圍內(nèi)被加固土層已被嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，既破壞了土層原有的天然結(jié)構(gòu)，又沒有起到被擠密加固的效果[3]。

單樁豎向承載力雖滿足設(shè)計(jì)要求，但針對(duì)本樁型的特點(diǎn)及所選取的持力層綜合考慮，分析認(rèn)為沉降量差異較大，對(duì)樁間土層擾動(dòng)較大，且持力層具塑性變形開展。綜合分析認(rèn)為對(duì)工程存在安全隱患。

表1 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)判定結(jié)果

5 原因分析

5.1 設(shè)計(jì)原因分析

1)未綜合考慮地質(zhì)條件:本場地被加固土層第⑤層淤泥質(zhì)粘土層不具備良好的擠密性;

2)持力層的選取不合理:相對(duì)于其較高的承載力和密實(shí)度，施工難以形成夯擴(kuò)體，且夯擴(kuò)體的深度和大小不能準(zhǔn)確界定;

3)未考慮施工條件，沒有進(jìn)行試驗(yàn):本場地地下水位較高，未考慮擠密效應(yīng)顯著增大孔隙水壓力，盲目界定三擊貫入度，使地面隆起較大。

5.2 施工原因分析

1)地下水只降到稍低于施工地面以下，當(dāng)進(jìn)行擠密成孔及對(duì)填充料夯實(shí)時(shí)引起的擠密效應(yīng)使孔隙水壓力顯著增大，易造成相鄰樁的上浮致使樁身斷裂或樁身與夯擴(kuò)體脫離事故。2)由于樁長較短，且被加固土層為飽和、軟塑(局部流塑)、具高壓縮性、超固結(jié)土，抗剪強(qiáng)度低，夯擴(kuò)效應(yīng)導(dǎo)致土體剪切滑裂面的形成，一味地以三擊貫入度指標(biāo)控制，從而使地面隆起高達(dá)30 cm之多，被加固土層已被擾動(dòng)為“橡皮土”，施工過程中未將有關(guān)信息及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位。

6 結(jié)語

1)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:a.地質(zhì)條件復(fù)雜和無成熟地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，在工程樁施工前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定設(shè)計(jì)的合理性和施工工藝的適宜性，這樣既避免保守設(shè)計(jì)，又避免設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象;b.選取合理的布樁形式及樁心距，充分考慮施工時(shí)對(duì)被加固土層的加固效果;c.選取合理的載體樁持力層。

2)施工時(shí)應(yīng)注意:a.應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，施工中遇到的問題應(yīng)及時(shí)與有關(guān)單位溝通，做到信息化施工;b.防止水的不利影響，不能盲目地在地下水未降至安全深度內(nèi)進(jìn)行施工，避免因地下水位過高受浮托力影響，增大地基土內(nèi)孔隙水壓力對(duì)相鄰樁和被加固土層的擾動(dòng);c.應(yīng)特別注意監(jiān)測(cè)地面隆起高度，當(dāng)超出設(shè)計(jì)或規(guī)范允許值時(shí)，應(yīng)停止施工，并查找原因。

3)作為一名優(yōu)秀的巖土工程師在做檢測(cè)工作時(shí)，應(yīng)發(fā)揮主觀能動(dòng)，在檢測(cè)過程中能夠全面的分析論證場地地質(zhì)條件、施工條件的特殊性，利用先進(jìn)的檢測(cè)手段做出正確詮釋，指導(dǎo)實(shí)踐，做到防患于未然，把好質(zhì)量檢測(cè)安全關(guān)。

[1]JGJ 135-2007，載體樁設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 106-2003，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]曹雙其.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁處理軟弱及溶洞地基[J].山西建筑，2010，36(14):99-100.