倪浩群

上海市奉賢區(qū)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站 上海 201400

上海地區(qū)由于復(fù)雜的地質(zhì)條件和深達(dá)數(shù)十米軟土層的特點(diǎn)，地基基礎(chǔ)普遍采用預(yù)制混凝土樁、鉆孔灌注樁等類型的樁基礎(chǔ)。當(dāng)采用多節(jié)預(yù)制混凝土樁施工時(shí)，受地質(zhì)條件、沉樁工藝、施工人員素質(zhì)、技術(shù)水平、現(xiàn)場(chǎng)管理等因素制約，接樁處容易出現(xiàn)缺陷，直接影響到整根樁的完整性和承載能力。本文就某新建倉庫項(xiàng)目基樁的缺陷原因與加固處置情況進(jìn)行論述。

1 樁基工程概況

上海某新建倉庫項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，地下1層、地上2層，建筑面積約11 500 m2。樁基工程采用預(yù)制混凝土實(shí)心方樁，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，方樁種類為焊接靜壓接樁，樁的編號(hào)為JAZHb-3 50-10 10 10B、JAZHb-3 50-10 10 14B，樁邊長500 mm，總樁長分別為30、34 m，共分為3節(jié)，總計(jì)樁數(shù)為384根，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值1 700 kN，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3 500 kN。樁基工程于2017年10—11月期間完成施工，沉樁采用靜力壓入法。

2 樁基檢測(cè)情況

1）2018年3月5日，檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的基樁靜載荷試驗(yàn)報(bào)告顯示：試樁數(shù)量為4根，于2017年11月26日—12月2日采用慢速維持荷載法的加載方式進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)最大加載量為3 500 kN，試驗(yàn)結(jié)果表明均滿足設(shè)計(jì)要求，樁頂最大沉降量分別為12.20、19.79、15.63、17.31 mm，樁頂回彈量分別為9.04、11.52、8.05、12.69 mm。（基樁靜載荷試驗(yàn)時(shí)基坑尚未開挖。）

2）2018年4月4日，檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的基樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告顯示：根據(jù)委托單位要求，于2018年1月22日、2018年3月13日、2018年3月27日對(duì)該樁基工程已開挖的372根樁進(jìn)行彈性波反射法檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量為100%普測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

3）2018年3月12日，檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具了新建倉庫項(xiàng)目基樁靜載荷驗(yàn)證試驗(yàn)情況說明，檢測(cè)機(jī)構(gòu)于2018年3月10日—11日對(duì)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)懷疑為Ⅲ類樁的360#樁和367#樁采用快速加載的方式進(jìn)行靜載試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果如表2和表3所示。

由表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析知：當(dāng)360#樁荷載加至600 kN時(shí)，累積沉降量達(dá)35.72 mm，之后繼續(xù)加載，沉降量趨于收斂，加至1 400 kN時(shí)，累積沉降量為43.19 mm；結(jié)合該樁的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)曲線，可判斷該樁在10 m左右接樁部位上下節(jié)脫開，在樁頂沉降35.72 mm后，接樁密實(shí)，承載力得以恢復(fù)。由表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析知：當(dāng)367#樁荷載加至600 kN時(shí)，累積沉降量達(dá)80.01 mm，之后繼續(xù)加載，沉降量趨于收斂，加至1 400 kN時(shí)，累積沉降量為85.65 mm；結(jié)合該樁的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)曲線，可判斷該樁在10 m左右接樁部位上下節(jié)脫開，在樁頂沉降80.01 mm后，接樁密實(shí)，承載力得以恢復(fù)。

表1 基樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)匯總

表2 360#樁靜載驗(yàn)證試驗(yàn)匯總

表3 367#樁靜載驗(yàn)證試驗(yàn)匯總

3 樁基缺陷原因

樁身完整性的低應(yīng)變檢測(cè)，只能定性判斷樁身有沒有缺陷存在、缺陷的大概位置以及缺陷的大致程度，而對(duì)于缺陷的性質(zhì)和程度的定量描述，就低應(yīng)變技術(shù)本身而言，存在一定的難度。

基樁接頭出現(xiàn)缺陷，可能產(chǎn)生的原因有：

1）樁基工程未嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工，上、下2節(jié)樁之間的間隙未全部采用厚薄適當(dāng)、加工成楔形的鐵片填實(shí)焊牢。

2）基樁接頭焊接質(zhì)量控制不嚴(yán)，4根角鋼焊縫不連續(xù)、不飽滿，焊縫厚度和圍焊長度不足。

3）基樁接頭焊接完畢后，焊縫未在自然條件下冷卻6 min，導(dǎo)致焊縫未完全冷卻就沉入土中，遇水后焊縫強(qiáng)度大大降低，影響焊縫質(zhì)量。

4）樁基施工時(shí)，流水作業(yè)導(dǎo)致土體擠壓效應(yīng)明顯，樁身在一定時(shí)間內(nèi)受土體負(fù)摩擦作用，造成樁身薄弱部位（焊接部位）產(chǎn)生局部破壞。

5）基坑開挖卸土后，基坑底部回填導(dǎo)致接頭受拉變形。基坑坑底回填是不均勻的，一般是中間大、兩邊小，故可初步判斷中間2排柱下的樁基受回彈影響較大。

4 目前現(xiàn)狀評(píng)估

2018年5月中旬，項(xiàng)目參建各方接收到檢測(cè)機(jī)構(gòu)簽發(fā)的基樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)樁基工程共存在241根Ⅲ類樁，占檢測(cè)總樁數(shù)的64.8%，但現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)底板混凝土已澆筑，且地下室外墻和柱模板已搭設(shè)完畢。

根據(jù)上述檢測(cè)報(bào)告和抽查施工記錄，現(xiàn)狀初步評(píng)估和判定如下：

1）基坑開挖后，基樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告顯示原結(jié)構(gòu)的預(yù)制混凝土方樁基礎(chǔ)Ⅲ類樁的比例較高，其缺陷多出現(xiàn)在基礎(chǔ)底板以下10 m左右的第1接頭處。目前基礎(chǔ)底板混凝土已澆筑，給樁基缺陷的處理帶來實(shí)際困難。

2）根據(jù)樁基靜載驗(yàn)證試驗(yàn)情況發(fā)現(xiàn)，在前期荷載作用下，豎向變形有一定的陡降，說明基樁第1接頭存在一定的空隙，在克服空隙后，樁基承載力仍然表現(xiàn)良好。

3）依據(jù)樁基靜載驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可初步判定樁基缺陷是由于上、下2節(jié)樁接樁處的鐵片未填實(shí)所導(dǎo)致，而非接樁處4根角鋼焊縫脫焊導(dǎo)致。當(dāng)缺陷為前者時(shí)，由于4根角鋼焊接良好，上、下2節(jié)樁是一個(gè)統(tǒng)一的整體，僅僅是接樁處存在輕度空隙，故其承載力影響不顯著；而當(dāng)缺陷為后者時(shí)，由于上、下2節(jié)樁分離，導(dǎo)致上、下2節(jié)樁的共同作用轉(zhuǎn)化成了僅上節(jié)樁的單節(jié)樁作用，故其承載力將受到較大影響[1]。

5 處置方案比較分析

基于以上判斷和評(píng)估，并結(jié)合目前現(xiàn)狀實(shí)際，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)破損程度的不同可分為3種處置方案。

5.1 全方位樁基托換方案

由于樁基Ⅲ類樁比例較高，造成樁身結(jié)構(gòu)承載力損失，故須增加基樁數(shù)量。在確定樁身結(jié)構(gòu)承載力損失比例后，在現(xiàn)有的混凝土底板上開孔埋設(shè)錨桿，采用開口鋼管樁進(jìn)行靜壓施工。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是上部結(jié)構(gòu)可繼續(xù)施工，缺點(diǎn)是由于Ⅲ類樁較多且分布廣泛，對(duì)混凝土底板的整體性破壞相對(duì)較大，需要后期采取疊合板以恢復(fù)整體性，防止?jié)B漏，且會(huì)影響層高或凈空。難點(diǎn)是補(bǔ)樁的數(shù)量較難確定，因?yàn)镴GJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》雖明確Ⅲ類樁對(duì)原設(shè)計(jì)的樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，但是對(duì)于Ⅲ類樁對(duì)基樁承載力的量化影響程度，目前的檢測(cè)技術(shù)并沒有合理成熟的分析方法。

5.2 壓載驗(yàn)證試驗(yàn)處置方案

根據(jù)設(shè)計(jì)資料審查，目前承臺(tái)下樁基數(shù)量和筏板的厚度均相對(duì)富裕，筏板厚度從原設(shè)計(jì)400 mm左右調(diào)整為900 mm，且相應(yīng)的基樁數(shù)量和承臺(tái)、框架柱截面尺寸均有所增加，設(shè)計(jì)儲(chǔ)備程度較高。

由于厚900 mm筏板調(diào)節(jié)不均勻沉降的能力較強(qiáng)，但差異沉降的理論計(jì)算結(jié)果參考性不強(qiáng)，因此建議按照上部實(shí)際傳來的豎向荷載進(jìn)行堆載預(yù)壓。加載值不低于上部傳來的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)組合荷載，并且在過程中由第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行變形觀測(cè)，然后根據(jù)加載后的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處置。

5.3 局部樁基托換方案

參照全方位樁基托換方案的要求，重點(diǎn)選擇承臺(tái)下Ⅲ類樁比例高和上部結(jié)構(gòu)荷載大的部位進(jìn)行托換，托換數(shù)量和位置需經(jīng)設(shè)計(jì)核算后確定。該方案相對(duì)于全方位樁基托換方案，原有承臺(tái)和底板的破壞程度有所降低，但底板滲漏水的情況也有可能發(fā)生，且底板疊合板會(huì)影響層高或凈空。

6 樁基加固措施

根據(jù)上述處置方案的比較分析，結(jié)合專家討論意見，參建各方最終確定如下加固處理措施：

1）基于該結(jié)構(gòu)的上部荷載情況、底板剛度、基樁數(shù)量和分布，考慮補(bǔ)償基礎(chǔ)概念，該建筑總體是安全可控的。因此，主體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡快繼續(xù)施工，以防基坑出現(xiàn)二次事故。

2）為提高建筑結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)不均勻沉降的能力，適當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度補(bǔ)強(qiáng)：一層樓面板厚度由160 mm改成180 mm，樓面板鋼筋間距由原設(shè)計(jì)的150 mm改為100 mm；二層樓面板厚度由140 mm改為160 mm，樓面板鋼筋間距由原設(shè)計(jì)的150 mm改為100 mm。

3）為適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)在施工期間不均勻沉降因素的影響，一層樓面、二層樓面、屋面在原有后澆帶不變的情況下，在縱向加設(shè)一條后澆帶，后澆帶寬度1 m，做法同原設(shè)計(jì)后澆帶做法，后澆帶具體位置、澆筑時(shí)間根據(jù)沉降變形情況由設(shè)計(jì)單位確定，但最小間隔時(shí)間不小于30 d。

4）施工期間應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)沉降和筏板變形監(jiān)測(cè)，以相鄰框架柱之間的沉降差為主要判定要求，整體傾斜和底板彎曲為輔助要求。地下室范圍內(nèi)（包括地下室外墻）的每個(gè)柱均設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間如下：施工期間不小于2次/周，至主體結(jié)構(gòu)完成；主體結(jié)構(gòu)至工程竣工期間不小于1次/周；竣工后1年內(nèi)不小于1次/月；竣工后2年內(nèi)不小于1次/季度；竣工后2年后不小于1次/半年，直至沉降穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)精度為0.1 mm，控制要求：相鄰框架柱之間沉降差小于0.2%、建筑物整體傾斜小于0.4%、底板彎曲小于0.5%。監(jiān)測(cè)需由有資質(zhì)的專業(yè)單位出具詳細(xì)方案后實(shí)施，采用閉合環(huán)水準(zhǔn)路線對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，如出現(xiàn)數(shù)據(jù)超過控制要求，應(yīng)及時(shí)停止施工并通知設(shè)計(jì)單位進(jìn)行處理。

5）施工期間采用分步加荷預(yù)壓處理，在地下室及一層樓面板施工完成后開始進(jìn)行加荷預(yù)壓，預(yù)壓荷載均勻加載在基礎(chǔ)筏板上，加載順序如下：地下室及一層樓面板施工完成后采用地下室放水的方法進(jìn)行第1次加荷，加荷總質(zhì)量為2.5 t/m2，加水深度為2.5 m。按多次加荷，每次加荷質(zhì)量為0.5 t/m2，每次加荷完成后需進(jìn)行沉降觀測(cè)，如加載完成后沉降差滿足要求（相鄰框架柱之間沉降差小于0.2%），則進(jìn)行下次加荷；如沉降差出現(xiàn)異常，則及時(shí)通知設(shè)計(jì)，判定是否需要再次加荷。二層樓面板施工完成后采用地下室放水的方法進(jìn)行第2次加荷，加荷質(zhì)量為1.5 t/m2，加水深度為1.5 m。因地下室注水后凈高減小，不便于后續(xù)監(jiān)測(cè)工作，故在一層框架柱上重新設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)主體完工一周后，由監(jiān)測(cè)單位提供沉降及底板彎曲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)至設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位決定卸載時(shí)間和工序?？紤]到卸載速度過快會(huì)造成對(duì)基礎(chǔ)的反彈，故應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案要求緩慢進(jìn)行卸載。

6）若施工期間出現(xiàn)沉降和底板彎曲數(shù)值超過上述指標(biāo)要求，應(yīng)立即停工并通知設(shè)計(jì)單位討論應(yīng)急處理措施，暫定處理措施如下：在沉降較小處的底板外側(cè)鉆取土孔，平衡沉降變形差及整體傾斜；在底板上適當(dāng)位置加設(shè)混凝土剪力墻，具體剪力墻圖紙由設(shè)計(jì)另定。

經(jīng)參建各方通力合作，加固施工工作按照方案要求有效開展，施工期間及完工后的絕對(duì)沉降值、差異沉降和沉降速度均在設(shè)計(jì)單位規(guī)定的控制指標(biāo)內(nèi)，并且通過建筑物注水加載預(yù)壓試驗(yàn)，在一定程度上證明建筑物在將來正式使用時(shí)處于安全狀態(tài)，確保了建筑結(jié)構(gòu)的安全，圓滿完成預(yù)期工作目標(biāo)。

7 結(jié)語

本工程中樁基質(zhì)量缺陷的發(fā)生主要與施工管理、擠土效應(yīng)、接樁部位施工質(zhì)量、基坑坑底回彈等因素有關(guān)，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制。當(dāng)出現(xiàn)因施工管理不當(dāng)，造成施工過程中上道工序被下道工序覆蓋，無法完全消除樁基質(zhì)量缺陷時(shí)，可通過增加建筑結(jié)構(gòu)剛度、分步加載預(yù)壓和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等措施來保證結(jié)構(gòu)安全。