鄧漢國，龍 謙

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

0 引言

基礎(chǔ)工程是工程項目的一個重要組成部分，其質(zhì)量關(guān)系到整個工程項目的安全，是建設(shè)項目成敗的關(guān)鍵因素［1］。基礎(chǔ)一般包括樁基、筏板基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、箱式基礎(chǔ)等［2-3］。灌注樁基礎(chǔ)是樁基里面常見的一種，灌注樁質(zhì)量檢測中常用低應(yīng)變法、鉆芯法對樁身完整性情況做出判斷［4-5］，同時判斷樁底沉渣、持力層的狀況，采用單樁豎向抗壓靜載試驗檢測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)量問題發(fā)現(xiàn)難、具體原因分析難、補救措施難等特點。

本文結(jié)合兩個類似地質(zhì)狀況、設(shè)計樁型、施工工藝、同一施工單位的工程項目基樁檢測實例，分別為茂名市金塘鎮(zhèn)某項目（70 根旋挖灌注樁）和茂名市山閣鎮(zhèn)某項目（67 根旋挖灌注樁），從查看地質(zhì)勘察報告，復(fù)盤靜載試驗、鉆芯和低應(yīng)變法的檢測結(jié)果，對比分析導(dǎo)致樁質(zhì)量（承載力不滿足設(shè)計要求）的具體原因，配合設(shè)計院尋找解決質(zhì)量問題的補救處理措施。

1 灌注樁設(shè)計巖土參數(shù)分析

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：廣東省標準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；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。

查閱這兩個項目的巖土工程詳細勘察報告，金塘鎮(zhèn)項目地層描述依次為：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-長柱狀，風(fēng)干易開裂）。山閣鎮(zhèn)項目地層描述依次為：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，回填時間超過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-長柱狀，取芯率高，巖芯完整）。

金塘鎮(zhèn)項目實際樁長約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)計值）為3 500 kN，混凝土設(shè)計強度等級C35。山閣鎮(zhèn)項目實際樁長約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)計值）為3 000 kN，混凝土設(shè)計強度等級C35。根據(jù)地質(zhì)勘察報告估算檢測樁的承載力特征值以及靜載荷試驗檢測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)計值，并且實際檢測得出的單樁豎向抗壓承載力特征值均不滿足設(shè)計要求，最低為2 100 kN。初步分析是設(shè)計方對土參數(shù)取值偏大，導(dǎo)致設(shè)計值過大，并且實際檢測的承載力特征值比估算值還低22.5%，可能是地質(zhì)勘察報告的巖土參數(shù)建議值偏大，或者灌注樁施工過程中可能有夾泥、離析、斷樁、孔底沉渣過多等質(zhì)量問題［11］，或者施工過程泥漿水沒有擠出影響了土質(zhì)的強度等等。②山閣鎮(zhèn)項目單樁豎向抗壓承載力特征值估算約為3 050 kN，設(shè)計值與之相符，并且實際檢測得出的單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設(shè)計要求，可見地質(zhì)勘察報告的巖土參數(shù)建議值取值合理。

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

2 灌注樁檢測結(jié)果分析

對比金塘鎮(zhèn)項目A17#樁和山閣鎮(zhèn)項目A51#樁的靜載結(jié)果如圖1所示，金塘鎮(zhèn)項目3根檢測樁（均勻分布）的靜載試驗結(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，檢測過程還發(fā)現(xiàn)：實際加載值無法達到終止加載時該級的荷載分級值，表現(xiàn)出沉降值持續(xù)急速增大?？梢?，金塘鎮(zhèn)項目樁基承載力達不到設(shè)計要求不是偶然，是普遍存在的，質(zhì)量問題相當(dāng)嚴重。同時，A17#和A45#這兩根樁的低應(yīng)變信號樁底同向反射，符合文獻［6］有關(guān)對樁有懷疑的宜采用靜載試驗驗證的要求，說明靜載選樁是合理的。而山閣鎮(zhèn)項目3根檢測樁的靜載試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求，且沉降較小。

圖1 檢測樁靜載成果Fig.1 Static Load Test of Test Pile

金塘鎮(zhèn)和山閣鎮(zhèn)項目鉆芯結(jié)果：樁身完整性為Ⅰ類或者Ⅱ類，樁底無沉渣，樁身硂抗壓強度代表值達到C35 的設(shè)計要求，證實工程樁的結(jié)構(gòu)承載力滿足要求。取金塘鎮(zhèn)項目A63#樁（低應(yīng)變信號樁底同向反射）和山閣鎮(zhèn)項目A17#樁的鉆芯芯樣如圖2 所示。金塘鎮(zhèn)項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7根樁（每樁一孔），其中有5根樁低應(yīng)變信號樁底同向反射，檢測孔的巖石芯樣單軸抗壓強度代表值（天然含水狀態(tài)）范圍為0.7～0.9 MPa。山閣鎮(zhèn)項目樁端持力層芯樣泥質(zhì)膠結(jié)較好，巖芯完整，堅硬，共鉆芯檢測7 根樁（每樁一孔），巖石單軸抗壓強度代表值范圍為2.3～2.6 MPa?？梢?，山閣鎮(zhèn)項目樁端持力層比金塘鎮(zhèn)項目要好。

圖2 檢測樁鉆芯成果Fig.2 Core Drilling Result of Test Pile

金塘鎮(zhèn)項目低應(yīng)變檢測樁數(shù)42根（每個承臺均覆蓋，具備均勻性），樁身完整，具有樁底同向反射信號的根數(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，可推測樁端持力層中風(fēng)化泥巖強度較低（樁身阻抗遠高于樁端阻抗，阻抗降低引起低應(yīng)變樁底信號同向），與鉆芯的樁端持力層芯樣單軸抗壓強度代表值較低相吻合。山閣鎮(zhèn)項目低應(yīng)變檢測樁數(shù)43 根（每個承臺均覆蓋），樁身完整，均無樁底同向反射信號，特征如圖3?所示，可推測樁端持力層中風(fēng)化泥巖強度相對較高（較接近樁身混凝土抗壓強度），與鉆芯的樁端持力層芯樣單軸抗壓強度代表值較高相吻合。山閣鎮(zhèn)項目大部分樁的低應(yīng)變信號顯示在約7 m處有明顯反向信號，與地質(zhì)勘察報告地層在7 m 處開始由黏土過度到中風(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)變信號負向）。

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

通過靜載、鉆芯法和低應(yīng)變法的檢測結(jié)果對比分析，可以發(fā)現(xiàn)金塘鎮(zhèn)項目的樁端持力層中風(fēng)化泥巖強度較低，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)勘察報告建議值更低，導(dǎo)致金塘鎮(zhèn)項目灌注樁的實際單樁豎向抗壓承載力特征值低于估算值（地質(zhì)勘察報告）和設(shè)計特征值。采用低應(yīng)變法進行樁身完整性檢測，操作方法簡便，檢測費用較低，檢測比例相對較高，屬于普測，有利于挑選出可能存在質(zhì)量問題的灌注樁進行鉆芯法驗證，最終為檢測成本最高的靜載試驗提供選樁指導(dǎo)。

3 灌注樁質(zhì)量問題補救措施分析

組織了建設(shè)、監(jiān)理、施工、勘察、設(shè)計、檢測和監(jiān)督各方會議，商議金塘鎮(zhèn)項目樁基承載力達不到設(shè)計要求的處理方案。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：施工過程全面控制、施工工序流程合理、按圖紙規(guī)程施工。監(jiān)理單位認同施工單位的施工記錄，沒有發(fā)現(xiàn)樁質(zhì)量異常?？辈靻挝徊殚喌刭|(zhì)勘察報告，發(fā)現(xiàn)建筑物布置控制孔僅有5個（投影面積約700 m2），認為取孔可能偏少，很難反映出整個場地的所有工程地質(zhì)條件。并且勘察期間正值旱季，地下水位量測只代表勘察期間的數(shù)據(jù)，可能與實際水位有一定差異。

設(shè)計單位建議建設(shè)單位溝通勘察單位進行補充勘察，發(fā)現(xiàn)此時地下水位確實高于旱季水位2～3 m，推測相關(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)計特征值過高，承載力不夠具有普遍性。設(shè)計方初步驗算，無法在不增加樁數(shù)的情形下通過結(jié)構(gòu)調(diào)整滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計安全要求。最終，增加灌注樁數(shù)量（28根）以及加大樁承臺，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)變法進行樁身完整性檢測，對有懷疑的樁采取鉆芯法檢測（不少于新增總樁數(shù)的10%，即3 根）和靜載試驗（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，不得少于2根，即2根）。

4 結(jié)論

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

⑴樁基檢測宜先采用低應(yīng)變法進行樁身完整性檢測，對樁身可能存在質(zhì)量問題或者樁底持力層信號異常的樁可采用鉆芯法驗證，最終才進行靜載試驗檢測承載力，正確的檢測順序才可以用最少的檢測成本確保檢測結(jié)果判定的可靠性。

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

⑶對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。