劉展輝

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

場(chǎng)地持力層埋深起伏較大，且局部存在厚中粗砂夾層，對(duì)于在城市大規(guī)模使用的靜壓管樁施工來(lái)說(shuō)，會(huì)造成很多不可控的質(zhì)量問(wèn)題。尤其靜壓管樁難以穿越硬夾層，而施工單位根據(jù)終壓力判斷樁端已經(jīng)支承于設(shè)計(jì)要求的地質(zhì)層面上，并認(rèn)為這是地質(zhì)鉆孔分布距離過(guò)大造成的誤差，為后面基礎(chǔ)上的主體建筑物留下重大安全隱患，或者造成后續(xù)場(chǎng)地大規(guī)模樁基施工后出現(xiàn)大量返工的經(jīng)濟(jì)損失。本文以某廠房樁基工程為例，介紹多種檢測(cè)方法在變更過(guò)程的綜合運(yùn)用。

1 工程概況

惠州市某廠房工程為一工業(yè)園內(nèi)新建廠房，為后續(xù)大量廠房施工起示范先行作用，5層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積7168m2，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。設(shè)計(jì)單位綜合勘察單位意見(jiàn)，根據(jù)場(chǎng)地附近已建廠房基礎(chǔ)類(lèi)型采用預(yù)應(yīng)力管樁，同時(shí)擬建廠房南面離既有建筑物較近，約20多米，考慮震動(dòng)影響擬采用靜壓樁施工。擬定樁型為PHC500預(yù)應(yīng)力管樁，采用單樁/兩樁/三樁/四樁承臺(tái)，設(shè)計(jì)總樁數(shù)為95根，基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約17～31m，設(shè)計(jì)單樁抗壓承載力特征值為1800kN。對(duì)管樁的施工要求為達(dá)到持力層后，穩(wěn)壓三次，每次不少于1min，最大壓樁力5400kN。

2 高應(yīng)變法檢測(cè)預(yù)應(yīng)力管樁樁身完整性及承載力

場(chǎng)地內(nèi)實(shí)際施工樁數(shù)為95根，未有壓斷樁及補(bǔ)樁情況，查施工記錄在最大壓樁力下均達(dá)到穩(wěn)壓要求，但是施工有效樁長(zhǎng)為12.8～27.5m，樁端深度約16～30m，部分略小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，樁長(zhǎng)從1軸往10軸方向逐漸縮短。復(fù)核地質(zhì)情況，擬建廠房范圍勘察孔布置見(jiàn)圖1，地質(zhì)剖面情況見(jiàn)圖2及圖3。場(chǎng)地內(nèi)巖土層從上往下分別為：①素填土、②-1及②-2粉質(zhì)粘土、②-3粉土、②-4淤泥質(zhì)土、②-5細(xì)粉砂、②-6中粗砂、③殘積土、④-1全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖、④-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖。其中，ZK29、ZK37、ZK38、ZK45及ZK46揭露②-6中粗砂層，層厚2.7～3.8m，而強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖揭露深度16.8～28.5m，基本從1軸往10軸方向深度降低。

圖1 勘察孔布置平面圖

圖2 A軸地質(zhì)剖面圖

圖3 D軸地質(zhì)剖面圖

中粗砂層在5軸至10軸呈透鏡體狀分布，厚度較大，而稍密～中密的中粗砂豎向抗靜荷載能力高，結(jié)合樁長(zhǎng)分布和地質(zhì)揭露各層埋深趨勢(shì)，靜壓樁存在達(dá)到穩(wěn)壓標(biāo)準(zhǔn)而又未能壓穿中粗砂層的可能性。透鏡體狀分布的中粗砂不穩(wěn)定，當(dāng)同一承臺(tái)另一根樁下穿時(shí)容易擾動(dòng)有限空間分布的砂層，造成已施工的樁端砂層持荷能力下降,同時(shí)中粗砂作持力層未能符合設(shè)計(jì)要求?？紤]到安全風(fēng)險(xiǎn)及后續(xù)的基礎(chǔ)承載力復(fù)核驗(yàn)算、基礎(chǔ)變更，需要對(duì)已施工的1軸到10軸預(yù)制樁采用高應(yīng)變法進(jìn)行承載力抽檢并檢測(cè)完整性。確定檢測(cè)數(shù)量為10根，檢測(cè)齡期滿25d開(kāi)始[1]，檢測(cè)樁從1軸到10軸分布，試驗(yàn)采用5t導(dǎo)向架整體錘，自由落錘模式，彈性波速4200m/s，所測(cè)10根樁樁身均未見(jiàn)明顯缺陷。承載力試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 管樁高應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，6軸至10軸存在5根樁動(dòng)測(cè)承載力偏低，具體為1835～2602kN，遠(yuǎn)小于特征值的兩倍（3600kN），其F曲線樁端附近均未見(jiàn)明顯爬升，ZV曲線在該處均出現(xiàn)明顯正向反射，樁底較軟[2]，F(xiàn)&ZV曲線見(jiàn)圖4。結(jié)合前面所述，樁端應(yīng)該支承在透鏡體狀的中粗砂層。而剩余5根樁動(dòng)測(cè)承載力為3839～5083kN，均達(dá)到特征值的兩倍以上，F(xiàn)曲線與ZV曲線在樁端附近均出現(xiàn)明顯分離，樁底較硬，符合預(yù)期，F(xiàn)&ZV曲線見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 5根軟樁底F&ZV曲線

圖5 5根硬樁底F&ZV曲線

3 部分管樁基礎(chǔ)變更成旋挖灌注樁基礎(chǔ)

根據(jù)高應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)剖面中粗砂層分布狀況及95根管樁施工樁長(zhǎng)情況，經(jīng)多家技術(shù)單位研討，建設(shè)單位決定對(duì)1軸至5軸（5×A軸承臺(tái)除外）已施工的44根管樁保留，擬廢棄其余管樁，詳細(xì)比對(duì)匯總見(jiàn)圖6。

圖6 高應(yīng)變動(dòng)測(cè)承載力與中粗砂層分布比對(duì)及補(bǔ)樁區(qū)域劃分

在廢棄管樁對(duì)應(yīng)的承臺(tái)幾何中心施工單根1000mm旋挖灌注樁，設(shè)計(jì)特征值3500kN，設(shè)計(jì)持力層強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，同時(shí)也對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行旋挖取樣復(fù)核。對(duì)7×A軸的原三樁承臺(tái)幾何中心施工第一根旋挖灌注樁試樁，成孔過(guò)程順利，對(duì)過(guò)程挖取巖土樣旁站分析，巖土層沿深度分布趨勢(shì)與ZK29/ZK37揭露情況接近，樁端深度21.9m，持力層強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，施工有效長(zhǎng)度19.8m。7d齡期后，對(duì)該旋挖試樁進(jìn)行低應(yīng)變法檢測(cè)，時(shí)程曲線未見(jiàn)樁身缺陷，同時(shí)未見(jiàn)明顯樁底反射。7×A軸位于ZK29與ZK37之間，靠ZK37端1/3處，同一承臺(tái)原管樁19#樁樁端深度14.1m，將兩樁與地質(zhì)剖面比對(duì)，如圖7，確定管樁端支承于中粗砂層。

圖7 7×A軸旋挖樁及管樁與地質(zhì)剖面比對(duì)

4 再次變更鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

但在后續(xù)繼續(xù)施工其余旋挖樁時(shí)，出現(xiàn)原管樁向鉆孔塌的跡象，施工被迫停止。為了減少機(jī)械擾動(dòng)和內(nèi)側(cè)布灌注樁孔對(duì)原管樁的側(cè)向內(nèi)塌影響，后續(xù)成孔工藝改用傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔，樁徑調(diào)整成800mm，設(shè)計(jì)特征值1500kN，布樁與原承臺(tái)管樁錯(cuò)開(kāi)均衡對(duì)稱(chēng)，具體補(bǔ)樁布置型式見(jiàn)圖8，剩余48根鉆孔灌注樁施工成功。

圖8 灌注樁補(bǔ)樁布置型式

5 低應(yīng)變法和靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)灌注樁樁身完整性及承載力

為了檢驗(yàn)鉆孔灌注樁樁身質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行低應(yīng)變法試驗(yàn)，每個(gè)承臺(tái)不少于1根，抽檢20根，樁身完整的16根，樁身輕微缺陷的4根，所測(cè)時(shí)程曲線均未有明顯樁底反射。鉆孔灌注樁齡期達(dá)到28d后，抽檢2根樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，極限承載力均能達(dá)到3000kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

在上述廠房靜壓管樁的質(zhì)量事故中，先期靜壓管樁完整性及承載力檢測(cè)時(shí)，對(duì)于持力層埋深起伏大、往上存在透鏡體狀中粗砂夾層的場(chǎng)地，使用高應(yīng)變法試驗(yàn)并充分結(jié)合地質(zhì)剖面情況分析比對(duì)，能有效甄別未能壓穿砂夾層的管樁，同時(shí)能快速確定支承于強(qiáng)風(fēng)化持力層上管樁的承載力，為下一步施工提供重要依據(jù)。變更至灌注樁基礎(chǔ)施工時(shí)，低應(yīng)變法試驗(yàn)?zāi)苡行Т┎鍣z測(cè)普查樁身質(zhì)量，節(jié)約施工等待時(shí)間。最終補(bǔ)樁完畢，針對(duì)工程處理區(qū)域樁基，靜載試驗(yàn)?zāi)茏罱K確定樁身承載力。本案例可為類(lèi)似樁基工程檢測(cè)提供參考。