龔婷婷 （安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督監(jiān)測站，安徽 合肥 230031）

1 概述

預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，當(dāng)遇到粘土層較厚或堅硬土層砂層，因其摩阻力較大，導(dǎo)致壓樁力達(dá)到設(shè)計要求，但樁端未達(dá)到設(shè)計要求，持力層深度、樁長未達(dá)到設(shè)計要求，或擠土效應(yīng)明顯，為減少超孔隙水壓力的影響，多采用引孔沉樁的方法。其方法是先采用長螺旋鉆機(jī)或旋挖鉆機(jī)進(jìn)行取土引孔再進(jìn)行管樁壓入施工，但是這種方法可能會出現(xiàn)“超引”（引孔深度大于樁入土深度）的情況導(dǎo)致樁端形成孔洞、縫隙，出現(xiàn)“吊腳”問題，存在質(zhì)量安全隱患。本文對案例中出現(xiàn)的吊腳問題和嚴(yán)重的樁身質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并對樁身出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向裂縫借助于低應(yīng)變檢測與孔內(nèi)攝像檢測進(jìn)行綜合研判。

2 案例分析

2.1 設(shè)計情況

該工程設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁型為PHC 600 AB 130，設(shè)計單樁承載力特征值為2300kN，樁端持力層為④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，設(shè)計樁長為不小于6m，設(shè)計總樁數(shù)110根。

2.2 地基條件描述

① 層素填土（Q4ml）——灰褐色，雜色，稍濕～濕，松散狀態(tài)，以黏性土組成為主，含大量植物根莖、有機(jī)質(zhì)。該層性質(zhì)較差，具有高壓縮性，層厚0.20～6.00m，層低標(biāo)高26.06～34.43m。

② 層黏土（Q3al+pl）——黃褐、褐黃色、褐紅色，硬塑狀態(tài)，含大量鐵錳質(zhì)結(jié)核或氧化物及少量青灰色高嶺土團(tuán)塊，切面光滑、有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高。該層在場地內(nèi)普遍分布。實測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)一般為13～20擊/30cm，平均為16.8擊/30cm。此層土屬于中等偏低壓縮性土。層厚9.00～15.60m，層低標(biāo)高14.95～22.98m.

③ 層全風(fēng)化花崗巖（γ）——褐黃色、褐紅色，密實狀態(tài)，表部已風(fēng)化成砂壤，鉆機(jī)無水可鉆進(jìn)，含長石、石英、少量云母等，風(fēng)化程度不一，厚度變化較大。實測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)一般為41～59擊/30cm，平均為51.7擊/30cm。此層屬于低壓縮性全風(fēng)化較軟巖。層厚0.90～6.60m，層 底 標(biāo) 高 13.55～19.95m。

④ 層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ）——褐紅色、棕紅色，密實狀態(tài)，遇水易崩解、軟化，碎塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、石英、云母等，干鉆可以鉆進(jìn)。風(fēng)化程度不一，厚度變化較大，局部夾有原巖碎塊。實測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)一般為61～75擊/30cm，平均為68.4擊/30cm。此層屬于低壓縮性強(qiáng)風(fēng)化較軟巖。層厚0.40～12.20m，層 底 標(biāo) 高 1.84～17.84m。

⑤ 層中風(fēng)化花崗巖（γ）——褐紅色、棕紅色，堅硬（密實）狀態(tài)，由長石、石英組成，結(jié)構(gòu)部分破壞，層理清晰，鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層塊狀構(gòu)造，硅質(zhì)膠結(jié)，錘擊聲脆，不易碎，該層未穿透，最大揭露厚度12.70m。巖石完整性一般，敲擊聲脆，取芯率約70～80%。巖石堅硬程度為較軟巖～較硬巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ～Ⅳ級，勘察過程中未發(fā)現(xiàn)軟弱夾層以及臨空面和球狀風(fēng)化巖。

2.3 施工過程

現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力管樁施工采用靜壓法，在工藝性試樁過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓樁力達(dá)到設(shè)計要求4600kN,有效樁長為4-5m不滿足設(shè)計要求，持力層為②層黏土。在工程樁的施工中采用的旋挖引孔的方式，引孔深度為6m，進(jìn)入④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，引孔直徑為500mm，引孔后采用靜壓法施工配樁長度為6m。預(yù)應(yīng)力管樁靜壓法施工過程中發(fā)現(xiàn)沉樁依舊困難，遂施工單位將壓樁力加大至5600kN，施工記錄顯示部分基樁壓樁深度小于引孔深度。

①現(xiàn)場檢測及發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題

該項目開挖后發(fā)現(xiàn)部分基樁高出樁頂標(biāo)高1-2m，且樁身出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向裂分（見圖1）。從圖片中可以看出縱向裂縫從樁頂延申至樁底，樁身混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，預(yù)應(yīng)力管樁樁身箍筋嚴(yán)重變形已經(jīng)失效。

圖1 現(xiàn)場縱向裂縫照片

②低應(yīng)變法樁身完整性檢測結(jié)果

低應(yīng)變法樁身完整性在一般情況下，能可靠地檢測到樁頂下第一個淺部缺陷的界面，但由于激振能量小，當(dāng)樁身存在多個缺陷或樁周土阻力很大或樁長較長時，難以檢測到樁底反射波和深部缺陷的反射波信號，影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確度；難以識別縱向裂縫，能反映水平裂縫和接縫，但難以定量數(shù)據(jù)；分辨率有限，難以判別樁身的細(xì)小微裂縫，因此低應(yīng)變檢測法相較于其他的檢測方法，存在明顯的適用范圍、試驗條件的局限性。低應(yīng)變測試信號中主要反映樁身阻抗減小，缺陷的原因往往較難區(qū)分，就曲線而言可能會有多種解釋。目前，低應(yīng)變檢測只能定性地反映混凝土樁身是否存在缺陷及缺陷的大概位置，至于對缺陷的性質(zhì)和程度的定量描述，應(yīng)采取開挖、高應(yīng)變、孔內(nèi)攝像法等其他檢測方法對比驗證。檢測人員應(yīng)充分認(rèn)識到低應(yīng)變方法的局限性，尤其是對于不同檢測部位接收到的波形會有較大差異的，嚴(yán)禁單憑檢測信號定論。為此，必須采用綜合分析的方法，全面考慮工程地質(zhì)狀況、沉樁工藝、沉樁過程異常情況、施工過程監(jiān)督管理、基坑開挖過程及深度等方面的因素。

經(jīng)低應(yīng)變反射波法檢測及孔內(nèi)攝像驗證的基樁共110根，根據(jù)單樁綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅰ類樁74根，占被測總數(shù)的67.3%，Ⅳ類樁36根，占被測總數(shù)的32.7%。（部分Ⅳ樁曲線見圖2），從圖2中可以看出低應(yīng)變法樁身完整性檢測因其原理對樁身的縱向裂分判定存在一定缺陷，其實測曲線無法準(zhǔn)確描述裂縫的分布情況、缺陷程度，以及對于部分程度較輕的縱向裂分也無法采集到有效的缺陷反射。因此對于此類缺陷，除了進(jìn)行低應(yīng)變完整性檢測外，也應(yīng)全部清空后采用孔內(nèi)攝像驗證。采用低應(yīng)變法、高應(yīng)變法等在結(jié)構(gòu)表面獲取信息的方式，對多重缺陷因為反射波的多次疊加，曲線非常復(fù)雜，無法準(zhǔn)確判斷完整性；對豎向缺陷，基于應(yīng)力波傳播的原理，反射波法檢測效果有限，而孔內(nèi)成像法對任何方向的缺陷都可以識別，上一個缺陷絲毫不影響下一個缺陷的識別與判斷。通過現(xiàn)場觀察及后期逐幀成像分析，可識別樁身混凝土的缺陷位置范圍、缺陷的形式，據(jù)此判斷樁身的完整性并能準(zhǔn)確定位。當(dāng)使用低應(yīng)變法檢測，缺陷反射較弱，但孔內(nèi)攝像發(fā)現(xiàn)有裂縫的基樁，根據(jù)樁身完整性的判定原則，考慮其自上而下貫穿分布對于樁身結(jié)構(gòu)承載力及耐久性有嚴(yán)重影響，應(yīng)將其判定為Ⅳ類樁。

圖2 低應(yīng)變現(xiàn)場檢測曲線

③質(zhì)量問題原因分析

根據(jù)現(xiàn)場照片及低應(yīng)變的檢測結(jié)果可以看出，該項目預(yù)應(yīng)力管樁施工存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。經(jīng)分析主要產(chǎn)生原因為：該項目場地從東到西，東部④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖埋深較淺，西邊較深，為滿足設(shè)計持力層及樁長要求，局部使用了引孔方案。引孔的孔徑小于樁身直徑，雖是通常做法，但該項目持力層為④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，該巖石為硬質(zhì)巖，預(yù)應(yīng)力管樁在豎向壓力作用下，無法在持力層中形成有效的擠擴(kuò)作用，隨著壓樁力的加大，樁周巖石對樁端的擠壓力也隨之加大，最終導(dǎo)致樁身鋼筋混凝土破壞，也導(dǎo)致縱向裂縫延伸至樁頂，且樁端也未完全進(jìn)入持力層，引孔深度大于有效樁長形成吊腳樁。這種自上而下的貫穿裂縫嚴(yán)重影響了樁身結(jié)構(gòu)承載力，因引孔深度大于大于有效樁長，樁端存在空洞，經(jīng)地表水延樁土間的裂隙長期滲漏樁端巖石軟化后樁端承載力也會大幅衰減。

3 總結(jié)

①在沉樁施工過程中樁端進(jìn)入④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖埋后，引孔孔徑小于樁徑，樁周巖石產(chǎn)生的擠壓力大于樁身結(jié)構(gòu)承載力，是導(dǎo)致沉樁過程中樁身被擠壓破壞的主要原因。在硬質(zhì)巖石中引孔應(yīng)考慮巖石的強(qiáng)度，引孔后施工是否能順利沉樁?？紤]到該項目樁端為④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖埋其樁端阻力遠(yuǎn)大于樁身結(jié)構(gòu)承載力，應(yīng)采用引孔與樁身相同直徑，如擔(dān)心沉樁后樁身與樁周土或巖石有縫隙導(dǎo)致樁端與樁側(cè)阻力下降，可采用壓力注漿工藝將縫隙填充。

②沉樁過程中發(fā)現(xiàn)沉樁困難或樁身破壞時，應(yīng)及時停止施工分析原因，調(diào)整工藝，不應(yīng)盲目加大壓樁力強(qiáng)行成樁，導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)損失，也造成后期的加固處理的難度更大。

③低應(yīng)變法完整性檢測在預(yù)應(yīng)力管樁樁身縱向裂縫檢測中，存在一定的局限性，樁孔內(nèi)攝像可較為清晰地反映缺陷的形式、位置、分布情況結(jié)果。預(yù)應(yīng)力管樁的完整性檢測應(yīng)根據(jù)除低應(yīng)變法以外的淺部開挖，孔內(nèi)攝像等方法綜合研判。

④預(yù)應(yīng)力管樁引孔成樁雖是普遍采用的施工工藝，也應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的差異進(jìn)行分析，做好前期的設(shè)計、施工方案，避免類似質(zhì)量事故的發(fā)生。