吳思雄

（泉州市豐澤區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目保障中心，福建 泉州 362000）

0 引言

樁基工程是建筑施工非常重要的組成部分，屬于隱蔽工程，特別是沖孔灌注樁在施工過程中容易出現(xiàn)塌孔、擴(kuò)徑和縮頸、混凝土離析、樁底沉渣過厚、嵌巖深度不足等質(zhì)量問題。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50202—2018）第5.6.4條[1]：泥漿護(hù)壁成孔灌注樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主控項(xiàng)目有：承載力、孔深、樁身完整性、混凝土強(qiáng)度、嵌巖深度。通過單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯，可對(duì)主控項(xiàng)目的承載力、孔深、樁身完整性、混凝土強(qiáng)度、嵌巖深度進(jìn)行有效檢驗(yàn)。在泉州某衛(wèi)浴工程建設(shè)中，對(duì)沖孔灌注樁豎向抗壓承載力進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其豎向抗壓承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，鉆芯法證實(shí)樁端持力層存在嚴(yán)重缺陷。建設(shè)方對(duì)沖孔灌注樁采取了補(bǔ)強(qiáng)措施，效果良好。

1 工程及地質(zhì)概況

擬建工程位于福建省泉州市，工程重要性、地基復(fù)雜程度和場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)均為二級(jí)，抗震設(shè)防類別為丙類，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，各巖土層自上而下為：素填土，局部混有碎石和填石，層厚1.40～14.80m；殘積黏性土，頂板埋深為1.40～14.80m，層厚1.10～21.94m；全風(fēng)化凝灰熔巖，土狀，本層全場(chǎng)均有分布，層厚1.40～11.10m；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，巖芯呈散體狀，層厚1.80～14.94m；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，屬于軟巖，塊狀構(gòu)造，層厚0.90～10.70m；中風(fēng)化凝灰熔巖，為凝灰熔巖風(fēng)化成因類型，巖芯呈塊狀、柱狀，層厚6.00～7.48m。

2 承載力檢測(cè)

本工程沖孔灌注樁總樁數(shù)302根，樁徑900～1200mm，樁長(zhǎng)23.91～33.42m，混凝土強(qiáng)度為C35，豎向抗壓承載力特征值為6000kN，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化凝灰?guī)r≥0.5m。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）相關(guān)條款與規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)[2]，檢測(cè)數(shù)量為同一條件下樁基分項(xiàng)工程總樁數(shù)的1%且不少于3根，靜載檢測(cè)總數(shù)為20根。豎向抗壓靜載試樁結(jié)果：其中18根樁承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求，2根樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。承載力不滿足設(shè)計(jì)要求的2根樁施工編號(hào)為：127#、94#。

127#樁：實(shí)測(cè)有效樁長(zhǎng)為27.59m，樁徑為1.0m，按照加載量為1200kN進(jìn)行10級(jí)加載。該樁試驗(yàn)在荷載12000kN（第10級(jí)荷載）作用下，樁頂沉降出現(xiàn)陡降，樁頂總沉降為72.18mm，本級(jí)沉降量達(dá)到44.83mm，超過上一級(jí)（第9級(jí)10800kN，s=6.87mm）的5倍且沉降明顯，繼續(xù)增大，按規(guī)范要求終止試驗(yàn)。127#試樁的靜載試驗(yàn)荷載-沉降Q-s曲線如圖1所示。由圖1可以得知,沉降出現(xiàn)明顯陡降對(duì)應(yīng)的荷載值10800kN為該樁極限抗壓承載力。

圖1 127#樁荷載-沉降Q-s曲線

94#樁：實(shí)測(cè)有效樁長(zhǎng)為26.78m，樁徑為1.1m，按照加載量為1200kN進(jìn)行10級(jí)加載。該樁試驗(yàn)進(jìn)展順利，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，在最大試驗(yàn)荷載12000kN作用下，樁頂總沉降為63.63mm，殘余沉降為32.27mm，Q-s曲線呈緩變形變化，按規(guī)范取s=0.05D（55mm）所對(duì)應(yīng)的荷載11579kN為該樁的豎向抗壓極限承載力，顯然承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。94#試樁的靜載試驗(yàn)荷載-沉降Q-s曲線如圖2所示。

圖2 94#樁荷載-沉降Q-s曲線

各試樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 各試樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，127#試樁的單樁豎向抗壓極限承載力為10800kN，94#試樁的單樁豎向抗壓極限承載力為11579kN，均不滿足設(shè)計(jì)要求。初步判斷原因?yàn)闃渡碣|(zhì)量有問題或者樁底存在嚴(yán)重缺陷，需進(jìn)行鉆芯法驗(yàn)證。

試樁鉆芯檢測(cè)結(jié)果如下：

（1）127#樁，芯樣完整連續(xù)，呈長(zhǎng)柱狀，骨料分布較為均勻，混凝土膠結(jié)良好，斷口基本吻合，如圖3所示。檢測(cè)樁長(zhǎng)為27.59m，樁身完整性為I類，混凝土強(qiáng)度為37.5MPa，樁底無沉渣，樁端持力層為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r（不滿足設(shè)計(jì)要求）。

圖3 127#樁芯樣全長(zhǎng)照片

（2）94#樁，芯樣完整連續(xù)，呈短柱～長(zhǎng)柱狀，骨料分布較為均勻，混凝土膠結(jié)良好，斷口基本吻合，如圖4所示。檢測(cè)樁長(zhǎng)為26.78m，樁身完整性為I類，混凝土強(qiáng)度為36.8MPa，樁底無沉渣，樁端持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r（不滿足設(shè)計(jì)要求）。

圖4 94#樁芯樣全長(zhǎng)照片

3 樁基持力層不達(dá)標(biāo)分析

設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化凝灰?guī)r，屬于端承樁，基樁的承載力顯然以樁端土阻力為主。端承樁的受力原理為：在上部荷載作用下，樁側(cè)土阻力逐步發(fā)揮，樁側(cè)土阻力達(dá)到極限后，樁端的支承阻力開始發(fā)揮作用，最后達(dá)到極限荷載。

127#、94#樁均存在樁端持力層未達(dá)到中風(fēng)化凝灰?guī)r的設(shè)計(jì)要求，鑒于鉆取樁身混凝土芯樣均較完整、混凝土抗壓強(qiáng)度、樁底沉渣厚度以及有效樁長(zhǎng)均符合設(shè)計(jì)要求，表明樁身混凝土灌注施工過程未出現(xiàn)影響質(zhì)量的情況。出現(xiàn)持力層問題的原因主要在于施工單位在樁基沖擊成孔施工過程中對(duì)成孔質(zhì)量的控制，在終孔時(shí)進(jìn)入的巖層未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致以上樁基持力層不滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)工程建設(shè)參建各方在終孔檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行的入巖判別可能出現(xiàn)了偏差。

4 承載力不足的補(bǔ)強(qiáng)措施及效果檢驗(yàn)

4.1 補(bǔ)強(qiáng)措施

設(shè)計(jì)單位根據(jù)該項(xiàng)目的地基條件、上部荷載性質(zhì)、樁基類型、施工工藝，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較提出以下的加固方案。

127#樁：持力層為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，屬于極軟巖，散體狀，質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)，風(fēng)化強(qiáng)烈，不適合進(jìn)行高壓注漿。采取的補(bǔ)強(qiáng)方案：對(duì)稱補(bǔ)打2根高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，施工標(biāo)號(hào)為B127-1#和B127-2#，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C80，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為15.0m，樁徑為500mm，壁厚125mm，樁端持力層為全風(fēng)化凝灰?guī)r，單樁豎向抗壓極限承載力特征值為1500kN。另外，加大承臺(tái)截面尺寸，且配筋率不低于《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94—2008）要求。

94#樁：持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，屬于軟巖，質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)，塊狀構(gòu)造，未見洞穴、臨空面、破碎巖體或軟弱巖層。該層為低壓縮性、高強(qiáng)度地層，均勻性較好，工程性能良好。采取的補(bǔ)強(qiáng)方案為樁底高壓注漿，其原理是利用高壓注漿泵的壓力作用，將一定濃度的水泥漿液注入樁底，樁端的巖土層與水泥漿液相結(jié)合得到固化并形成一定范圍的擴(kuò)大頭，從而有效地改善樁端沉渣虛土等質(zhì)量隱患，使得樁端和樁周巖土的力學(xué)性能得到改變[3]，巖土強(qiáng)度得到明顯提高，進(jìn)而提高基樁的豎向抗壓承載力。

終止注漿壓力、漿液配合比、注漿量、流量應(yīng)根據(jù)注漿目的、地質(zhì)條件、施工工藝等條件綜合確定。對(duì)于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖水灰比為0.4～0.5，可適當(dāng)?shù)負(fù)饺霚p水劑。樁端終止注漿壓力應(yīng)根據(jù)注漿深度及樁端巖土層確定，94#樁注漿深度26.68m，樁端為碎塊狀凝灰?guī)r，注漿壓力宜為5～10MPa，注漿流量不宜超過75L/min。單樁注漿量可根據(jù)樁長(zhǎng)、樁徑、樁端巖土層情況、承載力增幅綜合確定，可按式（1）進(jìn)行估算[4]：

式中：

αp——樁端注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，αp=1.5～1.8；

αs——樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，αs=0.5～0.7；

n——樁側(cè)注漿斷面數(shù)；

d——基樁直徑，m；

Gc——注漿量，t。

當(dāng)注漿壓力低于設(shè)計(jì)壓力或者地面出現(xiàn)冒漿等異常情況，應(yīng)調(diào)整注漿方式，改為間歇注漿，注漿時(shí)間宜為30～60min。當(dāng)注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)可終止注漿。

4.2 加固后效果檢驗(yàn)

在樁身混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，承載力檢測(cè)的休止時(shí)間為20d，水泥漿液若加早強(qiáng)劑則休止時(shí)間為15d。為了驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)加固效果，補(bǔ)強(qiáng)后選取B127-1#、94#樁（注漿后）進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)。各試樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 各試樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果

127-B1#樁分10級(jí)加載，每級(jí)荷載增量均為300kN，最大試驗(yàn)荷載為3000kN。該樁試驗(yàn)進(jìn)展順利，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，最大樁頂總沉降為13.06mm，殘余變形為4.65mm，說明127-B1#樁的豎向抗壓極限承載力為3000kN，靜載試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

94#樁分10級(jí)加載，每級(jí)荷載增量均為1200kN，最大試驗(yàn)荷載為12000kN。該樁試驗(yàn)進(jìn)展順利，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，最大樁頂總沉降為14.66mm，殘余變形為3.94mm，說明94#樁的豎向抗壓極限承載力為12000kN，靜載試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。從靜載結(jié)果可知，94#樁采用高壓注漿的補(bǔ)強(qiáng)措施所產(chǎn)生的加固效果是比較理想的，樁頂總沉降很小，豎向承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語

（1）基樁豎向承載力的影響因素有：樁長(zhǎng)、樁徑、樁型、施工工藝、樁周土層摩阻力、樁端持力層等。而靜載試驗(yàn)是對(duì)沖孔灌注樁的單樁豎向承載力進(jìn)行檢驗(yàn)的最直接和可靠的方法。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其承載力不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找和分析原因，并結(jié)合其它的檢測(cè)手段，例如開挖法、鉆芯法、低應(yīng)變、高應(yīng)變等進(jìn)行驗(yàn)證[5]，以提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

（2）對(duì)于基樁豎向抗壓承載力不足的補(bǔ)強(qiáng)處理，通常根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)概況、施工工藝、樁基類型、經(jīng)濟(jì)成本，采用補(bǔ)樁、復(fù)壓、高壓注漿、加寬承臺(tái)、調(diào)整基礎(chǔ)形式等。缺陷樁處理后，應(yīng)參照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，以驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)效果的有效性。另外，參照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行擴(kuò)大檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。