李 健 （1.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031；2.安徽建工檢測(cè)科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

樁基作為隱蔽工程，由于其地質(zhì)條件復(fù)雜多變，因此會(huì)存在地下空洞情況，給樁基的施工和檢測(cè)帶來嚴(yán)重的影響。樁基檢測(cè)技術(shù)是保證樁基質(zhì)量的重要手段，主要有樁身完整性檢測(cè)和承載力檢測(cè)。樁身完整性檢測(cè)是反映樁身截面尺寸相對(duì)變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合定性指標(biāo)，作為樁身完整性應(yīng)用最普遍的方法，低應(yīng)變反射波法的理論基礎(chǔ)為一維彈性桿縱波理論[1-7]；承載力檢測(cè)是指檢測(cè)基樁的單樁承載力，可分為單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力和單樁水平承載力，其中單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)[8]。由于樁身周圍土質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)樁身完整性檢測(cè)和承載力檢測(cè)會(huì)存在一定的影響。本文根據(jù)工程實(shí)例探討了樁側(cè)土存在空洞對(duì)樁身完整性檢測(cè)和承載力檢測(cè)的影響。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于合肥市，工程樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，采用鉆孔灌注樁，基樁設(shè)計(jì)為摩擦端承樁，樁徑800mm，設(shè)計(jì)樁長27m，總樁數(shù)76 根。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，本工程基樁樁端持力層為⑥2層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為4500kPa，設(shè)計(jì)樁端全截面進(jìn)入持力層不小于3m，樁底沉渣厚度小于50mm，單樁豎向抗壓承載力特征值為3300kN，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35。

根據(jù)勘察單位提供的勘察報(bào)告，本項(xiàng)目在支護(hù)樁施工過程中，在場(chǎng)地西南角基坑范圍發(fā)現(xiàn)老舊地下空洞，并且在施工勘察時(shí)發(fā)現(xiàn)局部地下空洞已發(fā)生較為嚴(yán)重的坍塌現(xiàn)象，地下空洞中充滿水和淤泥?？斩错斆嬉话銥樽匀坏孛嬉韵?0.3～10.5m，空洞頂標(biāo)高約4.2～5.0m；空洞底面一般為自然地面以下14.0～14.2m，空洞底標(biāo)高約1.0～1.4m。

在鉆探揭露范圍內(nèi)，建設(shè)場(chǎng)地地層構(gòu)成從上至下如下所示。

①層雜填土（Qml）——層厚0.30～2.20m，層底標(biāo)高為9.36～13.51m?；?、褐灰色，濕，松散狀態(tài)，成分雜，含多量碎磚石塊、腐爛物及建筑垃圾，部分地段表面為混凝土地坪。

②層粘土（Q4al+pl）——局部分布，層厚2.30m，層底標(biāo)高為11.21m。黃灰色，可塑～硬塑狀態(tài)，含少量氧化鐵。該層土無搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等。

③層粘土（Q4al+pl）——全場(chǎng)分布，該層層厚1.50～5.80m，層底標(biāo)高5.49～8.80m。褐黃、灰黃色，主要呈硬塑狀態(tài)，含氧化鐵、鐵錳結(jié)核及高嶺土，加薄層粉質(zhì)粘土，該層土無搖振反應(yīng)，光滑，干強(qiáng)度、韌性高。

④層粉質(zhì)粘土夾粉土（Q4al+p）l——全場(chǎng)分布，該層層厚9.50～17.20m，層底標(biāo)高-9.27～-3.21m。褐黃、灰黃色，硬可塑狀態(tài)，含氧化鐵、鐵錳結(jié)核等，粉土含量自上而下逐漸增多，底部夾有粉砂，局部富集粉砂、粉土，該層土無搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等。此層土中分布有空洞，空洞頂面一般為自然地面以下10.3～10.5m，空洞頂標(biāo)高約為4.2～5.0m，空洞底面一般為自然地面以下14.0～14.2m，空洞底標(biāo)高約為1.0～1.4m。

⑤層粉土夾粉細(xì)砂（Q4al+pl）——全場(chǎng)分布。層厚3.00～8.90m，層底標(biāo)高-13.59～-11.21m?；尹S色，中密～密實(shí)狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，含云母、石英等，夾粉質(zhì)粘土，局部以粉細(xì)砂為主。其標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)N 值一般為28.0～37.0 擊/30cm，平均值為31.6擊/30cm。

⑥1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（K）——全場(chǎng)分布。層厚1.90～3.60m，層底標(biāo)高-15.87～-13.21m。棕紅色，密實(shí)狀態(tài)，上部風(fēng)化成壤，含云母片、長石及黑色礦物，局部為碎石塊、碎巖屑，該層汽車鉆無水干鉆可鉆進(jìn)。其標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)N 值一般為58～72 擊/30cm，平均值為64.4擊/30cm。

⑥2層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（K）——該層未鉆穿，最大揭露厚度9.00m，其下無領(lǐng)空面、無洞穴和無軟弱下臥層。棕紅色，巖質(zhì)較致密、堅(jiān)硬，含長石、云母及黑色礦物等。主要為軟巖，部分地段下部夾極軟巖。該層屬極軟巖，汽車鉆無水干鉆較困難，較破碎。

從勘察報(bào)告中看出，在樁側(cè)第④層粉質(zhì)粘土夾粉土出現(xiàn)空洞，空洞大小在4m左右。

樁基施工時(shí)需注意由于基樁成孔在粉土、粉細(xì)砂中易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，可能導(dǎo)致清理孔底沉渣較難，需保證孔底沉渣厚度滿足規(guī)范要求及保障鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，并且在空洞的區(qū)域下進(jìn)行鋼護(hù)筒，防止塌方，便于混凝土澆筑。灌注樁實(shí)際灌注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)高度高出1000mm，鑿除浮漿時(shí)采取保護(hù)措施避免破壞樁身混凝土，鑿除浮漿后保證暴露的樁頂混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

成孔要求鉆孔灌注樁充盈系數(shù)不得小于1.1、也不宜大于1.3，樁的澆筑時(shí)間按初盤混凝土的初凝時(shí)間控制，導(dǎo)管埋深易為2～6m，嚴(yán)禁導(dǎo)管提出混凝土面。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)采用清孔鉆頭進(jìn)行清孔，灌注混凝土前，孔底沉渣厚度小于50mm。清孔應(yīng)分二次進(jìn)行，第一次清孔在成孔完成后進(jìn)行，應(yīng)充分清理，第二次清孔在鋼筋籠安放完畢后進(jìn)行，二清完畢且孔底沉渣厚度和泥漿比重、粘度等指標(biāo)符合要求后半小時(shí)內(nèi)應(yīng)澆筑混凝土。

采用泥漿護(hù)壁應(yīng)注意施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m，在受水位漲落影響時(shí)，泥漿面應(yīng)高出最高水位2.0m。在清孔過程中，應(yīng)不斷置換泥漿，直至灌注水下混凝土。在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層中應(yīng)采取維持孔壁穩(wěn)定的措施，除能自行造漿的黏性土層外，均應(yīng)制備泥漿，泥漿制備應(yīng)選用高塑性黏土或膨潤土，泥漿應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并且需要對(duì)廢棄的漿、渣進(jìn)行處理，以免污染環(huán)境。

由于建設(shè)場(chǎng)地分布有較厚的①層雜填土、④層粉質(zhì)粘土夾粉土和⑤層粉土夾粉細(xì)砂，因此粉砂含量自上而下逐漸增多，底部夾有粉砂，局部富集粉砂、粉土，成孔時(shí)易發(fā)生塌孔現(xiàn)象。施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)護(hù)壁工作，可采用鋼筋混凝土護(hù)壁，并注意孔口防護(hù)覆蓋及孔內(nèi)排水，且④層粉質(zhì)粘土夾粉土和⑤層粉土夾粉細(xì)砂層中含有豐富的地下水，需要長期進(jìn)行降水，在降水過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)場(chǎng)地周邊建筑物的監(jiān)測(cè)，防止由于降水導(dǎo)致周邊建筑物發(fā)生較大沉降。

2 樁側(cè)土空洞對(duì)豎向抗壓承載力的影響

1#樁達(dá)到齡期后進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，采用快速維持荷載法，得到1#單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表（表1），靜載試驗(yàn)Q-s曲線（圖1）?？梢钥闯觯畲笤囼?yàn)荷載為6600kN，曲線在各級(jí)荷載作用下均未出現(xiàn)陡降，曲線屬于緩變型。

圖1 1#樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

表1 1#單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

綜上所述，1#樁的單樁豎向抗壓極限承載力可取最大試驗(yàn)荷載6600kN。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第4.4.4 條，“單樁豎向抗壓承載力特征值按單樁豎向抗壓極限承載力的50%取值?！惫蕟螛敦Q向抗壓極限承載力為3300kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

8#樁達(dá)到齡期后進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，采用快速維持荷載法，得到8#單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表（表2），靜載試驗(yàn)Q-s曲線（圖2）?？梢钥闯觯畲笤囼?yàn)荷載為6600kN，曲線在各級(jí)荷載作用下均未出現(xiàn)陡降，曲線屬于緩變型，樁頂總沉降量大于40mm。依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）中單樁豎向抗壓極限承載力的確定原則，8#樁的單樁豎向抗壓極限承載力取樁頂沉降量s=40mm 時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載值5430kN。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第4.4.4條，“單樁豎向抗壓承載力特征值按單樁豎向抗壓極限承載力的50%取值?！眴螛敦Q向抗壓極限承載力為2715kN，不滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 8#樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

表2 8#單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

從上述2 根基樁的靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和Q-s 曲線可以得出，1#基樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求，8#基樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)8#樁進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)樁底存在1m 左右的沉渣厚度，大于設(shè)計(jì)要求厚度，影響了基樁承載力。因此，對(duì)于端承樁，該樁嵌巖深度和樁底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求，樁側(cè)土空洞對(duì)基樁承載力影響較小。

3 樁側(cè)土空洞對(duì)完整性的影響

檢測(cè)時(shí)，嚴(yán)格遵循《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）的技術(shù)要求，檢測(cè)前保證安裝傳感器部位的混凝土密實(shí)平整，傳感器安裝與樁頂面垂直，利用黃油做耦合劑，用帶有尼龍頭的力棒激振。在每根樁樁頂布置2～4 個(gè)安裝傳感器的檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)時(shí)激振點(diǎn)選在樁中心，檢測(cè)點(diǎn)宜在距樁中心2/3 的半徑處，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)記錄3～5 個(gè)有效信號(hào)，確保實(shí)測(cè)信號(hào)能有效地反映樁身的完整性狀況。選取38#樁，低應(yīng)變時(shí)域曲線如圖3所示，從圖中可以看出，在4t/ms 時(shí)出現(xiàn)了與入射波同相反射信號(hào)，根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第8.4.3條分析曲線，在2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)明顯反射波，判定該樁樁身完整性類別為Ⅲ類，判定缺陷位置在6.3m左右。

圖3 38#樁低應(yīng)變時(shí)域曲線

為了驗(yàn)證該深度處缺陷，對(duì)該樁進(jìn)行鉆芯，鉆取深度8m，芯樣如圖4 所示。從圖中可以看出，在鉆取深度范圍內(nèi)，混凝土芯樣完整、側(cè)表面光滑且連續(xù)、膠結(jié)好、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合，芯樣側(cè)面僅少量氣孔，未見明顯缺陷。因此，低應(yīng)變時(shí)域曲線上的同相反射信號(hào)應(yīng)是樁側(cè)土空洞引起的，因此判定該樁為完整樁。

圖4 38#樁鉆取芯樣

4 結(jié)論

綜上可知，樁側(cè)土存在空洞，對(duì)于端承樁承載力影響較小，在低應(yīng)變時(shí)域曲線上會(huì)出現(xiàn)與入射波同向反射信號(hào)，從而影響樁身完整性的評(píng)判。