混凝土灌注樁承載力偏低原因的分析

摘要：在混凝土灌注樁施工時經常出現承載力偏低的現象，為確保本工程質量和安全，根據《建筑基礎樁檢測技術規范》(JGJI 06-2003)第3.4.6條規定：“單樁承載力或鉆芯法抽檢結果不滿足設計要求時，應分析原因，并經確認應擴大抽檢。”

關鍵詞：灌注樁承載力偏低原因分析

0引言

在混凝土灌注樁施工時經常出現承載力偏低的現象，如某公寓樓167#樁靜載力試驗于2005年7月22日完成，根據市建筑工程質量監督檢測站提供的檢測報告，雖然1 67#樁最大加載荷載達到設計要求，但由于沉降過大，按規范確定的極限承載力為6600KN，達不到設計要求。為確保本工程質量和安全，根據《建筑基礎樁檢測技術規范》(JGJ106-2003)第3.4.6條規定：“當單樁承載力或鉆芯法抽檢結果不滿足設計要求時，應分析原因，并經確認應擴大抽檢。”經分析、討論和總結，將可能造成167#樁沉降值超限的原因逐一論證或排除，具體分析如下：

1 167#樁檢測結果

1.1靜載檢測結果根據市建筑工程質量監督檢測站提供的檢測報告，167#樁最大加載荷載為8000KN，終止實驗時沉降為78ram，根據規范取沉降為60ram時所對應的極限承載力為6600KN。P S實驗曲線表現為：①每一級加載時能達到穩定，②除初始加載的1—2級荷載外，各級荷載加載時的沉降量近于相等，即P-S曲線接近于直線；③各級荷載下的S-lgt曲線近于相互平行的直線。

1.2抽芯檢測結果根據市建筑工程質量監督檢測站提供的檢測報告，1 67#樁抽芯檢測主要特征如下：①1 67#樁抽芯檢測時孔口標高為402m(+0.00相對于絕對標高17.10m)，實際抽芯長24.98m，樁底標高為-29.00m，與施工記錄描述的樁底標高-28.98m相差2 Ocm，在允許誤差范圍內，證明該樁已達到設計和超前鉆資料要求深度；②樁底巖樣自標高29.00到-30.00m處為軟弱層：③30.OOm以下為中風化泥質砂巖；④樁身混凝土連續、完整，樁身混凝土質量達到設計要求。

2可能原因的分析與判斷

2.1該樁成孔后樁底泥漿長時間浸泡樁端持力層，造成持力層軟化：經查167#樁施工記錄，該樁于2004年12月14日開孔，2004年12月17日達到中風化巖面，進入巖面時相對標高為-27.60m，孔深2440m(從孔口標高-2.98m計起)，2004年12月18日上午10.00終孔，2004年12月19日下午17：35開始澆注混凝土。該樁終孔后到開始澆注混凝土之間停置時間為約為32小時。從對比資料可以看出，176#樁在終孔以后停置時間與167#樁在終孔以后的停置時間相近，但176#樁樁端持力層并未被泥漿軟化，因此，1 76##樁在終孔后等待澆注混凝土的時間內，孔底泥漿不會將持力層軟化1.0m形成軟弱層，從而影響167#樁的承載力o

2.2超前鉆鉆孔積水長時間浸泡樁端持力層，造成持力層軟化；經查167#樁超前鉆資料，該樁于2004年11月4日開孔完成超前鉆鉆孔，2004年12月14日樁機開孔，2004年12月19日下午1 7：35開始澆注混凝土，該樁在超前鉆鉆孔完成到開始澆注混凝土之間鉆孔孔內積水停置時間為45天。

對比資料可以看出，164#樁在超前鉆成孔以后停置時間雖然比167#樁在終孔以后的停置時間相近或更長，但164#樁樁端持力層并未被泥漿軟化，因此，167#樁在超前鉆終孔后到等待澆注混凝土的時間內，超前鉆孔底泥漿不會將持力層軟化1.Om形成軟弱層，從而影響167#樁的承載力。

2.3該樁成孔后塌孔形成軟弱層；一般樁底由于塌孔后形成軟弱層時，其結果是：該樁底達到設計標高終孔后，施工樁底標高與抽芯檢測所揭示的樁底標高不同，二者差值即為塌孔形成的軟弱層厚度。

根據對比，施工過程中按超前鉆資料指示進入了指定持力層，且抽芯檢測揭示的樁底標高與施工時的樁底標高基本一致(－28.98m)，相差2.0cm，在誤差允許范圍內。因此，167#樁樁底軟弱層不是由于塌孔所至。

2.4超前鉆資料不準，使該樁在軟弱層內終孔；為驗證超前鉆資料準確性，在167#樁附近補做了兩個驗證孔，經驗證，超前鉆鉆孔與后補的兩個驗證孔所揭示的地層基本一致，超前鉆鉆孔與后補的兩個驗證孔所揭示的中、強風化巖面標高相差分別為10cm和20cm，且都未發現軟弱層，表明超前鉆是符合要求的，在4個鉆孔孔位處未有相連成片的軟弱層。

2.5人為原因造成樁底形成軟弱層：人為原因造成樁底形成軟弱層有兩種情況：①該樁成孔過程中超過設計深度后，人工填土到設計樁底標高，所填土層成為軟弱層；②該樁達到設計深度終孔后，人工填土到一定厚度，所填土層成為軟弱層。

2.6樁底沉渣：一般樁底由于沉渣形成軟弱層時，其結果是：該樁底達到設計標高終孔后，施工樁底標高與抽芯檢測所揭示的樁底標高不同，二者差值即為沉渣厚度，根據施工記錄和抽芯資料，該樁沉渣厚度為3cm，滿足規范要求，與抽芯揭示的軟弱層相差很大。

此外，從抽芯現場巖樣和資料照片所顯示的巖芯來看，該軟弱層芯樣與本場地巖層狀態一致，不會是沉渣。

2.7樁底存在成片的軟弱層，樁底全斷面位于軟弱層中；超前鉆和后補驗證孔都未發現中風化巖中有軟弱層，因此，167#樁樁底不會存在成片的軟弱層。

從167#樁靜載檢測p-S曲線來看，若樁底存在成片的軟弱層，p-S曲線應有明顯的陡降段，且每級加載時的沉降量會更大。

2.8沖孔超過設計深度；若施工過程中沖孔深度超過設計要求，則有3種可能：

2.8.1樁孔塌孔回填到設計深度：根據前述第5種原因分析過程，工人主觀上不存在超鉆的動力，在客觀上沒有超鉆的工作時間；且與靜載檢測p-S曲線特征相矛盾。

2.8.2若樁孔未塌孔，則樁底標高應低于-28.98m，與抽芯檢測結果相矛盾。

2.8.3樁孔經人工回填到設計深度：根據前述第5種原因分析過程，工人主觀上不存在超鉆的動力，在客觀上沒有超鉆的工作時間：且與靜載檢測p-S曲線特征相矛盾。

2.9樁底巖層突變，使樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風化巖上；①由于超前鉆鉆孔截面面積與樁身截面面積相比，只有1.29％，如樁底巖層在超前鉆鉆孔外突變，則超前鉆資料無法反映.②從第7點原因分析中可見，樁底只可能部分位于軟弱層上，部分位于中風化巖上。⑨從靜載檢測中樁底傳力特征來看，樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風化巖時，樁底壓力主要由中風化巖承擔，但由于中風化巖截面過少，在樁底壓力下逐漸與軟弱層共同壓密，使靜載試驗雖能實現分級加載穩定，但沉降量與其他全端面支撐于中風化巖石上的樁相比偏大，這與靜載檢測P—S曲線特征相一致。④本工程共施工鉆孔近300個，其中約有10％的鉆孔揭示有軟弱層，且大部分有軟弱層的鉆孔，有的相鄰鉆孔并未出現夾層或夾層出現深度不相同，因此，這種小范圍的軟弱層出現在167#樁樁底的某個部位而未被超前鉆揭示是有可能出現的。

167#樁抽芯孔、超前鉆孔和后補驗證孔共同證明，該樁樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風化巖上，這表明該樁樁底局部存在地質突變。

2.10設計時對樁端巖層強度取值偏高，即使滿足設計入巖條件也達不到設計承載力：根據設計計算書和超前鉆資料，本樁設計時取中風化巖強度為10.0Mpa，該樁超前鉆揭示中風化巖強度為14.9Mpa，后補驗證孔揭示中風化巖強度為12.1 Mpa--23.8Mpa，均未小于設計取值，因此只要滿足設計入巖條件就可以達到設計承載力；

2.1 1樁身混凝土質量達不到設計要求，即使滿足設計入巖條件也達不到設計承載力；根據抽芯檢測報告，本樁砼強度為39.9Mpa滿足設計要求，因此，本條可以排除。

3綜合分析

3.1根據上述分析，在可能影響167#承載力的諸多因素中，只有樁底巖層突變導致樁端部分支承于持力層、部分支承于軟弱層時，才有可能出現檢測時分級加載后穩定及P-S曲線所揭示的現象，而其它因素均不可能符合。

3.2由于地質條件的復雜性和不可遇見性，1 67#樁的情況在現有的技術水平下無法在事前得到有效的判別和排除，雖然建設單位、項目管理公司、監理單位、勘察單位、設計單位和施工單位在施工過程中采取了多種措施，進行了嚴格的質量控制，但仍然無法防止和排除這種特殊情況的出現。

3.3結合本工程的實際情況，通過多次專題會議討論，與會單位一致認為：167#樁承載力偏低的原因是由于樁底地質突變，使樁底部分處于軟弱層上，而部分位于中風化巖上，從而導致樁基檢測時沉降值超限。

3.4根據工程經驗并結合擴大檢測結果，類似167#樁情況并不具有普遍性。