樁基礎檢測事故的處理與監測

摘要:詳細介紹某工程人工挖孔樁樁基檢測事故處理過程及處理后的跟蹤監測過程，通過探討人工挖孔樁樁端阻力特征值qpa與地基承載力特征值fak之間的關系，對人工挖孔樁深層平板載荷試驗提出了改進性的操作要求及要點。

關鍵詞:人工挖孔樁 樁端阻力特征值 地基承載力特征值 深層平板載荷試驗

0 引言

對于人工挖孔樁單樁豎向承載力的檢測，一般能過單樁豎向靜載荷(以下簡稱靜載)試驗確定。但是，由于靜載試驗必須要達到一定條件——混凝土必須達到規定齡期28天。因此，為了節約工期，實際操作中，很多項目采取以深層平板荷載試驗檢驗樁端阻力、以超聲波法或低應變法檢測樁身完整性、抽芯試驗確定樁身混凝土強度及樁身完整的復合試驗，代替靜載試驗的做法。本文工程實例，討論樁端阻力與樁端土的承載力特征值及深層平板載荷驗結果之間的關系，并通過對現行工程規范的研討、對比分析，對改進深層平板載荷試驗的操作工藝提出建設性意見。

1 工程概況

位于長沙市的某高檔住宅小區，總建筑面積約20萬㎡，包括120棟四至五層住宅建筑，框架剪力墻結構，抗震設防烈度為6度。主要基礎形式為預應力預制管樁及天然淺基礎，但施工至最后四棟時，由于地質情況出現變化，基礎埋深較深，且由于大量孤石的存在，不利于管樁的施工，最后改為人工挖孔樁基礎。樁基長度5-11米不等，樁底每邊擴底200mm~300mm左右，樁徑800mm-1500mm不等，單樁豎向承載力特征值Ra=650kN至1050kN。本工程場地勘察深度范圍內土層可細分為6個工程地質單元，依次為:①素填土、②種植土、③淤泥質土、④粉質粘土、⑤圓礫層、⑥礫質粘土。設計持力層為第⑥層礫質粘土層，承載力特征值fak為220kPa，樁端阻力特征值660kPa。

2 檢測事故過程

工程施工過程中，施工單位考慮到施工進度，對樁的檢測采取以深層平板載荷試驗確定基底承載力、以低應變法和抽芯法檢測樁身完整性、樁底沉渣及樁身混凝土強度的綜合試驗方法，所采用的載荷板直徑為800mm。在所有試驗報告提供之后發現，其抽芯檢測結果及低應變檢測均無異常，但深層平板載荷試驗出現問題。

設計總說明中，明確要求該樁基必須進行深層平板載荷試驗，但對深層平板載荷試驗要求提供的結果，比較含混的表述為:樁端土的承載力特征值。因此，試驗過程中，試驗人員將其簡單理解為土的承載力特征值，即220kPa。試驗中，檢測單位以0.5m2鋼板(厚度12mm)直接置于樁底，加載至440kPa后，即停止加壓。此時，沉降未出現急驟增大，最大沉降量為23.28mm，小于0.04d(d為承壓板直徑)、最后一次加載的沉降量4.4mm小于前一次加載沉降量3.3mm的5倍、沉降變形在15min之內基本穩定，均符合判定440kN為承載力特征值的所有條件。故試驗檢測單位將440kPa判定為樁底土的承載力特征值，并寫入檢測報告。同時提供荷載——沉降曲線。

但設計單位及勘察單位認為，深層平板載荷試驗應提供的結論數據為樁端阻力特征值600kPa，即，試驗單位要判定基底持力層合格，需加載至不小于1200kPa，從其報告中提出的P——S曲線來看，加載至440kPa時，雖然其符合判定基底承載力達到220kPa的條件，但加載至440kN時，其P——S曲線下降趨勢明顯，很難保證達到設計要求的600 kPa——試驗中需加載至1200 kPa。由于試驗并未進行到設計要求加載的承載能力，因此，此試驗判定為一未完成試驗。也即，由于所有樁均完成了承臺施工，部分更是完成了主體二層，該工程的樁基礎工程被判定為未進行合格驗收的分部工程。

3 事故原因分析

設計單位的設計說明含混不清，設計交底過程中也沒對此作專門解釋和明確的要求，加上檢測試驗單位業務水平不足，對深層平板載荷試驗要點、目的及試驗結果理解不透，試驗中出現多處失誤:

3.1 所采用載荷板雖然為0.8mm2，滿足規范要求，但對于深層載荷板試驗，其遠小于樁底直徑——經擴底后的樁底直徑最小為1200mm，同時不滿足《地基基礎設計規范》GB50007-2002附錄D——深層平板載荷試驗要點第二條:“深層平板載荷試驗的承壓板采用直徑為0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側的土層高度應不少于80cm”的要求。

3.2 加載未達到設計要求的承載標準值的2倍，事實上，由于第一條錯誤的存在，也不可能加載到設計要求的承載力特征值的2倍。

4 檢測事故處理方案

4.1 檢測事故 發現此次檢測試驗事故之后，由建設單位組織施工、監理、設計、地勘先進單位，成立了專門的事故處理小組。通過調閱施工過程中的資料，確認了以下事實:

4.1.1 該樁基的施工確認已經開挖至設計要求的持力層——第⑥層礫質粘土層，且已經經過監理、地勘等部門的驗收認可;

4.1.2 從抽芯檢測及低應變檢測結果來看，該批人工挖孔樁樁身混凝土完整無缺陷、樁底沉渣厚度在50mm以內，整個試驗過程無異常狀況發生，但鑒于此檢測單位在深層平板載荷試驗中出現的失誤，此試驗結果應重新復核;

4.1.3 按照《建筑地基礎設計規范》(GB50007-2002)第3.0.1條所述，該工程地基基礎設計等級應為丙級，而現行設計、施工及驗收規范，對丙級地基礎的檢測并無進行靜載荷試驗或相關替代試驗的明確要求;

4.1.4 由于檢測報告的滯后，至該報告提供時止，已有兩棟建筑物完成主體二層。調閱此兩個棟號的沉降觀測記錄，其最大沉降為1mm，最小為0mm，各觀測點均勻沉降，符合《建筑地基礎設計規范》第5.3.4條的相關要求。

4.2 事故處理 基于以上實際情況，由建筑單位、施工單位、監理單位、設計單位及勘探單位五方質量責任主體共同決定，對此次樁基檢測事故，按照以下流程進行處理:

4.2.1 樁底土質已經監理及勘探單位的驗收，達到設計之要求的持力層標準;

4.2.2 施工單位重新對各棟號進行抽芯檢測，試驗單位應重新選擇，抽芯檢測要達到以下目的:①重新檢測樁身砼質量;②重新檢測樁底沉渣厚度;

4.2.3 在建設單位、監理單位的監督下，四個棟號共抽取三根施工情況最不理想的樁，剝除承臺，進行靜載荷試驗。施工情況不理想，指施工過程中地下水浸泡時間長、或樁底土質弱于其它部位、或樁底沉渣清理不理想的樁。

4.2.4 施工單位依據《建筑變形測量規范》——JGJ8-2007及《建筑地基基礎設計規范》——GB50007-2002的相關要求，繼續保持對該四棟住宅的沉降觀測，如出現異常情況，及時向監理單位及建設單位匯報;

4.2.5 在所人重新檢測結果合格的前提下，該基礎工程應判定為合格工程，同意驗收。

5 事故處理結果及跟蹤監測

依據各方質量責任主體共同形成的處理方案，施工單位在監理單位及建設單位的監督下，對部分樁重新進行了檢測，抽芯試驗中的樁身砼質量及樁底沉渣厚度，均能滿足規范之要求，達到樁基質量驗收標準。靜載試驗中，現場要求多加載一級，即:試驗荷載加載到了設計承載力的2.2倍，所有檢測樁號的試驗結果，均能達到《建筑地基基礎設計規范》——GB50007-2002及其附錄Q的相關要求，該批次樁被除數判定為合格。隨后的四個月時間內，施工單位對建筑物沉降進行了嚴格的跟蹤觀測，其中一個棟號的沉降觀測結果見下表:

從觀測結果來看，該棟建筑沉降均勻，且沉降值在規范允許范圍之內，故可認為上述補充檢測結果合理，很好地解決了主體已經施工、而樁基本未進行檢測的驗收過程中的缺陷問題。該處理方案并已取得當地政府職能部門——市建筑工程質量監督站的同意。工程目前已完成驗收。

6 事故分析總結

仔細分析該次樁基檢測質量事故的產生過程，不難發現一個表面上看上去很美的錯誤，也就是目前建筑行業中很多地方仍在采用的靜載試驗的代換問題。

本工程中，設計說明中要求“采用深層平板載荷試驗確實樁端土的承載力特征值”，此表述方法極為不妥。從詞義上看，設計單位要求的應該是“樁端阻力特征值”，而不應該是“樁端土的承載力特征值”，土的承載力特征值是一個分土層提出的承載力值——此案中指220kPa，但在深層樁基的底部，由于樁身周邊土壓力的存在，已無多大意義。而樁端土的承載力特征值，并不是一個嚴格的專業術語，依據土力學的特點，考慮到樁身側土壓力的存在，這個值應該是一個大于土的承載力特征值、同時小于樁端阻力特征值的數值。此工程中，勘探單位并未提供這個數據。但是，設計單位也不可能將其表述為:以深層平板載荷試驗，確定樁端阻力特征值。因為《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002附錄D:《深層平板載荷試驗要點》中最后一條明確表述為:“……當試驗實測值的極差不超過平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak”，也就是說，深層平板載荷試驗，最終得出的結果是土的承載力特征值fak，而不是阻端阻力特征值qpa。換句話說，就是深層平板載荷試驗，不能確定樁端阻力特征值，而只能確定樁端土的承載力特征值。以深層平板載荷試驗確定樁端阻力特征值，至少沒有規范上面的依據。

本案例中，由于承壓板的面積為0.5㎡，即直徑為800mm左右，小于樁底擴底后的直徑，且緊靠承壓板周圍無任何土壓力，故其加載至設計要求的土的承載力特征值后fak，其P-S曲線會有明顯變化的趨勢，即將達到土的承載力極限值。因為試驗過程的不合理，所以其試驗就算最終全部完成，結果也不可能得出樁端阻力特征值。

7 結束語

本文以工程實際情況，結合現有規范規程，分析探討了深層平板載荷試驗檢測值與樁端土的承載力特征值、樁端阻力特征值之間的關系，對深層平板載荷試驗檢測樁端阻力特征值的準確性提出了質疑，并結合工程實際，提出了深層平板載荷試驗更理想的工藝。但對于改進后的深層平板載荷試驗，其試驗結果還有待有關部門及科研單位作更進一步的研究及得出規范性的結論。

參考文獻:

[1]GB 50007-2002.建筑地基基礎設計規范.

[2]JGJ 8-2007.建筑變形測量規范.

[3]陳兼穎，黃錦棟.樁基礎事故處理的過程與監測[J].工程質量1671-3702(2009)08-0034-04.