對某工程載體樁質量問題的探討

王繼強 李瑞軍 趙云剛

1 問題的提出

由于載體樁的成樁方法簡易，成本低，已成為地基處理廣泛使用的方法。載體樁通過在良好的持力層中夯擴填充料，形成擴大頭，擠密被加固土層，從而使單樁及復合土層承載力大大提高。通過對某工程載體樁進行質量檢測，發現了諸多設計與施工中存在的問題。文章從巖土工程測試角度，提出了問題產生的原因，并進行了分析與歸納，指出在設計及施工中應注意的問題，以避免造成類似事件的發生。

2 工程概況及場地施工現狀

2.1 工程概況

擬建建筑地上20層，地下1層，框剪結構。設計載體樁有效樁長4.85 m，樁徑430 mm，樁身混凝土強度等級C25，填充料為C25干硬性混凝土，主筋6Φ12。按正方形滿堂布置基樁336根，樁距2.07 m。取⑦層卵石層為載體樁持力層。設計要求:1)三擊貫入度不大于100 mm;2)地面隆起高度不超過50 mm;3)單樁豎向承載力設計值為850 kN;4)樁身連續、完整。

2.2 場地施工現狀

基樁施工中存在幾點問題:1)基坑內雖進行了降水措施，但僅僅做到了地下水位稍低于施工地面，而擠密施工仍在水下進行;2)載體樁持力層為卵石層(fak=400 kPa)，在夯擴樁頭時施工困難，難以實現設計樁長和預計效果。施工時只以填入0.5 m3左右的填充料為準，按設計要求的三擊貫入度為控制標準;3)施工期間地面隆起高度達30 cm之多。

3 工程地質及水文地質條件

擬建場地地貌單元屬渭河南岸高漫灘，場地土類型為中軟土。樁身范圍內各層地基土巖性描述如下:

擬建場地地下水屬潛水類型，基坑內地下水位高于基底1 m。

4 質量檢測情況

單樁承載力測試采用靜載荷試驗，試驗方法為慢速維持荷載法[1];樁身完整性檢測采用低應變反射波法[2]，使用儀器為美國P.D.I公司生產的 P.I.T 基樁檢測儀。

4.1 低應變動測樁身質量的判定

336根樁的低應變動測結果表明，有68根樁劃分為Ⅳ類樁，其余均劃分為Ⅰ類或Ⅱ類樁。本文只列出進行了靜載荷試驗的樁(62號樁，148號樁，169號樁，236號樁)，低應變實測曲線如圖1～圖4所示，其判定結果見表1。

4.2 靜載荷試驗

對四根樁在試驗前進行了低應變測試。本次試驗最大荷載加至1700 kN，檢測結果分析如下:

1)從Q—S曲線及S—lgt曲線分析，判定單樁極限承載力為Qu=1700 kN。2)從沉降量分析，最終沉降量均小于40 mm，仍判定Qu=1700 kN。

圖1 62號樁

圖2 148號樁

圖3 169號樁

圖4 236號樁

62號樁沉降量26.52 mm，回彈率22.4%;148號樁沉降量21.19 mm，回彈率 23.2%;169 號樁沉降量 19.10 mm，回彈率25.6%;236號樁沉降量11.80 mm，回彈率45.7%。針對樁長、樁型特點及持力層較高承載力考慮，前三根樁沉降量偏大，回彈率偏小，結果不太正常。分析原因為:a.62號樁沉降量26.52 mm，回彈率22.4%;148號樁為斷樁，沉降較大的主因是斷裂部位的裂縫閉合所致，回彈率偏小;b.169號樁雖為完整樁，但此樁所在位置位于卵石層的較薄區域，沉降較大原因分析為持力層有塑性變形開展，回彈率偏小;c.236號樁為完整樁，所在區域卵石層較厚，情況正常;d.對本場地5根Ⅳ類樁進行開挖驗證，發現其樁身與夯擴體脫離，裂縫較大，與檢測判定結果吻合。68根斷樁中，樁身斷裂或樁身與夯擴體脫離位置基本上均在第⑤層淤泥質粘土層;樁身范圍內被加固土層已被嚴重擾動，既破壞了土層原有的天然結構，又沒有起到被擠密加固的效果[3]。

單樁豎向承載力雖滿足設計要求，但針對本樁型的特點及所選取的持力層綜合考慮，分析認為沉降量差異較大，對樁間土層擾動較大，且持力層具塑性變形開展。綜合分析認為對工程存在安全隱患。

表1 低應變動測判定結果

5 原因分析

5.1 設計原因分析

1)未綜合考慮地質條件:本場地被加固土層第⑤層淤泥質粘土層不具備良好的擠密性;

2)持力層的選取不合理:相對于其較高的承載力和密實度，施工難以形成夯擴體，且夯擴體的深度和大小不能準確界定;

3)未考慮施工條件，沒有進行試驗:本場地地下水位較高，未考慮擠密效應顯著增大孔隙水壓力，盲目界定三擊貫入度，使地面隆起較大。

5.2 施工原因分析

1)地下水只降到稍低于施工地面以下，當進行擠密成孔及對填充料夯實時引起的擠密效應使孔隙水壓力顯著增大，易造成相鄰樁的上浮致使樁身斷裂或樁身與夯擴體脫離事故。2)由于樁長較短，且被加固土層為飽和、軟塑(局部流塑)、具高壓縮性、超固結土，抗剪強度低，夯擴效應導致土體剪切滑裂面的形成，一味地以三擊貫入度指標控制，從而使地面隆起高達30 cm之多，被加固土層已被擾動為“橡皮土”，施工過程中未將有關信息及時反饋給設計單位。

6 結語

1)設計時應注意:a.地質條件復雜和無成熟地區經驗時，在工程樁施工前應進行試驗，以確定設計的合理性和施工工藝的適宜性，這樣既避免保守設計，又避免設計不合理現象;b.選取合理的布樁形式及樁心距，充分考慮施工時對被加固土層的加固效果;c.選取合理的載體樁持力層。

2)施工時應注意:a.應嚴格按相關規范及地區經驗進行，施工中遇到的問題應及時與有關單位溝通，做到信息化施工;b.防止水的不利影響，不能盲目地在地下水未降至安全深度內進行施工，避免因地下水位過高受浮托力影響，增大地基土內孔隙水壓力對相鄰樁和被加固土層的擾動;c.應特別注意監測地面隆起高度，當超出設計或規范允許值時，應停止施工，并查找原因。

3)作為一名優秀的巖土工程師在做檢測工作時，應發揮主觀能動，在檢測過程中能夠全面的分析論證場地地質條件、施工條件的特殊性，利用先進的檢測手段做出正確詮釋，指導實踐，做到防患于未然，把好質量檢測安全關。

[1]JGJ 135-2007，載體樁設計規范[S].

[2]JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范[S].

[3]曹雙其.復合載體夯擴樁處理軟弱及溶洞地基[J].山西建筑，2010，36(14):99-100.