某建筑基礎(chǔ)管樁靜載不合格處理方法分析

張重文（深圳機(jī)場(chǎng)地產(chǎn)有限公司，廣東　深圳　518128）

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某建筑基礎(chǔ)管樁靜載不合格處理方法分析

張重文
（深圳機(jī)場(chǎng)地產(chǎn)有限公司，廣東深圳518128）

摘要：以某高層住宅樓建筑為例，介紹了該建筑基礎(chǔ)管樁的設(shè)計(jì)與施工概況，根據(jù)其管樁檢測(cè)結(jié)果，分析了管樁靜載檢驗(yàn)不合格的原因，并提出了有效的基樁設(shè)計(jì)處理措施，保證了建筑基礎(chǔ)施工的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：管樁，靜載檢測(cè)，承載力，建筑基礎(chǔ)

0　引言

目前，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁即PHC管樁作為經(jīng)濟(jì)快速且常用的建筑物基礎(chǔ)類型之一，已經(jīng)在我國(guó)低層及中高層建筑物的樁基礎(chǔ)施工中被廣泛應(yīng)用。

由于PHC管樁出廠后在裝卸及運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中有可能遭受損壞，且基礎(chǔ)管樁施工是采用錘擊法或靜壓法對(duì)其施加外力作用而隱蔽于地基中，管樁在打入或沉入的施工過(guò)程中樁身也有可能遭受損壞，所以在基礎(chǔ)管樁施工完畢驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，要先進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。基礎(chǔ)管樁的單樁承載力驗(yàn)收檢測(cè)要在樁身完整性檢測(cè)完畢的基礎(chǔ)上進(jìn)行。對(duì)于基礎(chǔ)抗壓管樁，在采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，對(duì)出現(xiàn)單樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求即靜載檢測(cè)不合格的情況，首先要查明原因，是屬于施工原因、地質(zhì)原因還是設(shè)計(jì)原因，再做擴(kuò)大檢測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的基樁處理。

1　工程概況及工程地質(zhì)

某高層住宅樓項(xiàng)目地處深圳市，該建筑由多棟25層～31層的塔樓組成，有兩層地下室，結(jié)構(gòu)類型采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，占地面積約5.6萬(wàn)m2。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，本場(chǎng)地巖土層特征自上而下依次為：人工填土層、淤泥質(zhì)粘土、細(xì)砂、中砂、砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖。場(chǎng)地地下水較豐富。場(chǎng)地東側(cè)有一廢棄基坑，基坑長(zhǎng)約110 m，寬約50 m，基坑存在積水，水深2.5 m左右，基坑內(nèi)有近200根廢棄的挖孔樁基礎(chǔ)，但舊基礎(chǔ)相關(guān)歷史資料缺失。

2　基礎(chǔ)管樁設(shè)計(jì)概況

該建筑基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)及天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。其中，部分塔樓及大部分地下室結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)的樁類型為PHC管樁。管樁的樁型號(hào)為AB型，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C80，樁尖采用十字型，接樁采用焊接連接。除了地下室結(jié)構(gòu)部位的部分基礎(chǔ)管樁設(shè)計(jì)為抗拔樁外，絕大部分基礎(chǔ)管樁設(shè)計(jì)為抗壓樁。其中，位于塔樓部位的基礎(chǔ)管樁采用φ500 mm、壁厚125 mm的管樁，設(shè)計(jì)要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 200 kN；位于地下室結(jié)構(gòu)部位的基礎(chǔ)管樁采用φ400 mm、壁厚95 mm的管樁，設(shè)計(jì)要求的單樁豎向抗壓承載力特征值1 400 kN。

本工程基礎(chǔ)管樁設(shè)計(jì)為摩擦端承樁，樁端支承于強(qiáng)風(fēng)化巖，樁端土的承載力特征值qpa=3 000 kPa，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入持力層不小于1 m，使貫入度達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，且樁長(zhǎng)不小于7 m。基礎(chǔ)管樁允許送樁，送樁深度不超過(guò)2 m。

3　基礎(chǔ)管樁施工概況

基礎(chǔ)管樁主要采用靜壓法施工，由于現(xiàn)場(chǎng)基坑邊坡支護(hù)的限制，對(duì)于邊樁則采用錘擊法施工。基礎(chǔ)管樁靜壓法正式施工前，對(duì)φ500 mm，φ400 mm等兩種不同樁徑的管樁分別挑選了有代表性的1根管樁進(jìn)行了試壓，根據(jù)設(shè)計(jì)等各方確認(rèn)，φ500 mm靜壓樁的終壓力控制標(biāo)準(zhǔn)均為設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓承載力特征值的2.36倍，即終壓力為5 200 kN（取整數(shù)）；φ400 mm靜壓樁的終壓力控制標(biāo)準(zhǔn)均為設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓承載力特征值的2.28倍，即終壓力為3 200 kN（取整數(shù)）。對(duì)錘擊法施工的邊樁也確定了收錘控制標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)管樁施工時(shí)，結(jié)合巖土工程勘察報(bào)告，我們從場(chǎng)地整平、管樁原材料及樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)、測(cè)量定位、打接樁到最終成樁，對(duì)每根管樁施工的各個(gè)主要環(huán)節(jié)都進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。對(duì)管樁施工過(guò)程中出現(xiàn)的個(gè)別斷樁及樁長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)最短樁長(zhǎng)的無(wú)效短樁等共計(jì)37根管樁，分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更處理。基礎(chǔ)管樁施工完畢，根據(jù)施工資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，單樁樁長(zhǎng)在8 m～34 m之間，有效管樁施工總數(shù)為1 989根。

4　管樁驗(yàn)收檢測(cè)

4.1管樁檢測(cè)結(jié)果

為縮短施工工期，本工程基樁檢測(cè)結(jié)合基礎(chǔ)管樁施工情況，管樁施工一批、檢測(cè)一批，基礎(chǔ)管樁檢測(cè)總共分三批進(jìn)行。基礎(chǔ)管樁施工完畢并經(jīng)檢測(cè)后，根據(jù)本工程基樁低應(yīng)變及靜載檢測(cè)報(bào)告，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，低應(yīng)變檢測(cè)管樁總數(shù)為715根，完整性檢測(cè)均為Ⅰ類或Ⅱ類；靜載檢測(cè)管樁總數(shù)為29根，不合格數(shù)量為3根，不合格管樁均為靜壓法施工的抗壓管樁，編號(hào)分別為D455號(hào)、D3-85號(hào)及D1226號(hào)，并對(duì)該3根不合格管樁分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)處理。

基礎(chǔ)管樁分批檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　基礎(chǔ)管樁分批檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)　根

4.2管樁D455號(hào)驗(yàn)收檢測(cè)

1）低應(yīng)變及靜載檢測(cè)。

在本工程第一批基礎(chǔ)管樁檢測(cè)時(shí)，位于地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位D455號(hào)管樁為該批基礎(chǔ)管樁施工的最短樁長(zhǎng)的管樁之一。該樁被選為受檢樁，為φ400 mm管樁，有效樁長(zhǎng)8.0 m。低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗(yàn)Q—s曲線圖顯示：加荷至2 800 kN時(shí)，樁頂累計(jì)沉降超過(guò)40 mm，最大沉降量達(dá)58.51 mm。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值為2 520 kN，小于2倍設(shè)計(jì)要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 800 kN，靜載檢測(cè)不合格。

2）靜載檢測(cè)不合格原因分析及擴(kuò)大檢測(cè)。

該樁靜載檢測(cè)不合格的原因分析兼用排除法與直接法，分析如下：

a.該樁原材料合格，施工記錄一切正常，低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果合格。根據(jù)該樁的施工資料及附近其他管樁的施工資料，確定該樁樁端達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)風(fēng)化持力層。排除了該樁是由于施工因素導(dǎo)致靜載檢測(cè)不合格；b.巖土工程勘察報(bào)告顯示：該樁所在位置持力層以上各層土質(zhì)均勻，且各層土層中均未見(jiàn)較厚的硬夾層，排除了該樁是由于地質(zhì)因素導(dǎo)致靜載檢測(cè)不合格；c.由于該樁是地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位的極短樁之一，在承載能力極限狀態(tài)下，長(zhǎng)樁與短樁承受的樁端阻力理論上相等，因短樁樁側(cè)阻力比長(zhǎng)樁小，導(dǎo)致在同一地質(zhì)條件下短樁的單樁承載力低于長(zhǎng)樁的單樁承載力；d.該樁靜載檢測(cè)時(shí)加荷能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載值。

綜合上述幾種情況，經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，最終判定該樁的樁長(zhǎng)太短是導(dǎo)致該樁靜載檢測(cè)不合格的主要原因。其后，在該樁附近地質(zhì)條件相同部位選取樁徑相同、長(zhǎng)度相近的2根管樁做擴(kuò)大靜載檢測(cè)，擴(kuò)大檢測(cè)結(jié)果均合格。

3）基樁設(shè)計(jì)處理。

該樁單樁承載力檢測(cè)值只有1 260 kN，小于設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值1 400 kN。根據(jù)靜載不合格原因及該批管樁施工記錄，對(duì)該批施工的7根樁長(zhǎng)在7 m～8 m之間的樁長(zhǎng)最短的抗壓管樁，按降低設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值至1 260 kN后，分別重新復(fù)核該7根短樁每根管樁所在的單樁承臺(tái)或多樁承臺(tái)的柱底軸力。經(jīng)設(shè)計(jì)核算，該7根短樁每根管樁所在承臺(tái)的柱底軸力均滿足設(shè)計(jì)要求，不另作補(bǔ)樁處理。

4.3管樁D3-85號(hào)驗(yàn)收檢測(cè)

1）低應(yīng)變及靜載檢測(cè)。

在本工程第三批基礎(chǔ)管樁檢測(cè)時(shí)，位于3號(hào)塔樓基礎(chǔ)部位D3-85號(hào)管樁被選為受檢樁，該樁也屬于該棟塔樓基礎(chǔ)管樁施工的最短樁長(zhǎng)的管樁之一。該樁為φ500 mm管樁，有效樁長(zhǎng)12.0 m。低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗(yàn)Q—s曲線圖顯示：加荷至4 400 kN時(shí)，該級(jí)樁頂累計(jì)沉降量超過(guò)前一級(jí)的5倍，且樁頂累計(jì)沉降超過(guò)40 mm，且不能維持荷載穩(wěn)定，終止加載試驗(yàn)。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值為3 960 kN，小于2倍設(shè)計(jì)要求的單樁豎向抗壓承載力特征值4 400 kN，靜載檢測(cè)不合格。

2）靜載檢測(cè)不合格原因分析及擴(kuò)大檢測(cè)。

經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，該樁靜載檢測(cè)不合格的原因與前述D455號(hào)管樁靜載不合格的原因類似，即：該樁的樁長(zhǎng)太短是靜載檢測(cè)不合格的主要原因。需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，由于該樁位于塔樓基礎(chǔ)部位，基樁分布較為密集，該部位基礎(chǔ)管樁跳壓施工時(shí)，仍然出現(xiàn)過(guò)壓樁節(jié)奏過(guò)快導(dǎo)致擠土效應(yīng)顯現(xiàn)的情況，所以樁側(cè)周?chē)馏w上浮導(dǎo)致承載力降低也應(yīng)作為靜載檢測(cè)不合格的一項(xiàng)不可忽視的考慮因素之一。當(dāng)然，密集群樁在壓樁施工時(shí)為避免出現(xiàn)擠土效應(yīng)，可采用控制壓樁節(jié)奏或引孔壓樁的施工措施予以解決。

由于該樁位于塔樓基礎(chǔ)部位，基樁承受荷載較大。為了慎重起見(jiàn)，且為確保基樁在承載力檢測(cè)后依然保證樁身結(jié)構(gòu)完整，經(jīng)設(shè)計(jì)方建議，靜載檢測(cè)后又對(duì)該樁重新做了低應(yīng)變檢測(cè)，低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果仍為合格。當(dāng)然，在單樁承載力檢測(cè)前、后都應(yīng)進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，已經(jīng)在2014版《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》中予以了明確。其后，在該樁附近選取了2根管樁做擴(kuò)大靜載檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均合格。

3）基樁設(shè)計(jì)處理。

該樁單樁承載力檢測(cè)值只有1 980 kN，小于設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值2 200 kN。該樁基樁處理與前述D455號(hào)管樁靜載不合格的基樁處理方法類似，即：對(duì)該批施工的共計(jì)17根樁長(zhǎng)在12 m～13 m之間的樁長(zhǎng)最短的抗壓管樁，按降低設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值至1 980 kN后，經(jīng)設(shè)計(jì)核算，該17根短樁每根管樁所在承臺(tái)的柱底軸力均滿足設(shè)計(jì)要求，不另作補(bǔ)樁處理。

4.4管樁D1226號(hào)驗(yàn)收檢測(cè)

1）低應(yīng)變及靜載檢測(cè)。

在本工程第三批基礎(chǔ)管樁檢測(cè)時(shí)，位于地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位D1226號(hào)管樁被選為受檢樁。該樁為φ400 mm管樁，有效樁長(zhǎng)9.0 m。低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果顯示，樁身完整性類別為Ⅰ類樁。豎向抗壓靜載試驗(yàn)Q—s曲線圖顯示：加荷至1 960 kN時(shí)，樁頂位移發(fā)生陡降，且該級(jí)樁頂累計(jì)沉降量超過(guò)前一級(jí)的5倍，且不能維持荷載穩(wěn)定，終止加載試驗(yàn)。最終確定該樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值為1 680 kN，遠(yuǎn)小于2倍設(shè)計(jì)要求的單樁豎向抗壓承載力特征值2 800 kN，靜載檢測(cè)不合格。

2）靜載檢測(cè)不合格原因分析。

該樁靜載檢測(cè)不合格的原因分析如下：

a.該樁施工記錄正常，并結(jié)合低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果，排除了該樁是由于施工因素導(dǎo)致靜載檢測(cè)不合格；

b.由于該樁承載力檢測(cè)值只有設(shè)計(jì)值的0.6倍，檢測(cè)值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，排除了是由于設(shè)計(jì)因素導(dǎo)致靜載檢測(cè)不合格；

c.由于該樁樁長(zhǎng)較小，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告及該樁附近其他管樁施工資料，較難準(zhǔn)確判斷該樁樁端是否達(dá)到設(shè)計(jì)持力層，為此，設(shè)計(jì)提出在該樁附近位置進(jìn)行補(bǔ)勘取樣。根據(jù)該樁附近4個(gè)補(bǔ)勘點(diǎn)位的勘察結(jié)果，判定該樁樁端應(yīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)持力層；

d.由于該樁位于場(chǎng)地東側(cè)廢棄舊基礎(chǔ)附近，場(chǎng)地勘察時(shí)已對(duì)舊基礎(chǔ)內(nèi)的廢樁進(jìn)行了坐標(biāo)測(cè)量定位，設(shè)計(jì)樁位時(shí)也已經(jīng)避開(kāi)了這些廢樁，管樁施工前已對(duì)廢樁孔進(jìn)行了回填處理。但是根據(jù)施工方進(jìn)場(chǎng)前對(duì)該場(chǎng)地舊基礎(chǔ)復(fù)測(cè)的資料，發(fā)現(xiàn)舊基礎(chǔ)周邊外側(cè)附近還挖了一些管徑為600 mm的舊降水井，勘察設(shè)計(jì)資料中均未體現(xiàn)。這些降水井的坐標(biāo)定位經(jīng)與設(shè)計(jì)管樁樁位核對(duì)，發(fā)現(xiàn)該樁與其中一個(gè)舊降水井位置有部分重疊，該樁壓樁后，樁尖部位位于舊降水井處的土體易受水浸軟化。經(jīng)核查該場(chǎng)地其他管樁都沒(méi)有與這些舊降水井位置重疊。

綜合上述幾種可能情況及補(bǔ)勘驗(yàn)證結(jié)果，經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，最終判定該樁是因樁尖土體受水浸軟化的偶然因素導(dǎo)致承載力降低，所以靜載檢測(cè)不合格。

3）基樁設(shè)計(jì)處理及擴(kuò)大檢測(cè)。

該樁單樁承載力檢測(cè)值只有840 kN，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值1 400 kN。經(jīng)有關(guān)各責(zé)任主體方共同確認(rèn)，由于該樁是因樁尖土體受水浸軟化的偶然因素導(dǎo)致靜載不合格，所以該樁靜載檢測(cè)不具有代表性，不應(yīng)納入該批靜載檢測(cè)范圍，對(duì)該樁應(yīng)單獨(dú)做廢樁處理。該樁D1226號(hào)管樁為兩樁承臺(tái)，根據(jù)設(shè)計(jì)變更意見(jiàn)，對(duì)該樁所在的承臺(tái)及附近最近的一個(gè)兩樁承臺(tái)共計(jì)4根管樁均做廢樁處理，并分別在原廢樁承臺(tái)沿平面長(zhǎng)邊的垂直方向補(bǔ)樁2根，共計(jì)補(bǔ)樁4根。補(bǔ)樁施工完畢后再選取2根基樁做擴(kuò)大靜載檢測(cè)。補(bǔ)樁施工完成后，選取其中2根基樁的擴(kuò)大靜載檢測(cè)結(jié)果均合格。

5　結(jié)語(yǔ)

建筑基礎(chǔ)PHC管樁施工完畢后，管樁靜載檢測(cè)遇到不合格的情況時(shí)有出現(xiàn)。優(yōu)選管樁原材料供貨商，基樁靜載不合格原因分析時(shí)基本能排除原材料因素；優(yōu)選技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的管樁施工隊(duì)伍，管樁壓樁出現(xiàn)無(wú)效短樁及斷樁時(shí)，能在管樁施工過(guò)程中就及時(shí)得到設(shè)計(jì)處理，基樁靜載不合格原因分析時(shí)基本能排除施工因素；優(yōu)選技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的基樁檢測(cè)單位，檢測(cè)人員在基樁檢測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格操作，基樁靜載不合格原因分析時(shí)基本能排除檢測(cè)因素。對(duì)于因設(shè)計(jì)或地質(zhì)因素導(dǎo)致靜載檢測(cè)不合格的原因，如前述2根極短樁及勘察報(bào)告中未查明的舊基礎(chǔ)降水井均屬于此類原因，基樁檢測(cè)不合格處理時(shí)，對(duì)于有效樁則需設(shè)計(jì)復(fù)核，對(duì)于廢樁也應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)補(bǔ)樁。管樁靜載檢測(cè)出現(xiàn)不合格應(yīng)是偶然因素導(dǎo)致的，擴(kuò)大檢測(cè)均合格能進(jìn)一步印證基礎(chǔ)管樁的勘察設(shè)計(jì)參數(shù)是合理的。基樁靜載檢測(cè)不合格的有效設(shè)計(jì)處理，能為基礎(chǔ)施工的可靠性提供保障，便于盡快開(kāi)展上部結(jié)構(gòu)施工，有利于縮短工程建設(shè)總工期。

參考文獻(xiàn)：

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［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ 106—2014，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

Analysis on unqualified static load processing methods of building foundation pipe pile

Zhang Zhongwen
（Shenzhen Airport Real Estate Co.，Ltd，Shenzhen 518128，China）

Abstract：Taking the high-rise residential building as an example，the article introduces the design and construction conditions of the building foundation pipe pile，analyzes its unqualified static load causes according to the pipe pile detection results，and puts forward effective foundation pile design processing measures，which guarantees the building foundation construction safety and reliability.

Key words：pipe pile，static load detection，bearing capacity，building foundation

中圖分類號(hào)：TU473

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0082-03

收稿日期：2015-12-11

作者簡(jiǎn)介：張重文（1984-），男，工程師