采用鉆芯法檢驗樁端持力層在實際工程中的應用

吳建團

（廈門特房建設工程集團有限公司，福建廈門 361000）

1 工程概況

本工程總用地面積為29655.3m2， 總建筑面積為250966.31m2，其中地上建筑面積為179268.12m2，地下建筑面積為71698.190m2。工程主要由10 幢23～32 層高層建筑（1-10#樓）及配套的裙房（商業、酒店、物業管理用房、社區用房、物業經營用房與廣電用房等）組成。本工程場地內設3 層地下室，地下室主要為地下商業與車庫及設備用房。工程基坑開挖范圍較大，開挖深度較大，基坑最大開挖深度為14.50m；基坑平面形狀較不規則；開挖深度范圍內的底部土層主要為圓礫、粘性土層；基坑近距離有管線、已建道路、建筑，民房需保護；采用地下連續墻加二道支撐支護形式，如圖1 所示。

圖1 支撐體系平面布置

2 試驗樁選擇與試驗

本工程基樁為人工挖孔樁，持力層埋深較深并且單樁承載力較大，對于單樁設計承載力超過10000kN 的樁，受承載力試驗設備堆載配重所限，難以檢測。深基坑支護結構存在兩道內支撐，試驗設備的就位及操作空間不足，大部分現場區域無法安置靜載試驗設備。對此現場實際情況，沒有條件進行基樁驗收靜載檢測和深層平板載荷試驗及巖基平板載荷試驗。

經過與設計、地勘、監理、檢測等單位討論，議定檢測方案，通過鉆芯取樣法代替豎向抗壓承載力檢測。

根據現行《建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106—2014）》的3.3.7條規定，對于端承型大直徑灌注樁，當受設備或現場條件限制無法檢測單樁豎向抗壓承載力時，可采用鉆芯法測定樁底沉渣厚度，并鉆取樁端持力層巖土芯樣檢驗樁端持力層，檢測數量不應少于總樁數的10%，且不應少于10 根。此條已由設計院出具設計變更（XP46W-13G-改1）并經圖審通過。

按樁基設計說明要求，在樁基全面施工前應進行試樁以最終確定單樁豎向承載力特征值，及時提供試驗結果給設計及地勘單位。

試驗樁選擇：為得到有代表性數據，按不利條件選擇原則，試驗樁選擇在持力層較淺的區域，且入巖深度只取0.5 倍樁徑，先行施工3 根挖孔樁作為靜載試驗樁，用于復核單樁豎向承載力。試驗樁規格：C30 混凝土，樁徑D=1000mm，擴大頭D1=1000mm，主筋16φ18（HRB400），箍筋φ10@100/200（HPB300）。設計單樁承載力特征值為5000KN，持力層為中等風化基巖6-3，有效樁長不小于12m，入巖深度500mm。樁內埋置應力應變計，用于測算樁側阻力及樁端阻力。在樁身混凝土強度滿足要求后爭取進行破壞性靜載荷試驗。

試驗樁的承載力檢測：3 根試驗樁先后在2016 年1 月29 日及2016 年2 月1 日成樁，28d 齡期后開始做靜載試驗。按試驗設備檢測能力，試驗預堆載2000t，如果試驗過程中發生破壞，試驗終止，如果加載到20000kN 仍未破壞，試驗亦終止。

試驗樁試驗結果：1# 試驗樁：有效樁長12.1m，加載至17000kN 時，樁頂沉降量急劇加大，總沉降量超過40mm，按照規范要求終止加載，故該樁的實測單樁豎向抗壓極限承載力取前一級加載值，即16000kN。2# 試驗樁：有效樁長14.4m，加載至17000kN 時，樁頂沉降量急劇加大，總沉降量超過40mm，按照規范要求終止加載，故該樁的實測單樁豎向抗壓極限承載力取前一級加載值，即16000kN。3# 試驗樁：有效樁長17.7m，加載至19000kN 時，樁頂沉降量急劇加大，總沉降量超過40mm，按照規范要求終止加載，故該樁的實測單樁豎向抗壓極限承載力取前一級加載值，即18000kN。詳細數據見表1、2（受篇幅限制，僅提供1#試驗樁樁身內力測試和摩阻力、端阻力計算成果）。

表1 1#試驗樁樁身內力測試成果（節選）

試驗樁試驗結果分析：

（1）靜載測試分析：3 根試驗樁最終全部進行了破壞性試驗，破壞前一級荷載達設計特征值3 倍以上，遠超檢測規范規定的極限承載力要達2 倍特征值的要求。

（2）內力測試分析：當加載到設計特征值5000kN 時（取內力報告中最接近的一檔數據，樁徑1m 再加護壁厚，有效直徑取1.2m，以下類似），1#～3# 樁端承載力分別是1055kN、198kN、324kN，這時候主要是側阻力發揮作用，側阻力占比達80%以上；當加載到2 倍設計特征值時，1#～3#樁端承載力分別是4922kN、4102kN、2887kN；加載到破壞前，側阻力增加很少，但1#～3#樁端承載力分別達到10272kN、9347kN、9832kN。

分析以上內力測試數據，無論是側阻力還是端阻力，實際值均遠大于設計計算值，試驗樁實際承載能力遠大于設計要求承載力。

根據《樁身內力測試報告》最后結論提供的摩阻力與端阻力值，設計院對現有樁型的單樁承載力進行復核，在考慮實際土層作用力下，設計承載力均高于按地勘報告計算的值。

據此可以確定，只要在樁身質量合格、樁底無沉渣、保證樁端進入設計持力層的前提下，基樁承載力將能滿足設計要求。因此在無法對工程樁做豎向抗壓承載力的條件下，通過鉆芯法驗證成樁質量作為檢測手段是可行的。

3 工程樁試驗檢測方案及實施

經建設、勘察、設計、監理、檢測和施工等單位項目有關人員共同討論商定，確定如下檢測方案：

（1）工程樁的樁身混凝土完整性質量檢測。①低應變檢測數量不少于總樁數的30%，且不少于20 根；且柱下三樁及三樁以下的承臺不得少于1 根；②鉆芯法檢測數量不得少于總樁數的10%，且不少于10 根；樁徑小于1.2m 的樁鉆1 孔，樁徑為1.2～1.6m 的樁鉆2 孔，樁徑大于1.6m 的樁鉆3 孔。來驗證樁身混凝土強度及其密實完整性和樁端持力層用的檢測指標。

（2）樁端持力層檢驗：利用上述鉆芯法檢測孔，既檢測樁底沉渣厚度，又鉆取樁端以下1m 的持力層巖土芯樣進行檢測，檢測數量不得少于總樁數的10%，且不少于10 根。

（3）具體數量如表3 所示。

（4）具體樁位圖紙上隨機確定。

表3 檢測數量統計

（5）樁基工程竣工后，嚴格按檢測方案進行實施，通過鉆芯取得樁底1m 范圍內的土層樣品，與終孔時取樣保存的土層樣品比對，在土層一致且沉渣厚度符合要求的情況下，推斷基樁承載力滿足設計要求。因此，在工程樁沒有條件進行基樁驗收靜載檢測和深層平板載荷試驗及巖基平板載荷試驗的情況下，采用鉆芯取樣法代替豎向抗壓承載力檢測方法能夠取得同樣的目的。

4 注意事項

（1）基樁成孔后，必須進行嚴格驗孔，做好終孔驗收，確認到達終孔條件，清底干凈，嚴禁擾動基底，采集好持力層土層樣品，編號封存，以便今后鉆芯取樣時比對和檢驗持力層一致性。

（2）基樁檢測數量還必須符合《建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106—2014）》的3.3.1 條規定的同一條件，即：地基條件、樁長相近，樁端持力層、樁型、樁徑、成樁工藝相同。

（3）基樁檢測數量還必須與施工許可證辦理時的單位工程劃分相一致。以便于今后驗收時檢驗批、分項、分部（子分部）和單位工程資料完整。

5 結語

只要在基樁施工前，做好試驗樁檢測，通過科學嚴謹分析，驗證地質勘察成果，為工程樁設計提供準確可靠數據。基樁施工過程中，嚴格控制各工序施工質量，加強終孔驗收，保證樁端進入設計持力層，樁底清理干凈、無沉渣，樁身質量合格。在無法對工程樁做豎向抗壓承載力的條件下，通過鉆芯法驗證成樁質量和推斷承載力滿足設計要求的檢測手段是可行和可靠的。