復雜地質條件下大直徑嵌巖樁檢測分析

江 輝

(福建省建筑設計研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

隨著社會的進步，超高層建筑大規模發展，嵌巖灌注樁以其良好的適應能力及承載特性，被廣泛應用于工程建設中。特別是針對場地地質條件復雜，且存在較多的滾石、孤石等不良地質體地區，采用大直徑嵌巖樁經濟效益顯著。嵌巖樁承載力受地質條件、覆蓋層厚度、樁端持力層性狀、施工工藝等多種因素影響，其中樁端持力層性狀對于高承載力嵌巖樁起著至關重要的作用，灌注樁終孔誤判事故時有發生[1-3]。唯有準確判定樁端持力層的性質及樁端下臥層的情況，才能保證樁端落在穩定的持力層中。

根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ 106-2014)[4]中規定：基樁檢測應根據檢測目的、檢測方法的適應性、樁基設計條件、成樁工藝等，合理選擇檢測方法。當通過兩種或兩種以上檢測方法的相互補充驗證，能有效提高基樁檢測結果判定的可靠性時，應選擇兩種或兩種以上檢測方法。

本文以復雜地質條件下嵌巖樁檢測工程中出現的問題為實例，通過多種方法進行補充驗證分析，綜合評價樁基整體承載力情況，為補強或設計變更提供強有力的依據，保證工程質量的安全。

1 工程概況及地質特征

1.1 工程概況

某工程位于福建省某地，地基基礎設計等級為甲級，工程重要性等級為一級，場地復雜程度為二級，地基復雜程度為二級，基坑工程安全等級為一級，巖土工程勘察等級為甲級。主樓設計基礎類型采用沖孔灌注樁，設計樁徑為1000 mm，樁身混凝土設計強度等級為C40，設計樁端持力層為中等風化花崗巖，單樁豎向抗壓承載力特征值為7600 kN。

1.2 地質特征

該工程地貌單元屬于山前沖積、河流沖積平原地貌，主要土層自上而下為：①雜(素)填土：松散～稍密，稍濕，層厚0.80 m～5.10 m；②粉質粘土(1)：濕～飽和，可塑，層厚2.00 m～3.50 m；③淤泥：飽和，流塑，層厚6.20 m～13.10 m；④淤泥(質土)夾砂：飽和，流塑，層厚1.80 m～20.50 m；⑤粉質粘土(2)：飽和，可塑，層厚1.80 m～15.70 m，局部地段分布有滾石，厚度0.90 m～1.20 m；⑥中砂：飽和，中密～密實，層厚2.00 m～7.40 m；⑦殘積砂(礫)質粘性土：飽和，可塑～硬塑，層厚2.10 m～5.80 m，局部地段分布有孤石，厚度0.70 m～2.10 m；⑧全風化花崗巖：飽和，巖芯呈砂土狀，層厚0.50 m～9.40 m，局部地段分布有孤石，厚度0.60 m～1.50 m；⑨-1強風化花崗巖(1)：巖芯呈散體狀，層厚2.60 m～10.70 m，局部地段分布有孤石，厚度0.70 m～4.20 m；⑨-2強風化花崗巖(2)：巖芯呈散體狀，中下部含有少量風化碎塊，層厚7.20 m～20.35 m，局部地段分布有孤石，厚度0.10 m～2.60 m；⑨-3強風化花崗巖(3)：巖芯呈片塊狀，下部局部強度較高，有些巖塊強度接近中等風化巖，層厚2.00 m～18.20 m，局部地段分布有孤石，厚度0.80 m～5.40 m；⑩中等(微)風化巖：巖芯以碎塊～短柱狀為主，局部呈長柱狀，巖石堅硬程度為較硬巖～堅硬巖，巖體完整程度為較破碎～較完整，最大揭示厚度9.10 m。

2 檢測和補充驗證分析

2.1 原有檢測情況及原因分析

該工程按設計要求選取了656#、720#、738#的3根樁進行靜載試驗，承載力滿足設計要求。在工程樁全面施工后，對所有的基樁進行了低應變法動力檢測，并選取了12根樁進行聲波透射法檢測，均未發現異常。同時選取12根樁進行鉆芯法檢測，發現6根不合格，檢測結果分析樁身混凝土抗壓強度均滿足設計要求，存在問題主要在樁端持力層，根據6根不合格樁的持力層性狀，大致可分成A、B、C三類，匯總如表1所示。

表1 鉆芯法檢測不合格樁匯總

經多方調查了解，該場地地質條件復雜，局部持力層巖面坡度變化較大，殘積土及風化巖地段，因風化不均，場地內存在較多滾石、孤石等不良地質體，在樁基全面施工前，未進行專項施工勘察，導致樁基施工鉆孔時，憑鉆進時效很難分清孤石或是硬夾層、巖體破碎及風化程度，易將強風化巖層誤判為中等風化巖層[2]。

2.2 補充驗證技術方案及分析

為了能夠進一步判斷上述三類樁的承載力能否滿足設計要求，首先采用最簡便手段：對原有靜載試驗合格樁進行鉆芯法驗證，對比樁端持力層性狀；其次考慮到若大量采用鉆芯法，工期長、效率低，可選擇更為經濟、有效的持力層普查手段：在樁邊附近進行鉆孔補勘；最后采用靜載試驗針對代表性的樁進行驗證分析，來綜合評價樁基整體承載力情況。以下對補充驗證的情況進行逐一介紹。

2.2.1 鉆芯法驗證

對原有靜載試驗合格的三根樁進行鉆芯法驗證，通過對比樁端持力層性狀的情況，來間接推定承載力能否滿足設計要求。驗證照片如圖1所示，鉆芯法驗證結果如表2所示。

(a)656#

(b)720#

(c)738#

表2 靜載合格樁鉆芯法驗證結果

從圖1中可看出，720#樁端持力層性狀與設計要求吻合。656#樁樁端巖石裂隙發育，鉆芯芯樣破碎程度屬于強風化花崗巖(3)，表1中持力層類別為C類的樁與該樁相似。738#樁樁端落在孤石上，中部見強風化花崗巖(3)，表1中持力層類別為A類的樁與其相似。可推定這兩類樁載力基本能夠滿足設計要求。

2.2.2 鉆孔補勘驗證

鉆孔補勘相對于鉆芯法而言不僅費用較少、效率更高，還可以避免鉆芯時易偏出無法鉆取樁底的情況，可作為該工程的持力層性狀普查的重要輔助手段。該方法的主要技術要求如下：

① 鉆孔孔位必須位于對應樁樁心800 mm范圍內；

②鉆孔深度應進入中等風化巖大于3 m；

③鉆孔上部采用單管取芯，在樁底標高(以施工樁長記錄為依據)以上3 m至終孔范圍內采用雙管留取巖土樣。

受業主委托，該工程共選取了36根樁進行鉆孔補勘，通過原有樁基施工情況對比，經統計，30根樁持力層性狀與原施工記錄基本一致，4根持力層類別出現C類，786#、753#樁持力層類別為B類，這兩根樁鉆孔補勘芯樣照片，如圖2所示。

(a)786#

(b)753#

2.2.3 靜載試驗驗證

根據上述兩種補充驗證分析結果，為了進一步驗證各類樁承載力，選取了797#(A類)、764#(B類)、807#(C類)3根代表不同持力層性狀的基樁進行靜載試驗驗證，其試驗結果見表3，靜載試驗Q-s曲線及原有鉆芯法檢測芯樣照片對比見圖3～圖5所示。

表3 鉆芯法不合格樁靜載荷試驗驗證結果

圖3 797#樁(A類)Q-s曲線及鉆芯法芯樣

圖4 764#樁(B類)Q-s曲線及鉆芯法芯樣

圖5 807#樁(C類)Q-s曲線及鉆芯法芯樣

從靜載荷試驗Q-s曲線上分可知，797#(A類)、807#(C類)樁在最大試驗荷載作用下總沉降量均小于30 mm(見表3)，這兩類樁Q-s曲線呈緩變形，承載力能夠達到設計要求，與鉆芯法驗證(本文2.2.1節)結果推定吻合。764#(B類)樁在荷載13 680 kN作用下產生沉降急劇增大，壓力無法穩定，沉降量超過79.01 mm，可以推定此類樁承載力無法滿足設計要求。

3 補充驗證評價

綜合上述三種方法補充驗證分析結果，該工程主樓工程樁樁端持力層性狀評價如下：

①通過鉆孔補勘，對主樓樁基工程的樁端持力層性狀情況有了全面了解，除4根樁持力層類別為C類和2根樁持力層類別為B類外，其他30根樁持力層性狀滿足設計要求。

②B類樁由于樁基施工終孔時，將孤石層誤判為中等風化巖層，下部存在軟弱夾層，導致承載力達不到設計要求，設計單位對該區域承載力應進行復核補強。

③C類樁樁端巖石裂隙發育，芯樣破碎程度屬于強風化花崗巖(3)，堅硬強度卻屬于中等風化巖，A類樁樁端落在孤石上，中部見強風化花崗巖(3)，持力層性狀優于C類樁，經靜載和鉆芯法交叉驗證后可以判定，這兩類樁承載力可滿足設計要求。

4 結語

(1)在樁基全面施工前，對地質條件變化較大的復雜地段應進行專項施工勘察，以準確判定樁端持力層的性質及樁端下臥層的情況，保證樁端落在穩定的持力層上。

(2)為了能夠普查持力層情況，除采用常規的鉆芯法外，在樁邊附近進行鉆孔補勘也是一個經濟快速有效的驗證手段。

(3)大直徑嵌巖樁承載力檢測不能采用單一的檢測方法進行定論，應采用多種方法檢測，使各種方法能相互補充印證，優勢互補。對設計等級高、地基條件復雜、施工質量變異性大的樁基判定存在技術困難時，應采用靜載試驗進行驗證分析，來綜合評價樁基整體承載力情況，為補強或設計變更提供強有力依據。