深圳市建工集團股份有限公司 深圳 518048

1 工程概況

我公司承建的某項目位于素有深圳“地質(zhì)博物館”之稱的龍崗區(qū)[1]，龍崗區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，而本工程樁基數(shù)量較多，樁型較多，樁徑1 000～1 800 mm，單樁豎向承載力特征值為1 500～9 900 kN。樁基工程設(shè)計施工前，業(yè)主單位委托了地質(zhì)勘探單位進行了一樁一鉆的超前鉆探。盡管如此，最終樁基施工完成后在檢測階段，還是出現(xiàn)了問題，經(jīng)分析，導致出現(xiàn)問題的因素與樁基持力層有關(guān)。

1.1 承建項目所在區(qū)域工程地質(zhì)條件簡述

據(jù)詳勘及超前鉆資料，該場地巖土層主要呈現(xiàn)眾多成因 （石炭系沉積巖3 種巖性及7 個風化層帶）。土層分布為：①人工填土，②粉質(zhì)黏土，③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，④粉砂，⑤含碎石粉質(zhì)黏土，⑥含角礫粉質(zhì)黏土，⑦粉質(zhì)黏土，⑧全風化泥質(zhì)粉砂巖，⑨強風化泥質(zhì)粉砂巖，⑩中風化泥質(zhì)粉砂巖，微風化泥質(zhì)粉砂巖，全風化炭質(zhì)泥（頁）巖，強風化炭質(zhì)泥（頁）巖，微風化灰?guī)r。

1.2 樁基檢測階段發(fā)現(xiàn)問題

在樁基施工過程中，沖孔樁樁機施工沖進速度正常，樁底入設(shè)計持力層后進尺緩慢，正循環(huán)返渣芯樣與超前鉆資料吻合，未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況。

在樁基檢測階段鉆孔抽芯檢測中，樁身完整性、沉渣厚度、混凝土密實度及強度均未存在任何問題，但樁底持力層卻發(fā)現(xiàn)了疑問：部分端承樁樁底持力層不符合設(shè)計基巖的要求。且隨著抽檢范圍擴大，不斷發(fā)現(xiàn)類似情況。此時場內(nèi)樁基均已施打完成，如果承載力出現(xiàn)問題，后果不堪設(shè)想。持力層發(fā)現(xiàn)的疑問以其中2 根樁為例：301#樁設(shè)計前期所做超前鉆探，結(jié)果顯示自基巖面高程開始依次入微風化灰?guī)r4.8 m，微風化泥質(zhì)粉砂巖2 m終孔；施工過程階段，該樁入巖后沖擊進尺情況與設(shè)計持力層（微風化）相符合，所撈取巖樣新鮮，經(jīng)鑒別判定為微風化灰?guī)r無誤；檢測階段抽芯顯示，樁底僅0.2 m為微風化灰?guī)r，以下為黏性土夾塊石，初步判斷為充填性溶洞。268#樁設(shè)計前期所做超前鉆探結(jié)果顯示，自基巖面高程開始入微風化灰?guī)r至終孔；抽芯鉆孔一顯示樁底以下部分為黏性土夾碎石，揭露有2 個強風化及中風化泥質(zhì)粉砂巖夾層，其下入中風化泥質(zhì)粉砂巖，初步判斷為充填性溶洞；抽芯鉆孔二顯示樁底為微風化夾中風化灰?guī)r（部分碎塊狀）；兩孔相距僅40 cm，樁底地質(zhì)情況截然不同。

2 持力層問題解決過程[2,3]

2.1 原因及地質(zhì)情況分析

2.1.1 檢測樁底持力層與設(shè)計有差異的原因分析

樁基檢測的部分樁底持力層與設(shè)計持力層不符，未達到設(shè)計要求的中風化或微風化巖，其根本原因是項目所在區(qū)域的復雜地質(zhì)實際情況：

據(jù)地質(zhì)資料，場地巖土層主要呈現(xiàn)眾多成因 （石炭系沉積巖3 種巖性及7 個風化層帶），分布不均，巖面起伏大，厚度變化大，軟硬互層、夾層及局部地段巖溶發(fā)育，場地地質(zhì)條件復雜。地層變化大、地質(zhì)情況復雜的根本原因是本區(qū)地層成因，屬于“海-陸交互相砂泥質(zhì)碎屑巖建造”。該區(qū)地質(zhì)屬于“上古生界石炭系、下石炭統(tǒng)、大塘階測水組的下段”；該下段巖性為“灰、深灰色砂泥質(zhì)頁巖、粉砂巖夾炭質(zhì)粉砂巖含礫砂巖……靠近底部夾灰?guī)r透鏡體”。“橫崗大運會場址發(fā)現(xiàn)本層與下伏地層石磴子組（其巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，厚層狀灰?guī)r夾薄層狀灰質(zhì)白云巖）為假整合接觸”[1]。

2.1.2 場地巖性地質(zhì)評估

場地所見到的泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖可能屬陸相沉積巖，而灰?guī)r可能屬淺海相沉積巖。由于是海陸相交互沉積，其變化復雜、相互交錯，屬于正常沉積，不是斷層構(gòu)造所致。由于灰?guī)r薄含砂質(zhì)多、質(zhì)不純，呈透鏡狀分布，與下伏厚層、質(zhì)純白云質(zhì)灰?guī)r、大理巖相比，巖溶相對不發(fā)育。樁底為空洞巖溶的可能性不大。

2.1.3 分析與結(jié)論

持力層不符的每根樁，分析過程資料及監(jiān)理在監(jiān)督樁基施工過程中，未見掉樁錘、泥漿面下降等異?，F(xiàn)象，且終孔時進尺正常。對比超前鉆資料、抽芯資料以及補充勘察資料可發(fā)現(xiàn)：超前鉆鉆孔與抽芯鉆孔、補充超前鉆孔與抽芯鉆孔，甚至一樁兩孔的抽芯鉆孔之間存在較大變化。在抽芯檢測過程中，確實出現(xiàn)一樁兩孔（間隔400 mm）芯樣相差懸殊的情況。

綜上所述，出現(xiàn)檢測樁基持力層與樁基設(shè)計不符的主要原因為：地質(zhì)巖面起伏大，軟硬互層、夾層及局部地段巖溶發(fā)育，同一樁底持力層巖性不一致，僅一樁一鉆的超前鉆探結(jié)果與抽檢的樁底持力層必然會出現(xiàn)差異。

2.2 承載力復核

出現(xiàn)這種情況，該場地的樁基承載能力已無法百分之百保證。為保證樁基承載力滿足設(shè)計要求，找出地質(zhì)原因后，還需進行設(shè)計承載力復核。因摩擦樁樁長側(cè)阻力可滿足承載力要求，僅對場內(nèi)全部端承樁（樁底坐落于基巖上，設(shè)計時忽略側(cè)阻力）進行承載力復核。

2.2.1 復核全部端承樁摩阻力

對于場內(nèi)全部端承樁按實際樁長復核摩阻力。雖地質(zhì)情況極為復雜，慶幸的是，地下巖層埋深較深，短樁較少，自身樁長所提供的摩阻力已基本可滿足承載力要求。經(jīng)設(shè)計復核，結(jié)果70%以上樁僅考慮摩阻力已可滿足承載力要求。對于摩阻力不滿足承載力部分的樁，考慮按照摩擦端承樁復核。

2.2.2 持力層端阻力特征值折減

既然發(fā)現(xiàn)持力層已非正常連續(xù)基巖狀態(tài)，其所能提供端阻力特征值也不能再按正常取值進行復核。按廣東省標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-13—2003）等有關(guān)規(guī)定，結(jié)合詳勘報告、超前鉆以及抽芯資料，對樁基持力層端阻力特征值qpa進行折減取值。

端阻力特征值Rpa=C1frpAp，式中C1取0.3，折減系數(shù)取0.8，對樁端裂隙發(fā)育的微風化灰?guī)r和中風化泥質(zhì)粉砂巖單軸抗壓強度分別取20 MPa和15 MPa，故對樁端持力層承載力折減取值如下：裂隙發(fā)育的微風化灰?guī)rRpa=4 800Ap，取qpa為4 800 kPa；中風化泥質(zhì)粉砂巖Rpa=3 600 Ap，取qpa為3 000～3 600 kPa；強-中風化泥質(zhì)粉砂巖（炭質(zhì)泥巖）取qpa為1 200～2 000 kPa。

2.2.3 摩擦端承樁復核

對于摩阻力無法滿足承載力的端承樁，按照摩擦端承樁復核。持力層承載力特征值以折減后承載力取值。

經(jīng)復核，絕大部分樁基承載力計算值均超過承載力設(shè)計值。即絕大部分樁基可滿足承載力要求。僅有極少數(shù)樁基無法通過復核。那么，如何保證理論的折減取值及理論復核計算的可靠性？

2.2.4 靜載試驗

雖絕大多數(shù)樁基已通過復核驗算，但畢竟是理論取值，折減取值亦缺乏足夠的實踐支撐。為進一步驗證折減取值及復核驗算的可靠性，選取復核中最不利的部分樁（計算值與設(shè)計值較為接近）進行靜載試驗，以試驗結(jié)果驗證其理論復核結(jié)果的可靠性。

樁基靜載試驗，它是通過在試驗樁的樁頂逐漸增加持續(xù)的荷載，一般采用混凝土塊壓重平臺反力裝置，加載系統(tǒng)是由精密油壓表和千斤頂組成的，采用慢速維持荷載法，就是每級加載為預(yù)定試驗荷載最大值（承載力特征值的1.5～2 倍）的十分之一，分級加載。然后記錄荷載、位移與時間的關(guān)系，最后分析相關(guān)數(shù)據(jù)確定單樁承載能力的一種方法。

為充分保證折減取值和復核驗算的準確性及可靠性，選取最不利的2 根樁進行靜載試驗，預(yù)定試驗荷載最大值取承載力特征值的2 倍，即17 600 kN。試驗結(jié)果，樁基承載力滿足設(shè)計要求。這就說明，折減取值與復核驗算的結(jié)果是可靠的。

2.3 對于無法通過驗算的樁基的處理

驗算無法通過，證明承載力達不到設(shè)計要求。此時不建議采用靜載試驗進行驗證，需討論方案進行處理。這種情況，一般可采用加樁補強法、樁底注漿補強法，或原樁位重新成孔加長樁長法等進行承載力補強處理。

2.4 案例中最終處理方案

關(guān)于該項目中復核無法通過的極少數(shù)樁，經(jīng)過方案比對，對工期、經(jīng)濟投入等各方面綜合考慮，最終決定采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁以錘擊施工法進行加樁補強處理，利用管樁所能提供承載力，加大承臺面積，與原樁共同起承載作用。

管樁類型為摩擦端承樁，樁端持力層為強風化炭質(zhì)泥巖，端阻力特征值qpa=3 500 kPa。采用AB型500 mm×125 mm管樁，單樁承載力特征值要求達到1 500 kN。強風化炭質(zhì)泥巖遇水易軟化，要求樁施打完畢后立即往管內(nèi)填灌C30細石混凝土，灌注高度不少于1.5 m。

補樁完成后，仍需驗證其承載力。待管內(nèi)混凝土達到規(guī)定強度后，依然采用靜載試驗方法，取2 倍承載力的試驗荷載，對補強后的“群樁組合”進行荷載試驗。經(jīng)現(xiàn)場試驗，結(jié)果滿足設(shè)計承載力要求。至此，該項目因樁基礎(chǔ)持力層問題可能導致的質(zhì)量隱患已全部排除，該問題成功得到解決。

3 復雜地質(zhì)中進行工程勘察、設(shè)計的建議

3.1 復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的地質(zhì)勘探

在地質(zhì)情況較為復雜的區(qū)域進行建設(shè)，設(shè)計前的地質(zhì)勘查階段是尤為重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是巖溶發(fā)育地區(qū)是地質(zhì)勘探相對困難的一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖層分布不均，巖面起伏大，厚度變化大，軟硬互層、夾層及局部地段巖溶發(fā)育，巖層會有裂隙或斷層，勘探時較難探到連續(xù)發(fā)育的巖層，一般布孔分散的地質(zhì)勘探較難反映真實巖層情況，就會容易導致施工過程對持力層的誤判。如在此類地區(qū)設(shè)計有樁基礎(chǔ)，堅決不能因為考慮經(jīng)濟原因而省略勘探環(huán)節(jié)、偷工減料甚至弄虛作假。在施工前期，需加密加深超前鉆探范圍，同一個樁位，設(shè)2～3 個超前鉆孔，且深度必須達到要求，以掌握詳盡的地質(zhì)情況，這是相當必要的。仔細進行地質(zhì)勘探，真實詳盡地記錄勘察報告，是復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進行工程建設(shè)的基本保證。

3.2 復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)對措施

擬建工程項目如在復雜地質(zhì)地區(qū)，當確有軟硬互層、夾層及局部地段巖溶發(fā)育、溶蝕等現(xiàn)象存在時，在工程設(shè)計階段盡可能不要采用單柱單樁設(shè)計，可以根據(jù)工程的實際情況通過縮小樁徑并選擇淺層風化巖石作為持力層和擴大承臺面積降低單樁承載力來應(yīng)對建筑困難。

4 復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中樁基施工[4-7]

4.1 施工過程把握

沖孔灌注樁（巖溶地區(qū)成樁常規(guī)采用沖擊成孔施工工藝）在沖孔的過程中，泥漿機和單臺樁機要一一對應(yīng)，不能夠2 臺或多臺樁機共用一個泥漿池，以避免誤判。要及時清理泥漿溝和泥漿池，對于施工過程中出現(xiàn)的碴樣，需要從孔底或溢漿口撈取，以保證施工質(zhì)量。

4.2 持力層巖性判定

巖屑的新鮮程度可以反映出是否達到了中（微）風化巖面。如果施工過程中鉆孔得到的巖樣表現(xiàn)不新鮮、風化程度高，就可能是塊狀強風化或是砂卵石層中的卵石被沖了下來，此時需要置換樁孔中的泥漿，重新沖擊后再取樣判定；如果得到的巖屑比較新鮮， 巖屑呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，那么就是真正的中（微）風化基巖。在判定出中風化巖面界定后，繼續(xù)沖擊直到滿足設(shè)計要求。

終孔時，對持力層巖性的判定要果斷但必須謹慎，遇特別復雜地質(zhì)，驗孔建議通知地質(zhì)勘探專業(yè)人員到場檢驗巖樣進行判定。判定巖樣要根據(jù)科學的驗證標準來保證復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中持力層判定準確度，以保證樁基的工程質(zhì)量。而沖孔樁驗樁也是一項過程繁瑣的工作，尤其對于較多數(shù)量的樁時， 要做到判斷準確、減少漏判誤判是難度較大的，這更需要嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，無論樁數(shù)量再多，對待每一根樁基都必須做到工程質(zhì)量滿足設(shè)計使用要求。

5 復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中樁基承載力檢測與判斷

5.1 樁基承載力的檢測

樁基承載力的檢測方法主要有靜載法、高應(yīng)變動測法、取芯法和超聲波法等。一般最常用及可靠的為文中提及的樁基靜載試驗，如能通過靜載試驗，該樁基的承載能力是可以保證的。

5.2 持力層有疑問時應(yīng)采取的措施

對于樁基礎(chǔ)，需嚴格按照相關(guān)質(zhì)量驗收標準執(zhí)行檢測工作。特別是復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)地區(qū)的樁基礎(chǔ)，更需對承載力進行嚴謹檢測及復核驗算。如持力層未能達到設(shè)計要求且復核不滿足要求時則需要重新采取承載力補強措施。一般可采用加樁補強法、樁底注漿補強法，或原樁位重新成孔法，加深樁長，保證樁底坐落于連續(xù)基巖面上。

6 結(jié)語

在復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中建造建筑物，樁基持力層的判定以及承載力計算是十分重要的。地質(zhì)復雜多變的地區(qū)進行工程建設(shè)，需進行詳盡的超前鉆探取得較全面準確的地質(zhì)資料才能為設(shè)計施工提供有效依據(jù)。本文工程中遇到的實際問題和處理經(jīng)驗，可供同行研究人員借鑒。