江 輝

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，超高層建筑大規(guī)模發(fā)展，嵌巖灌注樁以其良好的適應(yīng)能力及承載特性，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。特別是針對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，且存在較多的滾石、孤石等不良地質(zhì)體地區(qū)，采用大直徑嵌巖樁經(jīng)濟(jì)效益顯著。嵌巖樁承載力受地質(zhì)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(duì)于高承載力嵌巖樁起著至關(guān)重要的作用，灌注樁終孔誤判事故時(shí)有發(fā)生[1-3]。唯有準(zhǔn)確判定樁端持力層的性質(zhì)及樁端下臥層的情況，才能保證樁端落在穩(wěn)定的持力層中。

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)[4]中規(guī)定：基樁檢測(cè)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、檢測(cè)方法的適應(yīng)性、樁基設(shè)計(jì)條件、成樁工藝等，合理選擇檢測(cè)方法。當(dāng)通過(guò)兩種或兩種以上檢測(cè)方法的相互補(bǔ)充驗(yàn)證，能有效提高基樁檢測(cè)結(jié)果判定的可靠性時(shí)，應(yīng)選擇兩種或兩種以上檢測(cè)方法。

本文以復(fù)雜地質(zhì)條件下嵌巖樁檢測(cè)工程中出現(xiàn)的問(wèn)題為實(shí)例，通過(guò)多種方法進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證分析，綜合評(píng)價(jià)樁基整體承載力情況，為補(bǔ)強(qiáng)或設(shè)計(jì)變更提供強(qiáng)有力的依據(jù)，保證工程質(zhì)量的安全。

1 工程概況及地質(zhì)特征

1.1 工程概況

某工程位于福建省某地，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，工程重要性等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)，地基復(fù)雜程度為二級(jí)，基坑工程安全等級(jí)為一級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)。主樓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類型采用沖孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁徑為1000 mm，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，設(shè)計(jì)樁端持力層為中等風(fēng)化花崗巖，單樁豎向抗壓承載力特征值為7600 kN。

1.2 地質(zhì)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(zhì)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(zhì)土)夾砂：飽和，流塑，層厚1.80 m～20.50 m；⑤粉質(zhì)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(shí)，層厚2.00 m～7.40 m；⑦殘積砂(礫)質(zhì)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(fēng)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(qiáng)風(fēng)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(qiáng)風(fēng)化花崗巖(2)：巖芯呈散體狀，中下部含有少量風(fēng)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(qiáng)風(fēng)化花崗巖(3)：巖芯呈片塊狀，下部局部強(qiáng)度較高，有些巖塊強(qiáng)度接近中等風(fēng)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(fēng)化巖：巖芯以碎塊～短柱狀為主，局部呈長(zhǎng)柱狀，巖石堅(jiān)硬程度為較硬巖～堅(jiān)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(cè)和補(bǔ)充驗(yàn)證分析

2.1 原有檢測(cè)情況及原因分析

該工程按設(shè)計(jì)要求選取了656#、720#、738#的3根樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。在工程樁全面施工后，對(duì)所有的基樁進(jìn)行了低應(yīng)變法動(dòng)力檢測(cè)，并選取了12根樁進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)異常。同時(shí)選取12根樁進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)6根不合格，檢測(cè)結(jié)果分析樁身混凝土抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，存在問(wèn)題主要在樁端持力層，根據(jù)6根不合格樁的持力層性狀，大致可分成A、B、C三類，匯總?cè)绫?所示。

表1 鉆芯法檢測(cè)不合格樁匯總

經(jīng)多方調(diào)查了解，該場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，局部持力層巖面坡度變化較大，殘積土及風(fēng)化巖地段，因風(fēng)化不均，場(chǎng)地內(nèi)存在較多滾石、孤石等不良地質(zhì)體，在樁基全面施工前，未進(jìn)行專項(xiàng)施工勘察，導(dǎo)致樁基施工鉆孔時(shí)，憑鉆進(jìn)時(shí)效很難分清孤石或是硬夾層、巖體破碎及風(fēng)化程度，易將強(qiáng)風(fēng)化巖層誤判為中等風(fēng)化巖層[2]。

2.2 補(bǔ)充驗(yàn)證技術(shù)方案及分析

為了能夠進(jìn)一步判斷上述三類樁的承載力能否滿足設(shè)計(jì)要求，首先采用最簡(jiǎn)便手段：對(duì)原有靜載試驗(yàn)合格樁進(jìn)行鉆芯法驗(yàn)證，對(duì)比樁端持力層性狀；其次考慮到若大量采用鉆芯法，工期長(zhǎng)、效率低，可選擇更為經(jīng)濟(jì)、有效的持力層普查手段：在樁邊附近進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘；最后采用靜載試驗(yàn)針對(duì)代表性的樁進(jìn)行驗(yàn)證分析，來(lái)綜合評(píng)價(jià)樁基整體承載力情況。以下對(duì)補(bǔ)充驗(yàn)證的情況進(jìn)行逐一介紹。

2.2.1 鉆芯法驗(yàn)證

對(duì)原有靜載試驗(yàn)合格的三根樁進(jìn)行鉆芯法驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)比樁端持力層性狀的情況，來(lái)間接推定承載力能否滿足設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)證照片如圖1所示，鉆芯法驗(yàn)證結(jié)果如表2所示。

(a)656#

(b)720#

(c)738#

表2 靜載合格樁鉆芯法驗(yàn)證結(jié)果

從圖1中可看出，720#樁端持力層性狀與設(shè)計(jì)要求吻合。656#樁樁端巖石裂隙發(fā)育，鉆芯芯樣破碎程度屬于強(qiáng)風(fēng)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(jiàn)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(3)，表1中持力層類別為A類的樁與其相似?？赏贫ㄟ@兩類樁載力基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 鉆孔補(bǔ)勘驗(yàn)證

鉆孔補(bǔ)勘相對(duì)于鉆芯法而言不僅費(fèi)用較少、效率更高，還可以避免鉆芯時(shí)易偏出無(wú)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(shù)要求如下：

① 鉆孔孔位必須位于對(duì)應(yīng)樁樁心800 mm范圍內(nèi)；

②鉆孔深度應(yīng)進(jìn)入中等風(fēng)化巖大于3 m；

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

受業(yè)主委托，該工程共選取了36根樁進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘，通過(guò)原有樁基施工情況對(duì)比，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，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(xiàn)C類，786#、753#樁持力層類別為B類，這兩根樁鉆孔補(bǔ)勘芯樣照片，如圖2所示。

(a)786#

(b)753#

2.2.3 靜載試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)上述兩種補(bǔ)充驗(yàn)證分析結(jié)果，為了進(jìn)一步驗(yàn)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(jìn)行靜載試驗(yàn)驗(yàn)證，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，靜載試驗(yàn)Q-s曲線及原有鉆芯法檢測(cè)芯樣照片對(duì)比見(jiàn)圖3～圖5所示。

表3 鉆芯法不合格樁靜載荷試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)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(yàn)Q-s曲線上分可知，797#(A類)、807#(C類)樁在最大試驗(yàn)荷載作用下總沉降量均小于30 mm(見(jiàn)表3)，這兩類樁Q-s曲線呈緩變形，承載力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與鉆芯法驗(yàn)證(本文2.2.1節(jié))結(jié)果推定吻合。764#(B類)樁在荷載13 680 kN作用下產(chǎn)生沉降急劇增大，壓力無(wú)法穩(wěn)定，沉降量超過(guò)79.01 mm，可以推定此類樁承載力無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

3 補(bǔ)充驗(yàn)證評(píng)價(jià)

綜合上述三種方法補(bǔ)充驗(yàn)證分析結(jié)果，該工程主樓工程樁樁端持力層性狀評(píng)價(jià)如下：

①通過(guò)鉆孔補(bǔ)勘，對(duì)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(shè)計(jì)要求。

②B類樁由于樁基施工終孔時(shí)，將孤石層誤判為中等風(fēng)化巖層，下部存在軟弱夾層，導(dǎo)致承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)單位對(duì)該區(qū)域承載力應(yīng)進(jìn)行復(fù)核補(bǔ)強(qiáng)。

③C類樁樁端巖石裂隙發(fā)育，芯樣破碎程度屬于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(3)，堅(jiān)硬強(qiáng)度卻屬于中等風(fēng)化巖，A類樁樁端落在孤石上，中部見(jiàn)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(3)，持力層性狀優(yōu)于C類樁，經(jīng)靜載和鉆芯法交叉驗(yàn)證后可以判定，這兩類樁承載力可滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)在樁基全面施工前，對(duì)地質(zhì)條件變化較大的復(fù)雜地段應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)施工勘察，以準(zhǔn)確判定樁端持力層的性質(zhì)及樁端下臥層的情況，保證樁端落在穩(wěn)定的持力層上。

(2)為了能夠普查持力層情況，除采用常規(guī)的鉆芯法外，在樁邊附近進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速有效的驗(yàn)證手段。

(3)大直徑嵌巖樁承載力檢測(cè)不能采用單一的檢測(cè)方法進(jìn)行定論，應(yīng)采用多種方法檢測(cè)，使各種方法能相互補(bǔ)充印證，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)高、地基條件復(fù)雜、施工質(zhì)量變異性大的樁基判定存在技術(shù)困難時(shí)，應(yīng)采用靜載試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證分析，來(lái)綜合評(píng)價(jià)樁基整體承載力情況，為補(bǔ)強(qiáng)或設(shè)計(jì)變更提供強(qiáng)有力依據(jù)。