綜述二級建筑樁基工程中單樁靜載試驗

吳　勇

摘要:文章以工程實例詳細分析了二級建筑樁基工程中單樁靜載試驗的過程和提出若干相關的注意事項,供同行參考。

關鍵詞:樁基工程;單樁;靜載試驗

中圖分類號:TU473.1 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)20-0089-02

二級建筑樁基項目是否需要進行單樁靜載(指豎向承壓,下同)試驗,應根據(jù)國家標準“建筑地基基礎設計規(guī)范”(GBJ7—89)(下簡稱“89國標”)和行業(yè)標準“建筑樁基技術規(guī)范”(JGJ94—94)(下簡稱“94規(guī)范”)的規(guī)定進行具體分析后,才能作出結論。為了既能確保樁基工程項目質(zhì)量的可靠性,又能使造價經(jīng)濟合理,要提高對單樁靜載試驗必要性的認識:

第一,單樁靜載試驗能提供明確的單樁豎向極限承載力標準值的數(shù)據(jù),作為樁基工程設計的依據(jù)。

某綜合樓擬建十六層,地下室一層,框剪結構,建筑面積21723㎡。勘察報告表明場地地質(zhì)情況自上而下依次為雜填土、粉質(zhì)粘土、粉細砂、強風化粉砂質(zhì)泥巖、中風化粉砂質(zhì)泥巖。工程勘探時間為春季,棍子、查明地下水位離地面1.5m左右。

本工程的基礎采用夯擴灌注樁,樁身混凝土設計強度等級為C25。總樁數(shù)為383根,樁徑φ510mm,持力層為強風化粉砂質(zhì)泥巖。地下室中筒部位標高離原地平面6.2m,其余離原地面4.4m,中筒部位單樁承載力設計值為1000kN,其余部位單樁承載力設計值為1100KN。

樁基施工由原地面向下進行施打,樁頂標高控制在比設計標高高出一定高度。施工中采取了跳打工藝,且設計樁中心距離滿足規(guī)范要求。但是基礎開挖采用挖掘機進行。待全部基樁開挖破除浮漿到預定的設計標高進行驗收檢測時,按規(guī)范規(guī)定用低應變法檢測樁身完整性時,所檢72根樁,有15根為Ⅲ類樁,19根為斷樁。Ⅲ、Ⅳ類樁所占比例超過30%。經(jīng)開挖查證,斷樁基本為水平裂縫,且斷裂部位多在鋼筋籠底部。為了查明本工程基樁的總體質(zhì)量,經(jīng)各方共同研究決定對剩下部分的樁全部進行低應變檢測,并抽取4根進行承載力檢測(其中應設計要求抽取一根斷樁)。低應變抽檢結果表明本工程樁基共有147根斷樁,占總樁數(shù)的38.4%;Ⅲ類樁共46根,占總樁數(shù)的12%。其中有好幾個五樁臺和六樁臺的基樁整個樁都斷了,下面選擇三根斷樁信號加以說明。(見表1)。

靜載試驗抽取三根低應變判定為Ⅲ類的樁,另一根為低應變判定為斷樁的樁,具體見表2。其中275#為斷樁,45#樁為中筒部位樁。表中括號內(nèi)數(shù)值為45#加載荷重。275#樁應設計要求最大荷載加載至1980kN。

根據(jù)靜載數(shù)據(jù)判定238#樁極限承載力≥2200kN;196#樁極限承載力為1600kN;275#樁加載至1100kN前,每級沉降均較為規(guī)則,第五級沉降2.17mm,加載至1320kN時,本級沉降達5.82mm,但未超過上級沉降量的5倍,以后每級沉降又趨于平衡,最終能穩(wěn)定。沉降總量為18.72mm。綜合判定275#樁的單樁豎向極限承載力≥1980kN。

設計人員根據(jù)上面4根靜載試驗情況:有二根樁未滿足設計要求,另外試驗275#樁極限承載力雖能達到1980kN。但考慮到此類樁數(shù)量太多,本綜合樓為高層建筑,承受的水平荷載載難于滿足要求。為此,設計人員制定如下處理方案:斷樁部位較淺的,開挖破除斷樁以上部分,采用加固措施接至設計標高處。其余斷得較深的樁因開挖會造成涌砂難于補強,不作處理;最后在原樁頂設計標高上增加約一米厚的箱筏基礎,把承臺全部聯(lián)系起來。這一基礎加固,比原來增加了百萬元的投資。

據(jù)調(diào)查,引起這一質(zhì)量問題的原因很大一方面緣于土方開挖環(huán)節(jié)未控制好。樁基施工完畢超過28d齡期時,土方使用挖掘機開挖,挖掘過程沒有分層開挖,挖掘過程挖斗還碰觸到樁體的上部;且挖掘機的履帶進退過程多數(shù)不是行走在樁承臺的間隙間,而是直接行走在先期已破除設計標高以上樁體的樁承臺上。另據(jù)反映100#～133#樁土方開挖時挖掘機是行走在承臺的間隙間,并且挖掘過程挖頭號未推撞到樁體,從后期低應變檢測表明這34根樁中只有一根Ⅲ類樁,沒有斷樁。據(jù)此分析本人認為引起這一質(zhì)量問題的原因緣于土方開挖環(huán)節(jié)未控制好,導致挖掘機挖頭號折斷樁體或履帶行走的反作用力折斷樁體。

如果開挖過程相關監(jiān)控部門能及時制止其以上的不當挖掘方法,采用分層開挖,且挖掘機履帶能行走在樁承臺間的間隙處,保證挖斗挖掘時不要太靠近樁體并施與合適的力量,就可避免以上重大質(zhì)量問題的發(fā)生。

第二,為施工中采用相同的成樁工藝時提供各項參數(shù)的標準值,如以預制樁錘擊沉樁為例時,在沉樁過程中的每米進尺錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、最后1m錘擊數(shù)、最后三陣貫入度及樁尖標高、樁身架垂直度等;又如對沉管(錘擊)灌注樁,施工記錄應包括每米的錘擊數(shù)和最后一米的錘擊數(shù),必須準(轉(zhuǎn)上頁)(接下頁)確測量最后三陣,每陣十錘的貫入度及落錘高度。對于灌注樁,靜載試驗前應先進行成樁質(zhì)量的小應變檢測,只有在確保樁身完整性質(zhì)量的前提下才可進行靜載試驗。一旦靜載試驗結論明確后,切忌隨意更動打樁設備而導致通過靜載試驗得出的各項參數(shù)失去分析依據(jù),從而降低單樁承載力分析判斷的準確性。在施工中一旦發(fā)生異常情況(如沉樁過程中參數(shù)明顯變異),應及時依據(jù)靜載試驗確定的沉樁過程中得出的參數(shù)數(shù)據(jù)作出分析研究,并采取補救的措施。

第三,為樁基工程驗收提供依據(jù)。對單樁承載力造成影響的因素不僅是成樁質(zhì)量,還有隱蔽性大的地基土、地質(zhì)水文情況以及土力學分層線的變異,通過靜載試驗資料對大量工程樁的施工參數(shù)進行綜合分析對比,確保樁基驗收依據(jù)的準確性,使樁基的承載力有足夠的可靠度,又避免把不需要耗用的建設資金埋入地下。

對二級建筑樁基是否要進行單樁靜載試驗的分析和判斷,國家標準規(guī)定了按建筑物等級確定單樁豎向承載力的原則。對于一級建筑物必須通過試樁的步驟;對二級建筑物,如有充分可靠的試驗資料可以利用,而且根據(jù)足夠的土質(zhì)資料可以斷定該施工區(qū)與鄰近試樁區(qū)的地質(zhì)條件相同,也可以根據(jù)該靜力試樁結果確定施工區(qū)樁的承載力,但必須充分考慮兩者的承載情況是否有所差別,地基條件有無局部變化等因素。

在市場競爭日益激烈的情況下,眾多的勘察和設計單位缺乏必要的交流和合作,對遇到相同的土質(zhì)資料和承載力靜載試驗數(shù)據(jù)的機率較少,在這樣的情況下判斷要否進行單樁靜載試驗,就只能依據(jù)“94規(guī)范”的規(guī)定,對此作出分析和判斷。

首先,“94規(guī)范”規(guī)定工程樁施工前未進行單樁靜載試驗,且有下列情況之一的二級建筑樁基工程,應采用靜載試驗對工程樁單樁豎向承載力進行檢測:一是地質(zhì)條件復雜;二是樁的施工質(zhì)量可靠性低;三是確定單樁豎向承載力的可靠性低;四是樁數(shù)多。對屬于上述四種范圍以外的二級建筑樁基,可采用可靠的動測法對工程樁單樁豎向承載力進行檢測。對采用靜載試驗的樁數(shù)明確規(guī)定為:在同一條件下不小于樁總數(shù)的百分之一,且不應小于3根,總樁數(shù)在50根以內(nèi)時,不應小于2根。

其次,如何來實施作出明確分析和判斷?筆者認為,對需要采用樁基的二級建筑工程來說,目前因缺乏設計階段的審核和監(jiān)理,只能由建設單位主持這項工作,相關單位應予配合,針對上述四種情況分別作出分析結論的要求,再以此來決定否靜載試驗。

1.建設單位在委托地基勘察的合同書中,要求屬樁基工程的地基勘察報告應有“地質(zhì)條件復雜”是與否的明確結論。

2.建設單位應根據(jù)樁型工藝的施工質(zhì)量要求,向參與競標的施工單位提出應提供以往同樁型的施工質(zhì)量可靠性的依據(jù),并組織有關專業(yè)人員進行復核,以作樁基施工招投標選擇的必要條件。

3.建設單位應向設計單位提出:在確定單樁承載力的可靠性上應有明確的分析,并作出“單樁豎向承載力可靠性低”的是與否的結論。

4.對二級建筑工程的樁基樁數(shù)多與否的結論,應根據(jù)各地區(qū)情況分析判別,如大城市,建議樁數(shù)的多與少可以1000根作為分析判別依據(jù)。中等城市則應降低樁基根數(shù)來分析判斷。

最后,待以上四種情況均有明確結論,如均能達到無需靜載試驗的結論要求時,該二級建筑樁基工程樁可免做靜載試驗。

樁基工程最后均應經(jīng)過樁身完整性檢測和承載力檢測,但是這時成樁質(zhì)量的好壞已成定局。如果樁基工程存在嚴重質(zhì)量問題,只能通過補強加固措施才能補救,這樣勢必造成重大經(jīng)濟損失。因此,本人認為成樁質(zhì)量監(jiān)控應該前移,應該強化過程控制,這樣可以減少重大質(zhì)量問題的發(fā)生。