混凝土灌注樁承載力偏低原因的分析

黃秋江

摘要：在混凝土灌注樁施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)承載力偏低的現(xiàn)象，為確保本工程質(zhì)量和安全，根據(jù)《建筑基礎(chǔ)樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJI 06-2003)第3.4.6條規(guī)定：“單樁承載力或鉆芯法抽檢結(jié)果不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)分析原因，并經(jīng)確認(rèn)應(yīng)擴(kuò)大抽檢?！?/p>

關(guān)鍵詞：灌注樁承載力偏低原因分析

0引言

在混凝土灌注樁施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)承載力偏低的現(xiàn)象，如某公寓樓167#樁靜載力試驗(yàn)于2005年7月22日完成，根據(jù)市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站提供的檢測(cè)報(bào)告，雖然1 67#樁最大加載荷載達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但由于沉降過(guò)大，按規(guī)范確定的極限承載力為6600KN，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為確保本工程質(zhì)量和安全，根據(jù)《建筑基礎(chǔ)樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2003)第3.4.6條規(guī)定：“當(dāng)單樁承載力或鉆芯法抽檢結(jié)果不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)分析原因，并經(jīng)確認(rèn)應(yīng)擴(kuò)大抽檢?！苯?jīng)分析、討論和總結(jié)，將可能造成167#樁沉降值超限的原因逐一論證或排除，具體分析如下：

1167#樁檢測(cè)結(jié)果

1.1靜載檢測(cè)結(jié)果根據(jù)市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站提供的檢測(cè)報(bào)告，167#樁最大加載荷載為8000KN，終止實(shí)驗(yàn)時(shí)沉降為78ram，根據(jù)規(guī)范取沉降為60ram時(shí)所對(duì)應(yīng)的極限承載力為6600KN。PS實(shí)驗(yàn)曲線表現(xiàn)為：①每一級(jí)加載時(shí)能達(dá)到穩(wěn)定，②除初始加載的1—2級(jí)荷載外，各級(jí)荷載加載時(shí)的沉降量近于相等，即P-S曲線接近于直線；③各級(jí)荷載下的S-lgt曲線近于相互平行的直線。

1.2抽芯檢測(cè)結(jié)果根據(jù)市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站提供的檢測(cè)報(bào)告，1 67#樁抽芯檢測(cè)主要特征如下：①1 67#樁抽芯檢測(cè)時(shí)孔口標(biāo)高為402m(+0.00相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高17.10m)，實(shí)際抽芯長(zhǎng)24.98m，樁底標(biāo)高為-29.00m，與施工記錄描述的樁底標(biāo)高-28.98m相差2 Ocm，在允許誤差范圍內(nèi)，證明該樁已達(dá)到設(shè)計(jì)和超前鉆資料要求深度；②樁底巖樣自標(biāo)高29.00到-30.00m處為軟弱層：③30.OOm以下為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；④樁身混凝土連續(xù)、完整，樁身混凝土質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2可能原因的分析與判斷

2.1該樁成孔后樁底泥漿長(zhǎng)時(shí)間浸泡樁端持力層，造成持力層軟化：經(jīng)查167#樁施工記錄，該樁于2004年12月14日開(kāi)孔，2004年12月17日達(dá)到中風(fēng)化巖面，進(jìn)入巖面時(shí)相對(duì)標(biāo)高為-27.60m，孔深2440m(從孔口標(biāo)高-2.98m計(jì)起)，2004年12月18日上午10.00終孔，2004年12月19日下午17：35開(kāi)始澆注混凝土。該樁終孔后到開(kāi)始澆注混凝土之間停置時(shí)間為約為32小時(shí)。從對(duì)比資料可以看出，176#樁在終孔以后停置時(shí)間與167#樁在終孔以后的停置時(shí)間相近，但176#樁樁端持力層并未被泥漿軟化，因此，1 76##樁在終孔后等待澆注混凝土的時(shí)間內(nèi)，孔底泥漿不會(huì)將持力層軟化1.0m形成軟弱層，從而影響167#樁的承載力o

2.2超前鉆鉆孔積水長(zhǎng)時(shí)間浸泡樁端持力層，造成持力層軟化；經(jīng)查167#樁超前鉆資料，該樁于2004年11月4日開(kāi)孔完成超前鉆鉆孔，2004年12月14日樁機(jī)開(kāi)孔，2004年12月19日下午1 7：35開(kāi)始澆注混凝土，該樁在超前鉆鉆孔完成到開(kāi)始澆注混凝土之間鉆孔孔內(nèi)積水停置時(shí)間為45天。

對(duì)比資料可以看出，164#樁在超前鉆成孔以后停置時(shí)間雖然比167#樁在終孔以后的停置時(shí)間相近或更長(zhǎng)，但164#樁樁端持力層并未被泥漿軟化，因此，167#樁在超前鉆終孔后到等待澆注混凝土的時(shí)間內(nèi)，超前鉆孔底泥漿不會(huì)將持力層軟化1.Om形成軟弱層，從而影響167#樁的承載力。

2.3該樁成孔后塌孔形成軟弱層；一般樁底由于塌孔后形成軟弱層時(shí)，其結(jié)果是：該樁底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高終孔后，施工樁底標(biāo)高與抽芯檢測(cè)所揭示的樁底標(biāo)高不同，二者差值即為塌孔形成的軟弱層厚度。

根據(jù)對(duì)比，施工過(guò)程中按超前鉆資料指示進(jìn)入了指定持力層，且抽芯檢測(cè)揭示的樁底標(biāo)高與施工時(shí)的樁底標(biāo)高基本一致(－28.98m)，相差2.0cm，在誤差允許范圍內(nèi)。因此，167#樁樁底軟弱層不是由于塌孔所至。

2.4超前鉆資料不準(zhǔn)，使該樁在軟弱層內(nèi)終孔；為驗(yàn)證超前鉆資料準(zhǔn)確性，在167#樁附近補(bǔ)做了兩個(gè)驗(yàn)證孔，經(jīng)驗(yàn)證，超前鉆鉆孔與后補(bǔ)的兩個(gè)驗(yàn)證孔所揭示的地層基本一致，超前鉆鉆孔與后補(bǔ)的兩個(gè)驗(yàn)證孔所揭示的中、強(qiáng)風(fēng)化巖面標(biāo)高相差分別為10cm和20cm，且都未發(fā)現(xiàn)軟弱層，表明超前鉆是符合要求的，在4個(gè)鉆孔孔位處未有相連成片的軟弱層。

2.5人為原因造成樁底形成軟弱層：人為原因造成樁底形成軟弱層有兩種情況：①該樁成孔過(guò)程中超過(guò)設(shè)計(jì)深度后，人工填土到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，所填土層成為軟弱層；②該樁達(dá)到設(shè)計(jì)深度終孔后，人工填土到一定厚度，所填土層成為軟弱層。

2.6樁底沉渣：一般樁底由于沉渣形成軟弱層時(shí)，其結(jié)果是：該樁底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高終孔后，施工樁底標(biāo)高與抽芯檢測(cè)所揭示的樁底標(biāo)高不同，二者差值即為沉渣厚度，根據(jù)施工記錄和抽芯資料，該樁沉渣厚度為3cm，滿(mǎn)足規(guī)范要求，與抽芯揭示的軟弱層相差很大。

此外，從抽芯現(xiàn)場(chǎng)巖樣和資料照片所顯示的巖芯來(lái)看，該軟弱層芯樣與本場(chǎng)地巖層狀態(tài)一致，不會(huì)是沉渣。

2.7樁底存在成片的軟弱層，樁底全斷面位于軟弱層中；超前鉆和后補(bǔ)驗(yàn)證孔都未發(fā)現(xiàn)中風(fēng)化巖中有軟弱層，因此，167#樁樁底不會(huì)存在成片的軟弱層。

從167#樁靜載檢測(cè)p-S曲線來(lái)看，若樁底存在成片的軟弱層，p-S曲線應(yīng)有明顯的陡降段，且每級(jí)加載時(shí)的沉降量會(huì)更大。

2.8沖孔超過(guò)設(shè)計(jì)深度；若施工過(guò)程中沖孔深度超過(guò)設(shè)計(jì)要求，則有3種可能：

2.8.1樁孔塌孔回填到設(shè)計(jì)深度：根據(jù)前述第5種原因分析過(guò)程，工人主觀上不存在超鉆的動(dòng)力，在客觀上沒(méi)有超鉆的工作時(shí)間；且與靜載檢測(cè)p-S曲線特征相矛盾。

2.8.2若樁孔未塌孔，則樁底標(biāo)高應(yīng)低于-28.98m，與抽芯檢測(cè)結(jié)果相矛盾。

2.8.3樁孔經(jīng)人工回填到設(shè)計(jì)深度：根據(jù)前述第5種原因分析過(guò)程，工人主觀上不存在超鉆的動(dòng)力，在客觀上沒(méi)有超鉆的工作時(shí)間：且與靜載檢測(cè)p-S曲線特征相矛盾。

2.9樁底巖層突變，使樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風(fēng)化巖上；①由于超前鉆鉆孔截面面積與樁身截面面積相比，只有1.29％，如樁底巖層在超前鉆鉆孔外突變，則超前鉆資料無(wú)法反映.②從第7點(diǎn)原因分析中可見(jiàn)，樁底只可能部分位于軟弱層上，部分位于中風(fēng)化巖上。⑨從靜載檢測(cè)中樁底傳力特征來(lái)看，樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風(fēng)化巖時(shí)，樁底壓力主要由中風(fēng)化巖承擔(dān)，但由于中風(fēng)化巖截面過(guò)少，在樁底壓力下逐漸與軟弱層共同壓密，使靜載試驗(yàn)雖能實(shí)現(xiàn)分級(jí)加載穩(wěn)定，但沉降量與其他全端面支撐于中風(fēng)化巖石上的樁相比偏大，這與靜載檢測(cè)P—S曲線特征相一致。④本工程共施工鉆孔近300個(gè)，其中約有10％的鉆孔揭示有軟弱層，且大部分有軟弱層的鉆孔，有的相鄰鉆孔并未出現(xiàn)夾層或夾層出現(xiàn)深度不相同，因此，這種小范圍的軟弱層出現(xiàn)在167#樁樁底的某個(gè)部位而未被超前鉆揭示是有可能出現(xiàn)的。

167#樁抽芯孔、超前鉆孔和后補(bǔ)驗(yàn)證孔共同證明，該樁樁底部分位于軟弱層上，部分位于中風(fēng)化巖上，這表明該樁樁底局部存在地質(zhì)突變。

2.10設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)樁端巖層強(qiáng)度取值偏高，即使?jié)M足設(shè)計(jì)入巖條件也達(dá)不到設(shè)計(jì)承載力：根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)和超前鉆資料，本樁設(shè)計(jì)時(shí)取中風(fēng)化巖強(qiáng)度為10.0Mpa，該樁超前鉆揭示中風(fēng)化巖強(qiáng)度為14.9Mpa，后補(bǔ)驗(yàn)證孔揭示中風(fēng)化巖強(qiáng)度為12.1 Mpa--23.8Mpa，均未小于設(shè)計(jì)取值，因此只要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)入巖條件就可以達(dá)到設(shè)計(jì)承載力；

2.1 1樁身混凝土質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，即使?jié)M足設(shè)計(jì)入巖條件也達(dá)不到設(shè)計(jì)承載力；根據(jù)抽芯檢測(cè)報(bào)告，本樁砼強(qiáng)度為39.9Mpa滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，因此，本條可以排除。

3綜合分析

3.1根據(jù)上述分析，在可能影響167#承載力的諸多因素中，只有樁底巖層突變導(dǎo)致樁端部分支承于持力層、部分支承于軟弱層時(shí)，才有可能出現(xiàn)檢測(cè)時(shí)分級(jí)加載后穩(wěn)定及P-S曲線所揭示的現(xiàn)象，而其它因素均不可能符合。

3.2由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不可遇見(jiàn)性，1 67#樁的情況在現(xiàn)有的技術(shù)水平下無(wú)法在事前得到有效的判別和排除，雖然建設(shè)單位、項(xiàng)目管理公司、監(jiān)理單位、勘察單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位在施工過(guò)程中采取了多種措施，進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，但仍然無(wú)法防止和排除這種特殊情況的出現(xiàn)。

3.3結(jié)合本工程的實(shí)際情況，通過(guò)多次專(zhuān)題會(huì)議討論，與會(huì)單位一致認(rèn)為：167#樁承載力偏低的原因是由于樁底地質(zhì)突變，使樁底部分處于軟弱層上，而部分位于中風(fēng)化巖上，從而導(dǎo)致樁基檢測(cè)時(shí)沉降值超限。

3.4根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合擴(kuò)大檢測(cè)結(jié)果，類(lèi)似167#樁情況并不具有普遍性。