某工程钻孔灌注桩承载力不足的原因分析及处理建议

卢春生 （无为县重点项目建设管理局，安徽 芜湖 238312）

1 概 述

本文以无为县晏公花园为例，通过多种桩基检测方法以及综合分析鉴定来查明试验桩竖向抗压承载力试验值未达到设计预估承载力的原因，最后提出了处理建议。

2 工程概况

图1 SZ7-1#桩静载试验Q-s曲线

图2 SZ14-1#桩静载试验Q-s曲线

无为县晏公花园安置房工程位于无为县东二环路以东，其中7#楼为11层框架结构，22#楼为18层框架-剪力墙结构，均采用钻孔灌注桩基础。为了优化设计与节省工程造价，同时全面了解复杂地质条件下场地工程地质的特性、成桩工艺的可靠性及桩基施工过程中关键点的控制等各项参数，在设计阶段对11根试验桩进行了单桩竖向抗压承载力静载试验。试验结果表明，其中有7根试验桩竖向抗压极限承载力小于设计预估承载力；为了进一步查明原因，改变试验桩施工工艺和桩长后，在不合格试验桩附近重新施工了6根试验桩，经单桩竖向抗压承载力静载试验后结果表明，仍有2根试验桩竖向抗压极限承载力小于预估承载力。这2根试验桩分别为位于7#楼附近的SZ7-1#桩和位于22#楼附近的SZ14-1#桩。最后，以现有勘察、设计、施工和检测资料为依据，对上述2根试桩承载力情况进行了分析鉴定，以查明该2根试验桩竖向抗压极限承载力试验值未达到设计预估承载力的原因。

SZ7-1#和SZ14-1#试桩参数和预估承载力 表1

3 试桩检测过程和结果

3.1 单桩静载试验过程和结果

SZ7-1#和SZ14-1#桩试桩静载试验采用预制块堆载法，采用慢速维持荷载法逐级加载，直至达到预估极限承载力或直到破坏。试验仪器采用SLD-1和SLD-2基桩静载荷测试系统进行测试。测试系统可以全自动进行静载试验，包括自动加载、自动维荷、自动读数、自动记录、自动判稳。根据现场的试验条件，加载反力装置选择堆重物作为反力设备。试桩的位移观测采用数字式位移计，其精度为0.01mm；试验桩的沉降测量使用2个位移计对称安装在桩顶下方。

试验桩施工和检测参数如表1所示，加载分级方案如表2所示。

试桩终止加载条件：加载至预估极限承载力或破坏。

SZ7-1#桩试验结果表明，桩的前期沉降较小且呈缓变型，当荷载加载至2790kN时，曲线出现了陡降，且沉降不能稳定，本级荷载下桩顶沉降55.32mm，桩顶总沉降为89.32mm，试桩已破坏，于是停止加载。该桩的竖向抗压极限承载力应取破坏荷载的前一级，即该桩的单桩竖向抗压承载力极限值为2480kN。该桩的Q-s曲线见图1。

SZ14-1#试验结果表明，桩的前期沉降较小且呈缓变型，当荷载加载至3600kN时，曲线出现了陡降，且沉降不能稳定，本级荷载下桩顶沉降22.67mm，桩顶总沉降为42.65mm，试桩已破坏，于是停止加载。该桩的竖向抗压极限承载力应取破坏荷载的前一级，即该桩的单桩竖向抗压承载力极限值为3200kN。该桩的Q-s曲线见图2。

周俊杰先生曾说：“书法具备音乐的时序性，强烈的节律性，又能以美的形式给人视觉愉悦。”［13］这事实上就触及到了书法重构文字以建构秩序的本质——所谓“音乐的时序性，强烈的节律性”就是秩；而“美的形式”也就是合理的形式就是序。它们是高度统一，密不可分的。正如马正平先生的艺术思维时空论所说：“时间和空间是一致的。”“文章中的节奏感、速度感加强，就会拓展一种空间感，同样空间感的拓展又会呈现一种快速流动的节奏感（即时间感）来。”［2］465书法作品秩序的表征正是时空情绪运化的结果，它是作品秩序的秩序。

通过单桩竖向静载试验，SZ7-1#和SZ14-1#桩极限承载力未达到设计预估极限承载力，其中SZ7-1#桩极限承载力为2480kN，与设计预估承载力（3100kN）相差620kN，为设计预估承载力极限值的80%；SZ14-1#桩极限承载力为3200kN，与设计预估承载力（4000kN）相差800kN，为设计预估承载力极限值的80%。

3.2 单桩低应变完整性检测情况和结果

单桩竖向静载试验加载分级方案 表2

基桩动测综合分析结果一览表 表3

混凝土芯样试件抗压强度代表值评定 表4

采用低应变反射波法对SZ7-1#和SZ14-1#桩进行了桩身完整性检测，检测结果表明，桩身完整性类别为I类，桩身完整。检测分析结果汇总表见表3。

3.3 基桩钻芯法检测情况和结果

采用钻芯法对SZ7-1#和SZ14-1#桩进行了桩身完整性检测、桩底沉渣检测和桩端持力层岩土性状检测，并抽取芯样进行单桩抗压强度试验。每根试验桩钻取1孔，在距桩中心10cm～15cm的位置开孔。所抽取芯样混凝土强度代表值如表4所示。桩身混凝土强度代表值不满足设计要求。

现场钻芯结果表明，SZ7-1#桩检验桩长为31.7m，芯样完整，表面光滑，断口吻合，芯样连续，呈长柱状，桩底无明显沉渣，桩端持力层为软塑状灰黑色粉质粘土夹粉砂；完整性类别为I类；SZ14-1#桩检验桩长为37.8m，芯样完整，表面光滑，断口吻合，芯样连续，呈柱状，部分芯样见少量气孔，桩顶部位见少量夹泥，桩底沉渣厚度45mm，桩端持力层为粉质粘土夹粉砂，完整性类别为II类。

4 其他因素分析与复核

4.1 场地岩土工程特性分析与复核

通过复核性勘察，经过与原始勘察报告的对比分析可以看出，SZ7-1#桩以及SZ14-1#桩所在位置岩土性状、层底深度和厚度与原始勘察报告均存在不一致的地方。根据无为地区工程实践经验，复核性勘察中提出的桩基设计参数也同原始勘察报告不一致，均比之前提出的桩基设计参数偏小。软弱土层厚的取值及桩基侧阻力和端阻力取值的不同，将对桩基设计预估极限承载力的取值产生很大影响。

SZ7-1#和SZ14-1#桩设计参数 表5

SZ7-1#和SZ14-1#桩计算承载力极限值与试验值比较 表6

4.2 试桩承载力设计分析与复核

二次试验桩SZ7-1#和SZ14-1#除桩长变化和未进行后注浆外，其他参数与SZ7#和SZ14#试桩一致，二次试验桩SZ7-1#和SZ14-1#设计情况见表5。

将原始勘察报告和复核勘察报告的计算结果同试桩极限承载力试验值进行比较，见表6。

从表6可以看出，原始勘察报告得出的计算结果同试验结果相比较大，而复核勘察报告得出的计算结果同试验结果相比基本一致。

本试验桩为通长配筋，主筋为12根直径14mm的HRB400钢筋，箍筋为直径8mm的HPB300钢筋，每隔2m设置一道直径14mm的HRB400加强箍筋。主筋配筋率为0.65%。SZ7-1#和SZ14-1#桩混凝土芯样实测强度代表值分别为24.3MPa和30.0MPa，计算时混凝土轴心抗压强度设计值fc分别取为16.5MPa、14.3MPa。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[6]，受压桩正截面受压承载力的计算分别如下。

SZ7-1#桩：

基本组合时，取分项系数为1.35，则N=1.35Nk，Nk≤2456kN。

SZ14-1#桩：

基本组合时，取分项系数为1.35，则N=1.35Nk，Nk≤2134kN。

当不考虑桩基承台效应时，Nk≤R=Ra，现2根试验桩极限承载力试验特征值分别为1240kN和1600kN，表明桩身正截面受压承载力未达到破坏极限。

4.3 试桩施工过程和质量控制复核

SZ7-1#桩开始钻孔至钻孔完毕历时2h45min，钻孔深度32.9m，钢筋笼长度32.8m。钻孔时采用粘性土层自行造浆，孔顶采用护筒。二次清孔后测得孔底沉渣厚度20mm，泥浆粘度19s，相对密度（比重）1.17。混凝土灌注时间为16h，灌注耗时40min，混凝土充盈系数1.19。

SZ14-1#桩开始钻孔至钻孔完毕历时3h50min，钻孔深度38.1m，钢筋笼长度38m。钻孔时采用粘性土层进行自行造浆。孔顶采用护筒。二次清孔后测得孔底沉渣厚度20mm，泥浆粘度20s，相对密度（比重）1.16。混凝土灌注时间为17h40min，灌注耗时45min，混凝土充盈系数1.21。

根据芯样单轴抗压强度试验表明，SZ7-1#和SZ14-1#桩芯样抗压强度代表值分别为34.3MPa、30.0MPa，不满足设计要求。

从现有资料来看，钻孔灌注桩施工控制均满足相关施工验收规范要求。但是，由于桩基工程为隐蔽工程，施工单位应从泥浆制备、成孔、清孔、刷孔壁泥皮、混凝土灌注等多个环节加强灌注桩施工质量控制。

5 结 论

①原始勘察报告对SZ7-1#和SZ14-1#桩所在场地的岩土特性和分层的划分与实际地质条件不符，提供的钻孔灌注桩侧阻力等设计参数偏大，从而造成设计预估承载力极限值偏大。

②根据复合勘察报告和单桩静载试验结果，需重新预估单桩极限承载力，降低单桩承载力极限值或适当增加桩长。

③施工单位应从泥浆制备、成孔、清孔、刷孔壁泥皮、混凝土灌注等多个环节加强灌注桩施工质量控制。

[1]朱向荣，方鹏飞，黄洪勉.深厚软基超长桩工程性状试验研究[J].岩土工程学报,2003(1).

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[3]刘金波，张中南，孙明，等.某桩基承载力不满足要求处理实例及分析[J].岩土工程学报,2011(S2).

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[5]胡春林，李向东，吴朝晖.后压浆钻孔灌注桩单桩竖向承载力特性研究[J].岩石力学与工程学报,2001(4).

[6]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.