采用钻芯法检验桩端持力层在实际工程中的应用

吴建团

（厦门特房建设工程集团有限公司，福建厦门 361000）

1 工程概况

本工程总用地面积为29655.3m2， 总建筑面积为250966.31m2，其中地上建筑面积为179268.12m2，地下建筑面积为71698.190m2。工程主要由10 幢23～32 层高层建筑（1-10#楼）及配套的裙房（商业、酒店、物业管理用房、社区用房、物业经营用房与广电用房等）组成。本工程场地内设3 层地下室，地下室主要为地下商业与车库及设备用房。工程基坑开挖范围较大，开挖深度较大，基坑最大开挖深度为14.50m；基坑平面形状较不规则；开挖深度范围内的底部土层主要为圆砾、粘性土层；基坑近距离有管线、已建道路、建筑，民房需保护；采用地下连续墙加二道支撑支护形式，如图1 所示。

图1 支撑体系平面布置

2 试验桩选择与试验

本工程基桩为人工挖孔桩，持力层埋深较深并且单桩承载力较大，对于单桩设计承载力超过10000kN 的桩，受承载力试验设备堆载配重所限，难以检测。深基坑支护结构存在两道内支撑，试验设备的就位及操作空间不足，大部分现场区域无法安置静载试验设备。对此现场实际情况，没有条件进行基桩验收静载检测和深层平板载荷试验及岩基平板载荷试验。

经过与设计、地勘、监理、检测等单位讨论，议定检测方案，通过钻芯取样法代替竖向抗压承载力检测。

根据现行《建筑基桩检测技术规范（JGJ 106—2014）》的3.3.7条规定，对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度，并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层，检测数量不应少于总桩数的10%，且不应少于10 根。此条已由设计院出具设计变更（XP46W-13G-改1）并经图审通过。

按桩基设计说明要求，在桩基全面施工前应进行试桩以最终确定单桩竖向承载力特征值，及时提供试验结果给设计及地勘单位。

试验桩选择：为得到有代表性数据，按不利条件选择原则，试验桩选择在持力层较浅的区域，且入岩深度只取0.5 倍桩径，先行施工3 根挖孔桩作为静载试验桩，用于复核单桩竖向承载力。试验桩规格：C30 混凝土，桩径D=1000mm，扩大头D1=1000mm，主筋16φ18（HRB400），箍筋φ10@100/200（HPB300）。设计单桩承载力特征值为5000KN，持力层为中等风化基岩6-3，有效桩长不小于12m，入岩深度500mm。桩内埋置应力应变计，用于测算桩侧阻力及桩端阻力。在桩身混凝土强度满足要求后争取进行破坏性静载荷试验。

试验桩的承载力检测：3 根试验桩先后在2016 年1 月29 日及2016 年2 月1 日成桩，28d 龄期后开始做静载试验。按试验设备检测能力，试验预堆载2000t，如果试验过程中发生破坏，试验终止，如果加载到20000kN 仍未破坏，试验亦终止。

试验桩试验结果：1# 试验桩：有效桩长12.1m，加载至17000kN 时，桩顶沉降量急剧加大，总沉降量超过40mm，按照规范要求终止加载，故该桩的实测单桩竖向抗压极限承载力取前一级加载值，即16000kN。2# 试验桩：有效桩长14.4m，加载至17000kN 时，桩顶沉降量急剧加大，总沉降量超过40mm，按照规范要求终止加载，故该桩的实测单桩竖向抗压极限承载力取前一级加载值，即16000kN。3# 试验桩：有效桩长17.7m，加载至19000kN 时，桩顶沉降量急剧加大，总沉降量超过40mm，按照规范要求终止加载，故该桩的实测单桩竖向抗压极限承载力取前一级加载值，即18000kN。详细数据见表1、2（受篇幅限制，仅提供1#试验桩桩身内力测试和摩阻力、端阻力计算成果）。

表1 1#试验桩桩身内力测试成果（节选）

试验桩试验结果分析：

（1）静载测试分析：3 根试验桩最终全部进行了破坏性试验，破坏前一级荷载达设计特征值3 倍以上，远超检测规范规定的极限承载力要达2 倍特征值的要求。

（2）内力测试分析：当加载到设计特征值5000kN 时（取内力报告中最接近的一档数据，桩径1m 再加护壁厚，有效直径取1.2m，以下类似），1#～3# 桩端承载力分别是1055kN、198kN、324kN，这时候主要是侧阻力发挥作用，侧阻力占比达80%以上；当加载到2 倍设计特征值时，1#～3#桩端承载力分别是4922kN、4102kN、2887kN；加载到破坏前，侧阻力增加很少，但1#～3#桩端承载力分别达到10272kN、9347kN、9832kN。

分析以上内力测试数据，无论是侧阻力还是端阻力，实际值均远大于设计计算值，试验桩实际承载能力远大于设计要求承载力。

根据《桩身内力测试报告》最后结论提供的摩阻力与端阻力值，设计院对现有桩型的单桩承载力进行复核，在考虑实际土层作用力下，设计承载力均高于按地勘报告计算的值。

据此可以确定，只要在桩身质量合格、桩底无沉渣、保证桩端进入设计持力层的前提下，基桩承载力将能满足设计要求。因此在无法对工程桩做竖向抗压承载力的条件下，通过钻芯法验证成桩质量作为检测手段是可行的。

3 工程桩试验检测方案及实施

经建设、勘察、设计、监理、检测和施工等单位项目有关人员共同讨论商定，确定如下检测方案：

（1）工程桩的桩身混凝土完整性质量检测。①低应变检测数量不少于总桩数的30%，且不少于20 根；且柱下三桩及三桩以下的承台不得少于1 根；②钻芯法检测数量不得少于总桩数的10%，且不少于10 根；桩径小于1.2m 的桩钻1 孔，桩径为1.2～1.6m 的桩钻2 孔，桩径大于1.6m 的桩钻3 孔。来验证桩身混凝土强度及其密实完整性和桩端持力层用的检测指标。

（2）桩端持力层检验：利用上述钻芯法检测孔，既检测桩底沉渣厚度，又钻取桩端以下1m 的持力层岩土芯样进行检测，检测数量不得少于总桩数的10%，且不少于10 根。

（3）具体数量如表3 所示。

（4）具体桩位图纸上随机确定。

表3 检测数量统计

（5）桩基工程竣工后，严格按检测方案进行实施，通过钻芯取得桩底1m 范围内的土层样品，与终孔时取样保存的土层样品比对，在土层一致且沉渣厚度符合要求的情况下，推断基桩承载力满足设计要求。因此，在工程桩没有条件进行基桩验收静载检测和深层平板载荷试验及岩基平板载荷试验的情况下，采用钻芯取样法代替竖向抗压承载力检测方法能够取得同样的目的。

4 注意事项

（1）基桩成孔后，必须进行严格验孔，做好终孔验收，确认到达终孔条件，清底干净，严禁扰动基底，采集好持力层土层样品，编号封存，以便今后钻芯取样时比对和检验持力层一致性。

（2）基桩检测数量还必须符合《建筑基桩检测技术规范（JGJ 106—2014）》的3.3.1 条规定的同一条件，即：地基条件、桩长相近，桩端持力层、桩型、桩径、成桩工艺相同。

（3）基桩检测数量还必须与施工许可证办理时的单位工程划分相一致。以便于今后验收时检验批、分项、分部（子分部）和单位工程资料完整。

5 结语

只要在基桩施工前，做好试验桩检测，通过科学严谨分析，验证地质勘察成果，为工程桩设计提供准确可靠数据。基桩施工过程中，严格控制各工序施工质量，加强终孔验收，保证桩端进入设计持力层，桩底清理干净、无沉渣，桩身质量合格。在无法对工程桩做竖向抗压承载力的条件下，通过钻芯法验证成桩质量和推断承载力满足设计要求的检测手段是可行和可靠的。