聯合檢測法控制樁基質量的技術應用

劉萬鋒 楊永東 郭建博(隴東學院土木工程學院，甘肅 慶陽 745000)

1 工程概況

慶陽市某經濟開發區辦公樓工程為六層鋼筋混凝土框架結構，建筑面積10150m2，基礎采用鋼筋混凝土預制樁和鋼筋混凝土承臺梁聯合體。預制樁截面尺寸為300 m m×300 m m，樁長6 m，共628根。

1.1 地質特征

1)填土層：以褐色輕亞黏土為主，夾小卵石、磚塊、碎屑、垃圾土等，厚度變化于0.5-1.2之間，稍濕。

2)輕亞黏土：褐黃色，具有蟲孔孔隙，以黏土為主，含少量黏土團粒，2.0以下含水量增大，手捏可成團。硬塑一可塑一軟塑，稍密一中密，稍濕一濕一飽和，厚度變化于2.15—3.10 m。

3)圓礫：雜色、料徑小于2cm，以1cm 居多，含少量輕亞黏土和粉細砂，鉆進容易。松散一稍密，含水。厚度變化于0.3-1.2 m。承載力標準值fk≤200kPa。

4)砂卵石：雜色，卵石、磨圓度較好，球度較差，以結晶巖為主，隨深度增加，卵石粒徑變大，粒徑2-5cm的占50%，5-10cm的約占15-20%，個別達15cm，為各類砂充填，鉆進困難，稍密一中密，含水，厚度變化于3.9-4.5 m，承載力標準值fk≤450kPa。

5)砂巖：磚紅一橘紅色，以長石、石英石為主，泥質膠結、堅硬、沖擊鉆進困難，在空氣中遇水強烈風化，承載力標準值fk≤450kPa。

1.2 勘察結論

1)施工區域地貌單一，地層結構較為簡單，卵石層頂層板埋深3.5—4.5m，厚度3.9—4.5 m，起伏不大，層位穩定。

2)場內地下水埋深2.5—2.8m，該水對混凝土無侵蝕性。

根據以上地質勘察資料綜合考慮，決定將該樁設計為端承樁，持力層為砂卵石層，單樁豎向承載力設計值R=280kN。

2 確定單樁豎向承載力

正確確定樁基豎向承載力是關系到樁基設計與經濟的前提和關鍵。目前在國內外，確定樁基豎向承載力的方法主要有：1)靜載荷試驗法；2)高應變動力檢測法；3)打樁公式法(動荷載試驗法)；4)經驗公式法(按土的物理性質指標查表)；5)理論公式法(根據土層抗剪強度指標按不同計算圖示估算法)[1]；6)參照本地區使用類似樁基實驗估定法。但是，靜載荷實驗法費時、費力、費料；打樁公式法確定承載力有一定的離散性；經驗公式法雖被有關規范、規程廣泛采用，但它們是建立在大量靜載荷試驗資料分析的基礎上；而高應變動力檢測法確定單樁豎向承載力，經大量靜動對比實驗證實了其可靠性。所以本工程單樁豎向承載力采用了高應變動力檢測法，即實測力的波動方程法。

2.1 用“經驗公式法”估算單樁豎向承載力標準值

根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)得知，該工程為二級建筑，樁為端承樁，則有：Rk=qp×Ap

式中：

Rk—單樁的豎向承載力標準值；

qp—樁端土的豎向承載力標準值，可按地區經驗確定；

Ap—樁身的橫截面面積；

已知Ap=0.09m2，取預制樁樁端砂卵石承載力標準值 qp=3500KPa；則 有 Rk＝ qp·Ap＝ 3500×0.09＝315(KN)根據GB50007-2011附錄Q規定：Rk=Quk/2，即單樁豎向極限承載力標準值Quk/2=2QRK，則估算QRK=2QRK=2×315=630(KN)；根據 GJG94－ 2008的公式R＝QRK/rsp；查表取rsp＝1.65，估算R＝QRK/rsp＝630/1.65＝ 382(KN)。

2.2 用打樁公式法試算單樁豎向容許承載力[2]

采用weisback公式：

式中：Ra—單樁豎向容許承載力；

AP—樁的實際截面面積；

E—樁的彈性模量；

WH—打樁機的錘重力；

H—樁錘落下高度；

L—樁長；

已知選用D18筒式柴油打村機打樁，錘重力WH＝18KN，樁錘落下高度H＝0.08m，樁的彈性模量E＝2.1×107kpa，樁的實際截面面積Ap＝0.09m2，樁長L＝6m，根據經驗取貫入度S＝0.004m，使用Weisback公式(打樁公式)，求單樁豎向容許承載力Ra：

根據GB50007-2011附錄Q規定，試算該工程樁的單樁豎向極限承載力標準值為：QUK＝2Ra＝2×301＝602(KN)，而試算R＝QUK/rsp＝602/1.65＝365(KN)。

2.3 高應變動力檢測法確定單樁豎向承載力和最終貫入度

1)檢測樁是試驗樁，也是工程樁，隨機指定3根(即216號、135號和19號)。

2)檢測的試驗樁施打采用D18式柴油錘，錘心重量18KN，錘墊為200mm厚硬木，樁墊為50mm厚草袋墊。

3)根據實測結果，通過分析計算，得出試驗各樁豎向極限承載力值和標準值(見表1)。

表1 試驗各樁豎向極限承載力值和標準值

利用插入法推算最終貫入度為38mm/10擊的單樁豎向承載力標準值QUK＝777KN，單樁豎向承載力標準值RK＝314KN。

4)表1所列單樁豎向承載力標準值(RK)是將極限值扣除濕陷性土層的樁周負摩阻力后除以安全系數2.0后取值。

表2 估算值、試算值與檢測結果

5)檢測結論

(1)本樁基的單樁豎向承載力，從實測資料分析，并根據現有的施工場地條件，結合考慮施工中的不均勻性，當施工最終貫入度控制在≤40mm/10擊時，單樁豎向承載力標準值RK可滿足單樁豎向承載力設計值R＝280KN的要求。(即根據GB50007-2011公式R＝1.2Rk＝1.2×314 ＝ 377KN，377KN ＞ 280KN)。

(2)本樁基施工中，最終貫入度的控制是一項主要的指標，一定要保證其測量的準備。

6)根據表1計算，試驗檢測所得扣除濕陷性土層對樁的負摩阻力后的單樁豎向極限取載力標準值為：216號樁—808KN；135號樁—958KN；19號樁—716KN，推算樁—628KN，則有R406＝808/1.65＝409KN；R254＝ 958/1.65＝ 581KN；R48＝ 716/1.65＝434KN；R推＝628/1.65＝381KN。

表3 控制打樁數據統計

2.4 估算值、試算值與檢測結果的比較

利用經驗公式法[3]，打樁公式法和高應變動力檢測法得出的估算值、試算值與檢測結果比較見表2。

由表2可以看出，估算、試算和檢測所得單樁豎向承載力設計值均滿足設計要求的單樁豎向承載力設計值。

3 用最終貫入度控制打樁質量

由于估算、試算和檢測所得單樁豎向承載力設計值均滿足設計要求的單樁豎向承載力設計值，所以確定用打樁最終貫入度為主，控制打樁質量。

用最終貫入度(最后10擊)控制打樁數據統計見表3。

根據以上統計說明：

1)504根樁的打樁最終貫入度全部滿足10s≤40mm試樁檢測結論。

2)由于504根樁的10s≤40mm，可以推斷504根樁的單樁豎向承載力設計值全部滿足單樁豎向承載力設計值R＝280KN。

4 結 語

通過用經驗公式法估算鋼筋混凝土預制樁單樁豎向承載力標準值、豎向極限承載力標準值和豎向承載力設計值；通過打樁公式法試算單樁豎向容許承載力值、豎向極限承載力標準值、豎向承載力設計值和打樁經驗貫入度；通過高應變動力檢測法檢測單樁豎向極限承載力標準值、單樁豎向承載力標準值、換算豎向承載力設計值和最終貫入度，經過三種確定單樁豎向承載力和打樁貫入度方法相結合，三種單樁豎向承載力設計值均滿足了設計者給定單樁豎向承載力設計值280KN的要求。從而確定用打樁最終貫入度s≤40mm控制打樁質量，使樁基施工質量驗收合格。

[1]汪正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊 [M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[2]建筑樁基技術規范(JGJ94-2008)[S].北京: 中國建筑工業出版社,1995.

[3]徐偉，蘇宏陽.建筑工程分部分項施工手冊[M].北京:中國計劃出版社,2000.