圍護樁樁長小于鋼筋籠長度現象及分析

郝世龍 （上海同濟檢測技術有限公司，上海 200092）

0 前言

上海地區基坑工程近年來發生多起基坑坍塌事故，圍護支撐體系的質量直接關乎基坑工程安全。圍護樁是直接承受土壓力的構件，其重要性不言而喻。上海地區圍護樁一般為正循環鉆孔灌注樁，樁長和鋼筋籠長度均為圍護樁的重要設計指標，對基坑圍護支撐體系的力學模型有重要影響，直接關乎基坑安全。

灌注樁特別是圍護樁一般通長配筋，即樁長應等于其鋼筋籠長度。工程實踐中，一方面因鋼筋籠價值高，且為隱蔽工程，存在偷工減料的現象；另一方面，有時存在鋼筋籠上浮、不同長度的分節鋼筋籠串用、鋼筋籠標高定位不準等情況，會使得灌注樁鋼筋籠長度小于設計值（樁長）。但近年來卻發現圍護樁樁長小于其鋼筋籠長度的特殊案例，應引起重視并加以研究。

1 案例情況

1.1 案例一

1.1.1 工程概況

上海市楊浦區某基坑開挖面積約5.3萬m，開挖深度4.65m，外圍基坑采用SMW工法樁圍護，2個局部落深坑落深分別為3.65m、4.40m，采用Ф800@1000和Ф700@900的正循環鉆孔灌注樁作為落深坑的圍護樁。委托方要求選取2根圍護樁，采用鉆芯法和磁測井法結合的方式進行檢測，磁測井法檢測利用鉆芯孔。

1.1.2 受檢樁概況

W3-37#和W3-42#兩根受檢樁樁徑均為Ф800，混凝土強度設計等級均為水下C30，樁頂標高均為-0.55m（絕對標高），設計樁長均為18.00m（含錨入圈梁段），鋼筋籠長度設計值均為17.50m（含錨入圈梁段，12m以上主筋為16根 Ф25、箍筋為 Ф10＠150，12m以下主筋為 8根 Ф25、箍筋為Ф10＠200），鉆芯檢測時齡期分別為146天、129天。因檢測時圈梁已澆筑，不宜破除，故選擇樁側開挖探坑定點，直接在圈梁頂部開鉆的方式。

1.1.3 檢測過程

W3-37#樁采用單管鉆具、110mm外徑的金剛石鉆頭和Ф42鉆桿。樁身混凝土進尺14.00m，樁身鉆進過程中無異響、抖動劇烈、鉆速突然降低等現象，循環水未見鋼屑；鉆至14.00m時鉆速突然加快，循環水變渾濁，總進尺18.00m。芯樣總體連續、較完整，膠結好，側表面較光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱狀，少量短柱狀、扁柱狀，斷口基本吻合，局部可見較多孔洞。14.00m～18.00m為擾動狀粉質粘土。該樁實測樁長為14.00m，明顯小于設計值，判定W3-37#樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見圖1。

圖1 W3-37樁芯樣照片

W3-42#樁改用單動雙管鉆具、外徑110mm金剛石鉆頭和Ф50鉆桿。樁身混凝土進尺14.59m，樁身鉆進過程中無異響、抖動劇烈、鉆速突然降低等現象，循環水未見鋼屑；鉆至14.59m處鉆速突然加快，循環水變渾濁，總進尺23.39m。芯樣總體連續、完整，膠結好，側表面較光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱、長柱狀，少量短柱狀，斷口吻合，局部可見較多溝槽。14.59m～23.39m為擾動狀粉質粘土。該樁實測樁長為14.59m，明顯小于設計值，判定其樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見圖2。

圖2 W3-42樁芯樣照片

鉆芯檢測工作結束后將鉆芯孔掃孔加深并埋設塑料材質的測斜管，作為磁測井法鋼筋籠長度測試通道。測點間距10cm，將探頭自下而上緩慢勻速拉至樁頂結束測試，得到圖3、圖4所示成果圖。按相關規范[1][2]取深度-垂直分量（H-Z）曲線下部小于背景場轉成大于背景場的拐點（斜率最大處）對應的深度位置為鋼筋籠底部埋深，與磁場垂直分量梯度-深度（dz/dh-h）曲線最深的明顯極值點所對應的深度一致。故判定W3-37#和W3-42#樁鋼筋籠長度分別為16.5m、15.6m。

圖3 W3-37#樁鋼筋籠長度測試成果圖

圖4 W3-42#樁鋼筋籠長度測試成果圖

1.2 案例二

1.2.1 工程概況

上海市奉賢區某基坑開挖面積約2403m，開挖深度 10.70m，采用Ф900、Ф950、Ф1200的正循環鉆孔灌注樁作為圍護樁。委托方要求選取1根圍護樁，采用鉆芯法和磁測井法結合的方式進行檢測，磁測井法檢測利用鉆芯孔。

1.2.2 受檢樁概況

73#樁樁徑為Ф900，混凝土強度設計等級為C35，樁頂標高為+3.900m（絕對標高），設計樁長分別24.00（不含錨入圈梁段），鋼筋籠長度設計值為24.75m（含錨入圈梁段）鉆芯檢測時齡期為68天。檢測前已選樁，因工期緊張，采取在圈梁澆筑前于樁頭中心處預埋PVC的方式預留了鉆孔通道，圈梁成型7天后再行鉆芯。

1.2.3 檢測過程

73#樁采用單動雙管鉆具、外徑為110mm金剛石鉆頭和Ф50鉆桿。鉆進過程中無異響、抖動劇烈、鉆速突然降低、循環水未見鋼屑，樁身混凝土進尺21.00m，鉆至21.00m處鉆速突然加快，循環水變渾濁，總進尺26.60m。其中11.10～12.00m處可見明顯蜂窩，20.50～21.00m處溝槽連續，其余芯樣連續、完整，膠結好，側表面光滑，骨料分布均勻，芯樣多呈柱狀、長柱狀，少量短柱狀，斷口吻合。21.00m～26.60m為擾動狀灰黑色粉質粘土。因實測樁長明顯小于設計值，判定73#樁身完整性為Ⅳ類樁。芯樣照片見圖5。

圖5 73#樁芯樣照片

采用與案例一同樣的設備、方法進行鋼筋籠長度測試，但案例二探頭拉至管口方結束測試，得到圖6所示成果圖。按相關規范判定73#樁在檢測起算點（管口處）下1.4m、25.3m處分別對應鋼筋籠頂部、底部位置，得出鋼筋籠長度為23.9m。

圖6 73#樁鋼筋籠長度測試成果圖

73#樁出現與案例一相同的情況：樁長和鋼筋籠長度均小于設計值，且樁長小于其鋼筋籠長度。

2 案例分析

將兩個案例中3根樁長檢測結果匯總于上表。

3根問題樁檢測結果匯總表

2.1 爭議點

上表中3根樁檢測結果引起不小的爭議，異議方主要爭論點：一是W3-37#樁未采用單動雙管鉆具，樁長實測值可能不準確；二是磁測井法鋼筋籠長度檢測是間接方法，圍護樁間距較小，臨近樁可能干擾其檢測結果；三是樁長小于其鋼筋籠長度有悖“常識”，鋼筋籠安裝工程作為隱蔽工程有可能偷工減料，一般認為鋼筋籠長度只會小于等于其樁長。

2.2 爭議點分析

現就以上爭議點逐一分析。

2.2.1 單動雙管鉆具問題

使用單動雙管鉆具的初衷是此類鉆具芯樣在巖心管中不會出現轉動，避免芯樣斷口處的機械磨損，特別是芯樣容易在缺陷處斷開，可提高芯樣采取率，更好地體現芯樣原本樣貌。但對樁長的判定無任何影響。如鉆頭偏出樁外，一定會鉆遇密集的箍筋，并在末端形成契形的芯樣，W3-37#未出現此類情況。同案例的W3-42#樁和案例二的73#樁均采用單動雙管鉆具仍得到樁長和鋼筋籠長度均小于設計值且樁長小于其鋼筋籠長度的結果，與W3-37#情況相同，證明案例一2根樁樁長、鋼筋籠長度確實存在問題，與鉆具選擇無關。此爭議點不成立。

2.2.2 磁測井法臨近樁干擾問題

3根樁均利用鉆芯孔作為測試通道且鉆芯孔未偏出樁側，即測試時探頭始終處于受檢樁鋼筋籠內，可屏蔽臨近樁的影響。退一步分析，臨近樁的鋼筋籠長度設計值與受檢樁相等，即便有影響也只會使得檢測值偏大而非偏小。故此爭議也不成立。

2.2.3 樁長大于等于鋼筋籠長度的“常識”問題

經驗常識是“雙刃劍”，拋開適用條件直接使用經驗常識在巖土行業是危險的。灌注樁的鋼筋籠長度一般小于等于樁長的常識其實限定于孔底沉渣較少的情況。有時灌注樁施工過程中泥漿含沙量大、清孔不到位、下鋼筋籠后垮孔等原因造成孔底沉渣較厚，甚至達一米至幾米厚，加上首灌時沖擊力有限無法沖開巨厚的沉渣，會使得有效樁長偏短。但鋼筋籠因其密度大（7.85t/m），遠大于沉渣密度（一般小于1.3t/m），可輕松插入厚厚的沉渣。加之首灌時混凝土沖擊力有限，無法完全沖開此部分沉渣。大部分圍護樁屬于臨時構件，施工相對粗糙，上述施工弊病可能兼而有之。最終形成樁長小于其鋼筋籠長度這一有悖“常識”的現象。

3 結語

①圍護樁樁長小于鋼筋籠長度的現象直接原因是沉渣巨厚。應從減少沉渣方向入手解決此問題。

②鉆芯法和磁測井法結合是很好的圍護樁檢測手段。磁測井法可利用鉆芯孔作為測試通道，并不比單純的鉆芯法增加很多費用，可獲得樁長、樁身完整性、樁身混凝土強度、鋼筋籠長度等多個參數，還可了解沉渣情況，委托方可視工程重要程度委托，亦可在工程樁檢測中采用。

③是否采用單動雙管鉆具并不影響樁長結果，但為避免爭議，在對質量存疑的樁進行檢測時仍需采用。

④鉆芯法檢測時樁長的核定需依據鉆進情況和芯樣外觀綜合確定，切不可單憑測量芯樣長度。案例二經解釋基本消除了對檢測結果的爭議，重要原因是臨近樁底時通知監理方旁站，記錄了樁底鉆速加快、循環水變渾濁、無鋼屑上返等特征現象，提鉆前測量鉆機高度、機上余尺，提鉆后測量鉆桿長度并觀察末端芯樣外觀。全過程保留充分的影像資料，證據充足。

⑤此現象極為罕見，原因是目前圍護樁檢測要求較低，非“樁墻合一”的一般圍護樁成樁后僅需進行不少于總樁數的20%且不得少于5根的低應變檢測。鉆芯法檢測、鋼筋籠長度檢測均不是驗收必需，只有在質量存疑時采取鉆芯法檢測，鋼筋籠長度檢測更是少之又少。總之，少發現不意味著少發生，該現象仍需引起重視。此現象或不限于圍護樁，工程樁亦可能存在，有待驗證。