邓汉国，龙 谦

（1、茂名市建设工程质量检测站 广东 茂名 525000；2、长沙市麓湘城乡建设发展投资有限责任公司 长沙 410013）

0 引言

基础工程是工程项目的一个重要组成部分，其质量关系到整个工程项目的安全，是建设项目成败的关键因素［1］。基础一般包括桩基、筏板基础、独立基础、条形基础、箱式基础等［2-3］。灌注桩基础是桩基里面常见的一种，灌注桩质量检测中常用低应变法、钻芯法对桩身完整性情况做出判断［4-5］，同时判断桩底沉渣、持力层的状况，采用单桩竖向抗压静载试验检测桩的单桩竖向抗压承载力［6-7］。灌注桩基础属于隐蔽工程，成桩质量影响因素极其复杂［8-9］，存在着隐患质量问题发现难、具体原因分析难、补救措施难等特点。

本文结合两个类似地质状况、设计桩型、施工工艺、同一施工单位的工程项目基桩检测实例，分别为茂名市金塘镇某项目（70 根旋挖灌注桩）和茂名市山阁镇某项目（67 根旋挖灌注桩），从查看地质勘察报告，复盘静载试验、钻芯和低应变法的检测结果，对比分析导致桩质量（承载力不满足设计要求）的具体原因，配合设计院寻找解决质量问题的补救处理措施。

1 灌注桩设计岩土参数分析

根据《建筑地基基础设计规范：广东省标准DBJ 15-31—2016》［10］，旋挖灌注桩（端承摩擦桩）的单桩竖向抗压承载力特征值估算如式⑴所示：

式中：Ra为单桩竖向抗压承载力特征值；u为桩身截面周长；qsia第i层土的桩侧摩阻力特征值；li为第i层土的厚度；qpa为桩端持力层端阻力特征值；Ap为桩截面面积。

查阅这两个项目的岩土工程详细勘察报告，金塘镇项目地层描述依次为：粉质黏土，qsia=32 kPa（分层厚度约3 m，褐红色杂灰白、灰黄色，湿，可塑，黏性一般～较好，切面较光滑，局部含较多铁姜石）和中风化泥岩，qsia=70 kPa，qpa=900 kPa（分层厚度约21 m，浅灰色、灰黄色、灰黑色，稍湿，坚硬，较完整，节理不发育，泥质结构，层状构造，主要由黏土矿物组成，泥质胶结较好，岩芯呈短柱-长柱状，风干易开裂）。山阁镇项目地层描述依次为：人工填土，qsia=8 kPa（分层厚度约1.6 m，灰色、浅灰色、灰黄色等，松散，稍湿～很湿，以黏性土及砂土混合而成，上部含少量建筑垃圾，回填时间超过10 年），黏土，qsia=30 kPa（分层厚度约5.4 m，灰色、灰黑色，很湿，不均匀，可塑，主要由黏土矿物组成，泥质胶结较好，黏性一般，韧性一般），中风化泥岩，qsia=60 kPa，qpa=1 280 kPa（分层厚度约16 m，灰黑色，不均匀，圆，泥质结构，层状构造，主要由黏土矿物组成，泥质胶结较好，岩芯呈中-长柱状，取芯率高，岩芯完整）。

金塘镇项目实际桩长约17 m，桩径均为0.8 m，桩端持力层为中风化泥岩，单桩竖向抗压承载力特征值（设计值）为3 500 kN，混凝土设计强度等级C35。山阁镇项目实际桩长约20 m，桩径均为0.8 m，桩端持力层为中风化泥岩，单桩竖向抗压承载力特征值（设计值）为3 000 kN，混凝土设计强度等级C35。根据地质勘察报告估算检测桩的承载力特征值以及静载荷试验检测桩承载力特征值汇总表如表1所示，可以发现：①金塘镇项目单桩竖向抗压承载力特征值估算约为3 160 kN，低于其设计值，并且实际检测得出的单桩竖向抗压承载力特征值均不满足设计要求，最低为2 100 kN。初步分析是设计方对土参数取值偏大，导致设计值过大，并且实际检测的承载力特征值比估算值还低22.5%，可能是地质勘察报告的岩土参数建议值偏大，或者灌注桩施工过程中可能有夹泥、离析、断桩、孔底沉渣过多等质量问题［11］，或者施工过程泥浆水没有挤出影响了土质的强度等等。②山阁镇项目单桩竖向抗压承载力特征值估算约为3 050 kN，设计值与之相符，并且实际检测得出的单桩竖向抗压承载力特征值满足设计要求，可见地质勘察报告的岩土参数建议值取值合理。

表1 灌注桩承载力估算值与静载试验结果Tab.1 Estimated Bearing Capacity and Static Load Test Results of Cast-in-place Piles

2 灌注桩检测结果分析

对比金塘镇项目A17#桩和山阁镇项目A51#桩的静载结果如图1所示，金塘镇项目3根检测桩（均匀分布）的静载试验结果十分类似，Q-s曲线陡降、s-lgt曲线尾部明显向下弯曲、最终沉降值均很大，检测过程还发现：实际加载值无法达到终止加载时该级的荷载分级值，表现出沉降值持续急速增大。可见，金塘镇项目桩基承载力达不到设计要求不是偶然，是普遍存在的，质量问题相当严重。同时，A17#和A45#这两根桩的低应变信号桩底同向反射，符合文献［6］有关对桩有怀疑的宜采用静载试验验证的要求，说明静载选桩是合理的。而山阁镇项目3根检测桩的静载试验结果均满足设计要求，且沉降较小。

图1 检测桩静载成果Fig.1 Static Load Test of Test Pile

金塘镇和山阁镇项目钻芯结果：桩身完整性为Ⅰ类或者Ⅱ类，桩底无沉渣，桩身硂抗压强度代表值达到C35 的设计要求，证实工程桩的结构承载力满足要求。取金塘镇项目A63#桩（低应变信号桩底同向反射）和山阁镇项目A17#桩的钻芯芯样如图2 所示。金塘镇项目桩端持力层芯样含水率高，取芯率低，岩芯不够完整，受遇水软化的影响，共钻芯检测7根桩（每桩一孔），其中有5根桩低应变信号桩底同向反射，检测孔的岩石芯样单轴抗压强度代表值（天然含水状态）范围为0.7～0.9 MPa。山阁镇项目桩端持力层芯样泥质胶结较好，岩芯完整，坚硬，共钻芯检测7 根桩（每桩一孔），岩石单轴抗压强度代表值范围为2.3～2.6 MPa。可见，山阁镇项目桩端持力层比金塘镇项目要好。

图2 检测桩钻芯成果Fig.2 Core Drilling Result of Test Pile

金塘镇项目低应变检测桩数42根（每个承台均覆盖，具备均匀性），桩身完整，具有桩底同向反射信号的根数有22 根，特征如图3⒜所示，占比52.4%，具有普遍性，排除沉渣的影响，可推测桩端持力层中风化泥岩强度较低（桩身阻抗远高于桩端阻抗，阻抗降低引起低应变桩底信号同向），与钻芯的桩端持力层芯样单轴抗压强度代表值较低相吻合。山阁镇项目低应变检测桩数43 根（每个承台均覆盖），桩身完整，均无桩底同向反射信号，特征如图3⒝所示，可推测桩端持力层中风化泥岩强度相对较高（较接近桩身混凝土抗压强度），与钻芯的桩端持力层芯样单轴抗压强度代表值较高相吻合。山阁镇项目大部分桩的低应变信号显示在约7 m处有明显反向信号，与地质勘察报告地层在7 m 处开始由黏土过度到中风化泥岩基本一致（桩侧岩土阻力突变，阻抗增加导致低应变信号负向）。

图3 检测桩低应变成果Fig.3 Low-strain Integrity Result of Test Pile

通过静载、钻芯法和低应变法的检测结果对比分析，可以发现金塘镇项目的桩端持力层中风化泥岩强度较低，应该是地下水位高、充分，受遇水软化的影响，中风化泥岩的相关岩土参数取值应比地质勘察报告建议值更低，导致金塘镇项目灌注桩的实际单桩竖向抗压承载力特征值低于估算值（地质勘察报告）和设计特征值。采用低应变法进行桩身完整性检测，操作方法简便，检测费用较低，检测比例相对较高，属于普测，有利于挑选出可能存在质量问题的灌注桩进行钻芯法验证，最终为检测成本最高的静载试验提供选桩指导。

3 灌注桩质量问题补救措施分析

组织了建设、监理、施工、勘察、设计、检测和监督各方会议，商议金塘镇项目桩基承载力达不到设计要求的处理方案。施工单位自查了旋挖灌注桩的施工日志和质量记录，确认：施工过程全面控制、施工工序流程合理、按图纸规程施工。监理单位认同施工单位的施工记录，没有发现桩质量异常。勘察单位查阅地质勘察报告，发现建筑物布置控制孔仅有5个（投影面积约700 m2），认为取孔可能偏少，很难反映出整个场地的所有工程地质条件。并且勘察期间正值旱季，地下水位量测只代表勘察期间的数据，可能与实际水位有一定差异。

设计单位建议建设单位沟通勘察单位进行补充勘察，发现此时地下水位确实高于旱季水位2～3 m，推测相关岩土参数取值偏大，所有桩的单桩竖向抗压承载力设计特征值过高，承载力不够具有普遍性。设计方初步验算，无法在不增加桩数的情形下通过结构调整满足结构设计安全要求。最终，增加灌注桩数量（28根）以及加大桩承台，降低所有桩的单桩竖向抗压承载力特征值为2 100 kN。

为了进一步保证工程质量，各方商议决定：新增旋挖灌注桩全部采用低应变法进行桩身完整性检测，对有怀疑的桩采取钻芯法检测（不少于新增总桩数的10%，即3 根）和静载试验（不少于新增总桩数的1%，且不得少于3 根，当新增总桩数小于50 根时，不得少于2根，即2根）。

4 结论

本文依次通过地质勘察报告、静载试验、钻芯和低应变法的检测成果溯源，剖析了灌注桩承载力不满足设计要求的具体原因，研究提出了解决质量问题的补救处理方案，具有一定的应用价值，可为灌注桩桩基检测提供一定的指导：

⑴桩基检测宜先采用低应变法进行桩身完整性检测，对桩身可能存在质量问题或者桩底持力层信号异常的桩可采用钻芯法验证，最终才进行静载试验检测承载力，正确的检测顺序才可以用最少的检测成本确保检测结果判定的可靠性。

⑵检测人员应养成查看地质勘察报告的习惯，土层变化也是影响低应变曲线特征的一个因素，避免误判。

⑶对桩身完整性有怀疑的工程桩，切不可疏忽大意，容易造成重大质量安全事故。