桩基检测结果合理性应用分析

桩基检测结果合理性应用分析摘要：桩基础应用于市政、交通、水利、房屋建筑等各种工程领域，它属于隐蔽性工程，起着将结构上部荷载传递到较深和较好地层中的作用，是构筑物的重要组成部分，对工程结构质量起着相当重要的作用。因此，桩身结构质量的正确评价，在整个工程施工工艺流程控制中亦显得非常重要。本文结合工程实例分析，对桩基础检测结果进行合理的分析及应用，保证了检测结论的准确性、指导性及实用性，取得了良好的效果。

关键词：桩基础；检测结论；合理分析

1典型桩基检测案例

某工程设计采用国标《预应力混凝土空心方桩》中（08SG360）PHS-A450（250）和PHS-A400（250）2种桩型，桩身混凝土强度等级均为C80，为摩擦型端承桩，桩端进入强风化泥质砂岩不小于1倍桩径，设计桩长30～36m。地质勘察分层为：素填土0.4～3.80m，淤泥质填土0.3～1.10m；粉质粘土30.8～31.10m；砾砂0.20～3.30m；强风化泥质粉砂岩0.50～3.40m。根据施工前试桩检测结果，设计A450型桩单桩竖向抗压极限承载力为5760kN，A400型桩单桩竖向抗压极限承载力为3760～3880kN，A400型桩设计单桩竖向抗拔极限承载力为400kN。沉桩机械采用静压桩机，送桩方式采用抱压式，控制终压分别在5848kN和4265kN，整个施工过程无异常情况发生。根据设计及规范要求25d后进行工程桩单桩竖向抗压及抗拔静载试验抽查，结果如表1所示。

表1单桩竖向抗压及抗拔试验结果汇总表

单桩竖向抗压静载试验破坏桩荷载-沉降曲线如图1所示。

图1

单桩竖向抗压静载试验荷载-沉降曲线

1.2检测结果应用分析及研究

从表1统计的试验结果来看，3根抗拔桩均能够满足设计要求，然而13根桩单桩竖向抗压承载力只有1根桩能够满足设计要求，其他桩取值分布在设计极限承载力值的20%～95%之间，明显不能满足设计要求。其中A450型桩承载力极差最大达到80%。该如何分析应用该检测结果呢？这已经成为亟待解决的问题。出现此结果不仅与设计有差距，而且与施工前试桩检测结果也存在较大出入，如果不分析出产生问题的原因，那么本工程桩基承载力不合理的差异性，就会显得杂乱无章而无法进行准确、合理的评价，静载试验也不可能无休止地这样继续做下去，为此必须深入分析原因。比对试验数据，发现一个共同的现象：所有不满足设计承载力的受检桩的最终破坏都是由于在某级荷载作用下，桩头破碎，造成了荷载无法加上，桩顶沉降急剧增大，桩顶沉降量最终超过40mm且大于前一级荷载荷载作用下的5倍，达到了终止试验加载的条件，最终承载力取值无法满足设计要求。经过勘察设计单位的分析核算，桩端进入强风化泥质粉砂岩深度不小于1倍桩径的摩擦型端承桩，桩身及桩端的土阻力是完全可以达到设计要求的。

针对以上问题，项目组同步开展了以下工作：首先，对于桩身强度问题采取对现场实体桩身测量截面尺寸、重新验算基桩承载力及实体取芯进行混凝土强度验证。通过抽取2根桩头破碎预应力方桩进行外观检测，所检测各桩外观尺寸及保护层厚度均能够满足设计要求，如表2所示，排除桩身材料尺寸影响因素。其次，抽取2根单桩竖向抗压承载力取值较低的桩头破碎预应力方桩进行桩身结构混凝土取芯强度检测，结果如表3所示。检测结果表明桩身混凝土强度均达到C80以上，满足设计要求。

表2桩外观检测结果汇总

表3桩身取芯检测结果汇总

不规范的试验加载装置及加载过程对检测结果同样有较大影响，本次试验采用压重平台反力装置进行试验，通过放置于桩顶的液压千斤顶加载完成。试验时操作人员根据经验，通常认为预制桩桩头较好，不用再按规范要求加固处理桩头后进行试验，而且千斤顶的合力中心也没有采取可靠的措施来确保与受检桩的横截面形心重合。另外桩顶横截面的平整度也无法得到保障，加载时极易造成局部受压，对于试验过程中有偏心受压等特殊情况时，混凝土强度没有充足的余量，如不采取有效的措施，一旦应力集中极易造成爆桩。以上2种原因造成的后果，表面上看是由于桩身强度不够造成荷载无法全部加载上，深层次分析其实应该是试验不够规范才是造成失败的主因，试验的结果应该按无效处理，应该重新按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）附录B混凝土桩桩头处理要求加固桩头后重新试验，确保试验结果能真实反应受检桩单桩竖向抗压承载力，为工程提供真实可靠的检测数据。结合本案例，根据以往经验，同样强度等级的C80混凝土，承受单桩竖向抗压承载力为200吨左右时的预制桩桩头，不经过加固处理一般试验成功率能够达到95%以上，这是因为混凝土强度富余度较大，但是随着试验吨位的加大，成功率是几何级数的降低。假设偏心5cm，根据偏心受压进行计算分析，计算结果表明，桩头承受的应力值是正常压力的1.5倍以上，因此导致本工程单桩竖向抗压承载力偏低的原因就是桩头没经过加固处理以及偏心受压，导致桩头应力集中而造成破碎。

图2典型完整桩波形（桩底反射前无缺陷反射波，有桩底反射波）

图3典型浅部严重缺陷桩波形（无桩底反射波，波形呈现低频大振幅衰减振动）

1.3重新验证检测分析

为了验证以上结论，经过多次分析讨论，最终确定采取如下验证措施：在以上受检桩中重新抽检2种桩型各3根进行2次静载试验，对于此次试验设计了详细的桩头加固方案。先凿掉桩顶部的破碎层及软弱或不密实的混凝土，然后进行桩身完整性检测，确保桩身基本完整或不影响桩身承载力的发挥。本次试验严格按照规范及设计进行桩头试验处理，采取C40混凝土灌芯（3m）处理，桩头50cm采用直径60cm钢质护筒加固，桩顶放置双重钢筋网片，C80混凝土浇灌整平，用水平尺找平，达到混凝土的龄期后重新进行静载试验。另外，设计单位优化设计，PHS-A450（250）承载力从5760kN降低至5200kN，PHS-A400（250）承载力从3880kN降低至3000kN，保证桩身强度有足够的富余。经过重新试验，本次抽查的6根受检桩单桩竖向抗压承载力结果均能够满足设计要求。为了验证更多桩基础的单桩竖向抗压承载力，采用高应变验证其它桩的桩身完整性及承载力，加大抽检比例及范围，抽检比例至10%，除1根桩为桩身缺陷外，其他各桩高应变检测结果均能够满足设计要求，对于后期工程桩全数采用低应变法等方法进行桩身完整性检测，从而了解整个桩基工程所有桩桩身完整性情况，以便为缺陷桩补强或设计变更方案提供可靠依据。本工程其它工程桩中有2根桩浅部存在严重缺陷，为Ⅳ类桩。低应变法检测完整桩实测时域波形曲线如图2所示，缺陷桩典型实测时域波形曲线如图3所示。经过此一系列的补充检测，虽然较好地解决了本桩基工程的验收及质量评价，但是该处理过程确实造成了本工程工期及费用的增加，明显走了一段弯路，是一次深刻的教训。

2结束语

桩基工程作为隐蔽工程，由于存在复杂的桩-土系统、理论假设与实际不相符等问题，各种影响因素较为复杂，所以在现场检测时，应综合地质条件及施工工艺等各种因素判断，从理论及实践上加以总结，相互补充相互验证，可以避免误判及漏判或得不出有效结论