高层建筑采用人工挖孔桩的注意事项.doc

高层建筑采用人工挖孔桩的注意事项 当高层建筑采用人工挖孔桩（端承桩），桩穿过土层，持力层为中风化岩层时，应认为是其建筑物采用的是岩石地基。高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）的12.1.7条，建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）5.1.3条，对高层建筑的基础埋深都有规定，其对于桩的埋深规定大意是：“采用桩基础，基础埋深为房屋总高度的1/181/20，但桩身长度不计入，埋深从室外地坪算至基础底。对岩石地基，在满足抗滑要求，满足承载力、稳定性要求及符合JGJ 3-2004第12.1.7条的前提下，可不受埋深（1/181/20）H的限制。”对有地下室的高层建筑，基础埋深从室外地坪算至地下室底板下的桩承台底，一般容易满足要求，但当高层建筑无地下室时，因规范条文中都注明不计入桩长，基础埋深只能从室外地坪算至桩顶承台底，往往很难满足规范对基础埋深的要求。湖北省的高层建筑，一般均采用一柱一桩的人工挖孔桩，桩径约12米，桩身通过8-20米的土层，置于中风化硬质岩层上，并构造嵌岩0.5米。对于嵌入硬质岩层的桩，按端承桩设计，不考虑桩端嵌岩的侧阻力和桩与土的侧阻力。 对于这种大直径挖孔桩的基础埋深如何考虑？ 在湖北省的设计部门有两种意见：第一种意见是：“因前述两本规范中都注明基础埋深不计入桩长，故基础埋深只能从室外地坪算至桩承台底。”这样，举个例子来说，对一个60米高且无地下室的建筑物，采用人工挖孔桩作为基础，为满足基础埋深要求，则需要按构造做一个3-5米厚的承台或桩帽，造成了比较大的浪费。第二种意见是（也是笔者的观点）：“根据GB 5007-2002的2.1.13条对桩基础的解释是指：“由设置于岩土中的桩和联接于桩顶端的承台组成的基础。”人工大直径挖孔桩只是一种特殊的基础形式，同样符合GB 5007-2002的2.1.2条对基础的解释的内涵，即基础是“将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。” 人工大直径挖孔桩的桩底的持力层是岩石，也正是GB 5007-2002的2.1.1条所说明的为支承基础的岩体地基，因此，人工大直径挖孔桩（端承桩）持力层为岩层时，应认为是岩石地基，其基础埋深应不受（1/181/20）H的限制，至于两本规范中所说的不计入桩长，笔者认为这是指小直径的预制打入桩或震动灌注桩等群桩基础，这些都是摩擦桩或端承摩擦桩，其持力层可能是土层，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受或主要由桩侧阻力承受，因此把桩长不计入基础埋深是正确的。二、关于大孔径挖孔桩的检测 关于大孔径挖孔桩的检测，建筑地基基础设计规范GB 50007-2002的10.1.6、10.1.7及10.1.8条有明确规定，武汉地基基础设计规范DB22/45-2004的10.1.4、10.1.5、10.1.6条，基本是按GB 50007-2002的要求一致的，但建筑基桩检测技术规范JGJ 106-2003在对桩身砼完整性的检测与GB 50007-2002有所不同，而建筑桩基技术规范JGJ-2008的9.4施工后检验，提出按JGJ 106-2003进行检测。2.1 人工挖孔桩终孔时，应进行桩端持力层检验。单柱单桩的大直径嵌岩桩，应视岩石的性质，检验桩底下3d或5m深度范围内有无空洞破碎带，软弱夹层等不良地质条件，这是GB 50007-2002的强制标准条文。武汉市区为岩石地基，采用一柱一桩的大直径挖孔桩，对地质勘察单位均提出要每桩一钻孔，在施工前已基本查清了桩底有无不良地质条件，但由于市区的岩溶地基存在着多变性，勘察时每桩只钻一孔，有时相距很小的旁侧，就可能出现溶洞、溶槽或鹰嘴等不良地质条件，因此在终孔时当扩低D大于2m时，还是应该钻孔，在桩底打23个检测孔，进一步查清桩底持力层在一定深度范围内，有无不良地质情况。尤其建筑桩基设计等级为甲的较大荷载的大直径挖孔桩，采用此方法是很有必要的，这对确保单桩承载力满足设计要求，是至关重要的。另外市区岩石地基存在着一定的复杂性，在同一建筑物可作为持力层的岩层承载力特征值，上层可能是强风化岩层，下层则一般是中（微）风化岩层，fa值相差甚大，同时在同一建筑物的水平方向不同部位，也可能存在fa值相差较大的岩层，最近我们在审查某施工图查看地勘勘察报告时，发现其地质剖面，多数钻孔为中风化灰岩，fa=6000Kpa，但还有部分钻孔，持力层是强风化泥岩，fa=800Kpa。因此我们要求，地勘单位技术人员，必须到每个挖孔桩桩底进行检查、观测基础持力层岩石的性质，是否符合地勘报告和设计要求。2.2 对工程桩应进行竖向承载力的检验 现在的四本规范提出的规定基本上是一致的。GB 50007-2002和DB 22/45-2004都以强制条文提出：“施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验，对复杂地基条件下的工程桩竖向承载力宜采用静荷载试验。检验桩数不得少于同条下总桩数的1%，且不得少于3根。对大直径嵌岩桩的承载力，可根据终孔时桩端持力层岩性报告结合桩身质量检验报告核验。”而JGJ 106-2003又在3.3.7条提出，端承大孔灌注桩，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岩土芯样检验桩端持力层。湖北大孔径端承挖孔桩，持力层多数为硬质岩层，要对工程桩进行静荷载试验，一个桩要加载10000KN以上才到极限荷载，用铁块堆载、用抗拔桩或反力钢架用千斤顶加载，难度都很大，曾有湖北*工学院在八十年代中期曾进行过挖孔桩单桩的静荷载试验，因加载过大，尚未到达极限荷载就停止了试压。至于JGJ 106-2003要求用钻芯法测定桩底沉渣厚度，是针对各种机械戒孔的灌注桩提出的，人工挖孔桩完或有条件将洞底沉渣清除干净。另外我们湖北进行人工挖孔设计时，还有较大的安全储备，大都是按端承桩设计，未考虑桩周土的侧阻力，也未考虑构造嵌岩部分的嵌岩侧阻力。因此根据湖北使用人工挖孔桩已30余年的实践经验，对大孔径的端承挖孔桩（按构造嵌岩）的单桩竖向承载力，完全可根据终孔时桩端持力层岩性报告结合桩身质量检验报告核验，建议不一定进行工程桩静荷载试压。2.3 对工程桩进行桩身质量检验2.3-1 JGJ 106-2003的3.1.2条，提出来的桩身检测的四种方法，并列出了各种检测方法的适用范围。我们对武汉地区挖孔桩采用所列的几种检测方法的检测费用进行了初步调查，详见表一。从表中可看出，钻芯法能判定桩身完整性的类别，能检测桩身砼强度，并能判定或鉴别桩端岩土性状，无疑是一种最可靠的桩身检测方法。低变动测，检测费用最低，操作简便，但检测范围仅限于检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性的类别，四本规范对桩身检测的要求，均不一致，给设计和施工质检部门都带来了困难和疑惑。表一、四种桩身检测方法的适用范围及检测费用的经济比较序号桩身检测方法适用范围经济比较检测费用百分比1、钻芯检测桩长，桩身砼强度、桩底沉渣厚度，判定桩端岩土性状，判定桩定桩身完整性类别1800元900%2、声波透射检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别1000元500%3、低应变同上200元100%4、高应变对大孔径挖孔桩，只能检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别6000元3000%注：1、经济比较是取一根长10m，桩径1.2m的挖孔桩来比较。 2、钻芯法，包括钻孔、砼芯试压，按每米是180元计算。 3、声波透法,埋3根内径为50mm的塑料管，测点间距250mm，每点按5元收费。2.3-2 GB50007-2002和DB22/45-2004对桩身检测，基本一致，GB 5007-2002的10.1.6条提出：“对直径大于800mm的嵌岩桩，应用钻心法或声波透射法检测每根柱下承台抽检桩数不得于1根（这对一柱一桩的挖孔桩则是100%的桩都要检测）。而对直径小于和等于800mm的桩及直径大于800mm的非岩桩，可根据实际需要采用钻芯、声波透射或可按动测进行检测，检测桩数不得少于桩数的10%。”这一条对嵌岩桩要求很严格，对非嵌岩桩检测可放宽，贵州的大孔径挖孔桩，一般都是按构造嵌岩500mm，设计时可不计入嵌岩段的侧阻力，桩本身安全储备大。笔者认为：把这种按构造嵌岩的挖孔桩，100%的桩用钻芯或声波透射法检测，要求过高，检测费用偏大，是不可行的。湖北省GB22/45-2004的10.1.5条，是根据GB50007-2002的10.1.6改写的，更为具体和具有可操作性，该条提出：“直径大于800mm的地基基础设计等级为甲、乙级端承桩，应采用钻芯法或声波透射法检测，对一柱一桩时，要求100%的桩用上述方法进行检测，对一柱一桩的设计等级为丙级的桩， 30%的桩用上述方法检测，其余70%的桩可用可按动测法进行检测；对直径800mm或直径800mm的非端桩的检测，用GB50007-2002的要求对非嵌岩的检测相同。”笔者认为，这样对桩的检测要求还是过严。我们初步调查，实际在武汉地区，即使是地基基础设计等级为甲、乙的挖孔端承桩，也并未100%用钻芯和声波透射法进行检测，多数只用低应变检测桩身。2.3-3 JGJ160-2003的3.3.4-2提出：“设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的90%，且不得少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根。对端承型的大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，运用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测，抽检数量不应少于总桩数的10%。对地下水位以上且终孔桩端持力层已通过检验的人工挖孔桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩的10%，且不应少于10根。”今年出版的建筑桩基技术规范JGJ94-2008的9.4.5条也提出应按JGJ 106-2003的要求对工程桩身质量进行检验。2.3-4 笔者对上述四本规范的桩身质量检测的有关条文阅读后，有如下不成熟的建议：1）四本规范对桩身质量检测不一致，应以行业标准JGJ 106-2003的规定为准，因它是一本专业的关于桩基检测的规范，出版时间在GB 5007-2002之后，更具有权威性。2008年出版的行业标JGJ 94-2008也提出应按JGJ106-2003的规定对桩身进行检测。 2）根据JGJ 106-2003的3.3.4-2条，即使是设计等级为甲级，或地质条件复杂，或桩质量可靠性低的灌注桩，只抽检总桩数的30%，对大孔柱桩也只适用钻芯法或声波透射法检测总桩数的10%，即在30%的抽检桩内，允许总桩数20%的用可靠动测进行检测，因此GB50007-2003的10.1.6条规定和省标DB22/45-2004的10.1.5条规定，对大孔径端承桩，当一柱一桩时，要100%用钻芯或声波透射检测，要求过