關于樁基礎選擇與進入良好持力層重要性的研究

魯駿鵬

摘 要：文章通過對樁基礎選擇持力層和樁端進入持力層的實踐，結合工程檢測實例，分析和研究了在工程安全方面，樁端選擇與進入良好持力層的重要性。

關鍵詞：樁基礎；持力層；重要性

樁基礎是一切建筑的根本，樁基礎的穩定性決定了建筑的穩定性與安全性，而樁基礎持力層的選擇與樁基礎施工中的樁端能否進入持力層，則是決定樁基礎穩定性的最重要因素。

1 樁基礎選擇良好樁端持力層的重要性

按現行樁基工程技術規范，所有類型樁基礎其豎向承載力設計時的承載力值均為樁端土與樁周土側受力之和，設置樁基礎的目的不僅僅在于其改善軟弱地基的承載力，也要考慮其沉降因素，往往由于樁端沒有進入良好的持力層，致使其沉降較大，使得總沉降不能滿足要求，這樣的地基處理無疑是失敗的。

樁基礎選擇良好樁端持力層并且樁端進入良好的持力層，是很重要的，一個是將樁端承載力（含持力層樁端側阻）做為安全儲備，防止上層軟弱土的負摩阻或砂土液化；二是進入一定嵌固深度，防止樁體傾斜或浮樁。

從理論上理解是否選擇好的樁端持力層并不重要，重要的是只要滿足了承載力、變形及穩定驗算后，一切都是可以的，但是在深厚軟弱土層中，這些計算往往是定性的，定量計算與實際相差較多，難以吻合，所以在實際工程中樁基礎選擇什么樣的持力層是很重要的事。雖然說有些樁長相對比較長，但那也要看上部結構荷載的影響，如果說是廠房或低層一類要求承載力比較小的建筑物可以滿足要求，這種就是通常所講的摩擦樁，但是提到端層樁就與它所選的持力層密切關系，比如：持力層為砂層或粗砂層，有些樁基礎在施工時它的壓樁力可能滿足設計的要求，但是經過一段時間后它的壓力可能就沒有之前那么大了，因為有的砂層存在液化現象，選擇這樣的持力層對建筑物的危害是很大的。

2 樁端進入良好持力層的重要性

樁端選擇良好的持力層，不但可以增加單樁極限承載力，還能夠有效控制沉降。反之，工程容易出現這樣或那樣的問題。而樁端按要求進入一定嵌固深度，達到良好的持力層則是更加重要的，如果選擇好了適合工程的良好的持力層，并在樁基礎施工中完好的進入一定嵌固深度到這個持力層，那么就會保證樁基礎和建筑物的穩定性，反之會產生很大的沉降，如果沒有及時處理，會導致建筑物失穩，甚至傾斜乃至倒塌。

下面用一個實例來說明：某煤業集團總醫院綜合醫療大樓工程位于遼寧省調兵山市調兵山大街，該工程是拆除原有部分建筑物并擴建，占地面積49903平方米，總建筑面積約54509平方米，擬建主樓16層，附樓5層，地下停車場1層，通過勘察單位提供的本工程巖土工程勘察報告，確定土層順序由上至下如下：①雜填土：松散，不宜利用。②粉質粘土：可塑-軟塑狀態，分布穩定，承載力低，可做低層建筑物天然地基。②-1粉質粘土：可塑-軟塑狀態，分布穩定，承載力低，可做低層建筑物天然地基。③角礫：為中硬土，分布穩定，是擬建物良好的基礎持力層或下臥層。④砂巖、泥巖：為中硬土，分布穩定，是擬建物良好的基礎持力層或下臥層。⑤角礫巖：為中硬土，分布穩定，是擬建物良好的基礎持力層或下臥層。

綜合研究分析確定持力層為③角礫，基樁設計形式為為螺旋鉆孔壓灌樁。為了驗證設計的可行性，在齡期滿足的條件下，2011年4月6日至4月11日進行了三根試驗樁（2根樁徑為800mm，1根樁徑為600mm）的檢測，檢測方法為低應變反射波法和靜載荷試驗檢測（抗壓、抗拔），檢測目的是：（1）通過低應變反射波法檢測，評價樁身完整性。（2）通過單樁豎向抗壓靜載試驗檢測，判定單樁豎向抗壓承載力特征值是否滿足設計要求。（3）通過單樁豎向抗拔靜載試驗檢測，判定單樁的豎向抗拔承載力特征值是否滿足設計要求。

首先對三根試樁進行了低應變反射波法檢測，經檢測結果如表1所示。

三根試樁全部為Ⅰ類樁：樁身砼結構完整。樁底反射合理，實測波速在合理范圍內，樁底反射波到達前，無同相反射信號出現。滿足設計要求。

隨后對試1和試2號樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗，現場試驗采用慢速維持荷載法，最大加載量按設計單樁豎向承載力設計值的2倍進行，逐級等量加載。

現場檢測記錄如下：

試1號樁單樁豎向抗壓承載力特征值1800kN，加載至最大加荷值為3600kN時，對應的樁身沉降量為39mm，檢測結果可以滿足設計要求。

試2號樁單樁豎向抗壓承載力特征值1200kN，當現場荷載為800kN時，對應的樁身沉降為2.61mm；當現場荷載為1200kN時，對應的樁身沉降為5.23mm；當現場荷載為1600kN時，對應的樁身沉降為10.36mm；當現場荷載為2000kN時，對應的樁身沉降達到30.56mm，已經出現了陡降，而當現場荷載加載為2400kN時，對應的樁身沉降則為69.12mm；最后當現場加載至2800kN時，樁身沉降為220.41mm，現場記錄儀已經無法加載和記錄沉降，樁身已經可以用目測來觀察沉降，可以判定試2號樁的樁身承載力不能滿足設計要求。試2號樁Q-S曲線及匯總表如圖1所示。

出現這樣情況后，業主單位立即與設計單位、施工單位、監理單位以及檢測單位在施工現場分析了試驗樁出現問題的原因：由低應變反射波法檢測試2號樁的樁身完整性來看，判斷試2號樁的樁身并無斷樁或其它缺陷，而在單樁豎向抗壓靜載試驗中的沉降量卻大大超出了規范里所規定的正常沉降量，本工程的持力層為③角礫，fak=240kPa，說明持力層的選擇符合本工程的承載力設計；持力層的上一層為②-1粉質粘土層，fak=120kPa，所以造成樁身沉降量過大而不能滿足設計要求，就是因為在樁基礎在施工中，打入過淺，樁端沒有能夠進入到持力層③角礫層，而是停留在②-1粉質粘土層，從而使樁身產生了很大的沉降，不能滿足設計承載力。

下面再深入研究一下由于上面原因的問題樁對建筑物的危害性。如果施工單位沒有按要求將樁端打入持力層，接下來沒有檢測單位前期對樁基礎的檢測，那么對后期的主體施工就具有致命性的危害，輕則樁基下沉輕微或不均勻造成樓體傾斜，嚴重的像上面試驗樁所出現那么大的沉降可能會造成整個樓體的塌陷，成為“樓倒倒”，對人員的生命安全造成極大地威脅，后果不堪設想。

由此可見，樁端進入良好持力層在樁基礎施工中的重要性和必須性，如果稍有疏忽就會造成日后建筑物的危險。