基樁單樁承載力不足在實際工程中的調整

彭志峰

（廣東建筑藝術設計院有限公司， 福建 廈門 361015）

0 引言

受限于現有的勘查技術水平及地質土層深埋地下的隱蔽性、不均勻性，基礎工程施工中時常出現設計與現場施工不吻合的情況。設計人員在遵循技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的總則下，對工程原設計做出現適當調整，甚至是顛覆性調整，也是常見的。下面通過一個真實工程案例來介紹當樁基工程有效樁長、單樁承載力不滿足設計要求時，是如何通過設計調整來保質保量保工期的。

1 工程概況

本工程位于云南省沾益區，地上22 層，地下一層，基礎采用PHC500 靜壓預應力管樁。主樓有效設計樁長約38 米，設計單樁承載力特征值為1800KN，為摩擦樁；樁端持力層均為④層粉土；承臺底土層為②層黏土或②1層粉質黏土，天然地基承載力特征值分別為140KPa、90KPa。

本工程土層具體分布如下：

第①層 耕植土：褐灰、褐黃色，濕，松散，由粘性土混植物根系組成，層厚0.20～0.70m。

第①1層 素填土：灰褐、褐黃色，稍濕，松散，主要有黏性土組成，新近填土，堆積時間小于1 年，層厚0.80～2.00m。

第②層 黏土：褐紅色，可塑狀，濕，不均勻夾②1層粉質黏土，層厚0.50～15.1m。

第②1層 粉質黏土：褐灰、褐紅色，很濕，軟塑狀，局部流塑狀，層厚0.60～12.20m。

第③層 粉質黏土：淺灰~灰黑色，軟塑狀，很濕，部分為黏土，層厚0.90～7.60m。

第④層 粉土：深灰、灰褐色，飽和，中密狀為主，部分相變為粉砂，層厚5.50～24.00m。

第④1層 礫砂：灰褐、灰黑色，中密~密實狀，飽和，呈透鏡狀夾于④層粉土中，層厚0.40～7.40m。

第④2層：粉質黏土：灰褐色、灰黑色，可塑狀，濕，本層呈透鏡狀、似層狀夾于④層粉土中，層厚0.40～14.00m。

第⑤層 粉土：灰黑、褐紅色，飽和，中密狀，不均勻夾姜結石（5~15cm），呈塊狀，短柱狀，及未完全炭化朽木，層厚1.00～21.80m。

第⑤1層 粉質黏土：深灰、灰藍色，可塑狀，濕，呈透鏡狀夾于⑤層粉土中，揭露層厚0.60～5.20m。

⑤2層 粗砂：灰褐、滲水色，中密~密實狀，飽和，呈透鏡狀夾于⑤層粉土中，層厚1.50～4.60m。

本工程較具代表性的土層剖面如圖一。

本工程原設計樁基布置圖如圖二。

圖二 原設計樁基平面布置圖

2 基樁問題及問題分析

樁基施工初期施工方就發現部分基樁有效樁長僅到13 米~17 米壓樁力就達到了設計要求，有效樁長遠遠達不到設計要求，并向甲方匯報。甲方也及時召開了第一次樁基問題分析會議。會上各方根據施工有效樁長結合地勘詳勘初步判斷，基樁是打在了④1層礫砂層或⑤2層粗砂層呈透鏡狀的夾層上，由于這兩個土層密實度大摩擦力大，靜壓樁不易壓透。根據初步判斷原因各方同意采用“引孔21 米，孔徑400mm；當引孔后有效樁長還達不到設計樁的，將壓樁力極限值提高到4000KN”的處理方案。

拿到處理方案后，由于時間周期緊，施工方大面積鋪開加班加點打樁。在監督不及時不到位的情況下，又帶來了如下問題：

（1）部分主樓基樁基本打完，施工單位認為滿足處理方案即可，從而忽視了基樁有效樁長依然不滿足設計要求的問題，所有樁有效樁長均不滿足設計要求；

（2）部分基樁引孔21 米，實際有效樁長才15 米左右，形成了吊腳樁問題；

（3）根據施工記錄許多樁施工壓樁極限承載力不滿足設計要求，據說施工單位在甲方某技術人員指導下試打了一根21 米的樁，壓樁時壓樁極限承載力也不滿足設計要求，但5 天后復打，能滿足設計要求，之后施工單位就按這標準施工當有效樁長達21 米時，只控樁長不控壓樁力；

（4）施工時未帶樁靴，端阻極限承載力與設計不相符；針對以上出現的問題，甲方又組織了第二次樁基會議。本次會議上各方進行了深入的討論、分析，得出來的結論跟第一次分析結果是一致的，基樁有效樁長無法滿足設計要求，主要原因是基樁是打在了④1層礫砂層或⑤2層粗砂層呈透鏡狀的夾層上，由于這兩個土層密實度大摩擦力大，靜壓樁不易壓透。本次會議為了徹底解決基樁不滿足設計要求做了如下工作：

（1）隨機選取幾個有效樁長較小的點，進行補勘，進一步論證會議上的判斷結果；

（2）主要針對較短樁、吊腳樁、施工壓樁力較小的樁進行靜載試驗；

（3）討論改變施工工藝（改為錘擊樁）、地基處理、補樁、復合樁基礎、樁筏等多種方案的可行性，同時應兼顧經濟合理性及施工周期問題；

（4）要求設計院對第3 點的各種方案進行預估及試算；

3 實際處理方案的選擇

根據補勘結論再次確認兩次會議的判斷結論是正確的。靜載報告顯示單樁承載力特征值最小值為1373KN，平均值為1678KN。會后施工單位改為錘擊樁，試打了一根樁，有效樁長仍達不到設計要求。經評估由于天然地基承載力較低，地基處理成本較大，且多任務種交叉施工周期又長，地基處理方案被排除。原設計三樁承臺較多，根據《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011 第H.0.10 條，單樁承載力特征值僅能取到1373KN，與原設計相差較多，單純補樁，補樁數量較多，且新增補樁大部分在主樓內部，補樁過程中樁基設備的移動有可能對已施工樁造成二次損傷，單純補樁方案再次被排除。根據《復核樁基礎設計規范》HG/T20709-2017,本項目天然地基承載力較低不滿足要求，已施工樁樁間距不滿足要求，復合樁基礎方案也被最終排除。最后選取了樁筏基礎。

樁筏基礎設計過程中要不要考慮承臺效應，設計院與審查部門產生了分歧。設計院根據《建筑樁基技術規范》JGJ 94-2008 表5.2.5“注1”認為應該考慮承臺效應，這樣即可以充分考慮筏板作用，又可以避免由于基礎沉降大于土的固結沉降，而造成在相對較大面積未布樁的筏板區域配筋不足。審查部門認為樁筏基礎充分利用了已施工樁，而已施工樁在樁筏內樁間距布置相差較大，筏板所受反力相差較大，如果考慮承臺效應，會造成部分樁所受反力偏小，偏不安全，審查部門建議不考慮承臺效應。最終設計院考慮了雙方的意見，在滿足規范的前提下采取如下措施：

（1）第一次計算不考慮承臺效應，基樁承載力特征值取靜載報告平均值，實取1600KN,不足部分補樁；

（2）第二次計算考慮承臺效應，按《建筑樁基技術規范》JGJ 94-2008 表5.2.5條及經驗[4]，筏板反力取50KPa，基樁承載力特征值取靜載報告最小值，實取1350KN,不足部分補樁；實際補樁及承臺配筋取兩次計算的包絡值。調整后的樁筏平面布置如圖三，圖中填充的樁為后補樁。

4 結語

本工程由樁基礎調整為樁筏后，經測算原設計總造價約97.92 萬、調整后總造價約71.22 萬，調整后的造價比原設計節約了約27%的造價，同時本工程的施工周期基本不受影響。

由此可見，一個合理的處理方案不僅可以解決實際施工與設計之間的不相符問題，而且還可以起的節約造價的作用。同時應引起我們的反思，原設計是否合理。

圖三 調整后的樁筏平面布置圖