不同類型地基土對預制樁沉樁的影響分析

　　摘 要：根據蘇州地區的地質勘探資料與靜壓樁施工經驗，本文著重分析不同地基土層對靜壓樁沉樁、終壓力和單樁豎向極限承載力的影響，并提出相應的樁基施工建議。

　　關鍵詞：終壓力,單樁豎向承載力,孔隙水壓力,沉樁

　　隨著經濟建設步伐的加快，基礎設施建設速度也在加快。在工程建設中，要求速度快，質量高，尤其在地基基礎施工過程中，要求樁基礎施工工期短，低噪音，承載力高，效率高，質量保證。然而，樁型和施工工藝的選擇正確與否關系到工程能否順利進展。靜壓預制樁是大多設計者和業主的首選方案，預制樁較為直觀，施工快捷、質量可靠，低噪音，無排煙污染，且單樁承載力高。比較適于湖相和海相沉積的土層(遇密實粉砂性土時，沉樁困難)。

　　在工作過程中，經常有業主或施工單位抱怨地質報告不準，擔心樁基承載力達不到設計值，或者出現沉樁困難而截樁現象。一般而言，在排除土層發生突變的情況以外，勘探報告一般都按國家相關規范規定執行，滿足設計要求，都會對沉樁影響進行分析，樁基施工單位只要仔細閱讀地質報告，或者咨詢巖土工程師相關問題，了解該場地地質土層的分布情況，以及各地基土層的工程地質性質，對不同類型的地基土采取不同應對措施，也就不必擔心沉樁過程中出現的各類問題了。

　　土的形成是地殼原巖在復雜的地質條件下經過漫長的地質年代，經受各種風化作用，經剝蝕、搬運、沉積而形成的一種松散顆粒的集合體。土層受到其生成環境和地質歷史變遷等因素的影響，不同類型的地基土層，工程地質性質也不同，力學性質差異也較大。根據本人的工作經驗及對此類問題的見解，談談蘇州地區各類地基土層對沉樁的影響。

　　沉樁過程其實是對土的刺入擠壓擾動過程。在可塑～硬塑的粘性土中，預制樁在垂直力作用下沉入粘性土層中，樁周土體發生劇烈的擠壓擾動，土中超孔隙水壓力急劇上升，導致在樁周土體一定范圍內產生重塑區，土的抗剪強度降低，樁端周圍土中孔隙水向樁身與樁周土體之間的空隙中排出，進而起到潤滑劑的作用，樁側動摩阻力很小，此時樁身容易下沉，此時樁的終止壓力值低于估算的極限承載力標準值。此沉樁過程中，壓樁阻力主要來自樁尖向下穿透土層時直接沖剪樁端土體的阻力，壓樁阻力并不一定隨樁的入土深度的增加而增大，而是取決于樁尖處土體的軟硬及松密性程度等因素，即由樁尖土體的抗沖剪阻力大小和抗隆起能力決定。壓樁阻力的變化主要是樁尖阻力的變化，但這是一種暫時的動態現象，一旦壓樁終止并隨著時間的推移，樁周土中超孔隙水壓力逐漸消散，樁周土的觸變時效性和再固結作用，土的抗剪強度逐漸恢復，在擠密作用下，甚至超過原始強度。因此，休止時間越長，導致側摩阻力恢復和增加，故一根樁的壓入應一次完成，中間停歇時間不宜過長，否則當樁側摩擦力恢復到一定程度后將難以繼續壓入。在一定的休止時間后，靜壓樁最后獲得的單樁極限承載力可比終止壓力值高出1.0-3.0倍。

　　在軟塑～流塑粘性土中，因該類土自身特性問題，即抗剪強度低，結構松軟，孔隙比大，導致其抵抗樁尖刺入的能力偏低，抱管作用也明顯偏小。樁在軟塑～流塑粘性土中的刺入作用較為明顯，孔隙水壓力雖然有一定的增長，但該類土孔隙比較大，且隨著樁周土體結構的變形破壞，孔隙水壓力消散的速度也明顯加快。因此，沉樁阻力和阻力變化范圍均比可塑～硬塑粘性土中的值小，較容易沉樁。如樁端置于軟塑～流塑粘性土中，壓樁終止并隨著時間的增長，樁周土體中的孔隙水壓力短時間內基本消散，樁周土隨之產生再固結作用，因軟塑～流塑粘性土的觸變性和高靈敏度，土的抗剪強度恢復慢，且強度恢復程度也比可塑～硬塑粘性土中的值低。在一定休止時間過后，承載力雖有一定恢復，但如在加大沉樁壓力，樁基還是很容易能繼續下沉。因此，如樁端置于軟塑～流塑土層中時，其工后沉降量會偏大。

　　在砂層中壓樁，由于砂層的滲透系數較大，沉樁產生的孔隙水壓力能迅速消散，壓樁阻力不僅隨著樁端砂土層的性質不同而變化。當砂層呈松散～稍密狀時，樁端在該砂層下沉時，由于該砂層孔隙比大，孔隙水壓力消散快，砂顆粒瞬時重新排列快，樁基下沉速度也快;當砂層呈中密～密實狀時，孔隙比較小，在滿載壓樁力作用下，砂顆粒之間瞬時重新排列較慢，砂顆粒之間的擠出咬合、剪脹作用和摩擦作用提供的反作用力使樁處于動態平衡狀態。因此，在砂層中沉樁時，沉樁阻力非常大，沉樁困難。當沉樁結束并卸載后，在一定的時間內，孔隙水壓力逐漸消散，砂顆粒之間會隨之產生部分相對滑動，顆粒重新排列，使樁端的承載力、樁側摩阻力有所降低，因此，樁的極限承載力小于壓樁結束時的終止壓力。

　　針對特殊地質層采取相應的措施處理，對于硬塑粘性土，采用新工藝焊接方法，縮短沉樁停留時間，加快單樁沉樁速度，避免因間歇時間過長導致沉樁困難;對密實砂土層，建議采用預先引孔方法，為砂顆粒重新排列變形提供一定的空間，減小砂土的剪脹作用產生的阻力;在流塑的淤泥質土層中，樁周土提供水平阻力較小，缺少對樁的水平向有效保護作用，因此應盡量避免接樁部位置于流塑的淤泥質土層中。

　　沉樁施工前，技術員應先翻閱地質報告，了解該場地地質條件，地基土層的分布情況，以及各地基土層的工程地質性質，是否存在影響沉樁的地質層，如硬塑粘性土層、密實砂土層、巖塊、溶洞等，對特殊地質層采取相應的處理措施，以確保沉樁順利。

　　參考資料：

　　[1]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊(第四版).北京：中國建筑工業出版社，2007

　　[2]史佩棟等.實用樁基工程手冊.北京:中國建筑工業出版社,1999

　　[3]中華人民共和國國家標準.建筑樁基技術規范(JGJ 94-2008).北京:中國建筑工業出版社,2008