不同類型地基土對(duì)預(yù)制樁沉樁的影響分析

　　摘 要：根據(jù)蘇州地區(qū)的地質(zhì)勘探資料與靜壓樁施工經(jīng)驗(yàn)，本文著重分析不同地基土層對(duì)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(yīng)的樁基施工建議。

　　關(guān)鍵詞：終壓力,單樁豎向承載力,孔隙水壓力,沉樁

　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度也在加快。在工程建設(shè)中，要求速度快，質(zhì)量高，尤其在地基基礎(chǔ)施工過程中，要求樁基礎(chǔ)施工工期短，低噪音，承載力高，效率高，質(zhì)量保證。然而，樁型和施工工藝的選擇正確與否關(guān)系到工程能否順利進(jìn)展。靜壓預(yù)制樁是大多設(shè)計(jì)者和業(yè)主的首選方案，預(yù)制樁較為直觀，施工快捷、質(zhì)量可靠，低噪音，無(wú)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(shí)粉砂性土?xí)r，沉樁困難)。

　　在工作過程中，經(jīng)常有業(yè)主或施工單位抱怨地質(zhì)報(bào)告不準(zhǔn)，擔(dān)心樁基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)值，或者出現(xiàn)沉樁困難而截樁現(xiàn)象。一般而言，在排除土層發(fā)生突變的情況以外，勘探報(bào)告一般都按國(guó)家相關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，滿足設(shè)計(jì)要求，都會(huì)對(duì)沉樁影響進(jìn)行分析，樁基施工單位只要仔細(xì)閱讀地質(zhì)報(bào)告，或者咨詢巖土工程師相關(guān)問題，了解該場(chǎng)地地質(zhì)土層的分布情況，以及各地基土層的工程地質(zhì)性質(zhì)，對(duì)不同類型的地基土采取不同應(yīng)對(duì)措施，也就不必?fù)?dān)心沉樁過程中出現(xiàn)的各類問題了。

　　土的形成是地殼原巖在復(fù)雜的地質(zhì)條件下經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，經(jīng)受各種風(fēng)化作用，經(jīng)剝蝕、搬運(yùn)、沉積而形成的一種松散顆粒的集合體。土層受到其生成環(huán)境和地質(zhì)歷史變遷等因素的影響，不同類型的地基土層，工程地質(zhì)性質(zhì)也不同，力學(xué)性質(zhì)差異也較大。根據(jù)本人的工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)此類問題的見解，談?wù)勌K州地區(qū)各類地基土層對(duì)沉樁的影響。

　　沉樁過程其實(shí)是對(duì)土的刺入擠壓擾動(dòng)過程。在可塑～硬塑的粘性土中，預(yù)制樁在垂直力作用下沉入粘性土層中，樁周土體發(fā)生劇烈的擠壓擾動(dòng)，土中超孔隙水壓力急劇上升，導(dǎo)致在樁周土體一定范圍內(nèi)產(chǎn)生重塑區(qū)，土的抗剪強(qiáng)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(jìn)而起到潤(rùn)滑劑的作用，樁側(cè)動(dòng)摩阻力很小，此時(shí)樁身容易下沉，此時(shí)樁的終止壓力值低于估算的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。此沉樁過程中，壓樁阻力主要來(lái)自樁尖向下穿透土層時(shí)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(shí)的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，一旦壓樁終止并隨著時(shí)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(shí)效性和再固結(jié)作用，土的抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，在擠密作用下，甚至超過原始強(qiáng)度。因此，休止時(shí)間越長(zhǎng)，導(dǎo)致側(cè)摩阻力恢復(fù)和增加，故一根樁的壓入應(yīng)一次完成，中間停歇時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則當(dāng)樁側(cè)摩擦力恢復(fù)到一定程度后將難以繼續(xù)壓入。在一定的休止時(shí)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(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)松軟，孔隙比大，導(dǎo)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(zhǎng)，但該類土孔隙比較大，且隨著樁周土體結(jié)構(gòu)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(shí)間的增長(zhǎng)，樁周土體中的孔隙水壓力短時(shí)間內(nèi)基本消散，樁周土隨之產(chǎn)生再固結(jié)作用，因軟塑～流塑粘性土的觸變性和高靈敏度，土的抗剪強(qiáng)度恢復(fù)慢，且強(qiáng)度恢復(fù)程度也比可塑～硬塑粘性土中的值低。在一定休止時(shí)間過后，承載力雖有一定恢復(fù)，但如在加大沉樁壓力，樁基還是很容易能繼續(xù)下沉。因此，如樁端置于軟塑～流塑土層中時(shí)，其工后沉降量會(huì)偏大。

　　在砂層中壓樁，由于砂層的滲透系數(shù)較大，沉樁產(chǎn)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(zhì)不同而變化。當(dāng)砂層呈松散～稍密狀時(shí)，樁端在該砂層下沉?xí)r，由于該砂層孔隙比大，孔隙水壓力消散快，砂顆粒瞬時(shí)重新排列快，樁基下沉速度也快;當(dāng)砂層呈中密～密實(shí)狀時(shí)，孔隙比較小，在滿載壓樁力作用下，砂顆粒之間瞬時(shí)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(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。因此，在砂層中沉樁時(shí)，沉樁阻力非常大，沉樁困難。當(dāng)沉樁結(jié)束并卸載后，在一定的時(shí)間內(nèi)，孔隙水壓力逐漸消散，砂顆粒之間會(huì)隨之產(chǎn)生部分相對(duì)滑動(dòng)，顆粒重新排列，使樁端的承載力、樁側(cè)摩阻力有所降低，因此，樁的極限承載力小于壓樁結(jié)束時(shí)的終止壓力。

　　針對(duì)特殊地質(zhì)層采取相應(yīng)的措施處理，對(duì)于硬塑粘性土，采用新工藝焊接方法，縮短沉樁停留時(shí)間，加快單樁沉樁速度，避免因間歇時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致沉樁困難;對(duì)密實(shí)砂土層，建議采用預(yù)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(chǎn)生的阻力;在流塑的淤泥質(zhì)土層中，樁周土提供水平阻力較小，缺少對(duì)樁的水平向有效保護(hù)作用，因此應(yīng)盡量避免接樁部位置于流塑的淤泥質(zhì)土層中。

　　沉樁施工前，技術(shù)員應(yīng)先翻閱地質(zhì)報(bào)告，了解該場(chǎng)地地質(zhì)條件，地基土層的分布情況，以及各地基土層的工程地質(zhì)性質(zhì)，是否存在影響沉樁的地質(zhì)層，如硬塑粘性土層、密實(shí)砂土層、巖塊、溶洞等，對(duì)特殊地質(zhì)層采取相應(yīng)的處理措施，以確保沉樁順利。

　　參考資料：

　　[1]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007

　　[2]史佩棟等.實(shí)用樁基工程手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999

　　[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-2008).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008