关于桩基础选择与进入良好持力层重要性的研究

鲁骏鹏

摘 要：文章通过对桩基础选择持力层和桩端进入持力层的实践，结合工程检测实例，分析和研究了在工程安全方面，桩端选择与进入良好持力层的重要性。

关键词：桩基础；持力层；重要性

桩基础是一切建筑的根本，桩基础的稳定性决定了建筑的稳定性与安全性，而桩基础持力层的选择与桩基础施工中的桩端能否进入持力层，则是决定桩基础稳定性的最重要因素。

1 桩基础选择良好桩端持力层的重要性

按现行桩基工程技术规范，所有类型桩基础其竖向承载力设计时的承载力值均为桩端土与桩周土侧受力之和，设置桩基础的目的不仅仅在于其改善软弱地基的承载力，也要考虑其沉降因素，往往由于桩端没有进入良好的持力层，致使其沉降较大，使得总沉降不能满足要求，这样的地基处理无疑是失败的。

桩基础选择良好桩端持力层并且桩端进入良好的持力层，是很重要的，一个是将桩端承载力（含持力层桩端侧阻）做为安全储备，防止上层软弱土的负摩阻或砂土液化；二是进入一定嵌固深度，防止桩体倾斜或浮桩。

从理论上理解是否选择好的桩端持力层并不重要，重要的是只要满足了承载力、变形及稳定验算后，一切都是可以的，但是在深厚软弱土层中，这些计算往往是定性的，定量计算与实际相差较多，难以吻合，所以在实际工程中桩基础选择什么样的持力层是很重要的事。虽然说有些桩长相对比较长，但那也要看上部结构荷载的影响，如果说是厂房或低层一类要求承载力比较小的建筑物可以满足要求，这种就是通常所讲的摩擦桩，但是提到端层桩就与它所选的持力层密切关系，比如：持力层为砂层或粗砂层，有些桩基础在施工时它的压桩力可能满足设计的要求，但是经过一段时间后它的压力可能就没有之前那么大了，因为有的砂层存在液化现象，选择这样的持力层对建筑物的危害是很大的。

2 桩端进入良好持力层的重要性

桩端选择良好的持力层，不但可以增加单桩极限承载力，还能够有效控制沉降。反之，工程容易出现这样或那样的问题。而桩端按要求进入一定嵌固深度，达到良好的持力层则是更加重要的，如果选择好了适合工程的良好的持力层，并在桩基础施工中完好的进入一定嵌固深度到这个持力层，那么就会保证桩基础和建筑物的稳定性，反之会产生很大的沉降，如果没有及时处理，会导致建筑物失稳，甚至倾斜乃至倒塌。

下面用一个实例来说明：某煤业集团总医院综合医疗大楼工程位于辽宁省调兵山市调兵山大街，该工程是拆除原有部分建筑物并扩建，占地面积49903平方米，总建筑面积约54509平方米，拟建主楼16层，附楼5层，地下停车场1层，通过勘察单位提供的本工程岩土工程勘察报告，确定土层顺序由上至下如下：①杂填土：松散，不宜利用。②粉质粘土：可塑-软塑状态，分布稳定，承载力低，可做低层建筑物天然地基。②-1粉质粘土：可塑-软塑状态，分布稳定，承载力低，可做低层建筑物天然地基。③角砾：为中硬土，分布稳定，是拟建物良好的基础持力层或下卧层。④砂岩、泥岩：为中硬土，分布稳定，是拟建物良好的基础持力层或下卧层。⑤角砾岩：为中硬土，分布稳定，是拟建物良好的基础持力层或下卧层。

综合研究分析确定持力层为③角砾，基桩设计形式为为螺旋钻孔压灌桩。为了验证设计的可行性，在龄期满足的条件下，2011年4月6日至4月11日进行了三根试验桩（2根桩径为800mm，1根桩径为600mm）的检测，检测方法为低应变反射波法和静载荷试验检测（抗压、抗拔），检测目的是：（1）通过低应变反射波法检测，评价桩身完整性。（2）通过单桩竖向抗压静载试验检测，判定单桩竖向抗压承载力特征值是否满足设计要求。（3）通过单桩竖向抗拔静载试验检测，判定单桩的竖向抗拔承载力特征值是否满足设计要求。

首先对三根试桩进行了低应变反射波法检测，经检测结果如表1所示。

三根试桩全部为Ⅰ类桩：桩身砼结构完整。桩底反射合理，实测波速在合理范围内，桩底反射波到达前，无同相反射信号出现。满足设计要求。

随后对试1和试2号桩进行了单桩竖向抗压静载试验，现场试验采用慢速维持荷载法，最大加载量按设计单桩竖向承载力设计值的2倍进行，逐级等量加载。

现场检测记录如下：

试1号桩单桩竖向抗压承载力特征值1800kN，加载至最大加荷值为3600kN时，对应的桩身沉降量为39mm，检测结果可以满足设计要求。

试2号桩单桩竖向抗压承载力特征值1200kN，当现场荷载为800kN时，对应的桩身沉降为2.61mm；当现场荷载为1200kN时，对应的桩身沉降为5.23mm；当现场荷载为1600kN时，对应的桩身沉降为10.36mm；当现场荷载为2000kN时，对应的樁身沉降达到30.56mm，已经出现了陡降，而当现场荷载加载为2400kN时，对应的桩身沉降则为69.12mm；最后当现场加载至2800kN时，桩身沉降为220.41mm，现场记录仪已经无法加载和记录沉降，桩身已经可以用目测来观察沉降，可以判定试2号桩的桩身承载力不能满足设计要求。试2号桩Q-S曲线及汇总表如图1所示。

出现这样情况后，业主单位立即与设计单位、施工单位、监理单位以及检测单位在施工现场分析了试验桩出现问题的原因：由低应变反射波法检测试2号桩的桩身完整性来看，判断试2号桩的桩身并无断桩或其它缺陷，而在单桩竖向抗压静载试验中的沉降量却大大超出了规范里所规定的正常沉降量，本工程的持力层为③角砾，fak=240kPa，说明持力层的选择符合本工程的承载力设计；持力层的上一层为②-1粉质粘土层，fak=120kPa，所以造成桩身沉降量过大而不能满足设计要求，就是因为在桩基础在施工中，打入过浅，桩端没有能够进入到持力层③角砾层，而是停留在②-1粉质粘土层，从而使桩身产生了很大的沉降，不能满足设计承载力。

下面再深入研究一下由于上面原因的问题桩对建筑物的危害性。如果施工单位没有按要求将桩端打入持力层，接下来没有检测单位前期对桩基础的检测，那么对后期的主体施工就具有致命性的危害，轻则桩基下沉轻微或不均匀造成楼体倾斜，严重的像上面试验桩所出现那么大的沉降可能会造成整个楼体的塌陷，成为“楼倒倒”，对人员的生命安全造成极大地威胁，后果不堪设想。

由此可见，桩端进入良好持力层在桩基础施工中的重要性和必须性，如果稍有疏忽就会造成日后建筑物的危险。