某住宅樓樁基承載力不足分析

【摘要】文中通過(guò)與某住宅樓實(shí)際工程中混凝土灌注樁承載性測(cè)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，分析出在該工程中出現(xiàn)樁基承載力不足的主要原因，并研究了影響樁基承載力的必要因素，其中包含樁體材料特性、樁-土摩擦特性、樁體周圍土體特性和持力層土特性等，然后探討了這些特性對(duì)于樁基Q-S曲線的變化規(guī)律。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在本次工程中，影響樁基承載力的主要因素是樁基底部未干凈清理而出現(xiàn)軟弱層，并且持力層強(qiáng)度不足也是樁基承載力不足的主要影響因素。

【關(guān)鍵詞】住宅樓樁基；承載力；沉降

引言

樁基是建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行應(yīng)力傳送的地下結(jié)構(gòu)，不但要確保建筑結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性和安全性，同時(shí)也應(yīng)充分發(fā)揮出樁基的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益，因此，怎樣科學(xué)設(shè)定出樁基承載力是進(jìn)行樁體設(shè)計(jì)的重要技術(shù)性問(wèn)題之一。文中在對(duì)某住宅樓進(jìn)行樁基測(cè)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)部分樁存在沉降量較大，承載力未滿足設(shè)計(jì)值需要等狀況（如圖1中所示）。因?yàn)榛炷翗对谶\(yùn)作時(shí)機(jī)理較為復(fù)雜，且樁的承載性受長(zhǎng)度、徑長(zhǎng)、材料彈性模量、樁-土摩擦性質(zhì)、樁周圍土體和樁體端部持力層土體力學(xué)特性等眾多因素所影響，然而每個(gè)因素其對(duì)于樁基承載力影響的程度要視具體工程而定。文中以該住宅樓樁作為研究對(duì)象，與靜載檢測(cè)報(bào)告結(jié)合，分析了樁基承載力在豎向載荷下各個(gè)因素的影響情況，從而分析出了樁基承載力不足的主要原因。

1、住宅樓樁基抗壓靜載荷抽樣試驗(yàn)分析

1.1加載方式

設(shè)計(jì)單樁承載力特征值2890kN，工程樁驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值的2倍進(jìn)行加載，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值2640kN的兩倍為5780kN，故本次把5780kN分10級(jí)加載，首次加荷量可取分級(jí)加荷量的2倍為1156kN，以后每級(jí)分別累加578kN，當(dāng)樁頂加荷量累計(jì)至設(shè)計(jì)要求的最大加荷量5780kN時(shí)，可終至加載，然后分級(jí)卸載至零。分級(jí)加荷量分述如下：首次加載①-②1156kN、③1734kN、④2312kN、⑤2890kN、⑥3468kN、⑦4046kN、⑧4624kN、⑨5202kN、⑩5780kN

1.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

隨機(jī)抽取B2#、B35#、B50#進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，其中：B2#樁和B50#樁，由于在自然含水量狀態(tài)下，當(dāng)樁頂豎向最大加荷量達(dá)到5202kN時(shí)，樁頂總沉降量為80.31mm，由于樁頂累計(jì)沉降量超過(guò)80mm，因此終止加載；而B(niǎo)35#樁：在自然含水量狀態(tài)下，當(dāng)樁頂豎向最大加荷量達(dá)到2312kN時(shí)，樁頂總沉降量為81.42mm，由于樁頂累計(jì)沉降量超過(guò)80mm，因此終止加載。具體的單樁豎向抗壓載荷承載力狀況與測(cè)驗(yàn)結(jié)果如下表中所示。

由表中可知，B2#和B50#工程樁的沉降量隨所加靜載荷的變化曲線呈緩變型，不存在明顯的陡降段，S-lgt曲線隨時(shí)間變化沉降量變化較為平緩，S～lgQ曲線隨荷載的增加其斜率呈緩慢變化。而B(niǎo)35#工程樁在首次加荷1156KN時(shí)，樁體就呈直續(xù)下降趨勢(shì)（Q～S曲線呈陡變型）；當(dāng)下呈量達(dá)到67.26mm時(shí)、下沉量才趨于穩(wěn)定，Q～S曲線呈緩變型，無(wú)明顯的陡降段，S-lgt曲線隨時(shí)間變化沉降量變化較為平緩，S～lgQ曲線隨荷載的增加其斜率呈緩慢變化，并且根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011、《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014第4.4.2條規(guī)定并結(jié)合附圖Q～S、s-lgt、S～lgQ曲線和單樁荷載—沉降數(shù)據(jù)匯總表分析，該試樁在自然含水量狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力取S等于0.05D對(duì)應(yīng)荷載值為1536kN，承載力出現(xiàn)明顯不足，因此，必須要加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)致該樁基出現(xiàn)承載力不足的因素進(jìn)行分析，并提出切實(shí)有效的加固措施，以確保工程質(zhì)量。

2、住宅樓樁基承載力不足的影響因素分析

在具體開(kāi)展單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，樁基混凝土的澆筑時(shí)間均已滿足試驗(yàn)的齡期要求，并且試驗(yàn)前后均做了基樁完整性檢測(cè)，樁身完整性基本良好，前后無(wú)明顯變化，試驗(yàn)后檢查樁頭，無(wú)破損壓裂等現(xiàn)象，由此可排除基樁自身質(zhì)量問(wèn)題引起的變形沉降。因此，導(dǎo)致住宅樓裝機(jī)承載力不足的原因主要包括下面幾個(gè)方面。

2.1沉渣因素的影響

首先而言，樁底部沉渣的法向勁度系數(shù)受樁底部土層的軟弱程度影響，所以其也會(huì)對(duì)與樁基承載力帶來(lái)極大影響，伴隨樁基沉渣法向勁度系數(shù)降低，樁體的沉降量會(huì)變大，然而在樁底沉渣法向勁度系數(shù)降低至某一特定值后，樁基沉降變化量將會(huì)緩慢增大。而在該住宅樓樁基實(shí)際工程中，當(dāng)工程樁在首次加荷1156KN時(shí)，其Q～S曲線呈陡變型，且樁身呈直續(xù)下降的趨勢(shì)，當(dāng)下沉量達(dá)到67.26mm時(shí)，下沉量才趨于穩(wěn)定，Q～S曲線呈緩變型，說(shuō)明該工程樁底部有約為67.26mm厚的極軟弱層，導(dǎo)致樁基沉渣法向勁度系數(shù)降低，因此，導(dǎo)致該工程中樁基出現(xiàn)承載力不足等情況，所以應(yīng)先考慮極可能是由于未清理干凈的樁底沉渣所致。

2.2夾層的影響

其次考慮樁底持力層中有軟弱夾層或透鏡體。圖2中展示出樁底土層在彈性模量不同的情況下樁體的Q-S曲線圖，當(dāng)將持力層的彈性模量減少至原有的2/3、1/3和/1/6之時(shí)，樁的沉降量則變?yōu)樵嫉?.5、2.8和5倍之多，即隨著樁基底端持力土層彈性模量的增大，其沉降量會(huì)變小，樁體端部阻力便增大，而相應(yīng)樁基的承載性將升高。而在該工程中，根據(jù)加載情況分析，該層為極軟弱層，屬于泥或粉細(xì)砂等類型，層厚較薄，彈性模量較小，且處在樁端，因此，極易在成孔過(guò)程中穿透，故在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)該現(xiàn)象的可能性較小。在相同樁側(cè)土狀況下，如果樁體端部持力層的強(qiáng)度較高，則側(cè)向阻力會(huì)比持力層強(qiáng)度較低樁體要高，反之亦然。

2.3側(cè)摩阻力的影響

通過(guò)各類有關(guān)樁體側(cè)摩阻力規(guī)范中的取值標(biāo)準(zhǔn)能夠得出，當(dāng)樁體周圍土體狀況相同時(shí)，因施工工藝的差異，其側(cè)摩阻力也會(huì)出現(xiàn)不同，原因主要是由于施工工藝不同時(shí)，對(duì)于樁-土臨界處的影響形式與程度會(huì)有不同。對(duì)打入型樁，在沉樁時(shí)會(huì)擠壓樁周圍土層而使其更為密室，所以側(cè)摩阻力較大；而泥漿護(hù)壁鉆孔灌注型樁，在施工時(shí)會(huì)擾動(dòng)樁身周圍土體，使孔壁的應(yīng)力放出，可能將于樁-土臨界部位產(chǎn)生泥夾層，從而使得樁側(cè)摩阻力減小。而對(duì)各類預(yù)制型樁，因樁-土臨界處特征由樁體表面粗糙性決定，和制樁工藝相關(guān)；對(duì)各類灌注型樁，樁-土面狀況由成孔時(shí)裝置對(duì)孔壁擾動(dòng)等情況決定，通常其相對(duì)較為粗糙，規(guī)則性差。

而在本次工程中，由于首次加荷承載力首先應(yīng)由樁身側(cè)摩阻力承擔(dān)，隨著分級(jí)荷載的加大，端承力才發(fā)揮作用。B35#工程樁在首次加載時(shí)，樁身呈直續(xù)下降趨勢(shì)（Q～S曲線呈陡變型），當(dāng)下沉量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，下沉量才趨于穩(wěn)定，Q～S曲線呈緩變型，說(shuō)明側(cè)摩阻力在整個(gè)承載力性能中分擔(dān)的比例很小，幾乎沒(méi)有發(fā)揮作用；究其原因，B35#樁屬新增樁，與毗鄰的四根樁呈梅花型布置，且與毗鄰圍著的四根樁間距較?。ú蛔?米），在成孔過(guò)程中樁身周圍土體受到擾動(dòng)，造成樁側(cè)土體對(duì)樁的摩阻力減小，又因該樁成孔工藝為泥漿護(hù)壁，故樁側(cè)摩阻力又一次減小，在實(shí)際過(guò)程中可不考慮側(cè)摩阻力。

本次參加測(cè)試的3根新增工程樁，極差超過(guò)平均值的30%，且極差相差懸殊很大，為了排除試驗(yàn)結(jié)果中出現(xiàn)的特殊異常的情況，并能客觀準(zhǔn)確地確定單樁承載力，建議擴(kuò)大檢測(cè)范圍，在該工程樁周圍至少再做二根試驗(yàn)樁進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證評(píng)定，同時(shí)應(yīng)對(duì)B35#樁進(jìn)行加固處理等措施，以確保工程質(zhì)量。

結(jié)論：

綜上可得，住宅樓樁基承載力出現(xiàn)不足會(huì)由多方面因素引起，主要包括：首先，樁體材料質(zhì)量會(huì)對(duì)樁基承載力產(chǎn)生較大影響，施工中要嚴(yán)格管控好材料與施工工藝，同時(shí)作好及時(shí)的檢驗(yàn)工作，以保證樁基承載性；其次，樁底部沉渣也會(huì)嚴(yán)重影響樁基承性，所以在施工中應(yīng)確保樁長(zhǎng)，要盡可能保證樁可打入持力層中，且在混凝土澆筑前清除干凈孔底雜物；樁-土臨界處條件和樁周土層強(qiáng)度、密實(shí)情況等也均會(huì)對(duì)樁基承載性造成一定影響，施工時(shí)要盡可能減少或防止擾動(dòng)孔壁，比如可采取干式鉆孔方法等。此外，利用靜壓以壓實(shí)樁周的土體，這對(duì)提升樁基承載力十分有利，同時(shí)考慮工程區(qū)域內(nèi)的地層狀況相近，該住宅樓的其他承載力不足樁也可能是因樁長(zhǎng)較短未插進(jìn)持力層及樁基底端沉渣較多等因素所致。

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作者簡(jiǎn)介：

王彥芳，（1983～）女，甘肅省天水市人，工程師，畢業(yè)于天水師范學(xué)院建筑經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)。