1、靜壓樁的沉樁機理及常見問題及處理1前言至今，管樁在廈門地區的應用已有十多年的歷史，特別是近幾年，隨著福建省境內管樁 生產企業的不斷涌現，管樁產量大幅提高，價格也隨之下降，促使管樁特別是預應力高 強混凝土管樁在廈門的工業與民用建筑中得到廣泛應用。施工方法主要采用靜壓抱壓式 沉樁，靜壓法施工是通過靜力壓樁機的壓樁機構以壓樁機自重和機架上的配重提供反力 而將樁壓入土中的沉樁工藝。由于這種方法具有無噪音、無振動、無沖擊力等優點，適 應對綠色巖土工程的要求；同時壓樁樁型一般選用預應力管樁，該樁作基礎具有工藝簡 明，質量可靠，造價低，檢測方便的特性。兩者的結合便大大推動了靜壓管樁在廈門地 區的應用。原來廈

2、門地區管樁設計和施工主要參照廣東省標準預應力混凝土管樁基礎 基礎技術規程DBJ/T15-22-98，由于管樁基礎設計和施工的特殊性，廈門地區根據國家 現行的有關標準、規范、在總結廈門地區勘察、設計、施工及工程質量驗收的基礎上， 制定了廈門地區管樁技術規程建筑預應力混凝土管樁基礎技術規程DBJ13-59-2004 （2004-09-01實施）。在根據規程設計和施工的基礎上，也希望對靜壓樁的沉樁機理 及工程實踐中的應用有進一步的了解，本文為此作一介紹，與大家共勉。2靜壓樁的設計樁基礎設計，應根據建筑物特點，仔細了解地質資料提供的場地土的工程特點，合理選 擇樁徑，主要包括以下計算或驗算：（1）、根據

3、樁基的使用功能和受力特征進行樁基的豎 向抗壓或抗拔承載力計算；（2）、對經常受水平荷載作用的高層建筑，應進行水平承載力 計算；（3）、樁身承載力驗算；（4）、當樁端平面下存在軟弱下臥層時，應驗算軟弱下臥層 的承載力；（5）、按照先行國家標準，進行樁基礎沉降驗算；（5）、承臺內力與承載力驗算。 樁端持力層為全風化巖或強風化巖，單樁豎向承載力特征值一般由樁身強度控制，抗拔 承載力一般由樁身強度控制。當樁端平面下存在軟弱下臥層時，應慎重計算，同時樁端 持力層厚度應滿足要求，如太薄，設計時應考慮被穿越的可能性。3靜壓樁沉樁機理沉樁施工時，樁尖“刺入”土體中時原狀土的初應力狀態受到破壞，造成樁尖下土體的

4、壓 縮變形，土體對樁尖產生相應阻力，隨著樁貫入壓力的增大，當樁尖處土體所受應力超 過其抗剪強度時，土體發生急劇變形而達到極限破壞，土體產生塑性流動（粘性土）或 擠密側移和下拖（砂土），在地表處，粘性土體會向上隆起，砂性土則會被拖帶下沉 在地面深處由于上覆土層的壓力，土體主要向樁周水平方向擠開，使貼近樁周處土體結 構完全破壞。由于較大的輻射向壓力的作用也使鄰近樁周處土體受到較大擾動影響，此 時，樁身必然會受到土體的強大法向抗力所引起的樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗，當樁 頂的靜壓力大于沉樁時的這些抵抗阻力，樁將繼續“刺入”下沉。反之，則停止下沉。壓樁時，地基土體受到強烈擾動，樁周土體的實際抗剪強度與

5、地基土體的靜態抗剪強度 有很大差異。隨著樁的沉入，樁與樁周土體之間將出現相對剪切位移，由于土體的抗剪 強度和樁土之間的粘著力作用，土體對樁周表面產生摩阻力。當樁周土質較硬時，剪 切面發生在樁與土的接觸面上;當樁周土體較軟時，剪切面一般發生在鄰近于樁表面處的 土體內，粘性土中隨著樁的沉入，樁周土體的抗剪強度逐漸下降，直至降低到重塑強度。 砂性土中，除松砂外，抗剪強度變化不大，各土層作用于樁上的樁側摩阻力并不是一個 常值，而是一個隨著樁的繼續下沉而顯著減少的變值，樁下部摩阻力對沉樁阻力起顯著 作用，其值可占沉樁阻力的5080%，它與樁周處土體強度成正比，與樁的入土深度成 反比。粘性土中，樁尖處土體

6、在擾動重塑、超靜孔降水壓力作用下，土體的抗壓強度明顯下降。 砂性土中，密砂受松馳效應影響土體抗壓強度減少，松砂受擠密效應影響土體抗壓強度 增大，在成層土地基中，硬土中的樁端阻力還將受到分界處粘土層的影響，上覆蓋層為 軟土時，在臨界深度以內樁端阻力將隨壓入硬土內深度增加而增大。下臥為軟土時，在 臨界厚度以內樁端阻力將隨壓入硬土的增加而減少。一般將樁摩阻力從上到下分成三個區：上部柱穴區，中部滑移區，下部擠壓區。施工中 因接樁或其它因素影響而暫停壓樁的間歇時間的長短雖對繼續下沉的樁尖阻力無明顯影 響，但對樁側摩阻力的增加影響較大，樁側摩阻力的增大值與間歇時間長短成正比，并 與地基土層特性有關，因此在

7、靜壓法沉樁中，應合理設計接樁的結構和位置，避免將樁 尖停留在硬土層中進行接樁施工。4終壓力與極限承載力在靜壓樁施工完成后，土體中孔隙水壓力開始消散，土體發生固結強度逐漸恢復，上部 樁柱穴區被充滿，中部樁滑移區消失，下部樁擠壓區壓力減小，這時樁才開始獲得了工 程意義上的極限承載力。從大量的工程實踐看，粘性土中長度較長的靜壓樁其最終的極 限承載力比壓樁施工時的終壓力要大，在某些土體固結系數較高的軟土地區，靜壓樁最 后獲得的單樁豎向極限承載力可比終壓力值高出一二倍，但是粘性土中的短樁，土體強 度經一段時間的恢復，摩阻力雖有提高，但因樁身短，側摩阻力占樁的極限承載力的比 例差異不大，最終極限承載力達不

8、到樁的終壓力。因此樁的終壓力與極限承載力是兩個 不同的概念，一些初接觸靜壓樁的設計、施工人員往往將兩者混為一談。兩者數值上不 一定相等，主要與樁長、樁周土及樁端土的性質有關，但兩者也有一定的聯系。汕頭市 總結本地經驗提出了自己的做法，對一些設計承載力較高的工程，終壓力值宜盡量達到設 計取值的1.51.7倍，并視土質及布樁情況考慮復壓;對于1421m的中長樁,終壓力控制在 設計值的1.72倍以上，宜復壓3次;而小于14 m的短樁，終壓力控制在設計值的22.5倍 以上,并復壓35次。廣東省靜壓樁基礎技術規程編制組通過大量樁基資料的統計分析，提出一個樁的極 限承載力與終壓力之間的關系經驗公式：當 L

9、21m 時，Quk=aRsm = (1.01.20) Rsm式中：Quk靜壓樁單樁豎向極限承載力標準值Rsm靜壓樁的終壓力值，不宜大于管樁樁身豎向承載力設計值的1.6倍樁長一些，土質好一些，土體恢復系數a可取上限值；反之取下限值。這個經驗公式有 下列兩個用途：一是已知終壓力、樁長及土質情況，可以粗估靜壓樁的極限承載力。如 終壓力為3600KN，樁長7m，土體恢復系數取0.6，則估算樁的極限承載力 Quk =0.6x3600=2160KN；二是已知單樁豎向極限承載力、樁長和土質情況，可選擇壓樁時的 終壓力值。如樁長為7m，土體恢復系數取0.7,要求樁的極限承載力達2400KN，則終壓 力值應為R

10、sm2400/0.7=3430KN，所以可選用3600KN壓樁機施壓。由于各地區地質情況差別較大，所以壓樁力宜以現場試壓樁確定，根據壓樁力、樁長、 樁端進入持力層深度、參考類似工程經驗綜合確定。4常見質量事故分析及處理總結近年來靜壓樁設計和施工經驗，可以發現一些常見問題。4.1浮樁由于靜壓樁是擠土樁，在場地樁數量較多，樁距較密的情況下，時常后壓的樁會對已壓 的樁產生浮樁，特別對于短樁，易形成所謂的吊腳樁。這種樁在做靜載試驗時，開始沉 降較大，曲線較陡，但當樁尖達到持力層，承載力又有明顯增加，沉降曲線又趨于平緩， 這是樁身上抬的典型曲線。浮樁除了靜載沉降偏大外，對樁而言可能會把接頭拉斷，樁 尖脫

11、空，同時大大增加對四周樁的水平擠壓力，導致樁傾斜偏位。觀察場地浮樁情況可在 樁基施工時先打幾根觀測樁，數量和位置應具有代表性，打樁過程中可通過對觀測樁的 監測了解場地的大致浮樁情況。在處理上施工前合理安排壓樁順序，同一單體建筑物一般要求先壓場地中央的樁，后壓周 邊的樁;先壓持力層較深的樁，后壓較淺的樁。同一場地的多棟單體建筑宜分散跳打。同時 減少單位時間沉樁數量。出現樁身上抬后一般采用復壓的辦法使樁基按正常使用，但對 承受水平荷載的基礎要慎重。4.2引孔壓樁的問題為了防止樁間的擠土效應太大，或土質太硬而使樁身較短，施工中往往采用引孔壓樁的 工藝，即先鉆比管樁略小規格的直徑鉆孔，深度是樁長的（2

12、/31） L，然后將管樁沿 預鉆孔壓下去。引孔應隨引隨壓，中間間隔時間不宜大長，否則孔內積水，一是會軟化 樁端土，待水消散后孔底會留有一定空隙；二是積水往樁外壁冒，削弱了樁的側摩阻力。 對于較硬土質中引孔壓樁還會有樁尖達不到引孔孔底的現象，施工完成后孔底積水使土 體軟化，使承載力達不到設計要求。4.3樁端封口不實當樁尖有縫隙，地下水水頭差的壓力可使樁外的水通過縫隙進入樁管內腔，若樁尖附近 的土質是泥質土，遇水易軟化，從而直接影響樁的承載力。對于樁靴的焊接質量要求與 端板間無間隙、錯位，保證焊縫飽滿,無氣孔。施焊對稱進行，焊拉時間控制得當，焊接完成 后自然冷卻10分鐘左右方可施打，因高溫焊縫遇水

13、后變脆，容易開裂。工程上比較有效的 補救技術措施是采用“填芯混凝土”法，即在管樁施壓完畢后立即灌入高度為1.2m左右的 C20細石混凝土封底，樁端不漏水，樁端附近水壓平衡，樁端土承受三相壓力，承載力 能保持穩定。4.4樁頂（底）開裂由于目前壓樁機越來越大，最重可達6800KN，對于較硬土質，管樁有可能仍然壓不到設 計標高，在反復復壓情況下，管樁樁身橫向產生強烈應力，如果樁還是按常規配箍筋，樁 頂混泥土抗拉不足開裂，產生垂直裂縫，為處理帶來很大困難。另一種情況就是管樁由 軟弱土層突然進入硬持力層，沒有經過渡層，樁機油壓迅速升高，樁身受到瞬間沖擊力也容 易引起樁頂開裂，如果硬持力層面不平整，樁靴卡

14、不進土引起樁頭折斷破碎，樁機油壓又下 降，再壓時壓力不穩定，吊線測量樁長發現比入土部分短。處理上事前改進樁尖形式（圓錐 形樁尖易滑），事后用壓力灌漿把樁底破碎混凝土粘結住，適當折減承載力設計值。4.5地質構造帶不少地段處在地質斷裂破碎帶上，在這些場地采用靜壓樁，由于受構造斷裂的影響，地 層結構受到改變，破碎帶作為地下水通道常軟化持力層。壓樁時雖滿足終壓力及樁長要 求,而靜載時樁又不合格。不合格樁長范圍可從8米至30米都會出現，與規程統計的經 驗公式完全不符，可見由于土體的破碎加上水的潤滑，土的抗剪強度基本散失，壓力不再隨 樁長的增加而增加，這要特別引起重視。對于有軟硬夾層，尤其是硬夾層不厚的情

15、況下， 施工時樁尖到達硬夾層，由于超孔壓的反向作用，使樁的終壓力滿足設計要求，而施工 完成后隨孔壓消散，土抗剪強度還沒恢復，靜載時樁尖土承受更大的壓力，傳遞到軟弱 下臥層后引起該層土壓縮增大，進而樁頂下沉增加，位移不滿足要求。4.6斷樁壓樁時碰到孤石或其它障礙物使樁尖偏移，同時樁身混凝土強度高，導致樁身脆端,此時應 補樁處理。4.7短樁壓樁時碰到孤石或其它障礙物使樁端達不到持力層，樁長較短，相鄰樁長相差較大，此時 應視情況補樁處理。4.8超送樁由于地質資料只提供地質情況參考，尤其是地質情況復雜地區，配樁長度較難確定，如 果配樁較短，將導致樁超送，樁頂低于設計標高，此時應待基槽開挖后視樁頂標高采

16、取 承臺做鍋底或接樁。如樁頂低于設計標高不多如小于等于500MM，可將承臺局部做成鍋 底配構造筋處理；如樁頂低于設計標高較多應接樁處理，接樁方法有兩種：混凝土灌注 樁接樁和倒接樁。混凝土灌注樁接樁是采用人工挖孔或模板成孔后灌注混凝土樁頭的接 樁方法，此種方法質量可靠但工期較長，材料費較高。倒接樁是利用現場砍下的樁頭倒 過來與基樁樁頭鋼板焊接的一種接樁方法，此種方法簡單，工期短，材料利用率高但質 量值得商榷，原因一是由于場地工作面小，坑內焊接質量不易保證，二是現場砍下的樁 頭質量亦難保證，三是接樁位置一般在樁上部，此部位正是樁受豎向力和水平力較大處 接頭處或砍下的樁頭如有質量問題對整個建筑影響較大。4.9基坑開挖由于靜壓樁逐漸用在高層建筑中，基坑開挖不可避免。應根據開挖深度考慮是否需要先圍 護開挖再沉樁的方案。邊打樁邊開挖是不可取的，先打樁后開挖應考慮對稱均勻，如在中間 開挖把土堆在周圍就會造成四周和中心的土體高差懸殊，同時超孔隙水壓及震動會使管 樁傾斜或折斷，所以合理制定