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摘 要：根据苏州地区的地质勘探资料与静压桩施工经验，本文着重分析不同地基土层对静压桩沉桩、终压力和单桩竖向极限承载力的影响，并提出相应的桩基施工建议。
关键词：终压力；单桩竖向承载力；孔隙水压力；沉桩
Abstract: According to the Suzhou area geological exploration data and static pressure pile construction experience, this paper analyzes the different foundation soil on the static pressure pile, the final pressure and vertical ultimate bearing capacity of single pile, and puts forward the corresponding suggestions for the construction of pile foundation.
Key words: end pressure; the vertical bearing capacity of single pile; pore water pressure; pile
中圖分类号: U655.55+2 文献标识码:A 文章编号:
随着经济建设步伐的加快，基础设施建设速度也在加快。在工程建设中，要求速度快，质量高，尤其在地基基础施工过程中，要求桩基础施工工期短，低噪音，承载力高，效率高，质量保证。然而，桩型和施工工艺的选择正确与否关系到工程能否顺利进展。静压预制桩是大多设计者和业主的首选方案，预制桩较为直观，施工快捷、质量可靠，低噪音，无排烟污染，且单桩承载力高。比较适于湖相和海相沉积的土层（遇密实粉砂性土时，沉桩困难）。
在工作过程中，经常有业主或施工单位抱怨地质报告不准，担心桩基承载力达不到设计值，或者出现沉桩困难而截桩现象。一般而言，在排除土层发生突变的情况以外，勘探报告一般都按国家相关规范规定执行，满足设计要求，都会对沉桩影响进行分析，桩基施工单位只要仔细阅读地质报告，或者咨询岩土工程师相关问题，了解该场地地质土层的分布情况，以及各地基土层的工程地质性质，对不同类型的地基土采取不同应对措施，也就不必担心沉桩过程中出现的各类问题了。
土的形成是地壳原岩在复杂的地质条件下经过漫长的地质年代，经受各种风化作用，经剥蚀、搬运、沉积而形成的一种松散颗粒的集合体。土层受到其生成环境和地质历史变迁等因素的影响，不同类型的地基土层，工程地质性质也不同，力学性质差异也较大。根据本人的工作经验及对此类问题的见解，谈谈苏州地区各类地基土层对沉桩的影响。
沉桩过程其实是对土的刺入挤压扰动过程。在可塑～硬塑的粘性土中，预制桩在垂直力作用下沉入粘性土层中，桩周土体发生剧烈的挤压扰动，土中超孔隙水压力急剧上升，导致在桩周土体一定范围内产生重塑区，土的抗剪强度降低，桩端周围土中孔隙水向桩身与桩周土体之间的空隙中排出，进而起到润滑剂的作用，桩侧动摩阻力很小，此时桩身容易下沉，此时桩的终止压力值低于估算的极限承载力标准值。此沉桩过程中，压桩阻力主要来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，压桩阻力并不一定随桩的入土深度的增加而增大，而是取决于桩尖处土体的软硬及松密性程度等因素，即由桩尖土体的抗冲剪阻力大小和抗隆起能力决定。压桩阻力的变化主要是桩尖阻力的变化，但这是一种暂时的动态现象，一旦压桩终止并随着时间的推移，桩周土中超孔隙水压力逐渐消散，桩周土的触变时效性和再固结作用，土的抗剪强度逐渐恢复，在挤密作用下，甚至超过原始强度。因此，休止时间越长，导致侧摩阻力恢复和增加，故一根桩的压入应一次完成，中间停歇时间不宜过长，否则当桩侧摩擦力恢复到一定程度后将难以继续压入。在一定的休止时间后，静压桩最后获得的单桩极限承载力可比终止压力值高出1.0-3.0倍。
在软塑～流塑粘性土中，因该类土自身特性问题，即抗剪强度低，结构松软，孔隙比大，导致其抵抗桩尖刺入的能力偏低，抱管作用也明显偏小。桩在软塑～流塑粘性土中的刺入作用较为明显，孔隙水压力虽然有一定的增长，但该类土孔隙比较大，且随着桩周土体结构的变形破坏，孔隙水压力消散的速度也明显加快。因此，沉桩阻力和阻力变化范围均比可塑～硬塑粘性土中的值小，较容易沉桩。如桩端置于软塑～流塑粘性土中，压桩终止并随着时间的增长，桩周土体中的孔隙水压力短时间内基本消散，桩周土随之产生再固结作用，因软塑～流塑粘性土的触变性和高灵敏度，土的抗剪强度恢复慢，且强度恢复程度也比可塑～硬塑粘性土中的值低。在一定休止时间过后，承载力虽有一定恢复，但如在加大沉桩压力，桩基还是很容易能继续下沉。因此，如桩端置于软塑～流塑土层中时，其工后沉降量会偏大。
在砂层中压桩，由于砂层的渗透系数较大，沉桩产生的孔隙水压力能迅速消散，压桩阻力不仅随着桩端砂土层的性质不同而变化。当砂层呈松散～稍密状时，桩端在该砂层下沉时，由于该砂层孔隙比大，孔隙水压力消散快，砂颗粒瞬时重新排列快，桩基下沉速度也快；当砂层呈中密～密实状时，孔隙比较小，在满载压桩力作用下，砂颗粒之间瞬时重新排列较慢，砂颗粒之间的挤出咬合、剪胀作用和摩擦作用提供的反作用力使桩处于动态平衡状态。因此，在砂层中沉桩时，沉桩阻力非常大，沉桩困难。当沉桩结束并卸载后，在一定的时间内，孔隙水压力逐渐消散，砂颗粒之间会随之产生部分相对滑动，颗粒重新排列，使桩端的承载力、桩侧摩阻力有所降低，因此，桩的极限承载力小于压桩结束时的终止压力。
针对特殊地质层采取相应的措施处理，对于硬塑粘性土，采用新工艺焊接方法，缩短沉桩停留时间，加快单桩沉桩速度，避免因间歇时间过长导致沉桩困难；对密实砂土层，建议采用预先引孔方法，为砂颗粒重新排列变形提供一定的空间，减小砂土的剪胀作用产生的阻力；在流塑的淤泥质土层中，桩周土提供水平阻力较小，缺少对桩的水平向有效保护作用，因此应尽量避免接桩部位置于流塑的淤泥质土层中。
沉桩施工前，技术员应先翻阅地质报告，了解该场地地质条件，地基土层的分布情况，以及各地基土层的工程地质性质，是否存在影响沉桩的地质层，如硬塑粘性土层、密实砂土层、岩块、溶洞等，对特殊地质层采取相应的处理措施，以确保沉桩顺利。
参考资料：
[1]《工程地质手册》编委会.工程地质手册（第四版）．北京：中国建筑工业出版社，2007
[2]史佩栋等.实用桩基工程手册.北京:中国建筑工业出版社,1999
[3]中华人民共和国国家标准.建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008).北京:中国建筑工业出版社,2008
[作者简介]
张太恩,男,1980年生,汉族,本科学历,工程师,现任苏州大地勘察工程有限公司副经理兼主任工程师
关键词：终压力；单桩竖向承载力；孔隙水压力；沉桩
Abstract: According to the Suzhou area geological exploration data and static pressure pile construction experience, this paper analyzes the different foundation soil on the static pressure pile, the final pressure and vertical ultimate bearing capacity of single pile, and puts forward the corresponding suggestions for the construction of pile foundation.
Key words: end pressure; the vertical bearing capacity of single pile; pore water pressure; pile
中圖分类号: U655.55+2 文献标识码:A 文章编号:
随着经济建设步伐的加快，基础设施建设速度也在加快。在工程建设中，要求速度快，质量高，尤其在地基基础施工过程中，要求桩基础施工工期短，低噪音，承载力高，效率高，质量保证。然而，桩型和施工工艺的选择正确与否关系到工程能否顺利进展。静压预制桩是大多设计者和业主的首选方案，预制桩较为直观，施工快捷、质量可靠，低噪音，无排烟污染，且单桩承载力高。比较适于湖相和海相沉积的土层（遇密实粉砂性土时，沉桩困难）。
在工作过程中，经常有业主或施工单位抱怨地质报告不准，担心桩基承载力达不到设计值，或者出现沉桩困难而截桩现象。一般而言，在排除土层发生突变的情况以外，勘探报告一般都按国家相关规范规定执行，满足设计要求，都会对沉桩影响进行分析，桩基施工单位只要仔细阅读地质报告，或者咨询岩土工程师相关问题，了解该场地地质土层的分布情况，以及各地基土层的工程地质性质，对不同类型的地基土采取不同应对措施，也就不必担心沉桩过程中出现的各类问题了。
土的形成是地壳原岩在复杂的地质条件下经过漫长的地质年代，经受各种风化作用，经剥蚀、搬运、沉积而形成的一种松散颗粒的集合体。土层受到其生成环境和地质历史变迁等因素的影响，不同类型的地基土层，工程地质性质也不同，力学性质差异也较大。根据本人的工作经验及对此类问题的见解，谈谈苏州地区各类地基土层对沉桩的影响。
沉桩过程其实是对土的刺入挤压扰动过程。在可塑～硬塑的粘性土中，预制桩在垂直力作用下沉入粘性土层中，桩周土体发生剧烈的挤压扰动，土中超孔隙水压力急剧上升，导致在桩周土体一定范围内产生重塑区，土的抗剪强度降低，桩端周围土中孔隙水向桩身与桩周土体之间的空隙中排出，进而起到润滑剂的作用，桩侧动摩阻力很小，此时桩身容易下沉，此时桩的终止压力值低于估算的极限承载力标准值。此沉桩过程中，压桩阻力主要来自桩尖向下穿透土层时直接冲剪桩端土体的阻力，压桩阻力并不一定随桩的入土深度的增加而增大，而是取决于桩尖处土体的软硬及松密性程度等因素，即由桩尖土体的抗冲剪阻力大小和抗隆起能力决定。压桩阻力的变化主要是桩尖阻力的变化，但这是一种暂时的动态现象，一旦压桩终止并随着时间的推移，桩周土中超孔隙水压力逐渐消散，桩周土的触变时效性和再固结作用，土的抗剪强度逐渐恢复，在挤密作用下，甚至超过原始强度。因此，休止时间越长，导致侧摩阻力恢复和增加，故一根桩的压入应一次完成，中间停歇时间不宜过长，否则当桩侧摩擦力恢复到一定程度后将难以继续压入。在一定的休止时间后，静压桩最后获得的单桩极限承载力可比终止压力值高出1.0-3.0倍。
在软塑～流塑粘性土中，因该类土自身特性问题，即抗剪强度低，结构松软，孔隙比大，导致其抵抗桩尖刺入的能力偏低，抱管作用也明显偏小。桩在软塑～流塑粘性土中的刺入作用较为明显，孔隙水压力虽然有一定的增长，但该类土孔隙比较大，且随着桩周土体结构的变形破坏，孔隙水压力消散的速度也明显加快。因此，沉桩阻力和阻力变化范围均比可塑～硬塑粘性土中的值小，较容易沉桩。如桩端置于软塑～流塑粘性土中，压桩终止并随着时间的增长，桩周土体中的孔隙水压力短时间内基本消散，桩周土随之产生再固结作用，因软塑～流塑粘性土的触变性和高灵敏度，土的抗剪强度恢复慢，且强度恢复程度也比可塑～硬塑粘性土中的值低。在一定休止时间过后，承载力虽有一定恢复，但如在加大沉桩压力，桩基还是很容易能继续下沉。因此，如桩端置于软塑～流塑土层中时，其工后沉降量会偏大。
在砂层中压桩，由于砂层的渗透系数较大，沉桩产生的孔隙水压力能迅速消散，压桩阻力不仅随着桩端砂土层的性质不同而变化。当砂层呈松散～稍密状时，桩端在该砂层下沉时，由于该砂层孔隙比大，孔隙水压力消散快，砂颗粒瞬时重新排列快，桩基下沉速度也快；当砂层呈中密～密实状时，孔隙比较小，在满载压桩力作用下，砂颗粒之间瞬时重新排列较慢，砂颗粒之间的挤出咬合、剪胀作用和摩擦作用提供的反作用力使桩处于动态平衡状态。因此，在砂层中沉桩时，沉桩阻力非常大，沉桩困难。当沉桩结束并卸载后，在一定的时间内，孔隙水压力逐渐消散，砂颗粒之间会随之产生部分相对滑动，颗粒重新排列，使桩端的承载力、桩侧摩阻力有所降低，因此，桩的极限承载力小于压桩结束时的终止压力。
针对特殊地质层采取相应的措施处理，对于硬塑粘性土，采用新工艺焊接方法，缩短沉桩停留时间，加快单桩沉桩速度，避免因间歇时间过长导致沉桩困难；对密实砂土层，建议采用预先引孔方法，为砂颗粒重新排列变形提供一定的空间，减小砂土的剪胀作用产生的阻力；在流塑的淤泥质土层中，桩周土提供水平阻力较小，缺少对桩的水平向有效保护作用，因此应尽量避免接桩部位置于流塑的淤泥质土层中。
沉桩施工前，技术员应先翻阅地质报告，了解该场地地质条件，地基土层的分布情况，以及各地基土层的工程地质性质，是否存在影响沉桩的地质层，如硬塑粘性土层、密实砂土层、岩块、溶洞等，对特殊地质层采取相应的处理措施，以确保沉桩顺利。
参考资料：
[1]《工程地质手册》编委会.工程地质手册（第四版）．北京：中国建筑工业出版社，2007
[2]史佩栋等.实用桩基工程手册.北京:中国建筑工业出版社,1999
[3]中华人民共和国国家标准.建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008).北京:中国建筑工业出版社,2008
[作者简介]
张太恩,男,1980年生,汉族,本科学历,工程师,现任苏州大地勘察工程有限公司副经理兼主任工程师