基桩单桩承载力不足在实际工程中的调整

彭志峰

（广东建筑艺术设计院有限公司， 福建 厦门 361015）

0 引言

受限于现有的勘查技术水平及地质土层深埋地下的隐蔽性、不均匀性，基础工程施工中时常出现设计与现场施工不吻合的情况。设计人员在遵循技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的总则下，对工程原设计做出现适当调整，甚至是颠覆性调整，也是常见的。下面通过一个真实工程案例来介绍当桩基工程有效桩长、单桩承载力不满足设计要求时，是如何通过设计调整来保质保量保工期的。

1 工程概况

本工程位于云南省沾益区，地上22 层，地下一层，基础采用PHC500 静压预应力管桩。主楼有效设计桩长约38 米，设计单桩承载力特征值为1800KN，为摩擦桩；桩端持力层均为④层粉土；承台底土层为②层黏土或②1层粉质黏土，天然地基承载力特征值分别为140KPa、90KPa。

本工程土层具体分布如下：

第①层 耕植土：褐灰、褐黄色，湿，松散，由粘性土混植物根系组成，层厚0.20～0.70m。

第①1层 素填土：灰褐、褐黄色，稍湿，松散，主要有黏性土组成，新近填土，堆积时间小于1 年，层厚0.80～2.00m。

第②层 黏土：褐红色，可塑状，湿，不均匀夹②1层粉质黏土，层厚0.50～15.1m。

第②1层 粉质黏土：褐灰、褐红色，很湿，软塑状，局部流塑状，层厚0.60～12.20m。

第③层 粉质黏土：浅灰~灰黑色，软塑状，很湿，部分为黏土，层厚0.90～7.60m。

第④层 粉土：深灰、灰褐色，饱和，中密状为主，部分相变为粉砂，层厚5.50～24.00m。

第④1层 砾砂：灰褐、灰黑色，中密~密实状，饱和，呈透镜状夹于④层粉土中，层厚0.40～7.40m。

第④2层：粉质黏土：灰褐色、灰黑色，可塑状，湿，本层呈透镜状、似层状夹于④层粉土中，层厚0.40～14.00m。

第⑤层 粉土：灰黑、褐红色，饱和，中密状，不均匀夹姜结石（5~15cm），呈块状，短柱状，及未完全炭化朽木，层厚1.00～21.80m。

第⑤1层 粉质黏土：深灰、灰蓝色，可塑状，湿，呈透镜状夹于⑤层粉土中，揭露层厚0.60～5.20m。

⑤2层 粗砂：灰褐、渗水色，中密~密实状，饱和，呈透镜状夹于⑤层粉土中，层厚1.50～4.60m。

本工程较具代表性的土层剖面如图一。

本工程原设计桩基布置图如图二。

图二 原设计桩基平面布置图

2 基桩问题及问题分析

桩基施工初期施工方就发现部分基桩有效桩长仅到13 米~17 米压桩力就达到了设计要求，有效桩长远远达不到设计要求，并向甲方汇报。甲方也及时召开了第一次桩基问题分析会议。会上各方根据施工有效桩长结合地勘详勘初步判断，基桩是打在了④1层砾砂层或⑤2层粗砂层呈透镜状的夹层上，由于这两个土层密实度大摩擦力大，静压桩不易压透。根据初步判断原因各方同意采用“引孔21 米，孔径400mm；当引孔后有效桩长还达不到设计桩的，将压桩力极限值提高到4000KN”的处理方案。

拿到处理方案后，由于时间周期紧，施工方大面积铺开加班加点打桩。在监督不及时不到位的情况下，又带来了如下问题：

（1）部分主楼基桩基本打完，施工单位认为满足处理方案即可，从而忽视了基桩有效桩长依然不满足设计要求的问题，所有桩有效桩长均不满足设计要求；

（2）部分基桩引孔21 米，实际有效桩长才15 米左右，形成了吊脚桩问题；

（3）根据施工记录许多桩施工压桩极限承载力不满足设计要求，据说施工单位在甲方某技术人员指导下试打了一根21 米的桩，压桩时压桩极限承载力也不满足设计要求，但5 天后复打，能满足设计要求，之后施工单位就按这标准施工当有效桩长达21 米时，只控桩长不控压桩力；

（4）施工时未带桩靴，端阻极限承载力与设计不相符；针对以上出现的问题，甲方又组织了第二次桩基会议。本次会议上各方进行了深入的讨论、分析，得出来的结论跟第一次分析结果是一致的，基桩有效桩长无法满足设计要求，主要原因是基桩是打在了④1层砾砂层或⑤2层粗砂层呈透镜状的夹层上，由于这两个土层密实度大摩擦力大，静压桩不易压透。本次会议为了彻底解决基桩不满足设计要求做了如下工作：

（1）随机选取几个有效桩长较小的点，进行补勘，进一步论证会议上的判断结果；

（2）主要针对较短桩、吊脚桩、施工压桩力较小的桩进行静载试验；

（3）讨论改变施工工艺（改为锤击桩）、地基处理、补桩、复合桩基础、桩筏等多种方案的可行性，同时应兼顾经济合理性及施工周期问题；

（4）要求设计院对第3 点的各种方案进行预估及试算；

3 实际处理方案的选择

根据补勘结论再次确认两次会议的判断结论是正确的。静载报告显示单桩承载力特征值最小值为1373KN，平均值为1678KN。会后施工单位改为锤击桩，试打了一根桩，有效桩长仍达不到设计要求。经评估由于天然地基承载力较低，地基处理成本较大，且多任务种交叉施工周期又长，地基处理方案被排除。原设计三桩承台较多，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 第H.0.10 条，单桩承载力特征值仅能取到1373KN，与原设计相差较多，单纯补桩，补桩数量较多，且新增补桩大部分在主楼内部，补桩过程中桩基设备的移动有可能对已施工桩造成二次损伤，单纯补桩方案再次被排除。根据《复核桩基础设计规范》HG/T20709-2017,本项目天然地基承载力较低不满足要求，已施工桩桩间距不满足要求，复合桩基础方案也被最终排除。最后选取了桩筏基础。

桩筏基础设计过程中要不要考虑承台效应，设计院与审查部门产生了分歧。设计院根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 表5.2.5“注1”认为应该考虑承台效应，这样即可以充分考虑筏板作用，又可以避免由于基础沉降大于土的固结沉降，而造成在相对较大面积未布桩的筏板区域配筋不足。审查部门认为桩筏基础充分利用了已施工桩，而已施工桩在桩筏内桩间距布置相差较大，筏板所受反力相差较大，如果考虑承台效应，会造成部分桩所受反力偏小，偏不安全，审查部门建议不考虑承台效应。最终设计院考虑了双方的意见，在满足规范的前提下采取如下措施：

（1）第一次计算不考虑承台效应，基桩承载力特征值取静载报告平均值，实取1600KN,不足部分补桩；

（2）第二次计算考虑承台效应，按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 表5.2.5条及经验[4]，筏板反力取50KPa，基桩承载力特征值取静载报告最小值，实取1350KN,不足部分补桩；实际补桩及承台配筋取两次计算的包络值。调整后的桩筏平面布置如图三，图中填充的桩为后补桩。

4 结语

本工程由桩基础调整为桩筏后，经测算原设计总造价约97.92 万、调整后总造价约71.22 万，调整后的造价比原设计节约了约27%的造价，同时本工程的施工周期基本不受影响。

由此可见，一个合理的处理方案不仅可以解决实际施工与设计之间的不相符问题，而且还可以起的节约造价的作用。同时应引起我们的反思，原设计是否合理。

图三 调整后的桩筏平面布置图