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软土地基桩侧负摩阻力产生的原因

软土地基是一种软弱地基,其具有“三高三低”的基本特性[1] 。近年来,软土地基中桩的设计直径、设计长度及设计荷载也越来越大。但由于多种原因引起桩周土层下沉量大于桩身下沉量的桩长范围内时将产生桩周负摩阻力,其产生的下拉荷载作用到桩上,可能将造成桩身破坏、桩端地基屈服或破坏以及上部结构不均匀沉降。如何合理地考虑桩基表面负摩阻力对桩基础的作用是桩基设计中长期存在的问题之一[2],也日益引起工程界重视。由于桩、土性质的复杂性、荷载及施工条件的多变性以及桩土相互作用的复杂性等影响,导致桩侧表面负摩阻力及下拉荷载的计算尤为复杂。

软土地基桩侧表面负摩阻力产生原因

当地基结构物和地基土产生相对位移时,地下结构物的侧面就作用有摩阻力,当地下结构物的沉降大于地基土的沉降时,摩阻力为正;反之,当地基土的沉降大于地下结构物的沉降时,摩阻力为负。桩基负摩阻力产生的最本质原因在于出现桩周土沉降大于桩身沉降的相对位移。在软土地基中以下几种情况可能诱发负摩阻力产生:

  1. 位于桩周的欠固结软黏土或新近填土在自重作用下产生新的固结;
  2. 大面积地面堆载使桩周土层压缩固结下沉;
  3. 灵敏度较高的饱水黏性土,受打桩等施工扰动影响,使原来地面壅高,桩间土内总压力和附加超静水压力都普遍增高,软土触变性增强,随后又产生新的固结下沉;
  4. 城市建设过程中出现的环境岩土工程问题[3]引起的地面沉降也可能产生桩基负摩阻力,如:
    1. 深基坑开挖:其将导致土体应力释放而产生释放变形,在坑周导致的地面下沉作用在相邻建筑物桩基上可能产生负摩阻力;另外,超深基坑开挖导致土体的深层位移等也将产生负摩阻力;
    2. 地下工程:随着地下空间的开发利用,城市中地下工程越来越多,如地下铁道、地下街、地下商场和地下污水合流工程等,由于这类工程往往是在浅层地下掘进进行的,由于开挖工作面不稳定造成的土体损失、土体应力释放及扰动土体重新固结,将会造成地面土体大量级变形,也可能会对上部或相邻建筑物桩基产生附加力,即负摩阻力;
    3. 无节制地抽取地下水以及工程建设施工疏排水等,使土体有效应力增加,必将会导致土体附加沉陷,从而对影响范围内的桩基产生负摩阻力;
    4. 地面过大堆载[4]及相邻建筑物自重悬殊等引起的附加沉陷也将会对相邻建筑物桩基产生负摩阻力;
      溶洞塌陷、土洞塌陷等造成的上部土体沉降而产生的负摩阻力问题;
    5. 液化性土层在外动力作用下发生液化导致地面沉陷而发生的负摩阻力问题[5]。

原文作者:袁灯平,黄宏伟,程泽坤.软土地基桩侧负摩阻力研究进展初探[J].土木工程学报,2006,Vol·39 No·2.
[1] 杨顺安,冯晓腊,张聪辰.软土理论与工程[M].北京:地质工业出版社, 2000
[2] 黄强编.桩基工程若干热点技术问题[M].北京:中国建材工业出版社. 1996
[3] 郑必勇.试谈城市环境岩土工程[C] 第一届华东岩土工程学术大会论文集.南京: [出版者不详], 1990: 19-24
[4] 魏焕卫,杨敏.大面积堆载情况下邻桩的有限元分析[J].工业建筑, 2000, 30(8): 30-33
[5] 吴一伟,费涵昌,林侨兴,等.砂土液化对桩基的影响[J].同济大学学报, 1995, 23(3): 360-364.

2010-1-9 作者 readwiki 发布于分类: 岩土工程 | 关键字 : 负摩阻力 桩基 WIKI | 浏览 | 评论 0
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