淺談負摩阻力中性點成因影響因素防治措施計算方法

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[論文關鍵詞]負摩阻力中性點成因影響因素防治措施計算方法

  [論文摘要]負摩阻力問題嚴重影響著建筑物的安全，樁的負摩阻力的大小受多種因素的影響，故其準確數值很難計算。介紹和闡述樁側負摩阻力產生的條件和機理，樁側負摩阻力的計算方法，中性點的確定，防治和減少樁側負摩阻力的方法。       隨著人文居住環(huán)境的改善以及土地價格的不斷攀升，建筑物已從多層不斷的轉向高層建筑，從而對地基承載力和變形要求也越來越高，越來越嚴格。因此地基處理變得越來越重要。在地基處理工程中，因負摩阻力問題，造成工程事故屢有發(fā)生（建筑物出現沉降、傾斜、開裂），負摩阻力問題在我國工程實踐中已變成一個熱點問題。下面對負摩阻力的問題進行分析、闡述。       一、負摩阻力的成因   樁周土的沉降大于樁體的沉降！樁土的相對位移（或者相對位移趨勢）是形成摩擦力的原因，樁基礎中，如果土給樁體提供向上的摩擦力就稱為正摩阻力；反之，則為負摩阻力。   地基土沉降過大，樁和土相對位移過大地基土將對樁產生向下的摩擦力拉力，使原來穩(wěn)定的地基變得不穩(wěn)定，實際荷載可能超過原來建議的地基承載力。   一般可能由以下原因或組合造成：未固結的新近回填土地基；地面超載；打樁后孔隙水壓力消散引起的固結沉降；地下水位降低，有效應力增加引起土層下沉；非飽和填土因浸水而濕陷；可壓縮性土經受持續(xù)荷載，引起地基土沉降；地震液化。       二、地基設計為什么要考慮負摩阻力   樁周負摩阻力非但不能為承擔上部荷載作出貢獻，反而要產生作用于樁側的下拉力。而造成樁端地基的屈服或破壞、樁身破壞、結構物不均勻沉降等影響。因此，考慮樁側負摩阻力對樁基礎的作用是樁基礎設計必不可少的問題之一。       三、如何在現場測試和估算負摩阻力   在樁體安裝應變計這是目前測單樁負摩阻力問題的最常用的方法。80年代，有工程運用瑞士生產的滑動側微計（SlidingMicrometer---ISETH）來測定。   普遍的方法都是測定樁體軸力，從而推算樁側摩阻力。       四、影響負摩阻力大小的主要因素   樁周土的特性當然是首當其沖的，其次樁端土特性也不可忽視（因為其之間影響著中性點的位置問題）、樁體的形狀、樁土模量比等都有影響。       五、負摩阻力的防治措施   打樁前，先預壓地基土，從根本上消除負摩阻力的產生；在產生負摩阻的樁段安裝套筒或者把樁身與周圍土體隔離，這種方法會使施工難度加大；在樁身涂滑動薄膜[如涂瀝青]，目前這種方法應用比較普遍，效果也不錯；通過降低樁上部荷載，儲備一定承載力；在地基和上部結構允許有相對較大沉降的情況下，采用摩擦樁；采用一定的裝置消除負摩阻力。   下面介紹一種消除負摩阻力的裝置：它由設置在樁體外周的卸荷套及卸荷套與樁體之間的潤滑隔離層構成。卸荷套使樁體與周圍土層完全隔開并由樁體帶動在打樁時與之同步下沉，而當樁周土層沉陷時，卸荷套依靠隔離層內潤滑材料的作用，可隨土層相對樁體自由下沉而不將下拽力傳給樁體，從而有效地消除了負摩阻力的作用?？蓮V泛用于各種軟基地層擬用樁基礎的工程中。       六、負摩阻力的群樁效應[研究大多數是單樁，實踐中基本是群樁   這個跟我們的研究方法有關系，目前我們的現場實踐方面的研究方法都是針對單一樁體的。另外，群樁方面的研究，運用數值分析方法也有不少研究。群樁的現場研究很值得期待呀。       七、端承樁產生負摩阻的可能性大于摩擦樁   （1）對于摩擦型樁基，當出現負摩阻力對基樁施加下拉荷載時，由于持力層壓縮性較大，隨之引起沉降。樁基沉降一出現，土對樁的相對位移便減小，負摩阻力便降低，直至轉化為零。（2）對于端承型樁基，由于其樁端持力層較硬，受負摩阻力引起下拉荷載后不致產生沉降或沉降量較小，此時負摩阻力將長期作用于樁身中性點以上側表面。因為端承型樁，樁身基本不動，只要地基沉降，基本都是相對位移。       八、負摩阻力的計算方法   負摩阻力大小的確定關鍵在于上面提到的確定中性面，這個定了，計算按模型假設和常規(guī)的側阻力計算一樣。給大家把經常用的方法介紹一下，個人認為比較全面系統(tǒng)的，國內規(guī)范一般只提有效應力法(2)。   （1）總應力法；   （2）有效應力法，詳見《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-94；   （3）原位測試結果法[靜探法、標貫法]工程地質手冊中有說明；   （4）高應變動力樁檢測；   《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-94中規(guī)定，對可能出現負摩阻力的樁基，宜按下列原則設計：   （1）對于填土建筑場地，先填土并保證填土的密實度，待填土地面沉降基本穩(wěn)定后成樁；   （2）對于地面大面積堆載的建筑物，采取預壓等處理措施，減少堆載引起的地面沉降；   （3）對位于中性點以上的樁身進行處理，以減少負摩阻力；   中性點在樁身某一深度處的樁土位移量相等，該處稱為中性點。中性點是正、負摩阻力的分界點。   （4）對于自重濕陷性黃土地基，采用強夯、擠密土樁等，先行處理，消除上部或全部土層的自重濕陷性；   （5）采用其他有效合理的措施。   綜上所述，地基問題是很復雜的，而理論研究往往又與工程實踐相距甚遠。所以要依據理論，但不要完全依賴于理論，對具體工程作具體分析。例如上面提到的負摩阻力的產生，從理論上來說是對的，但要在工程實踐中具體介定卻很困難，估算可以作為參考，但不要作為定論。又如采用隔離的方法，故然可以避開負摩阻力，但有用的正摩阻力也被“避開”了。如果采用套筒，樁周又失去了側限，反而不利。   生產實踐中會遇到很多預料不到的問題，并不是想象的那么容易。負摩阻力樁的樁土相互作用十分復雜。盡管國內外對這個問題的研究持續(xù)了約七十年，但許多問題還有待進一步的研究。   參考文獻：   [1]《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-94.P14.3.4.7.P238.5.2.15.