1、濕陷性黃土地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1 研究的意義 樁基礎(chǔ)既是一種歷史悠久的基礎(chǔ)型式，又是一種應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速、生命力很強(qiáng)的基礎(chǔ)型式。城市建設(shè)立體化，交通高速化，以及改善綜合居住環(huán)境已成為現(xiàn)代土木工程的特征。樁基技術(shù)廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域，大凡興建規(guī)模大一些的建筑工程，都會(huì)用到樁基技術(shù)，或者作為支承建筑物重量的樁基礎(chǔ)，或者作為基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)以及工程建設(shè)和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，樁的種類和樁基型式、施工工藝和設(shè)備以及樁基理論和設(shè)計(jì)方法，都有了很大的演進(jìn)。由于樁基具有的承載力高、穩(wěn)定性好、沉降及差異沉降小、沉降穩(wěn)定快、抗震性能好以及能適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)條件等特點(diǎn)所以得到廣泛的應(yīng)用。然而，由于

2、土的變異性以及樁基與土相互作用的復(fù)雜性，關(guān)于樁基的理論研究仍然有許多需要完善的地方。采用樁基礎(chǔ)，目的就是要提高地基承載力和控制建筑物或構(gòu)筑物的沉降。因此樁基礎(chǔ)的承載力分析是樁基礎(chǔ)工程分析的重要組成部分。而影響樁基礎(chǔ)極限承載力的主要因素是樁側(cè)阻力與樁端阻力，所以樁側(cè)阻力與樁端阻力的分析是樁基礎(chǔ)工程分析的重要組成部分。2 樁的種類和樁基型式中國(guó)建筑科學(xué)研究院1主編的建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定了樁的種類和樁基型式，2.1 按承載性狀分類： 2.1.1 摩擦型樁：摩擦樁、端承摩擦樁。 2.1.2端承型樁：端承樁、摩擦端承樁。2.2 按成樁方法分類： 2.2.1非擠土樁：干作業(yè)法鉆（挖）孔灌注樁、泥漿護(hù)壁法鉆

3、（挖）孔灌注樁、套管護(hù)壁法鉆（挖）孔灌注樁； 2.2.2部分?jǐn)D土樁：長(zhǎng)螺旋壓灌灌注樁、沖孔灌注樁、鉆孔擠擴(kuò)灌注樁、攪拌勁芯樁、預(yù)鉆孔打入（靜壓）預(yù)制樁、打入（靜壓）式敞口鋼管樁、敞口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁和H型鋼樁； 2.2.3擠土樁：沉管灌注樁、沉管夯（擠）擴(kuò)灌注樁、打入（靜壓）預(yù)制樁、閉口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁和閉口鋼管樁。2.3 按樁徑（設(shè)計(jì)直徑d）大小分類： 2.3.1小直徑樁：d 250mm； 2.3.2中等直徑樁： 250mm d 800mm； 2.3.3大直徑樁： d 800mm。 HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfie

4、ld=作者&skey=金紅艷&scode=金紅艷;HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=王佳珣&scode=王佳珣2撰寫的樁基分類探究，把樁基更加細(xì)致的分為以下幾類：根據(jù)承臺(tái)的地面位置可分為高樁承臺(tái)基礎(chǔ)和低樁承臺(tái)基礎(chǔ)；按成樁方法對(duì)土層的影響可分為擠土樁、部分?jǐn)D土樁和非擠土樁；根據(jù)樁的使用功能可分為軸向抗壓樁、軸向抗拔樁、橫向受荷樁和復(fù)合受荷樁；根據(jù)樁的豎向荷載傳遞機(jī)理可分為摩擦樁和端承樁；根據(jù)樁的材料可分為木樁、混凝土樁、鋼樁和復(fù)合樁；3 樁基的沉降樁基礎(chǔ)在房屋建筑中是一種很常用的基礎(chǔ)，在樁基設(shè)計(jì)中，最主

5、要的是確定豎樁的承載力與沉降，盡管在過去漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，從事巖土工程的研究者和工程師們，為了精確計(jì)算和預(yù)測(cè)樁基的沉降，曾進(jìn)行過大量的研究，提出過一系列的計(jì)算樁基沉降的方法，但時(shí)至今日，對(duì)樁基沉降的預(yù)估仍然不熊充分地反映真實(shí)的情況。李朝暉3撰寫的樁基沉降的研究現(xiàn)狀，對(duì)單樁和群樁的沉降計(jì)算方法進(jìn)行了分類。3.1單樁的沉降分析計(jì)算 3.1.1荷載傳遞分析法 3.1.2剪切變形傳遞法 3.1.3彈性理論法 3.1.4單向壓縮分層總和法 3.2.群樁的沉降分析計(jì)算 3.2.1彈性理論法 黃發(fā)安4撰寫的樁基沉降分析與計(jì)算，在豎向荷載作用下的樁基礎(chǔ),其沉降的變形性是樁、承臺(tái)、地基土之間相互影響的結(jié)果,由于地基

6、土的復(fù)雜多變性以及成樁工藝、樁型及布樁方式的多樣性,樁基沉降計(jì)算歷來是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題,因此做了以下的工作:首先,簡(jiǎn)要介紹了單樁沉降性能和沉降計(jì)算方法,分析各種單樁沉降計(jì)算方法的局限性及其應(yīng)用與研究進(jìn)展,對(duì)單樁沉降計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比。其次,全面分析了群樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算方法,并對(duì)群樁沉降計(jì)算方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。再次,分析了濕陷性黃土地區(qū)樁基的負(fù)摩擦力和沉降計(jì)算方法。依據(jù)規(guī)范推薦的樁基沉降計(jì)算方法編制了樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算軟件,并結(jié)合工程實(shí)例驗(yàn)證軟件的可靠性,分析了濕陷性黃土地區(qū)負(fù)摩擦力對(duì)樁基沉降的影響。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfie

7、ld=au&skey=劉爭(zhēng)宏&code=劉爭(zhēng)宏，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭建國(guó)&code=鄭建國(guó)，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張繼文&code=張繼文，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=戚長(zhǎng)軍&code=戚長(zhǎng)軍5撰寫的濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基工后沉降計(jì)算方法研究，針對(duì)高速鐵路工后沉降要求嚴(yán)格,濕陷性黃土地區(qū)樁基由于

8、浸水引起的附加沉降計(jì)算研究不充分的現(xiàn)狀,以現(xiàn)場(chǎng)大型樁基浸水試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),分析了樁基浸水附加沉降的產(chǎn)生機(jī)理,提煉出濕陷性黃土地區(qū)高速鐵路橋梁樁基工后沉降計(jì)算模型,提出了工后沉降計(jì)算方法研究表明,浸水附加下沉是濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基需主要考慮的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,樁身壓縮沉降是沉降的主體,混凝土蠕變?cè)诔两涤?jì)算中不可忽略;通過荷載傳遞理論計(jì)算浸水前樁身軸力分布,假定浸水后樁側(cè)阻力和樁端阻力同步發(fā)揮獲得浸水后的樁身軸力分布,據(jù)此可分別計(jì)算構(gòu)成工后沉降的樁身彈性壓縮樁身蠕變和樁端沉降。4 樁基負(fù)摩擦力的影響樁基礎(chǔ)是將上部荷載傳遞給樁側(cè)和樁底端以下的土(或巖)層，采用挖、鉆孔等非擠土

9、方法而成的樁，在成孔過程中將土排除孔外，樁孔周圍土的性質(zhì)并無改善。試驗(yàn)研究資料表明，設(shè)置在濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)，樁周土受水浸濕后，樁側(cè)摩擦力大幅度減小，甚至消失，當(dāng)樁周土產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁側(cè)的正摩擦力迅速轉(zhuǎn)化為負(fù)摩擦力。因此，在濕陷性黃土場(chǎng)地上，不允許采用摩擦型樁，設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)除樁身強(qiáng)度必須滿足要求外，還應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁(包括端承樁和摩擦端承樁)，其樁底端以下的持力層：在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是壓縮性較低的非濕陷性黃土(巖)層；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是低壓縮性的非濕性土黃(巖)層。這樣，當(dāng)樁周的土受水浸濕，樁側(cè)的正摩擦力轉(zhuǎn)化為負(fù)摩擦力時(shí)，便可由樁

10、底的下部非濕陷黃土(巖)層所承受，同時(shí)樁基地基也不致因浸水引起濕陷，以保證建筑物的安全與正常使用。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鹿群&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鹿群，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張?jiān)牢?code=08903957;08892776;12931923;08920639;張?jiān)牢模琀YPERLINK /kcms/detail/search.a

11、spx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭述海&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鄭述海，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張潤(rùn)泰&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張潤(rùn)泰6撰寫的樁基負(fù)摩擦力的成因、機(jī)理與危害分析，就樁基負(fù)摩擦力的成因,機(jī)理與危害進(jìn)行了深入的分析,并提供4種樁負(fù)摩擦力的估算方法和減小樁負(fù)摩擦力的方法。并對(duì)發(fā)生負(fù)摩擦力的情況進(jìn)行了全面的介紹和分析。羅宇生7撰寫的濕陷性黃土場(chǎng)

12、地上的樁基礎(chǔ)，提出我國(guó)在濕陷性黃土地區(qū)先后采用懸吊法和在樁體內(nèi)埋設(shè)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)等方法，對(duì)端承型樁的摩擦力和端承力進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，試測(cè)結(jié)果表明，樁周的濕陷性黃土受水浸濕以前，樁頂上的荷載由樁側(cè)的正摩擦力和樁底端土的反力共同所承受，樁周土受水浸濕以后，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，樁側(cè)的正摩擦力顯著降低，甚至消失，樁頂上的大部或全部荷載由樁身傳給樁底端的持力層所承受。故單樁的側(cè)摩擦力和端承力均應(yīng)按飽和狀態(tài)下的土性指標(biāo)確定。在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)樁周土層受水浸濕產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，其相對(duì)位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樁的下沉量，因而沿樁身側(cè)面產(chǎn)生向下作用的負(fù)摩擦力，此負(fù)摩擦力相當(dāng)于給樁施加一個(gè)向下的附加荷載(簡(jiǎn)稱下拉荷載

13、)，并與樁頂上的荷載全部由樁身傳給樁底端的持力層所承受。確定單樁承載力時(shí)，除不計(jì)算濕陷性土層范圍內(nèi)樁側(cè)的正摩擦力外，并應(yīng)扣除樁側(cè)的負(fù)摩擦力。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=陳志輝&code=20024242;陳志輝，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=陸永強(qiáng)&code=20024242;陸永強(qiáng)，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=

14、朱偉強(qiáng)&code=20024242;朱偉強(qiáng)8撰寫了樁基負(fù)摩擦力淺析，分析了負(fù)摩擦力產(chǎn)生的原因,總結(jié)了樁側(cè)負(fù)摩擦強(qiáng)度和中性點(diǎn)位置的確定辦法。對(duì)比分析了豎向受壓樁和堆載作用下樁基負(fù)摩擦力的性狀,并通過有限單元法建立簡(jiǎn)單模型,定量地比較了豎向受壓樁樁側(cè)極限摩阻力與堆載作用下樁側(cè)負(fù)摩擦力的大小。5 承臺(tái)設(shè)計(jì)中國(guó)建筑科學(xué)研究院9撰寫的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，以可靠指標(biāo)度量承臺(tái)的可靠度采用以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式對(duì)承臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=袁倫一

15、&scode=袁倫一10撰寫的樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)方法淺談，介紹了目前國(guó)內(nèi)樁基承臺(tái)的計(jì)算方法可以概括為兩種體系：梁式體系和撐桿加系桿體系。羅君東11撰寫的關(guān)于樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)方法的商榷，提出樁基承臺(tái)的受力分析不宜采用彎曲理論,而應(yīng)建立以剪切破壞為主的力學(xué)模型,運(yùn)用桁架理論來加以分析。在此基礎(chǔ)上建立的計(jì)算方法,預(yù)計(jì)可比現(xiàn)行規(guī)范建議的方法節(jié)省材料達(dá)3040。HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=岑國(guó)基&scode=岑國(guó)基，HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&s

16、field=作者&skey=邱岳&scode=邱岳12撰寫的橋梁樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)，提出幾個(gè)目前橋梁樁基設(shè)計(jì)的問題，如：承臺(tái)剪力及彎矩計(jì)算的截面控制；剪應(yīng)力的提高系數(shù)；鋼筋布置及其錨固型式要求等等。并對(duì)部分樁基設(shè)計(jì)問題給出合適的解決辦法。6 總結(jié)分析綜合分析目前的研究資料，在濕陷性黃土地區(qū)，不允許采用摩擦型樁。在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)樁周土層受水浸濕產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁頂上的荷載全部由負(fù)摩擦力和樁身傳給樁底端的持力層所承受。而樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算由于地基土的復(fù)雜多變性以及成樁工藝、樁型及布樁方式的多樣性,樁基沉降計(jì)算歷來是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題，時(shí)至今日，對(duì)樁基沉降的預(yù)估仍然不熊充分地反映真實(shí)的情況。但是

17、，嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)計(jì)，精心的計(jì)算，高度重視關(guān)鍵步驟，細(xì)致分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就能完成設(shè)計(jì)計(jì)劃。 參考文獻(xiàn)1中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑樁基技術(shù)規(guī)范S.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2008.2HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=金紅艷&scode=金紅艷;HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=王佳珣&scode=王佳珣.樁基分類探究J.硅谷.2009.3李朝暉.樁基沉降的研究現(xiàn)狀J.巖土工程.2006.4黃發(fā)安.樁基沉降分析與計(jì)算J.巖

18、土工程.2006.5HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=劉爭(zhēng)宏&code=劉爭(zhēng)宏，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭建國(guó)&code=鄭建國(guó)，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張繼文&code=張繼文，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=戚長(zhǎng)軍

19、&code=戚長(zhǎng)軍.濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基工后沉降計(jì)算方法研究J. 巖土工程學(xué)報(bào).2013.6HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鹿群&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鹿群，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張?jiān)牢?code=08903957;08892776;12931923;08920639;張?jiān)牢?，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭述海&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鄭述海，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張潤(rùn)泰&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張潤(rùn)泰.樁基負(fù)摩擦力的成因、機(jī)理與危害分析 J.河北建筑科技學(xué)