桩基负摩阻力的形成机理与防治对策

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1、文章编号：1009—9441(2016}05-0025-03桩基负摩阻力的形成机理-5防治对策口口李文华1，张华2(1．山西建筑职业技术学院，山西太原030006；2．中核新能核工业工程有限责任公司，山西太原030006)摘要：阐述了桩基负摩阻力的概念，指出了负摩阻力对桩基受力的不利影响。从土力学桩土关系、有效应力原理、土体固结等基本原理的角度，分析了负摩阻力的形成机理，并提出了相应的防治对策。关键词：负摩阻力；桩土关系；有效应力原理；土体固结；沉降中图分类号：TU473．1文献标识码：A引言对于普通单桩或群桩而言，当桩顶受到来自上部

2、结构的荷载时，桩体会产生沉降，此沉降由三部分组成：桩体自身的弹性压缩、桩侧摩阻力引起桩端下部土体压缩产生的沉降、桩端荷载引起下部土体压缩产生的沉降，这些沉降的综合作用使得在桩身各个截面处桩的沉降大于桩周土体的沉降，桩相对于土体向下移动，在桩侧周围分布着向上的摩擦力，即正摩阻力。而在实际工程中，往往因为某种原因，在桩身上半部分桩的沉降小于桩周土体的沉降，桩身相对于土体有向上移动的趋势，在桩侧周围产生向下的摩擦力，称为负摩阻力，而桩身下半部分存在正摩阻力。正、负摩阻力的分界点称为中性点，此截面的轴力最大¨‘2]。负摩阻力的下拉作用加大了桩

3、体承受的竖向荷载，使承载能力下降，沉降量增加，安全性降低，如果不注意这些问题，会出现工程事故。本文旨在分析负摩阻力的形成机理，并提出防治对策，供设计及施工单位参考。1形成机理负摩阻力的形成在于桩相对于土体有向上移动的趋势，大体可归纳为两类：土相对于桩的主动下移和桩相对于土的主动上升，主要有以下几种表现形式。1．1桩周附近软土上存在大面积堆载大面积堆载使桩体周边土层被压缩，产生沉降，当其沉降超过桩体的沉降时便产生了负摩阻力，且堆载距离桩体越近，堆载越大，负摩阻力越大。对摩擦型桩来讲，负摩阻力产生的下拽作用使得桩基进一步沉降，桩土之间的相

4、对位移较小，但规范为了简化计算，对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零口]。对端承桩来讲，堆载持续的时间越长，中性点越低，负摩阻力越大。但负摩阻力是有限值的，当增长到一定程度时就会趋于稳定。中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标准值可用(1)式表示：g：=f耐盯；(1)式中：g。i4——第i层土负摩阻力标准值。当其计算值大于正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行设计Ho；“——桩周第i层土负摩阻力系数；盯，_桩周第i层土平均竖向有效应力。可见，负摩阻力是有限值的。1．2湿陷性土体遇水沉陷桩基础施工完毕，桩周土体无论是自重湿陷性土

5、，还是非自重湿陷性土，遇到雨水或是地面水的渗入，都会或多或少地产生沉陷，形成桩土相对位移，土的沉降大于桩的沉降，产生负摩阻力。桩侧负摩阻力与湿陷量的大小有关，通常湿陷性越强，地面沉降就越大，负摩阻力也越大。桩侧平均负摩阻力特征值可采用表1中的数值H1。表l桩侧平均负摩阻力特征值白重湿陷量的计算值／mill钻、挖孔灌注桩／kPa预制桩．／kPa70～2001015>2001520表1中，预制桩的负摩阻力一般比灌注桩的负摩阻力大，究其原因是预制桩虽然表面光滑，但因为沉桩时采用锤击沉桩或静力压桩等施工工艺，导致其表面往往附着一定厚度的泥皮，

6、产生泥皮效应¨1，从而加大了桩的截面。由(2)式可知，泥皮效应增大了桩基截面周长Ⅱ，使得所承受的负摩阻力Q：变大，而灌注桩的泥皮效应不那么明显，故负摩建材技术与应用5／2016·25·阻力较小。nQ：一．三以t(2)1．3桩周土体地下水位下降桩周土体地下水位的快速下降，使得土体的有效应力加大，桩周土体固结下沉，土体相对于桩体向下移动，便产生了负摩阻力。这与湿陷性土体因为浸水而产生负摩阻力的原理有些相似，区别在于前者是由于地下水位下降引起土体固结下沉所导致的，后者在于浸水引起湿陷性土体结构性破坏所导致的，且湿陷等级越高，负摩阻力越大，但

7、会有限值。1．4桩穿越欠固结土或新近填土而支承在较硬的土层上因为这些土体尚未完全固结，随着时间的推移，在自重或外荷载作用下，土体逐渐得到压缩，中性点随之下移，在桩体上部分产生一定的负摩阻力。当固结完成时，中性点大致稳定。1．5震陷地震发生时，土颗粒之间的平衡被打破，使颗粒问重新交错、咬合，以建立新的、更稳定的平衡。因地震持续时间短，孔隙水来不及消散，形成超孔隙水，根据有效应力原理：盯=or7+肛，当总应力盯一定时，孔隙水压力肛越大，有效应力or越小，以致于盯，-0，此时，土颗粒之间没有有效应力，土颗粒呈悬浮状态，土体就产生了液化。地震

8、过后，随着时间的延长，孔隙水压力逐渐消散，土体慢慢固结、沉降，当土体的沉降超过桩体的沉降时，就产生了负摩阻力。1．6预制桩沉桩后回弹或被邻桩挤压上浮预制桩沉桩工艺通常采用静力压桩或者锤击沉桩，人土一定深度后，撤去沉桩设备