樁基礎(chǔ)下沉（土體中樁基礎(chǔ)的沉降）

貴港鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司 4天前 ( 12-25 10:12 ) 1 搶沙發(fā)

樁基礎(chǔ)下沉是指由于土體中荷載的傳遞，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)在豎直方向發(fā)生沉降。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在建筑施工和地基處理過(guò)程中，尤其是在高層建筑、橋梁和大跨度結(jié)構(gòu)物的建設(shè)中更為常見(jiàn)。樁基礎(chǔ)下沉不僅影響建筑物的穩(wěn)定性和安全性，還可能引起周圍土壤的不均勻沉降，進(jìn)而影響地面的平整度和建筑物的正常使用功能。對(duì)樁基礎(chǔ)下沉現(xiàn)象的研究和控制顯得尤為重要。

一、樁基礎(chǔ)下沉的基本特性

（一）時(shí)間性

土體中樁基礎(chǔ)的沉降要經(jīng)歷一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間。在上海地區(qū)，一般竣工后5 - 7年的沉降速度才會(huì)降到每年4mm以下。軟土中樁基礎(chǔ)沉降的主要部分是與時(shí)間因數(shù)有關(guān)的，按目前土力學(xué)的認(rèn)識(shí)，沉降主要部分有固結(jié)變形和土體的流變組成。

（二）刺入變形

產(chǎn)生過(guò)程
- 在群樁樁頂逐漸加載過(guò)程時(shí)，單樁頂荷載較小時(shí)，首先使樁的上部樁身產(chǎn)生壓縮，樁的上部質(zhì)點(diǎn)向下位移于土體之間產(chǎn)生了相對(duì)位移，土體要阻止樁的上部的位移就產(chǎn)生了摩阻力。樁頂荷載通過(guò)摩阻力逐漸擴(kuò)散到土體中去，不僅擴(kuò)散到樁于樁之間的土體中，也擴(kuò)散到樁尖以下的土體中。在這一階段，樁側(cè)阻力的分布可能是樁的上端大，下端小，逐步向下發(fā)展。
- 再繼續(xù)加載，樁側(cè)上部滑移區(qū)域不斷向下擴(kuò)大。樁尖承載力開(kāi)始發(fā)揮作用，樁尖以下土體中的應(yīng)力增加的幅度會(huì)大于樁間土體中的應(yīng)力的增加（一般認(rèn)當(dāng)?shù)鄬?duì)位移達(dá)到2 - 5mm時(shí)，樁側(cè)摩阻力達(dá)到極限，樁土之間將產(chǎn)生相對(duì)滑移）。
- 加載完成以后，樁間土及樁尖土在應(yīng)力場(chǎng)的作用下由于固結(jié)和流變會(huì)繼續(xù)變形。由于位移差產(chǎn)生的摩阻力也將隨之減小，甚至產(chǎn)生負(fù)摩阻力。為了使減少了的樁周土體反力與樁頂荷載平衡，必須產(chǎn)生一個(gè)新的沉降增量，增加樁土相對(duì)位移來(lái)增加土反力，在這一工程中就會(huì)發(fā)生新的滑移（刺入變形）。

二、樁基礎(chǔ)下沉的原因

（一）地質(zhì)因素

地基軟弱
- 盡管采用樁基礎(chǔ)，但是土層仍然不可能完全不受力，因此在濱海軟土、濕陷性黃土等特殊土的地質(zhì)環(huán)境或回填土較厚的地基上修建廠房時(shí)，沉降仍有可能發(fā)生。例如濱海軟土具有高壓縮性，在設(shè)備荷載較重時(shí)可能會(huì)壓縮固結(jié)；濕陷性黃土遇水后迅速失強(qiáng)；回填土?xí)凰鳑_刷流失出現(xiàn)空洞，本身也因自重固結(jié)可能下沉。
樁基失能
- 樁基礎(chǔ)可能未完全入巖，或中途遇到較大碎石、底部巖層破碎，也有樁的密度和承臺(tái)的面積有關(guān)系?？傊蚨喾N原因，部分樁基無(wú)法達(dá)到預(yù)期傳力效果，變成“廢樁”。

（二）荷載因素

設(shè)備荷載過(guò)重
- 設(shè)備荷載過(guò)重，地坪板質(zhì)量較好的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)地坪板整體下沉，且從四周向設(shè)備周圍傾斜的情況。

三、樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算

群樁沉降計(jì)算
- 計(jì)算樁基礎(chǔ)沉降時(shí)，可不考慮樁間土的壓縮變形對(duì)沉降的影響，采用單向壓縮分層總和法按下式計(jì)算樁基礎(chǔ)的最終沉降量。地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，可按實(shí)體深基礎(chǔ)（樁距不大于6d）或其他方法（包括明德林應(yīng)力公式方法）計(jì)算。

四、負(fù)摩阻力與樁基礎(chǔ)下沉的關(guān)系

產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況
- 在樁頂豎向荷載作用下，當(dāng)樁相對(duì)于樁側(cè)土體向下位移時(shí)，土對(duì)樁產(chǎn)生的向上作用的摩阻力，稱為正摩阻力。但是，當(dāng)樁側(cè)土體因某種原因而下沉，且其下沉量大于樁的沉降（即樁側(cè)土體相對(duì)于樁向下位移）時(shí)，土對(duì)樁產(chǎn)生的向下作用的摩阻力，稱為負(fù)摩阻力。產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況有多種，例如：位于樁周欠固結(jié)的軟粘土或新填土在重力作用下產(chǎn)生固結(jié)；大面積堆載使樁周土層壓密；在正常固結(jié)或弱超固結(jié)的軟粘土地區(qū)，由于地下水位全面降低（例如長(zhǎng)期抽取地下水），致使有效應(yīng)力增加，因而引起大面積沉降；自重濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷；地面因打樁時(shí)孔隙水壓力劇增而隆起、其后孔壓消散而固結(jié)下沉等。
負(fù)摩阻力的影響
- 負(fù)摩阻力會(huì)使樁的豎向承載力減小，而樁身軸力加大，進(jìn)而影響樁基礎(chǔ)的沉降情況。
減小負(fù)摩阻力的工程措施
- 對(duì)可能出現(xiàn)負(fù)摩阻力的樁基，宜按下列原則設(shè)計(jì)：
  - 對(duì)于填土建筑場(chǎng)地，先填土并保證填土的密實(shí)度，待填土地面沉降基本穩(wěn)定后再成樁。
  - 對(duì)于地面大面積堆載的建筑物，采取預(yù)壓等處理措施，減少堆載引起的地面沉降。
  - 對(duì)位于中性點(diǎn)以上的樁身進(jìn)行處理，以減少負(fù)摩阻力。
  - 對(duì)于自重濕陷性黃土地基，采取強(qiáng)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。
  - 采用其他有效而合理的措施。