天津地區(qū)樁側(cè)負(fù)摩阻力分析[權(quán)威資料]

天津地區(qū)樁側(cè)負(fù)摩阻力分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘 要：天津處于渤海灣，濱海新區(qū)普遍分布欠固結(jié)軟土，市區(qū)古溝坑、新近挖填溝坑遍布，由于軟土及欠固結(jié)填土的自重固結(jié)、地表荷載作用等原因，引起樁側(cè)土產(chǎn)生向下的摩阻力，導(dǎo)致單樁承載力減小，若不考慮向下摩阻力的影響，將使建筑物樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不安全，導(dǎo)致建筑物傾斜、開裂等不安全現(xiàn)象，同時(shí)，若考慮不當(dāng)，夸大了向下摩阻力的影響，將導(dǎo)致樁基設(shè)計(jì)的大量浪費(fèi)。那么，向下的摩阻力是什么、如何正確計(jì)算，本文在分別 論述的基礎(chǔ)上根據(jù)天津地區(qū)工程實(shí)際對(duì)樁側(cè)負(fù)摩阻力進(jìn)行分析計(jì)算，并提出了處理措施。 關(guān)鍵詞：負(fù)摩阻力；中性點(diǎn)；下拉荷載；單樁承載力；濱海新區(qū) TV131 A 0 引言 天津處于渤海灣，有九河下梢的古稱，由于河湖眾多，地勢(shì)低平，造就了天津地區(qū)軟土發(fā)育，特別是濱海地區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土遍布，最大厚度達(dá) 15m 以上，含水量一般超過 40%，最大達(dá) 55%以上。特別是多年來填海造陸，形成了幾百平方公里淺部淤泥質(zhì)土發(fā)育的吹填陸地。 天津市區(qū)古溝坑遍布，一般深度 5m左右，最大深度達(dá)12m以上，特別是 2000 年以來工程建設(shè)的大量實(shí)施，又在城市周邊陸續(xù)出現(xiàn)了新的人工取土坑。對(duì)于這些古溝坑、新出現(xiàn)的取土坑，在后續(xù)的發(fā)展中，往往采用建筑垃圾等無序回填，造成填土質(zhì)量差，基本處于欠固結(jié)狀態(tài)。 隨著天津地區(qū)開發(fā)開放的持續(xù)進(jìn)行，大量工程及基礎(chǔ)建設(shè)不斷開展，溝坑場(chǎng)地、吹填及軟土發(fā)育場(chǎng)地被開發(fā)建設(shè)，而由于欠固結(jié)土層的固結(jié)等所導(dǎo)致的工程隱患隨之而來，如天津某項(xiàng)目，由于未重視欠固結(jié)土層所引起的樁側(cè)負(fù)摩阻力的不利影響而導(dǎo)致建筑主體開裂，不得不進(jìn)行工程修復(fù)。 為了避免工程事故的發(fā)生，給巖土工程 從業(yè)者提供可借鑒的資料。本文根據(jù)天津地區(qū)地層特點(diǎn)，較為系統(tǒng)的介紹了有關(guān)樁基負(fù)摩阻力產(chǎn)生的條件、計(jì)算等，同時(shí)，結(jié)合天津地區(qū)工程實(shí)例進(jìn)行分析，并提出了一些解決樁基負(fù)摩阻力不利影響的措施。 1 相關(guān)概念 在某些情況下，樁周土產(chǎn)生向下的位移并且比樁的沉降量更大，此時(shí)樁周土對(duì)樁產(chǎn)生向下的摩阻力，稱之為負(fù)摩阻力。負(fù)摩阻力分布于樁側(cè)表面，對(duì)樁形成下拉荷載，它不但不能分擔(dān)樁頂傳來的荷載，而且成了樁的附加荷載。 由樁、土體系的荷載傳遞特征及樁的工作性狀可知，對(duì)于樁周土產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況，樁身截面位 移及樁的軸向壓力從樁頂開始逐漸減小，樁周土的位移量從樁頂開始亦隨深度的增加而逐漸減小，由于樁身剛度大，樁身位移量一般隨深度增大遞減較小，而樁側(cè)土的位移隨深度增大較小較快，當(dāng)?shù)侥骋簧疃仁?，樁身截面位移量與樁周土的位移量相等，在此深度時(shí)，樁周土位移相對(duì)樁身位移為零，此深度點(diǎn)被稱為中性點(diǎn)。 天津地區(qū)由于淤泥質(zhì)土固結(jié)、填土固結(jié)等均有可能對(duì)樁基產(chǎn)生負(fù)摩阻力。 2 樁基負(fù)摩阻力的分析計(jì)算 2.1 中性點(diǎn)位置的確定 一般來講，中性點(diǎn)的位置在成樁后的初期是變化的，它隨著樁沉降的增加而向 上移動(dòng)，當(dāng)樁沉降趨于穩(wěn)定時(shí)，中性點(diǎn)也將穩(wěn)定在某一固定深度處。要計(jì)算樁側(cè)負(fù)摩阻力，必需首先確定中性點(diǎn)的位置，而中性點(diǎn)的位置與樁身沉降量、樁側(cè)土的沉降量、樁端持力層強(qiáng)度及剛度等因素有關(guān)，對(duì)于目前工程中負(fù)摩阻力的計(jì)算，中性點(diǎn)的確定往往按經(jīng)驗(yàn)確定，一般可按表 1 數(shù)值取值。 中性點(diǎn)深度 ln表 1 注： ln 中性點(diǎn)深度； l0 樁周沉降變形土層下限深度。 2.2 樁基負(fù)摩阻力的計(jì)算 根據(jù)負(fù)摩阻力產(chǎn)生的條件，可知負(fù)摩阻力與諸多因素有關(guān)，目前考慮各種因素的計(jì)算較為困難，一般工程中計(jì)算可按以下方法計(jì)算負(fù)摩阻力及其引起的下拉荷載。 （ 1）有效應(yīng)力法計(jì)算負(fù)摩阻力 單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： 當(dāng)降低地下水位： 當(dāng)?shù)孛嬗袧M布荷載時(shí)： 式中： 第 i 層土樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值； 樁周土負(fù)摩阻力系數(shù)（與土質(zhì)、樁型、成樁工藝有關(guān)），可按表 2 取值； 第 i 層土平均豎向有效應(yīng)力； 第 i 層土底以上樁周土按厚度加權(quán)平均有效重度； 自地面起算的第 i 層土中點(diǎn)深度； p 地面均布荷載。 負(fù)摩阻力系數(shù) 表 2 （ 2）按土的力學(xué)參數(shù)確定負(fù)摩阻力 對(duì)于粘性土，可按下式估算負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值； 式中： 第 i 層土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度； 第 i 層土的不排水抗剪強(qiáng)度，可用十字板法測(cè)定。 對(duì)于砂類土，可按下式估算負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 式中： 第 i 層土經(jīng)鉆桿長(zhǎng)度修正的平均標(biāo)貫擊數(shù)。 2.3 考慮負(fù)摩阻力的樁基承載力及沉降 負(fù)摩阻力對(duì)于樁基承載力和沉降的影響，隨側(cè)阻與端阻分擔(dān)荷載比、樁周土沉降的均勻性及建筑物對(duì)不均勻沉降的敏感程度而 異，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況考慮它對(duì)樁基承載力及沉降的影響。 （ 1）摩擦型樁基承載力 對(duì)于摩擦型樁基，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)摩阻力并對(duì)樁基施加下拉荷載時(shí)，由于持力層壓縮性較大，使樁基產(chǎn)生附加沉降；當(dāng)樁基一旦出現(xiàn)沉降，則土對(duì)樁的相對(duì)位移減小，負(fù)摩阻力隨之降低直至轉(zhuǎn)化為零。因此，對(duì)摩擦型樁基取樁身計(jì)算中性點(diǎn)以上側(cè)阻力為零。此時(shí)，其樁承受的豎向荷載不能超過由樁身中性點(diǎn)以下的側(cè)阻力及樁端阻力提供的承載力。 （ 2）端承型樁基承載力 對(duì)于端承型樁基，由于持力層較堅(jiān)硬，受下拉荷載后產(chǎn)生的附加沉降很小 甚至不引起附加沉降，此時(shí)，負(fù)摩阻力會(huì)長(zhǎng)期作用于中性點(diǎn)以上的樁側(cè)表面，因此必須計(jì)算中性點(diǎn)以上負(fù)摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載，并將下拉荷載作為附加荷載。 （ 3）考慮負(fù)摩阻力的沉降計(jì)算 當(dāng)產(chǎn)生負(fù)摩阻力的土層不均勻，各樁基周圍受到不均勻堆載或不均勻降水時(shí)，各樁基則會(huì)出現(xiàn)不均勻的下拉荷載及沉降，這對(duì)不均勻沉降敏感的建筑物是相當(dāng)不利的，所以當(dāng)土層不均勻或建筑物對(duì)不均勻沉降較敏感時(shí)，應(yīng)將負(fù)摩阻力引起的下拉荷載計(jì)入附加荷載驗(yàn)算樁基沉降。 3 工程實(shí)例分析 根據(jù)天津市土質(zhì)分布條件，選取有代表性地 層分布的天津開發(fā)區(qū)某場(chǎng)地，對(duì)中心點(diǎn)位置、樁側(cè)負(fù)摩阻力的計(jì)算等分析如下。 天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)某工程，場(chǎng)地地層分布及力學(xué)性質(zhì)如表 3。 該工程場(chǎng)地內(nèi)地下水位一般埋深 1.50m，據(jù)了解，該工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng) 26.00m，樁頂位于埋深 1.00m處，樁端位于埋深 27.00m 處。由于堆填等原因，該場(chǎng)地頂部大面積受附加應(yīng)力為 15kPa，工程竣工后 2 年測(cè)得最大沉降量38.5mm。對(duì)該場(chǎng)地工程條件下樁側(cè)受到的負(fù)摩阻力進(jìn)行分析。 場(chǎng)地地層分布概況 表 3 3.1 樁周土沉降量及中性 點(diǎn)的計(jì)算 按分層總和法，計(jì)算在大面積附加應(yīng)力 15kPa 的作用下，從樁端埋深處到地表處沿樁身方向樁周土的沉降量如表4，樁側(cè)土隨深度變化如圖 1。由于樁端處應(yīng)力的擴(kuò)散作用，計(jì)算時(shí)認(rèn)為樁端下土層的沉降一致，且不考慮樁身范圍內(nèi)軟土層的固結(jié)沉降。 樁周土沉降量計(jì)算表 表 4 根據(jù)竣工兩年時(shí)觀測(cè)到的最大沉降量為 38.5mm，根據(jù)圖 1 可看出樁周土與樁身沉降相等，即沉降量為 38.5mm 時(shí)的埋深約為 14.6m，即中性點(diǎn)位置為埋深約 14.6m 處。中性點(diǎn)深度比為（ 14.6-1.0） /26.0=0.523。 根據(jù)表 1 中經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取值，由于樁端土為粉土，取中心點(diǎn)深度比為 0.60，由于樁長(zhǎng)為 26.0m，則中性點(diǎn)埋深為1.0 26.00.6 16.6m。 計(jì)算中性點(diǎn)位置與按經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算中性點(diǎn)位置相差2.0m。 圖 1 樁側(cè)土隨深度沉降量變化曲線 分析產(chǎn)生相差的原因主要有以下幾點(diǎn)： （ 1）經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算中性點(diǎn)位置未考慮樁側(cè)土所受附加應(yīng)力的大小，即按經(jīng)驗(yàn)法取值時(shí)不考慮附加應(yīng)力的大小，而實(shí)際是附加應(yīng)力的大小對(duì)樁側(cè)土的沉降量影響較大，進(jìn)而影響到中性點(diǎn)的位置。附加應(yīng)力越大，樁周 土沉降量越大，相對(duì)于樁身沉降量一定的情況下，中性點(diǎn)位置越向下。 （ 2）經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算中性點(diǎn)位置考慮因素不全面。特別對(duì)于樁端土為粘性土的情況，上部荷載越大，樁身沉降量越大，相對(duì)于樁側(cè)土沉降量一定的情況下，中性點(diǎn)位置越向上。 3.2 單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值的估算 （ 1）根據(jù)有效應(yīng)力法估算 根據(jù)以上計(jì)算，中性點(diǎn)位置為埋深 14.6m 處，位于淤泥質(zhì)粘土（ 3c）中，地面滿布荷載 p 15kPa，按公式及計(jì)算各層土單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值如表 5。 根據(jù)有效應(yīng)力法估算單樁負(fù)摩阻力表表 5 （ 2）按土的力學(xué)參數(shù)計(jì)算單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 按公式計(jì)算單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值如表 6。 根據(jù)力學(xué)參數(shù)估算單樁負(fù)摩阻力表表 6 根據(jù)兩種計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看出以下幾點(diǎn)： (1)兩種計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果較為接近，隨埋深的增大按有效應(yīng)力法計(jì)算得出的值大于按土的力學(xué)參數(shù)計(jì)算值，并且大于正摩阻力值。 (2)軟土地區(qū)按土的力學(xué)參數(shù)計(jì)算得出的負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值較為合理。 (3)以上計(jì)算是對(duì)采用鉆孔灌注樁時(shí)的樁側(cè)負(fù)摩阻力進(jìn)行計(jì)算，由于采用的樁型不同，樁側(cè)極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值不同，因此，當(dāng)負(fù)摩阻力的計(jì)算值大于正摩阻力時(shí)，對(duì)于不同的樁型，其負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值不同。 4 負(fù)摩阻力的處理措施 由于負(fù)摩阻力的存在，造成單樁承載力的損失，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致樁基礎(chǔ)的破壞，因此，在設(shè)計(jì)及施工中如何減小或消除負(fù)摩阻力的影響，是巖土工程師們必須面對(duì)的問題。 根據(jù)引起負(fù)摩阻力的原因，天津地區(qū)設(shè)計(jì)和施工中可以采用的處理方法。 （ 1）對(duì)于較厚松散填土，設(shè)計(jì)時(shí)可先設(shè)計(jì)采用碾壓、強(qiáng)夯、堆載預(yù)壓等地基處理方法，將松散填土壓實(shí)，以減小填土的沉降，從而減小樁基負(fù)摩阻力的影響。同時(shí)在樁基 設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用長(zhǎng)樁，以減小負(fù)摩阻力段在整個(gè)樁身段的比例。 （ 2）對(duì)于淤泥質(zhì)土，設(shè)計(jì)時(shí)可先設(shè)計(jì)采用排水固結(jié)法、堆載預(yù)壓法等地基處理方法，使欠固結(jié)淤泥質(zhì)土預(yù)先固結(jié)，待處理完成后再進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)及施工。 （ 3）由于人工降水或其他原因造成大面積地下水位下降而引起的樁側(cè)負(fù)摩阻力，一般發(fā)生在樁基施工完成后，這時(shí)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，可能的補(bǔ)救措施很難處理，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮建筑物的重要性、建筑物所處的位置、地下水文情況，分析能否發(fā)生大面積地下水位下降的可能，若有，則根據(jù)分析水位下降的情況，應(yīng)在 樁基設(shè)計(jì)時(shí)考慮由于水位下降而引起的負(fù)摩阻力的影響。對(duì)于天津地區(qū)，在樁身范圍內(nèi)一般很少發(fā)生大面積地下水位的大幅下降，局部可能由于基坑開挖降水等原因引起地下水位的短期下降，對(duì)于高大建筑物，由于樁長(zhǎng)較大，其影響相對(duì)較小，但對(duì)于采用短樁的低矮建筑物，其影響不能忽略，因此，基坑開挖降水時(shí)應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)周圍建筑物的影響?；娱_挖施工時(shí)，應(yīng)做好周圍建筑物的變形監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)處理，并加快基坑開挖施工速度，減短水位下降的時(shí)間，以免發(fā)生由于工程降水產(chǎn)生的負(fù)摩阻力而導(dǎo)致建筑物變形、破壞。 （ 4）對(duì)于在飽和軟土中 進(jìn)行樁距較密的打入樁施工，引起超孔隙水壓力及土體大量上涌現(xiàn)象，在超孔隙水壓力消散的過程中，重塑土重新固結(jié)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)摩阻力，設(shè)計(jì)時(shí)可采用加大樁距、采用長(zhǎng)樁等設(shè)計(jì)處理措施。由于這類負(fù)摩阻力在樁基施工過程中產(chǎn)生，在上部結(jié)構(gòu)施工過程中，隨著荷載的增加，樁基的沉降量不斷加大，負(fù)摩阻力不斷減小，一旦樁的沉降量超過樁周土的再固結(jié)沉降量，負(fù)摩阻力便消失。 以上各種處理方法，設(shè)計(jì)和施工在處理時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，對(duì)比處理方法之間的優(yōu)劣，選擇經(jīng)濟(jì)合理的處理方法。 5 結(jié)論 根據(jù)以上的分析計(jì)算，可以 得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。 (1)對(duì)可能發(fā)生樁側(cè)負(fù)摩阻力的工程，應(yīng)根據(jù)工程場(chǎng)地的實(shí)際土層分布、荷載情況進(jìn)行負(fù)摩阻力的計(jì)算，對(duì)擬建物的沉降量可根據(jù)相近工程已有的沉降觀測(cè)結(jié)果或沉降估算結(jié)果確定。 (2)軟土地區(qū)的樁側(cè)負(fù)摩阻力的計(jì)算宜根據(jù)土的物理力學(xué)參數(shù)，即無側(cè)限抗壓強(qiáng)度計(jì)算樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。 (3)對(duì)于同一工程場(chǎng)地，當(dāng)采用的樁型不同時(shí)，樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值有可能不同。 (4)天津地區(qū)，特別是天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等沿海地區(qū)，由于一般樁基礎(chǔ)均為摩擦型樁基，在發(fā)生樁側(cè)負(fù)摩阻力的情況下，確 定單樁豎向承載力時(shí)應(yīng)取中性點(diǎn)以上土層樁側(cè)阻力為零來估算單樁豎向承載力，在通過試樁確定單樁豎向承載力時(shí)亦應(yīng)考慮負(fù)摩阻力的影響。 （ 5）對(duì)于樁基負(fù)摩阻力的影響，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件、負(fù)摩阻力產(chǎn)生原因等綜合分析后采取處理措施。 參 考 文 獻(xiàn) 【 1】中華人民共和國(guó)建設(shè)部，建筑樁基技術(shù)規(guī)范（ JGJ94-2008），中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2008 【 2】工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2007 【 3】劉昌輝，基礎(chǔ)工程學(xué)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社， 1997 【 4】巖土工程技術(shù)規(guī)范（ DB29-20-2000），中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2000 文檔資料：天津地區(qū)樁側(cè)負(fù)摩阻力分析 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :鐵路瓦斯隧道施工特點(diǎn)及問題分析 土建工程混凝土施工技術(shù)的研究 土建工程施工進(jìn)度的控制與管理 鐵路客運(yùn)站應(yīng)急管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究 同德圍南北高架橋橋墩設(shè)計(jì)探討 鐵路梁場(chǎng)臨建方案分析 建筑電氣安裝施工技術(shù)淺析 探討建筑裝飾工程管理中存在的問題及對(duì)策 探討鐵路施工企業(yè)