呂治輝 張靜

摘 要：近年來隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，高層及超高層建筑物日漸增多，樁基礎(chǔ)的使用越來越普遍，分析在樁基土層中負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因及提出科學(xué)的預(yù)防措施對(duì)工程建設(shè)有著積極的作用。

關(guān)鍵詞：樁基；微觀；負(fù)摩阻力

1 引言

隨著改革開發(fā)的進(jìn)一步深入，我國(guó)已經(jīng)邁入城鎮(zhèn)化進(jìn)程的重要階段，城鎮(zhèn)人口從2002年39.1%提高到2012年的52.6%。城鎮(zhèn)化一個(gè)重要內(nèi)容就是城鎮(zhèn)建設(shè)，城鎮(zhèn)建設(shè)意味著土地使用的集中，也就導(dǎo)致了土地供應(yīng)的緊張，高層及超高層建筑也日漸增多，荷載越來越大，對(duì)沉降的敏感性越來越高，受地質(zhì)條件的影響，早期多層建筑采用的基礎(chǔ)形式已不能滿足建筑承載力的要求，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越普遍。

樁基是一種古老的基礎(chǔ)型式。樁工技術(shù)經(jīng)歷了幾千年的發(fā)展過程。無論是樁基材料和樁類型，或者是樁工機(jī)械和施工方法都有了巨大的發(fā)展，已經(jīng)形成了現(xiàn)代化基礎(chǔ)工程體系。在某些情況下，采用樁基可以大量減少施工現(xiàn)場(chǎng)工作量和材料的消耗。

樁基的優(yōu)點(diǎn)是承載力高，能滿足不同建筑物的承載力要求，只需相應(yīng)的加大樁徑、增加樁長(zhǎng)或加密布置樁數(shù)。樁基的大范圍的應(yīng)用，歷經(jīng)過多年工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累，樁基在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題也隨之而出：如受地層影響的成樁問題、受施工質(zhì)量影響的斷樁、縮頸等樁缺陷問題、受建筑物荷載及地層壓縮性影響的沉降問題、受地層特性影響的負(fù)摩阻力問題等，文章以在土地層中樁基的負(fù)摩阻力形成機(jī)理進(jìn)行微觀分析。

2 負(fù)摩阻力形成機(jī)理

穿過軟弱土層支承在堅(jiān)硬土層上的樁，一般來說樁受荷載作用后，地基土對(duì)樁的側(cè)阻力是向上作用的，但當(dāng)軟弱土層又有某種原因而發(fā)生地面沉降時(shí)，樁周土體對(duì)樁身產(chǎn)生相對(duì)的向下位移，這就使樁身承受向下作用的摩擦力，軟弱土層通過作用在樁上的向下作用的摩擦力而懸掛在樁身上。這部分摩擦力不但不是樁承載力的一部分，反而變成施加在樁上的外加荷載。這種由地面沉降引起的在樁上向下作用的摩擦力，成為負(fù)表面摩擦力，即負(fù)摩阻力。

樁的負(fù)摩阻力問題，近年來在國(guó)內(nèi)外普遍受到重視。由于未注意負(fù)摩阻力問題，也造成過一些工程事故。

3 負(fù)摩阻力微觀分析

研究樁的負(fù)摩擦力，與正摩擦力一樣，實(shí)質(zhì)上也是研究土沿樁身的極限抗剪強(qiáng)度或土與樁的粘著力問題，這與物理上的力學(xué)分析是一致的。

樁基摩阻力實(shí)質(zhì)上是無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)與樁周表面形成的一系列摩擦運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生作用力的總和。

下面主要對(duì)土層中樁基負(fù)摩阻力進(jìn)行微觀分析，鑒于樁基受力的復(fù)雜性，設(shè)定為理想條件：樁型為預(yù)制樁、只考慮豎向變形、不考慮地下水、地面堆載等其他影響因素。樁基成樁時(shí)樁周土層變化情況如圖1。

4 結(jié)束語

通過上述模型的微觀分析，由公式（5）可以較為直觀的得出負(fù)摩阻力的形成原因，并以此篩選出在樁基成樁中產(chǎn)生的負(fù)摩阻力的主要影響因素，在工程實(shí)踐中，也證明了樁基沉降及地面沉降（與土層性質(zhì)、深度有關(guān)）的大?。⊿t）、沉降速率（？駐V）、穩(wěn)定歷時(shí)（T）等都對(duì)負(fù)摩阻力的大小有影響。上述分析結(jié)果在工程建設(shè)中合理確定樁基容許沉降值，在樁基的成樁過程中采取相應(yīng)的措施來避免或者減小負(fù)摩阻力造成的影響，提高樁基的承載力，避免工程事故，為工程建設(shè)節(jié)省相應(yīng)的資金投入都具有重要意義。

本文是理想的條件下進(jìn)行的簡(jiǎn)單分析論證，而實(shí)際的樁基受力情況遠(yuǎn)較此復(fù)雜，如在土層性質(zhì)（多層土累計(jì)變形）、粉（砂）土層中土顆粒液化、地下水水位變化、樁基形式（截面形狀、表面光滑程度）、樁基對(duì)周邊土層的影響半徑等因素，需要更為完整、科學(xué)的模型來分析。有關(guān)負(fù)摩阻力的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)的參數(shù)有多種，由于其影響因素較多，多帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]顧曉魯，錢鴻縉，劉惠珊，等.ISBN 7-112-05586-5.地基與基礎(chǔ).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

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作者簡(jiǎn)介：呂治輝（1982-），男，河南洛陽人，工程師，2004年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2004～2007年工作于中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司，2007年至今在江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院從事地質(zhì)災(zāi)害、工程地質(zhì)等工作.

張靜（1981-），女，江蘇徐州人，工程師，2007年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，碩士，2007年至今在江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院從事工程地質(zhì)、煤礦地質(zhì)等工作。