桩基础负摩阻力的防治对策研究

1、桩基础负摩阻力的防治对策研究【摘要】随着人们居住环境的改善和土地价格的上涨，建筑物逐渐向高层建筑发展，对地基承载能力的要求也越来越高，因此，地基的处理显的十分重要。在地基的处理过程中，负摩阻力是引起建筑物沉降、倾斜或开裂的重要原因，成为建筑行业工程实践中面临的重要问题。由于桩基础负摩阻力的产生与大小受较多因素的影响，其计算也存在一定难度，本文就桩基础负摩阻力的产生原因和防治对策进行了研究，以供同行参考。【关键词】桩基础；负摩阻力；防治对策桩基础是指将桩设置在土层中加固地基的结构，由桩和桩间土组成，建筑上部荷载通过桩基础传递至土层，达到稳定建筑的效果，整体性和刚性越强，桩基础所能承受的水平荷载与

2、竖向荷载就越强。随着高层建筑的增多，桩基础已成为软弱地基的重要处理手段，也是护岸、桥梁、码头、港口的主要基础形式。然而，桩身所产生的负摩阻力问题也日渐突出，成为桩基础设计中的难点问题。一、负摩阻力的成因地基中的桩和土体存在摩擦阻力，而作用于桩侧的阻力的方向则与桩周围土体的位移有关。在正常情况下，桩顶受到竖向荷载而下沉，当桩的下沉速率超出地基土的下沉速率时，地基土则会对桩侧面产生反方向的摩擦阻力，作用在桩侧单位面积上的力即正摩擦阻力，具有支撑桩的作用。当桩侧土地的下沉速率超过桩的下沉速率时，桩侧地基会对桩产生与其位移方向相同的摩擦阻力，这个力即负摩阻力。负摩阻力不但不会抵抗桩的荷载，还会对桩的荷

3、载产生下拽作用，成为分布在桩侧表面的荷载。产生负摩阻力的环境有以下几种：穿过欠固结土层后支撑在硬土层中，使得桩侧土因固结发生的沉降超过桩的沉降；桩侧土层地下水位大幅下降，导致上覆土层自重增加，发生大范围下沉；桩侧地面受到较大的地面荷载（如填土或堆载）发生下沉；桩所在土层稳定性较差，易受环境因素（如解冻、地震、侵水等）影响，有因素发生时引起地基土下沉；桩群密度大，敏感度较高的粘土受扰动，超孔隙水压力使得土体上涌，重塑后又因超孔隙水压消失而重新固结；桩侧土膨胀性强，受季节、气候影响而导致膨胀变形；以压桩法沉桩后，桩身上部压力消失后发生回弹，产生负摩阻力；水下桩基，河床冲刷严重，沉淀淤积较多，桩周围

4、存在未固结的淤泥，淤泥随时间固结沉降，产生负摩阻力。二、影响负摩阻力的因素及负摩阻力的危害1.影响负摩阻力的因素负摩阻力的变化和分布是一个十分复杂的问题，地面沉降和桩基沉降的大小、沉降速率和稳定性都会对负摩阻力产生影响。其中，影响负摩阻力的因素主要由以下几个：土层抗剪强度越大，则负摩阻力的极限值也就越大；土层越厚，则负摩阻力越大；土层压缩性越强，则桩的沉降速度越快，负摩阻力越大。2.负摩阻力的影响在设置桩基础时，由于负摩阻力的影响，桩侧土的部分重量会传递给装，使得负摩阻力非但不能加强桩的竖向承载力，反而会变成桩的荷载，加强桩的沉降、导致不均匀沉降，对建筑物造成破坏。负摩阻力对桩的影响主要包括以

5、下方面：导致桩所受到的下拽荷载过大，使桩基沉降过大，破坏桩身结构；桩承担了部分土体的重量，负摩阻力使桩端标高处的覆盖压力变小，降低桩端阻力；建筑物部分基础或同一基础的部分桩产生负摩阻力时，导致桩群不均匀沉降，导致建筑结构被破坏。三、减轻桩基础负摩阻力的对策1.减小桩的负摩阻力的工程措施桩基础负摩阻力产生在施工和使用阶段，因此，对负摩阻力的防治也应在这两个阶段内进行，其中施工阶段是防治负摩阻力的重要环节，在施工阶段内做好负摩阻力的防治工作，能够极大地减少负摩阻力对建筑物的危害，在实际施工中，常用的避免或减少负摩阻力的措施主要有以下几种：（1）在建筑场地平整较厚的回填土，由于回填土在固结时会对桩造

6、成负摩阻力，因此应将回填土压实，压实度可根据建筑物的荷载来决定。（2）若建筑物桩基影响区域内有未固结软弱压缩土层，则可通过打砂桩或换土的方式来处理地基，避免地面堆载导致压缩土层下降超出桩自身的下降，产生负摩阻力。（3）对于地面大面积堆载的场地，可通过增设保护装的方法来减少桩周土层在重新固结时产生负摩阻力。（4）对地下水渗流较多或地下水位因大量抽取而水位下沉且实用桩基础的建筑物，可与地表建立合理的排水设施，并通过有效措施（如增加支桩柱）来治理抽水后导致的土层下沉。（5）在确定桩已产生负摩阻力之后，通过计算得出负摩阻力的大小，再利用正、负摩阻力极限平衡条件，采取合理措施（如强桩尖插入持力层的深度、

7、增加正摩阻力等来抵消桩负摩阻力）。（6）计算桩的中性点，并在中性点上涂抹性强耐久的防护涂料，从而达到减小负摩阻力的效果。2.防治负摩阻力的方法在工程设计中，通过对桩身进行基础处理从而减少桩身沉降与地基沉降，是减少负摩阻力的重要措施，当前，工程中常通过以下方式来减小负摩阻力。（1）承柱桩法。增大桩的断面，承受负摩阻力。（2）群桩法。增加桩的数量，运用群桩效应，从而减小负摩阻力。（3）涂层法。对预制打入桩，在打桩前找出其中性点，并在中性点以上桩身涂刷1毫米后沥青，使涂层发生剪应变，从而降低桩表面所受到的负摩阻力。（4）地基浸水法。先使地基浸水，增加空隙内的水压力，从而减小桩侧负摩阻力。（5）分段施

8、工法。在桩基施工后，过一段时间再继续进行上部结构的施工，可以有效减小负摩阻力的影响。（6）软土地基处治。为防止桩基沉降，减小桩基所受的负摩阻力，在进行钻孔灌注桩施工前，应先在软土地基区域内进行处治，减小因软土沉降造成桥台桩基的负摩阻力，从而达到减小负摩阻力的效果。（7）套管保护桩法。找出桩的中性点，并在其中性点以上套一段直径略大于装精的钢制套管，使桩身不再受到土的负摩阻力。四、总结负摩阻力对桩基的不利影响可以概括为以下三个方面：降低桩基承载力，增加桩基沉降，增大桩身轴力，从而降低桩身的强度与安全度。其次，负摩阻力的影响是长期变动、可调节的，若上部结构对沉降或不均匀沉降没有十分严格的要求时，可以

9、通过合理增加沉降来减轻负摩阻力的影响，若上部结构有十分严格的沉降要求，则负摩阻力造成的影响将造成建筑物使用的不变，造成安全隐患。防治负摩阻力的方法有很多，但无论是哪种方法，都要求施工者具有过硬的专业素质，因此，施工人员在选择合理的施工方法的同时，还有注重自身专业技能的提高。参考文献：1林奕禧，高蓉，谢概枧.某单层仓库桩基础不均匀沉降事故鉴定和有关问题的反思J.广东土木与建筑.2009（07）.2曹冬，李永斌.湿陷性黄土地区考虑桩侧负摩阻的桩长设计探讨J.中国水运（下半月）.2009（02）.3孔纲强，杨庆，栾茂田.关于“改进的桩土界面荷载传递双曲线模型及其在单桩负摩阻力时间效应研究中的应用”的讨论J.岩土工程学报.2007（11）.4陈仁朋，周万欢，曹卫平，陈云敏.改进的桩土界面荷载传递双曲线模型及其在单桩负摩阻力时间