濕陷性黃土地區(qū)樁基礎設計和實現土木工程專業(yè)

1、濕陷性黃土地區(qū)樁基礎設計1 研究的意義 樁基礎既是一種歷史悠久的基礎型式，又是一種應用廣泛、發(fā)展迅速、生命力很強的基礎型式。城市建設立體化，交通高速化，以及改善綜合居住環(huán)境已成為現代土木工程的特征。樁基技術廣泛應用于土木工程的各個領域，大凡興建規(guī)模大一些的建筑工程，都會用到樁基技術，或者作為支承建筑物重量的樁基礎，或者作為基坑開挖支護結構。隨著科學技術以及工程建設和工業(yè)技術的不斷發(fā)展，樁的種類和樁基型式、施工工藝和設備以及樁基理論和設計方法，都有了很大的演進。由于樁基具有的承載力高、穩(wěn)定性好、沉降及差異沉降小、沉降穩(wěn)定快、抗震性能好以及能適應各種復雜地質條件等特點所以得到廣泛的應用。然而，由于

2、土的變異性以及樁基與土相互作用的復雜性，關于樁基的理論研究仍然有許多需要完善的地方。采用樁基礎，目的就是要提高地基承載力和控制建筑物或構筑物的沉降。因此樁基礎的承載力分析是樁基礎工程分析的重要組成部分。而影響樁基礎極限承載力的主要因素是樁側阻力與樁端阻力，所以樁側阻力與樁端阻力的分析是樁基礎工程分析的重要組成部分。2 樁的種類和樁基型式中國建筑科學研究院1主編的建筑樁基技術規(guī)范規(guī)定了樁的種類和樁基型式，2.1 按承載性狀分類： 2.1.1 摩擦型樁：摩擦樁、端承摩擦樁。 2.1.2端承型樁：端承樁、摩擦端承樁。2.2 按成樁方法分類： 2.2.1非擠土樁：干作業(yè)法鉆（挖）孔灌注樁、泥漿護壁法鉆

3、（挖）孔灌注樁、套管護壁法鉆（挖）孔灌注樁； 2.2.2部分擠土樁：長螺旋壓灌灌注樁、沖孔灌注樁、鉆孔擠擴灌注樁、攪拌勁芯樁、預鉆孔打入（靜壓）預制樁、打入（靜壓）式敞口鋼管樁、敞口預應力混凝土空心樁和H型鋼樁； 2.2.3擠土樁：沉管灌注樁、沉管夯（擠）擴灌注樁、打入（靜壓）預制樁、閉口預應力混凝土空心樁和閉口鋼管樁。2.3 按樁徑（設計直徑d）大小分類： 2.3.1小直徑樁：d 250mm； 2.3.2中等直徑樁： 250mm d 800mm； 2.3.3大直徑樁： d 800mm。 HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfie

4、ld=作者&skey=金紅艷&scode=金紅艷;HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=王佳珣&scode=王佳珣2撰寫的樁基分類探究，把樁基更加細致的分為以下幾類：根據承臺的地面位置可分為高樁承臺基礎和低樁承臺基礎；按成樁方法對土層的影響可分為擠土樁、部分擠土樁和非擠土樁；根據樁的使用功能可分為軸向抗壓樁、軸向抗拔樁、橫向受荷樁和復合受荷樁；根據樁的豎向荷載傳遞機理可分為摩擦樁和端承樁；根據樁的材料可分為木樁、混凝土樁、鋼樁和復合樁；3 樁基的沉降樁基礎在房屋建筑中是一種很常用的基礎，在樁基設計中，最主

5、要的是確定豎樁的承載力與沉降，盡管在過去漫長的時間內，從事巖土工程的研究者和工程師們，為了精確計算和預測樁基的沉降，曾進行過大量的研究，提出過一系列的計算樁基沉降的方法，但時至今日，對樁基沉降的預估仍然不熊充分地反映真實的情況。李朝暉3撰寫的樁基沉降的研究現狀，對單樁和群樁的沉降計算方法進行了分類。3.1單樁的沉降分析計算 3.1.1荷載傳遞分析法 3.1.2剪切變形傳遞法 3.1.3彈性理論法 3.1.4單向壓縮分層總和法 3.2.群樁的沉降分析計算 3.2.1彈性理論法 黃發(fā)安4撰寫的樁基沉降分析與計算，在豎向荷載作用下的樁基礎,其沉降的變形性是樁、承臺、地基土之間相互影響的結果,由于地基

6、土的復雜多變性以及成樁工藝、樁型及布樁方式的多樣性,樁基沉降計算歷來是樁基礎設計中的一個難題,因此做了以下的工作:首先,簡要介紹了單樁沉降性能和沉降計算方法,分析各種單樁沉降計算方法的局限性及其應用與研究進展,對單樁沉降計算方法進行對比。其次,全面分析了群樁基礎的沉降計算方法,并對群樁沉降計算方法進行評價。再次,分析了濕陷性黃土地區(qū)樁基的負摩擦力和沉降計算方法。依據規(guī)范推薦的樁基沉降計算方法編制了樁基礎沉降計算軟件,并結合工程實例驗證軟件的可靠性,分析了濕陷性黃土地區(qū)負摩擦力對樁基沉降的影響。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfie

7、ld=au&skey=劉爭宏&code=劉爭宏，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭建國&code=鄭建國，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張繼文&code=張繼文，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=戚長軍&code=戚長軍5撰寫的濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基工后沉降計算方法研究，針對高速鐵路工后沉降要求嚴格,濕陷性黃土地區(qū)樁基由于

8、浸水引起的附加沉降計算研究不充分的現狀,以現場大型樁基浸水試驗結果為基礎,分析了樁基浸水附加沉降的產生機理,提煉出濕陷性黃土地區(qū)高速鐵路橋梁樁基工后沉降計算模型,提出了工后沉降計算方法研究表明,浸水附加下沉是濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基需主要考慮的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,樁身壓縮沉降是沉降的主體,混凝土蠕變在沉降計算中不可忽略;通過荷載傳遞理論計算浸水前樁身軸力分布,假定浸水后樁側阻力和樁端阻力同步發(fā)揮獲得浸水后的樁身軸力分布,據此可分別計算構成工后沉降的樁身彈性壓縮樁身蠕變和樁端沉降。4 樁基負摩擦力的影響樁基礎是將上部荷載傳遞給樁側和樁底端以下的土(或巖)層，采用挖、鉆孔等非擠土

9、方法而成的樁，在成孔過程中將土排除孔外，樁孔周圍土的性質并無改善。試驗研究資料表明，設置在濕陷性黃土場地上的樁基礎，樁周土受水浸濕后，樁側摩擦力大幅度減小，甚至消失，當樁周土產生自重濕陷時，樁側的正摩擦力迅速轉化為負摩擦力。因此，在濕陷性黃土場地上，不允許采用摩擦型樁，設計樁基礎除樁身強度必須滿足要求外，還應根據場地工程地質條件，采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁(包括端承樁和摩擦端承樁)，其樁底端以下的持力層：在非自重濕陷性黃土場地，必須是壓縮性較低的非濕陷性黃土(巖)層；在自重濕陷性黃土場地，必須是低壓縮性的非濕性土黃(巖)層。這樣，當樁周的土受水浸濕，樁側的正摩擦力轉化為負摩擦力時，便可由樁

10、底的下部非濕陷黃土(巖)層所承受，同時樁基地基也不致因浸水引起濕陷，以保證建筑物的安全與正常使用。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鹿群&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鹿群，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張岳文&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張岳文，HYPERLINK /kcms/detail/search.a

11、spx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭述海&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鄭述海，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張潤泰&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張潤泰6撰寫的樁基負摩擦力的成因、機理與危害分析，就樁基負摩擦力的成因,機理與危害進行了深入的分析,并提供4種樁負摩擦力的估算方法和減小樁負摩擦力的方法。并對發(fā)生負摩擦力的情況進行了全面的介紹和分析。羅宇生7撰寫的濕陷性黃土場

12、地上的樁基礎，提出我國在濕陷性黃土地區(qū)先后采用懸吊法和在樁體內埋設滑動測微計等方法，對端承型樁的摩擦力和端承力進行了較系統(tǒng)的試驗研究，試測結果表明，樁周的濕陷性黃土受水浸濕以前，樁頂上的荷載由樁側的正摩擦力和樁底端土的反力共同所承受，樁周土受水浸濕以后，在自重濕陷性黃土場地，樁側的正摩擦力顯著降低，甚至消失，樁頂上的大部或全部荷載由樁身傳給樁底端的持力層所承受。故單樁的側摩擦力和端承力均應按飽和狀態(tài)下的土性指標確定。在自重濕陷性黃土場地，當樁周土層受水浸濕產生自重濕陷時，其相對位移遠遠大于樁的下沉量，因而沿樁身側面產生向下作用的負摩擦力，此負摩擦力相當于給樁施加一個向下的附加荷載(簡稱下拉荷載

13、)，并與樁頂上的荷載全部由樁身傳給樁底端的持力層所承受。確定單樁承載力時，除不計算濕陷性土層范圍內樁側的正摩擦力外，并應扣除樁側的負摩擦力。HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=陳志輝&code=20024242;陳志輝，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=陸永強&code=20024242;陸永強，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=

14、朱偉強&code=20024242;朱偉強8撰寫了樁基負摩擦力淺析，分析了負摩擦力產生的原因,總結了樁側負摩擦強度和中性點位置的確定辦法。對比分析了豎向受壓樁和堆載作用下樁基負摩擦力的性狀,并通過有限單元法建立簡單模型,定量地比較了豎向受壓樁樁側極限摩阻力與堆載作用下樁側負摩擦力的大小。5 承臺設計中國建筑科學研究院9撰寫的混凝土結構設計規(guī)范，采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法，以可靠指標度量承臺的可靠度采用以分項系數表達的極限狀態(tài)設計表達式對承臺進行設計。 HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=袁倫一

15、&scode=袁倫一10撰寫的樁基承臺設計方法淺談，介紹了目前國內樁基承臺的計算方法可以概括為兩種體系：梁式體系和撐桿加系桿體系。羅君東11撰寫的關于樁基承臺設計方法的商榷，提出樁基承臺的受力分析不宜采用彎曲理論,而應建立以剪切破壞為主的力學模型,運用桁架理論來加以分析。在此基礎上建立的計算方法,預計可比現行規(guī)范建議的方法節(jié)省材料達3040。HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=岑國基&scode=岑國基，HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&s

16、field=作者&skey=邱岳&scode=邱岳12撰寫的橋梁樁基承臺設計，提出幾個目前橋梁樁基設計的問題，如：承臺剪力及彎矩計算的截面控制；剪應力的提高系數；鋼筋布置及其錨固型式要求等等。并對部分樁基設計問題給出合適的解決辦法。6 總結分析綜合分析目前的研究資料，在濕陷性黃土地區(qū)，不允許采用摩擦型樁。在自重濕陷性黃土場地，當樁周土層受水浸濕產生自重濕陷時，樁頂上的荷載全部由負摩擦力和樁身傳給樁底端的持力層所承受。而樁基礎的沉降計算由于地基土的復雜多變性以及成樁工藝、樁型及布樁方式的多樣性,樁基沉降計算歷來是樁基礎設計中的一個難題，時至今日，對樁基沉降的預估仍然不熊充分地反映真實的情況。但是

17、，嚴格按照規(guī)定設計，精心的計算，高度重視關鍵步驟，細致分析實驗數據，就能完成設計計劃。 參考文獻1中國建筑科學研究院.建筑樁基技術規(guī)范S.中國建筑工業(yè)出版社.2008.2HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=金紅艷&scode=金紅艷;HYPERLINK /kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=作者&skey=王佳珣&scode=王佳珣.樁基分類探究J.硅谷.2009.3李朝暉.樁基沉降的研究現狀J.巖土工程.2006.4黃發(fā)安.樁基沉降分析與計算J.巖

18、土工程.2006.5HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=劉爭宏&code=劉爭宏，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭建國&code=鄭建國，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張繼文&code=張繼文，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=戚長軍

19、&code=戚長軍.濕陷性黃土地區(qū)橋梁樁基工后沉降計算方法研究J. 巖土工程學報.2013.6HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鹿群&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鹿群，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張岳文&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張岳文，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=鄭述海&code=08903957;08892776;12931923;08920639;鄭述海，HYPERLINK /kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=au&skey=張潤泰&code=08903957;08892776;12931923;08920639;張潤泰.樁基負摩擦力的成因、機理與危害分析 J.河北建筑科技學