建筑樁基沉降特性分析

吳春華　宋軍華

摘要：在軟土地區進行系統的沉降觀測具有更重要的意義，在探討軟土地基沉降的一般規律基礎上，分析了樁基沉降研究現狀及存在的問題，為下一步工作奠定基礎。關鍵詞：軟土基地；樁基沉降；存在問題ブ型擠擲嗪牛篏267

文獻標識碼：A

文章編號：16723198(2009)19031102お1引言建筑物的沉降觀測是為了掌握建筑物的各個部位的沉降變化情況，通過測量建筑物底部各結構點的沉降量、沉降差值及沉降速度，由此可以計算出基礎傾斜、局部傾斜、相對彎曲等。在軟土地區建筑物沉降問題是地基基礎設計中需要重點考慮的問題，因此在軟土地區進行系統的沉降觀測具有更重要的意義，除反映建筑物的實際變形情況以及變形對建筑物的影響程度，在必要時可以及時采取補救措施。本文在探討軟土地基沉降的一般規律基礎上，分析了樁基沉降研究現狀及存在的問題，為下一步工作奠定基礎。2軟土地基沉降的一般規律2.1沉降變形原理サ鼗的沉降變形可能是由多種原因引起的，包括建筑物荷重、環境荷載，不直接設計荷載的其它原因，常涉及環境原因。現今的沉降計算方法和最終沉降的預測方法主要是針對荷重引起的那部分沉降。根據軟土地基上的荷載試驗和建筑物的長期沉降觀測，軟土地基在荷載作用下的沉降歷程，其可以分為三部分之和，即瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降。上述三種分量實際上是相互搭接的，無法截然分開，只不過某時段以一種分量為主。在軟土地基的沉降計算和沉降預測中主要考慮固結沉降和次固結沉降的過程。2.2軟土的蠕變特性ネ撂宓謀湫魏頹慷炔喚鋈【鲇謨行вαΓ而且還與時間有關，這種現象稱為土的流變現象。對于沉降分析，主要考慮土受壓時的流變變形，而軟土中的流變現象很大程度上屬于蠕變現象。軟土的蠕變特性可以通過單軸或三軸壓縮、剪切、扭轉或彎曲的蠕變試驗研究獲得。研究結果發現，應力水平較低時蠕變過程可能以減速進行；當應力水平較高時，蠕變可能以加速進行。第一種情況稱為衰減蠕變過程，第二種過程稱為非衰減蠕變過程。非衰減蠕變除瞬時變形外，還包括三個階段第一階段為衰減蠕變階段，在這個階段里蠕變變形不斷增加，但應變變形速率越來越小第二階段為穩定流變階段，即等速蠕變階段，這時變形速率大體恒定不變。第三階段為急劇流動階段，即加速蠕變階段，這時變形速率增加，最終導致土體破壞，所以這個階段也成為破壞階段。軟土的蠕動是十分普遍的現象。在很多情況下，軟粘土即使在相當小的剪切荷重作用下，其變形也可能長期的發展。因此，盡管不改變荷載，土也幾乎可以不斷地蠕動。從而使上部的建筑物產生緩慢的水平位移。一般地說，這種蠕動的速度很小，每年移動幾十厘米或只移動幾厘米，但決不能因此而輕視它可能造成的后果。軟土厚度大的地區，由于表層經受長期氣候的影響，使含水量減小，在收縮固結作用下，表面形成所謂的“硬殼”。這一處于地下水位以上的非飽和“硬殼”層厚度通常是1。其承載力較下層軟土為高，壓縮性也較小，常可用來作為淺基礎的持力層。但是，對于一般的工業建筑通常都采用樁基。2.3軟土地基沉降的一般規律ト磽戀謀湫翁卣骱腿磽戀牧鞅涮匭裕喝磽撂烊緩水率等于或大于液限，空隙比大于1，土具有結構性，土體的含水率隨液限成正比增大；軟土的壓縮性也隨液限的增加而增加，軟土的滲透性弱，地基受荷后，會形成較高的超靜孔隙水壓力，這是在很大程度上決定軟土變形延續時間長且具有流變特性的原因。因此，在軟土地基上修建多層和高層建筑物，可能產生較大的沉降量，而且軟土地基的沉降是一個歷史很長的過程，并不隨著建筑施工的結束而結束。上海地區統計了數十幢建筑物在施工階段完成最終沉降量的百分數Kb，和最終沉降量的關系。Kb一般為20%-40%。地基發生較大沉降時，往往伴隨著建筑物在使用和外觀上的破壞，但真正影響建筑物使用和外觀性能的往往不是較大的沉降量，而是因為不均勻沉降和短時期內發生的較大沉降。不均勻沉降產生的上部結構裂縫、扭曲或傾斜，嚴重時倒塌破壞的事故都有發生。由于環境因素或臨近基坑開挖等因素造成短期內建筑物大幅度沉降而產生工程事故也曾有發生。因此，在軟土地基上修建建筑物，地基變形問題顯得尤為重要。另一方面，在建筑的設計和施工中，如能事先預估并妥善考慮地基的變形問題并加以控制和利用，是可以防止和減小地基變形帶來的不利影響。3樁基沉降研究現狀及存在的問題3.1按沉降觀測結果推算最終沉降量方法的研究現狀和存在的問題ビ墑擋獬兩盜客饌譜鈧粘兩凳貝統的方法是采用雙曲線型或指數、對數曲線型經驗公式、固結度對數法和Asoaka(沉降遞推方法)，但隨著近些年來一些新的數學理論用于巖土力學，計算機技術的飛速發展以及國內外學者對此進行的大量實驗研究和理論分析，一些新的估算地基最終沉降的方法相繼提出，如泊松曲線預測法(邏輯斯蒂曲線)、灰色系統理論、人工神經網絡和遺傳算法等。由于雙曲線型或指數、對數曲線型經驗公式、固結度對數法和Asoaka(沉降遞推方法)中有關參數都不是常數，而是在沉降過程中不斷變化的。因此為使外推最終沉降盡可能接近實際發生值，應當具備歷時較長的沉降觀測曲線，并且在分析、計算時重點在拐點以后，甚至是平段的誤差程度。在實際工程的計算中，建議采用多種方法綜合比較，確定一個相對較為準確的值。隨著數學理論和計算技術的發展，近年來不斷有學者探索將一些新的理論和方法應用于建筑物沉降觀測數據的分析和外推中，但由于數學建模本身的嚴格性、局限性和計算難度的提高，將這些理論和方法在真正的實際工程進行應用還需要進一步探索以及計算軟件的相應發展。3.2樁基礎沉降計算的研究現狀和存在的問題ト磽戀鼗的樁基礎大多為群樁形式，而且經常需要計算其沉降量。目前，群樁沉降計算方法主要有等代實體基礎法、彈性理論分析法和以Geddes(蓋德斯)單樁和以應力公式為依據的簡化計算方法等幾類。群樁基礎沉降與樁長、樁數、樁距、樁頂荷載水平等多種復雜因素有關。由于群樁沉降發生、發展的過程以及影響因素的復雜性，群樁沉降計算的各種計算方法，計算值與實測值之間總是存在著相當的離散性，因此群樁沉降計算方法目前只能是屬于半理論半經驗方法的范疇，在實際工程應用中，應當考慮進行一定數量的實際工程反分析，以得到相應的經驗修正系數，然后將計算沉降量進行調整才能得到較符合實際的計算沉降量。參考文獻[1]@黃紹銘，高大釗.軟土地基與地下下程[M].北京：中國建筑下業出版社，2005.[2]@錢玉林，丁毅.路基沉降預測汲取工程應用[J].揚州大學學報(自然科學版)，2001，(4).