淺談樁基設(shè)計(jì)中的群樁效應(yīng)

[摘要] 近年來樁基技術(shù)運(yùn)用越來越廣泛，在某些地區(qū)由于地質(zhì)情況的特殊，單樁承載力受到限制，勢必會(huì)增加單個(gè)基礎(chǔ)的樁數(shù)，形成群樁效應(yīng)。本文對群樁計(jì)算作簡單的闡述。

[關(guān)鍵詞] 樁基設(shè)計(jì)；群樁；整體強(qiáng)度計(jì)算

[中圖分類號] TU 470 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2095-4085（2012）-07-0103-02

群樁效應(yīng)是指由磨擦樁組成的群樁，在豎向荷載作用下，其承臺底面土、樁間土、樁端以下土都參與工作，形成承臺、樁、土相互影響共同作用。樁頂荷載主要通過樁側(cè)摩阻力傳布到樁周和樁端土層中，產(chǎn)生應(yīng)力重疊。承臺土反力也傳布到承臺以下一定范圍內(nèi)的土層中，從而使樁側(cè)阻力和樁端阻力受到干擾。樁群中任一根樁的工作性狀明顯不同于孤立單樁，群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降也明顯地超過單樁。

1. 群樁效應(yīng)的體現(xiàn)

1.1 群樁抗側(cè)摩阻力

樁側(cè)摩阻力只有在樁土間產(chǎn)生一定相對位移的條件下才能充分發(fā)揮出來，并受到樁距、承臺、樁長與承臺寬度比、土性等因素的影響。

1.2 群樁的樁端阻力

一般情況下樁端阻力隨樁距減少而增大，同時(shí)也受到承臺、土性與成樁工藝的影響。

1.3 群樁樁頂荷載的分配

剛性承臺群樁的樁頂荷載分配的規(guī)律一般是中心樁最小，角樁最大，邊樁次之，其受到樁距、樁數(shù)、承臺與上部結(jié)構(gòu)綜合剛度、土性的影響。

1.4 群樁沉降

由于相鄰樁應(yīng)力的重疊導(dǎo)致樁端平面以下的應(yīng)力水平提高和壓縮層加深，因而群樁的沉降量和延續(xù)時(shí)間往往大于單樁，其受到樁數(shù)、樁距和長徑比的影響。

1.5 群樁的破壞模式

群樁的破壞模式分為樁群側(cè)阻力的破壞和樁群端阻力的破壞，

a）、樁群側(cè)阻礙力的破壞分為樁土整體破壞和非整體破壞。整體破壞是指樁、土形成整體，如同實(shí)體基礎(chǔ)那樣工作，破壞面受生了樁群外圍。非整體破壞是指各樁的樁土之間產(chǎn)生相對位移，破壞面發(fā)生于各樁側(cè)面。

b）、樁端阻力的破壞可分為整體剪切、局部剪切、沖剪三種模式。

2 群樁整體強(qiáng)度的計(jì)算方法

群樁基礎(chǔ)的整體破壞和實(shí)體深埋基礎(chǔ)相同。極限承載力等于樁尖平面處，以樁群外包尺寸決定的面積上的極限承載力與樁周邊土的極限抗剪強(qiáng)度之和。

式中N—樁基礎(chǔ)上作用的上部結(jié)構(gòu)荷重，kN；

P—樁臺及樁臺上覆土的重量（常年地下水位以下按有效重度計(jì)算），kN；

G—樁及樁問土的總重量（常年地下水位以下按有效重度計(jì)算），kN；

K—安全系數(shù)。根據(jù)τμ及Pu取值的可靠程度取值；

τμ——樁身穿過土層的平均單位不排水抗剪強(qiáng)度，kPa；

Pu——樁尖處土層的單位，kPa：

a，b——群樁外圍的長度和寬度，m：

l——自承臺底面算起的樁有效長度.m。

3 樁基持力層的軟弱下臥層的強(qiáng)度驗(yàn)算

當(dāng)樁基的持力層下存在軟弱下臥層，特別是當(dāng)樁基的平面尺寸較大，樁基持力層的厚度相對較薄時(shí)，必須驗(yàn)算并控制軟弱下臥層頂面的壓力小于或等于軟弱下臥層土的強(qiáng)度，樁基可作為實(shí)體的深埋基礎(chǔ)來考慮，作用于樁基上的荷載，假設(shè)全部傳到持力層頂面并作用在以樁群外包尺寸決定的面積上。

式中Pcz2—軟弱下臥層頂面深度為忽處地基土的自重應(yīng)力，kPa；

Ra—軟弱下臥層頂面處地基土的容許承載力，aa（按常用地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范或其它可靠方法確定）；

POz2——作用在軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力，kPa，

此處：Pqz2= Pqz1

A，B為軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力Pqz2作用的面積；其中

α為擴(kuò)散角

z1，z2 ——分別為自天然地面算起至樁尖持力層頂面和軟弱下臥層的埋藏深度，m；

Pqz1 ——作用在樁尖持力層頂面處的附加應(yīng)力，kPa；

Pz1 ——作用在樁尖持力層頂面處的總壓力，kPa；

Pcz1——為樁尖持力層頂面處的自重應(yīng)力（地下水位以下取有效重度），kPa；

N，P，O ——含義同前；

d——樁進(jìn)入持力層的有效長度，m。

4 結(jié)束語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多，其規(guī)模也越來越大，建筑物高度也越來越高，樁基工程越來越普遍應(yīng)用于工程建設(shè)中。群樁現(xiàn)象也越來越普通。本人聯(lián)系以往工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程，對群樁的計(jì)算理論加以簡單闡述，希望對廣大設(shè)計(jì)人員能有參考意義。

參考文獻(xiàn)

1、中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].2008.4

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