樁基的負(fù)摩阻力計(jì)算在人工碎石填土地基中的應(yīng)用

摘 要：我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，在山區(qū)丘陵地區(qū)進(jìn)行房屋建設(shè)，必然會(huì)存在開山平地，產(chǎn)生大量的人工碎石填土，在有些邊遠(yuǎn)縣區(qū)，碎石土回填沒有按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行分層碾壓，導(dǎo)致大量的近期形成的松散碎石土，碎石土的厚度因地形地貌的變化而變化，沒有一定的規(guī)律，這給勘察工作帶來了不少的麻煩，當(dāng)采用樁基處理時(shí)，周圍松散的碎石填土?xí)?duì)其產(chǎn)生負(fù)摩阻力，本文通過一個(gè)實(shí)例來探討松散碎石填土地區(qū)樁基負(fù)摩阻力計(jì)算應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：負(fù)摩阻力 計(jì)算 碎石填土 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0062-01

某丘陵地區(qū)房屋工程勘察時(shí)，遇到了深厚14 m多的人工碎石填土，人工碎石填土屬于隨意性填筑，沒有進(jìn)行分層碾壓，房屋的上部結(jié)構(gòu)荷載較大，準(zhǔn)備采用樁基基礎(chǔ)，由于深厚松散填土?xí)?duì)樁基產(chǎn)生下拉荷載的原因，必須對(duì)樁周的素填土進(jìn)行負(fù)摩阻力演算，確保工程安全可靠。

1 人工素填土地質(zhì)描述

某工程①層素填土成分主要為碎石填土及部分建筑磚塊，雜色，干～稍濕，松散，物質(zhì)組成不均勻，淺部呈紫紅色，由碎石、塊石、角礫、砂土、粉土、粘性土等混合而成。以碎、塊石為骨架顆粒，含量35%～80%，碎石粒徑一般2～20 cm，塊石直徑20～60 cm，少量可達(dá)150 cm左右。角礫含量10%～20%，粒徑0.2～2 cm。角礫、碎石、塊石母巖多為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，少量為礫巖、凝灰?guī)r，強(qiáng)～中等風(fēng)化。空隙充填物為砂土、粉土及粘性土。堆填時(shí)間較短，一般在5～10年，未完成自重固結(jié)，大部分孔底含0.70～1.00 m灰褐色的耕植土。

2 典型工程地質(zhì)剖面

據(jù)鉆探揭露及相關(guān)資料結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查綜合分析，某建設(shè)場(chǎng)地巖土層，在本次巖土工程勘察勘探深度范圍內(nèi)，按其巖性、成因類型及工程性能劃分為三大工程地質(zhì)層：

①層素填土，②-1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，②-2層：中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖其地層結(jié)構(gòu)。

3 單樁豎向承載力的特征值估算

現(xiàn)以ZK5孔為例進(jìn)行單樁承載力估算，設(shè)樁徑d=0.8 m，樁端嵌入②-2層中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖深度hr為1 d（d為設(shè)計(jì)樁徑），強(qiáng)分化層側(cè)阻力為140 kPa；巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為16200 kPa；計(jì)算過程及結(jié)果如下。

嵌巖樁單樁豎向承載力的估算可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中的第5.3.9條公式（5.2.2）、（5.3.9-1）、（5.3.9-2）、（5.3.9-3）進(jìn)行，估算如下：

Qsk=uqsik li=3.14×0.8×（0+140×4.1）=1441.89（kN）；

Qrk=ζr frk Ap=0.95×16200×3.14×0.8×0.8×0.25=7731.94（kN）；

Quk=Qsk+Qrk=1441.89+7731.94= 9173.83（kN）；

所以單樁豎向承載力的特征值為：

Ra=Quk=0.5×9173.83=4586.92 （kN），K=2

式中：Quk為單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；

Qsk、Qrk為分別為土的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值、嵌巖段總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

qsik為樁周第i層土的極限側(cè)阻力（kPa）；

u為樁身周長(zhǎng)（m）；

frk為巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

ζr為樁嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)，可按規(guī)范中表5.3.9采用；

A為樁端面積。

4 負(fù)摩阻力計(jì)算

本工程計(jì)算負(fù)摩阻力參數(shù)的確定為：不考慮群樁效應(yīng)的影響，以基巖為持力層，以鉆孔ZK5為例，計(jì)算如下。

4.1 中性點(diǎn)深度Ln確定

根據(jù)持力層的性質(zhì)，查樁基規(guī)范表5.4.4-2中心點(diǎn)深度比Ln/Lo=1得出，中性點(diǎn)深度為L(zhǎng)n=14.5 m；（其中Ln、Lo分別為自樁頂算起的中性點(diǎn)深度和樁周軟弱土層下限深度。）

4.2 中性點(diǎn)以上樁周負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

規(guī)范中無人工填土（主要成分為碎石）的負(fù)摩阻力系數(shù)，考慮到安全性問題，在這里人工素填土的負(fù)摩阻力系數(shù)ζn按砂土取表5.4.4-1中較大值0.50考慮，場(chǎng)地中碎石土重度按19 kN/m3考慮，場(chǎng)地中無大面積荷載按公式5.4.4-2計(jì)算如下：

σ’i=σ’ri=re△Ze+（1/2）ri△Zi=（1/2）×19×14.5=137.75（kPa）

qnsi=ζnσ’i=0.5×137.75=68.875 （kPa）

σ’i為樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力；

qnsi為第i層土樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

ri、re為分別為第i計(jì)算土層及其上第e土層重度；

△Zi、△Ze為第i層、第e層土的重度。

4.3 基樁下拉荷載計(jì)算

單樁按不考慮群樁效應(yīng)計(jì)算ηn取1，設(shè)計(jì)樁徑d=0.8 m，基樁下拉荷載按下式計(jì)算：

Qng=uqnsiLi=3.14×0.8×68.875×14.5=2508.7（kN）

5 樁基承載力驗(yàn)算

對(duì)于端承型樁，由于人工素填土不均勻，松散，應(yīng)將土層的下拉荷載計(jì)入附加荷載演算樁基沉降，且滿足以下兩公式：

NK≤Ra

NK+Qng≤Ra

NK≤Ra-Qng=4586.92-2508.7= 2078.22（kN）

6 結(jié)論

（1）填土地區(qū)房屋設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮上部結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)考慮填土沉降引起的對(duì)樁基的下拉荷載，確定單樁的數(shù)量，以滿足上部荷載的要求。

（2）樁基負(fù)摩阻力是個(gè)復(fù)雜的問題，到目前為止，與樁基負(fù)摩阻力直接相關(guān)的諸多理論問題，都還未能得出滿意的解答。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本工程人工素填土（以碎石為主）的負(fù)摩阻力系數(shù)按砂土取較大值0.5計(jì)算，偏于安全，僅供類似工程參考。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ79-2002.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]龔曉南.地基處理手冊(cè)（第三版），2008.

[4]工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）.