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摩擦樁是減少負摩阻力的方法?事故隱患藏在這里

行業(yè)新聞

摩擦樁是減少負摩阻力的方法?事故隱患藏在這里

“概念為先,機理為本”,這個機理,可以理解為自然的力學法則。

我們說,做巖土工程,要膽大心細。光“膽大”,是瞎干,可能胡作非為。光“心細”,過于謹慎,可能寸步難行。
在理解“機理”的前提下,有理有據(jù),扎實工作。
在多數(shù)工程師的職業(yè)生涯中,負摩阻力遇到的少。一旦遇到,就容易抓瞎,然后四處尋求解決之道。
某知名書籍《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析(第二版)》P319寫到:
減少負摩擦力的方法
(1)在樁的周圍刷上如瀝青類的材料,送入已鉆好的孔內(nèi)再在樁與鉆孔的空隙中填以細砂;
(2)采用摩擦樁,使樁能與周圍土體一起下沉。
這里對第(2)點闡述一點意見。
先來看看規(guī)范怎么說的名詞解釋。上規(guī)范。
建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-2008 > 3 基本設(shè)計規(guī)定 > 3.3 樁的選型與布置
3.3.1 基樁可按下列規(guī)定分類:
1 按承載性狀分類:
1) 摩擦型樁;
摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力承受,樁端阻力小到可忽略不計;
端承摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受。
2) 端承型樁:
端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁端阻力承受,樁側(cè)阻力小到可忽略不計;
摩擦端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受。
從摩擦樁的定義可以看出,樁端阻力小到可忽略不計。
工程實踐中,摩擦樁常出現(xiàn)在軟土場地。對于一般普通建筑物,考慮到經(jīng)濟性,場地很難說一定要打到基巖,可能找一個經(jīng)驗上合適的持力層。這時上覆土層強度低,側(cè)阻力小,通過樁長提高承載力;為了充分發(fā)揮樁身材料利用率,樁徑也較小,端阻也就很小了。
這樣的樁用于“減少負摩阻力”,會有什么結(jié)果呢?
我們再來看看什么時候需要計入負摩阻力。上規(guī)范。
建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-2008 > 5 樁基計算 > 5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗算
5.4.2 符合下列條件之一的樁基,當樁周土層產(chǎn)生的沉降超過基樁的沉降時,在計算基樁承載力時應(yīng)計入樁側(cè)負摩阻力:
1 樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層進入相對較硬土層時;
2 樁周存在軟弱土層,鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長期荷載,或地面大面積堆載(包括填土)時;
3 由于降低地下水位,使樁周土有效應(yīng)力增大,并產(chǎn)生顯著壓縮沉降時。
條文說的清楚,樁周土層產(chǎn)生的沉降超過基樁的沉降時,計算負摩阻力。從理論上,采用摩擦樁,使得基樁在荷載作用下不停下沉,使之等于或者超過樁周土層沉降,這時負摩阻力消失。
問題是:這時的沉降,是否已經(jīng)遠遠超出建筑物沉降允許值???
看看會產(chǎn)生負摩阻力的土層:較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層、軟弱土層(受堆載作用),哪個不是長期沉降超大的?以受堆載的軟弱土層為例,可能每年沉降幾公分,連續(xù)沉降幾十年。這種情況用摩擦樁,后果不堪設(shè)想。
在某些特殊構(gòu)筑物情況下,因為造價的關(guān)系,允許構(gòu)筑物有較大沉降。但是中性點以下的側(cè)阻必須能夠承受上部結(jié)構(gòu)荷載。
看規(guī)范。
建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-2008 > 5 樁基計算 > 5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗算
5.4.3 樁周土沉降可能引起樁側(cè)負摩阻力時,應(yīng)根據(jù)工程具體情況考慮負摩阻力對樁基承載力和沉降的影響;當缺乏可參照的工程經(jīng)驗時,可按下列規(guī)定驗算。
1 對于摩擦型基樁可取樁身計算中性點以上側(cè)阻力為零,并可按下式驗算基樁承載力:
建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-2008 > 5 樁基計算 > 5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗算
5.4.3 樁周負摩阻力對基樁承載力和沉降的影響,取決于樁周負摩阻力強度、樁的豎向承載類型,因此分三種情況驗算。
1 對于摩擦型樁,由于受負摩阻力沉降增大,中性點隨之上移,即負摩阻力、中性點與樁頂荷載處于動態(tài)平衡。作為一種簡化,取假想中性點(按樁端持力層性質(zhì)取值)以上摩阻力為零驗算基樁承載力。
這時最重要的工作是驗算或者預(yù)估沉降。
建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-2008 > 5 樁基計算 > 5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗算
5.4.3 樁周土沉降可能引起樁側(cè)負摩阻力時,應(yīng)根據(jù)工程具體情況考慮負摩阻力對樁基承載力和沉降的影響;當缺乏可參照的工程經(jīng)驗時,可按下列規(guī)定驗算。
3 當土層不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時,尚應(yīng)將負摩阻力引起的下拉荷載計入附加荷載驗算樁基沉降。
問題是:預(yù)估負摩阻力引起的下拉荷載,已經(jīng)動態(tài)過程產(chǎn)生的沉降,難度很大。
最后總結(jié):摩擦樁,使樁能與周圍土體一起下沉,作為減少負摩擦力的方法,必然伴隨超大沉降。可以明確的說,這是非常不安全的。
實用的解決方案是:根據(jù)土性,采取處理措施。比如常見的填土,該強夯強夯,該壓實壓實。如果是挖山填方項目,基巖面比較淺,直接打樁也行。但是還是建議先處理為妥。
不同土性和場地,用不同處理方案。
“一招鮮”“一刀切”在巖土工程里面,會出事兒。
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