关于群桩基础软弱下卧层验算的研究

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【摘要】 对2008年版桩基技术规范中关于群桩基础软弱下卧层验算进行研究。得出以下结论：建议在计算附加应力时，扣除承台地面以上原地基土自重；建议计算总应力时，加上承台底面以上原地基土自重 。扣除的群桩实体基础四周的摩阻力较上一版规范更安全，给软弱下卧层的计算留有余地。

【关键词】群桩基础；软弱下卧层；自重应力；侧摩阻力

中图分类号：A715文献标识码： A

【Abstract】 On the research of horizontal layer of checking of pile group foundation weak specification 2008 edition of pile foundation. Draw the following conclusions: Suggestions for additional stress in the calculation, deduct the cap above ground in situ soil self weight, calculating the total stress, plus the pier above in-situ soil weight. frictionpilegroupentitybasedarounddeduction than previous specification safer to leave adequate leeway, soft computing substratum. 【Key word】Group pile foundation; Soft substratum; Self weight stress; Side friction

1.引言

对于群桩基础桩端持力层下有软弱下卧层时，应当验算软弱下卧层的承载力强度是否满足要求。如果验算不能满足设计要求，就应该考虑处理措施。在工程实践中，遇到的问题比较复杂，须谨慎处理，否则就会造成严重后果。所以，工程技术人员应充分认识群桩基础软弱下卧层验算的重要性。2. 群桩基础软弱下卧层验算在规范中的规定 《建筑桩基技术规范JGJ 94-2008》规定：对于桩距不超过6d的群桩基础，桩端持力层以下存在承载力低于桩端持力层1／3的软弱下卧层时，可按下列公式验算软弱下卧层的承载力： (5.4.1-1) (5.4.1-2) 式中 ――作用于软弱下卧层顶面的附加应力 ； ――软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)的厚度加权平均值 ；

――硬持力层厚度；

――软弱下卧层经深度z修正的地基承载力特征值；

、――桩群外缘矩形底面的长、短边边长；

――桩周第层土的极限侧阻力标准值，无当地经验时，可根据成桩工艺取值；

――桩端硬持力层压力扩散角。如下图所示：

3. 群桩基础软弱下卧层验算几个问题的研究

3.1 承台以上地基土的自重

假定承台以上地基土的自重为ϒ h A（ϒ为承台底面以上各土层重度加平均值，A承台面积，h为承台底面至承台上土层顶面高度）。

自重应力和附加应力的概念如下：土的自重应力一般是指土的自身有效重力在土体中引起的应力。地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。附加应力是指荷载在地基内引起的应力增量，是使地基失去稳定产生变形的主要原因。

在08年版桩基规范中，在公式(5.4.1-2)，附加应力计算等式右边一项分子中，包括了承台以上地基土的自重为ϒ h A，没有扣除ϒ h A。另外在公式(5.4.1-1)，总应力的计算中，土的自重计算深度Z则只包括桩长和硬持力层厚度，而没有考虑承台底面以上土的自重。看起来两者似乎可以互相抵消。

根据自重应力和附加应力的概念，为更贴近工程实际，笔者建议：计算附加应力时，承台底面以上地基土的自重可以被扣除。计算总应力时，承台底面以上地基土的自重不应该被扣除。用公式表述如下：即公式(5.4.1-2)右边分子一项减去ϒ h A；公式(5.4.1-1) 左边土的自重计算深度Z为（Z + h）。

3.2群桩实体基础侧摩阻力

对于桩距不超过6d的群桩基础，可以将群桩桩基和夹杂在其内部的土体看做一个整体。周围外侧土体会对群桩实体基础产生一个向上的侧摩阻力，群桩实体基础则会对周围外侧土体产生一个向下的侧摩阻力。根据静力平衡原理，所有的上部附加荷载都应由软弱下卧层承担。但由于桩土相互作用，侧摩阻力一部分扩散在（A0+2t・tanθ）（B0+2t・tanθ）范围之内，一部分作用在其外。作用在这部分范围之内的侧摩阻力，应该在计算过程中考虑到。作用在范围之内的侧摩阻力，影响较小，近似作为被扣除的部分。

针对侧摩阻力这个方面，94年版《建筑桩基技术规范》在计算公式中扣除了实体基础外表面总极限摩阻力。2008年版的《建筑桩基技术规范》条文说明指出，“按扣除了实体基础外表面3/4总极限摩阻力，而非1/2总极限摩阻力。这是主要考虑荷载传递机理，在软弱下卧层进入临街状态前，桩基侧阻已达到极限。”新版的《建筑桩基技术规范》将侧摩阻力的取值由极限值调整为3/4倍的极限值，相对于原规范在这点上面进行了改善；在计算上较原规范偏安全, 给软弱下卧层的计算留有余地。能在一定程度上消解侧摩阻向下的附加效应。

4，结论

群桩基础软弱下卧层的验算，这一课题的研究会随着实践的进步继续完善。工程设计人员，应结合实际情况进行分析研究。设计过于保守，则会造成资源浪费，而不合理的计算方法则会引起安全问题。希望本文的分析和探讨，会对工程设计实践提供参考和建议。

参考文献

[1] 中国人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范JGJ 94-2008》[S].中国建筑工业出版社,2008.

[2] 李广信，张在明.关于桩基软弱下卧层验算的几点认识[J].《岩土工程技术》,2007.

[3] 李小倩.桩基软弱下卧层计算公式分析[J].《低温建筑技术》,2009.