浅谈填土负摩阻力对嵌岩桩竖向承载力的影响

尚 华

0 引言

随着经济建设的持续发展,我们生活的城市也在不断地向外扩张。重庆不是平原地区,而是丘陵地区,因此,根据建设规划的需要,原来的山坡被开挖掉了,沟谷也被填平了,漂亮的小区、高耸的楼房接二连三地立起来了。在施工平场回填的时候一般都是机械无序堆填,没有采取措施进行碾压或夯实处理,因此,填方土体会逐渐产生自重固结沉降。下面就填方土体的自重固结沉降将对嵌岩桩基础产生什么样的影响作一论述。

1 填土负摩阻力对嵌岩桩竖向承载力的影响

大家知道,桩周土体只要对桩身产生相对向下的位移(即土的沉降大于桩的沉降),就要使桩承受向下作用的摩擦力,称之为负摩阻力。与此相反,当桩与桩周土的沉降一致或都无沉降时,桩周土就不会对桩侧产生任何摩阻力。土对桩的相对位移大,则产生的摩擦力就大,直至达到土的最大摩阻力。由于土体的压缩沉降是地面最大,向深处逐渐减小,而桩身可视为刚体,桩身各处的沉降是相同的,因此,在桩身某一位置就处于正、负摩阻力的变换点(即摩阻力为零),此点称为中性点。中性点以上的桩身承受桩周土负摩阻力作用对桩施加下拉荷载。由于摩擦型桩的持力层(土层)压缩性较大,在下拉荷载作用时,随之引起桩的沉降,从而减小了土对桩的相对位移,负摩阻力也随之降低,直至转化为零。因此,现行JGJ 94-2008建筑桩基技术规范第5.4.3条规定:“对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻为零”。但是对于嵌岩桩,因其桩端持力层坚硬,在桩周土负摩阻力引起的下拉荷载作用时,桩身不沉降。因此,负摩阻力将长期作用于嵌岩桩整个桩身侧表面上。

所以,验算单桩承载力时,作用于嵌岩桩上的竖向外荷载,除了桩顶竖向压力外,尚应加上桩周土的负摩阻力引起的下拉荷载。

桩侧负摩阻力大小的影响因素比较复杂,主要与桩侧土的上覆(竖向)有效压力、土的类别及其状态、桩的截面大小等因素有关。重庆地区新近填土多为碎、块粗粒土,负摩阻力系数大,填土厚度往往很大(有的地方新近回填土的厚度可达 20m～30m甚至更大),平均竖向土压力大,引起的固结沉降量也就很大,当采用一桩一柱的嵌岩桩时,桩截面尺寸大。上述特点造成了厚填土的嵌岩桩承受的下拉荷载往往很大,要抵消相当一部分桩的承载力,在极软岩作为桩的基础持力层时,甚至可能出现桩周土负摩阻力产生的下拉荷载大于桩端阻力的情况。

不久前,本单位勘察的某房地产公司一项目就因为其场地部分地带的填土厚度太大(部分地带厚达 30m～40m),设计单位按提供的负摩阻力系数进行计算,其结果为:填土的负摩阻力产生的下拉荷载大于桩身上部的建筑荷载,基础造价太高,而不得不重新调整设计方案。

2 结语

在新近厚填土场地采用大直径嵌岩桩时,填土负摩阻力将长期作用于嵌岩桩整个桩身侧表面上,施工过程中虽然可以采用诸如涂层法、套筒法、塑料膜隔离法等措施,但施工质量较难保证,效果如何难以判断。所以,验算单桩承载力时,作用于嵌岩桩上的竖向外荷载,除了桩顶竖向压力外,尚应加上桩周土的负摩阻力引起的下拉荷载。如果以“桩身计算中性点以上侧阻为零”为由不考虑负摩阻力,是断章取义,是错误的,而且这样做将可能对工程安全造成重大隐患。岩土工程勘察时也应根据现场实际地质情况,慎重对待负摩阻力的影响,向业主和设计提供合理的设计参数。

[1] JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

[2] 孙振武.CFG桩处理填土地基及其检测评价[J].山西建筑, 2010,36(11):97-98.