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1、疏桩基础的设计思想在桩基础设计中的应用 【引言】 传统的桩基础设计思想中桩承担上部结构的全部荷载，而成台下的土则完全不承担荷载，造成桩数过多，桩距过密，桩基础的造价昂贵。同时施工中打不进桩和桩被打坏的现象时有发生。因此，对于疏桩基础的研究越来越受到重视，且在工程应用中有着重要意义。 【疏桩基础设计思想】 疏桩基础就是指桩间距大于甚至远远大于5~6倍桩径的桩基础。它是把建筑物按常规设计确定的桩数量与间距加以精简与疏布的桩基础。严格地讲，疏桩属于在软土地基中应用的，以沉降控制理论为主导思想的复合型桩基础。 当在较软的地基上建造多层建筑物时，如采用天然地基浅基础方案，对地基的强度要求往往能
2、得到基本满足或相差不大，但地基变形验算因沉降过大而无法满足设计要求。若采用外荷载全部由桩承担的常规桩基设计方法，则桩间土的承载力全部被浪费，这样的设计显然是不合理的。为此提出了一种新的设计方法，以便能够充分利用桩间土的承载力。该设计思想认为，承台下的土也能分担一部分荷载，如果桩数少则承台下土甚至可以负担大部分荷载。桩的设置主要是为了减少和控制建筑物的沉降，并使建筑物基础满足整体承载力的要求。因而在此基础上进一步发展出利用少量的桩来协助天然地基以减少其沉降或弥补其承载力不足的疏桩基础。 【疏桩基础的理论依据】 现行的桩基基础设计中的群桩一般采用3~4倍桩径的桩距，其群桩效应明显，主要表现在以
3、下三个方面： (1)由于桩距小，在桩端平面会发生应力重叠，并且桩距越小，这种应力重叠部分越大，从而桩端平面土所受应力增大，压缩量增加，结果基础沉降量增大。 (2)桩间土被相邻桩裹挟着，桩承受荷载以后桩间土同桩一同下沉变形，桩土相对位移变小，因而桩侧摩阻力不能充分发挥。因此，在小桩距群桩中的单桩发挥的承载力远没有达到其极限承载力。 (3)桩的面积占承台面积的比例较高，桩的刚度又比桩间土的刚度大得多，因而荷载大部分集中在桩上，桩间土分担的荷载比例较小。 要避免群桩效应，最大限度的发挥桩间土的承载力，就必须根据群桩基础工作性状的实际，合理的疏化群桩。从理论上讲，只要桩间距大到一定程度，相邻桩
4、就无应力重叠现象。 所以，疏桩基础是优化的群桩基础，它减少了桩数，避免了群桩效应，能充分发挥各单桩及桩间土的承载力。 有用三维数值模拟实验的结果表明：(1)疏桩基础能较充分的发挥桩身侧摩阻力、桩端阻力的作用，桩承载接近于其极限承载力；(2)疏桩基础较充分的调动承台底土体参与承载，而且随着荷载的增加这种作用越明显；(3)疏桩基础使中、边、角桩的桩端阻力和承台底土反力分布更均匀，从而降低基础底板沉降的不均匀性，减少底板的整体弯矩和上部结构次应力。 【疏桩基础工作原理】 疏桩基础工作性状基于桩-土-承台的共同作用。在外荷载作用下，桩土分担荷载的规律比较复杂，它是随着时间和荷载而变化的。由室内
5、外试验和有限元计算结果初步得出了一些结论，大体上反映了疏桩基础的工作原理。 (1)当桩距达到5~6倍桩径以上时，单桩的非线性工作性状在群桩的非线性工作性状中占主导地位，以单桩曲线的特征来反映单桩在群桩中的性状是可行的，可以认为承台下桩—土基本能充分发挥各自独立状态下的承载能力。因此对平均桩距在5~6倍桩径以上的疏桩基础，其总的承载力近似等于各单桩极限承载力之和与承台下天然地基土极限承载力的总和。 (2)对于疏桩基础，桩间土压缩量为主要部分，占总沉降量的70%~80%以上，并表现为桩端的贯入沉降。桩间土承载过程中明显表现为滞后于桩基，只有建筑物的沉降量超过单桩极限承载力的下沉量时，桩承台才显
6、示承担荷载。 (3)竖向荷载(P)与沉降(s)之间的关系如图1折线OAB所示，Pa为桩与承台体系中各单桩极限承载力之和，Pu为桩与承台体系的总极限承载力。桩与承台体系的荷载与沉降关系大体上可根据所作用的荷载大小区分为P< Pa和P> Pa两个阶段。当外荷载P较小时，主要有桩承担外荷载，承台分担作用居次要地位。当外荷载超过桩与承台体系中各单桩极限承载力之和Pa后，桩将始终保持承担Pa部分荷载，而余下的部分荷载由承台来承担。 疏桩基础在桩基础设计中的应用 在实际工程应用中，设计采用桩基础的原因有两个：伊始因为地基承载力不足，需要采用桩将上部结构荷载传到深层土层中；二是因为地基土将会发生较大的
7、称将变形，需要采用桩来减少沉降。对于常规桩基础，其设计理论主要是建立在满足承载力的基础上的，完全由上部荷载来决定桩长和桩数。显然，对于由于沉降过大而设计采用桩基础的情况来说，采用这种传统的桩基础设计方法是过于保守的，造成了过高的工程费用，并且在设计概念上不甚明确。疏桩基础则是以沉降控制为基础并在设计方法上有别于常规桩基础的一项新型技术和基础形式。故疏桩基础主要应用于天然地基能满足承载力要求，但是沉降量过大的软土地基等情况。 疏桩基础在工程应用中的优势 挤土桩施工过程实际是个挤土过程，特别是在饱和软土地层沉桩，由于土在瞬时挤压力作用的不可压缩，导致桩间土体产生相当大的挤压应力，引起很高的孔隙
8、水压力，同时沿桩周的土体受剪切破坏，桩周一定范围内的土体受到扰动产生变形。这种变形表现比较明显的，一是地面隆起，二是土体水平位移。 实践表明，在挤土桩施工过程中经常对周围环境产生不利的影响。地基土中沉入桩越多，土向周围的扩张压力和位就越大。这种挤土作用往往造成对建(构)筑物或地下管线的破坏。 同时，还由于在饱和软土地基施打过密基桩时，产生很大的孔隙水压力与地基土受到挤压并发生重塑，致使地表发生严重的隆起，直接损坏了表层土结构使桩间土失去承载力作用。 可以看出，桩距过小会给桩基施工带来很大的不便，如使打桩变得困难，破坏周围环境而使施工中断和延期；使先期打入桩被挤断或使承载力降低而报废。显然
9、疏桩基础由于桩数少，间距大，可以大大缓解上述的常规桩基施工中的困难。 0万U豆体验卡 卡号：50D890668267e3349e33 密码：686d03401eefba96faba 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50De7a00c543af387fc0 密码：b26488ce65abc1787202 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50Dbac638 85c802fd52e 密码：3d1c344384327b85efff 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50Dd97f0765bdf6998a3 密码：48db1c14e42a2b321fac 奖品
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