[发明专利]一种消除负摩阻力的地基处理方法

说明书

 

技术领域

本发明属于岩土工程中特殊地基处理领域，涉及一种消除负摩阻力的地基处理方法。

 

背景技术

桩基础以其对地基土的适应性强、承载力高、沉降小等特点，在工程实践中得到广泛应用。一般情况，桩在工作性状下，承担绝大部分的上部荷载，相对于土产生向下的位移，桩侧土对桩提供向上的抗力，称之为正摩阻力（Positive skin friction ，简称PSR）；然而在某些情况下，桩侧土会相对于桩产生向下的位移，从而对桩身产生向下的侧摩阻力，称之为负摩阻力（Negative skin friction，简称NSF）。由于负摩阻力的存在及由此在桩身上产生的下拉荷载（负摩阻力的总和），可能造成桩身破坏，桩端土屈服或基础的不均匀沉降。如何在设计中合理的考虑负摩阻力对桩工作性状的影响是工程界一直关注的一个问题。自从Terzaghi 和 Peck提出“负摩阻力”概念以来，国内外学者已对桩基负摩阻力进行了大量的研究，取得了一定的成果。

桩基负摩阻力产生的本质原因在于桩侧土的固结沉降大于桩身沉降。桩基负摩阻力的诱发因素大致分为以下几种情况：

（1）位于桩侧的欠固结软黏土或新近填土在自重作用下产生新的固结；

（2）大面积地面堆载使桩侧土层压缩固结；

（3）灵敏度较高的饱和黏性土，受打桩等施工扰动影响，使原地面壅高，桩间土内产生超孔隙水压力，软土触变性增强，随后又产生新的固结沉降；

（4）液化性土层在外动力作用下发生液化导致地面沉陷而发生的负摩阻力；

（5）无节制地抽取地下水以及工程建设施工疏排水等，使土体有效应力增加，导致土体附加沉陷，从而对影响范围内的桩基产生负摩阻力；

（6）城市建设过程中出现的岩土工程问题引起的地面沉降也可能产桩基负摩阻力，如：

1）深基坑开挖导致土体应力释放产生释放变形，坑周的地面下沉作用在相邻建筑物桩基上可能产生负摩阻力。另外，超深基坑开挖导致土体的深层位移等也可能产生负摩阻力；

2）随着地下空间的开发利用，城市中地下工程越来越多，如地铁、地下街、地下商场和地下污水合流工程等。这类工程往往是在浅层地下掘进进行的，开挖工作面不稳定造成土体损失、土体应力释放及扰动土体重新固结，导致地面土体大变形，也可能会对上部或相邻建筑物桩基产生负摩阻力。

目前全国在欠固结软土地层中进行的施工建设在逐年增加，而由负摩阻力所引起的工程地质问题屡见不鲜，因此如何解决由土体固结沉降而引起的负摩阻力问题也越来越被提到日程上来，由于缺乏相应的工程经验和深入的理论研究，而相应的无论是国家、行业还是地方技术规范和标准，尚缺少对“由土体固结沉降而引起的负摩阻力问题”勘察、设计、施工和检测及监测的相应技术规定。在综合安全、经济、可靠及工程要求等多种因素的基础上，发明了散体桩和柔性桩相结合的地基处理方法来消除由土体固结而产生的负摩阻力，在此基础上减小土体沉降，并大幅度地提高地基承载力。即先进行散体桩施工处理，用以来置换和挤密、振密欠固结土或新近填土，消除欠固结土或新近填土自重固结和欠固结，一定程度上减少复合地基增强体的负摩擦效应和尤其产生的工后沉降；之后，进行柔性桩施工，通过散体桩和柔性桩的共同作用，对桩间土进行再一次挤密，并通过两种桩基间的相互作用对桩间土产生挟持和遮挡作用，从而进一步的减少复合地基增强体的负摩擦效应，另外由于柔性桩的较高承载力和置换作用使地基土承载力及土的压缩模量得到很大的提高，从而达到处理目的,以满足上部结构设计要求和确保建设工程的质量和安全。

 

发明内容

技术问题：本发明针对新近沉积的欠固结土场地中负摩阻力效应产生的危害逐渐增多，但处理和解决的方法单一落后，难以在有效解决负摩阻力危害的同时保证地基沉降变形和承载力结构设计要求的问题，提供了一种先施工散体桩，再施工柔性桩，两种桩体联合使用，可以很好地消除由于土体固结引起的负摩阻力效应的消除负摩阻力的地基处理方法。 

技术方案：本发明的消除负摩阻力的地基处理方法，包括以下步骤：

首先通过振动沉管法进行施工，构造正方形阵列布置的多个散体桩，间隔至少7天后，再施工构造正方形阵列布置的多个柔性桩，柔性桩的正方形阵列与散体桩的正方形阵列在两边长方向均平行交错排列；最后在散体桩和柔性桩上部的地基表面铺设碎石排水垫层。

本发明方法的一种优选方案中，散体桩为碎石桩或砂石桩；通过振动沉管法构造散体桩的具体流程为：