[实用新型]一种沿海地区软弱土地基的建筑桩基抗震抗歪结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑桩基抗震的技术领域，具体涉及一种沿海地区软弱土地基的建筑桩基抗震抗歪结构。

背景技术

中国经济的快速增长在促进高层建筑和大型工业建筑兴起和发展的同时，对地基的承载能力和抗变形能力的要求越来越高。然而，不管是天灾还是人祸造成的建筑物损坏、倒塌而造成人员伤亡时有发生：2008年5月四川省发生的特大地震，这是建国以来破坏性最强的地震灾害毁掉了千百万人的幸福；2009年6月上海发生的“楼脆脆”特大责任事故，上海“莲花河畔景苑7号楼”倒塌，事故发生后，以中国工程院院士江欢成领衔相关专业14为专家的事故调查组的调查报告显示：大楼倒塌的主要原因是距离大楼20米，推土高10米，土方产生的约3000吨侧向力，导致楼房方生10厘米左右的位移，对直径500mm的PHC管桩产生很大的偏心弯矩，最终破坏桩基，引起整体倒覆。事故直接原因是大楼两侧压力差，使土体产生水平位移10厘米，被认定为一起性质非常严重的重大责任事故。

专家组认为原勘探报告中原设计结构和所用的管桩都符合规范要求，而且，从设计角度来说，建筑物通常不依靠桩基抵抗水平推力。但是，正是平时人们忽视了软土地基(管桩)面临的抗震薄弱性，可能非人为造成的或者是不可抗拒自然力可能的存在，而且，从动力学和流体力学知识分析该桩基破坏机理，侧管桩接触的土是高塑性淤泥土，管桩与土体接合部在地震时土体晃动形成液化流泥时是分离的，土对桩基存在着水平方向的一个作用力和反作用力，这个动载荷产生的水平力的大小，与振动量大小、土壤的流体性质都有直接的关系，当反作用力大于管桩极限抗弯强度时，则管桩破坏，桩基失效，“楼脆脆”的事故将再次发生。

从上述事故可以引发人们思考，一方面，长江三角地区这种冲积土形成的地质条件(非岩溶地区基岩以上的覆盖层为淤泥等松软土层，其下直接为中分化岩层或微风化岩层)的管桩基础，如果遭受到非人为因素或不可抗拒的地震晃动致使淤泥传导至桩基产生很大的水平推力时，只能依靠桩基抵抗水平推力，而一旦当很大能量产生反复的水平推力推动桩基位移10厘米以上，将重演“楼脆脆”的事故。另一方面，地震发生或者余震的影响，地基的砂土液化造成的严重地震灾害破坏形式之一，其主要原因在于土体在震前处于疏松或非饱和水的稳定状态，遭遇地震时，桩基受力是端承点上一个重力“摆”，建筑重心以摆的方向，加速度运动，使管桩一面挤压了土体，另一面分离了土体，桩在水平的震动载荷下，颗粒要发生重新分布及充水达到饱和状态，发生砂土液化现象使得砂土层完全丧失抗剪强度及失去桩侧面摩擦承载力。其中，对于柔性基础，地基可能失去承载力，使建筑倾斜倒塌。另外，对于管桩刚性基础可能失去桩身的正摩擦力的情况，使得原设计的端承桩和摩擦桩共同工作的桩型，在失去桩身摩阻力变为仅由端承桩受力的工况，这样极有可能造成桩端面抗压强度不足，与桩身抗弯强度不足引起的组合破坏失效。

从上述的“楼脆脆”重大责任事故中还发现，虽然大楼的施工符合施工规范要求，但是大楼还是那么的“脆脆倾塌”，说明规范对于软弱地基，管桩抗震设防存在着薄弱性、滞后性。

此外，在厚层淤泥地质预制管桩施工，淤泥层的流泥难以控制，常出现打一根桩，重锤打下，整根桩溜滑下到土层不见了的现象，这种施工异常情况是桩身失去摩擦阻力的特征。软弱地基施工也容易造成歪桩的情况发生，歪桩的主要原因有以下几点，(1)雨季施工遇到局部大雨或场地未作降水处理，软土中水量处于饱和状态，软土变成高塑性的流泥，当桩身受到外力的作用，如水土在水位差作用下流动，遭受到近距离载重车辆震动的影响，管桩失去平衡，朝水土流动方向或震波传播方向倾歪。(2)基础承台土方开挖时，桩身在不同方向存在高差的塑性流土产生的水平推力作用下，桩身倾歪。当歪桩形成后，歪桩既要承受正压力又附加了弯压力的效应，在软弱土层，细长比大，刚度小的管桩，获得的土体水平支持力很小，随着斜歪程度增大，压弯强度急剧增加，成为桩基失效的又一危险情况。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种沿海地区软弱土地基的建筑桩基抗震抗歪结构，使打桩下沉过程或承台开挖过程获得水土固化层对桩身的正摩擦力以及水平力的约束，以防止桩身倾斜，改变单一桩基的受力工况，把桩基与水土固化层形成的天然基础结合，缩短的有效桩长，提高建筑桩基抵抗水平推力的能力，以及提高桩基整体刚度及整体抗震能力，提高桩基基础承载能力。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：