《岩土工程1000问》一书限期征稿!!!|新闻与评论 - Page 42 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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五、深基础设计与施工100问
弱桩强用的思路、对策与措施

一、概况

　　事件的起因是：某单位住宅工程（八层框架结构）设计采用锤击式混凝土灌注桩，由于设计人对钻孔布置数量较少，工程地质资料掌握了解不够深透，加上施工试桩时对桩长控制不严，以致各桩打完成并经检测验算后，发现实现单桩承载力低于设计要求较多（原设计为60吨，现实际为50吨）。此事件出现的时间在接近二十年前，因而处事依据均按旧规范（1974年规范）执行。

　　按传统习惯对此的解决方案为：一是加桩及相应扩大承台；二是减少兴建楼房层数。但当时打桩机已退场，如加桩则要再次进场，加上增桩与扩大承台等费用，增加不少建设资金；而兴建单位资金匮乏，无法追加；至于减少层数的设想，兴建单位认为这样会减少单元户数；因此对这两种方案都坚决不同意。并且反过来要求我单位在不加桩、不减层的前提下，拿出稳妥可靠的解决方案来。

　　这项工程设计此前我没有参与，但因我是单位技术主管，面对这一从未看过或听过、也无书本可供参考的本专业难题，只能理所当然由自己责无旁贷地予以接受下来；接着开展相应的工作，分三个阶段进行。现分述于后。

二、调查研究

　　第一阶段是对该工程设计进行全面调查研究，采取深入细致、点滴不漏的工作态度，深入检查各环节中的有关情况和嬖谖侍狻?

　　外业方面：赴施工场地检查已完成的打桩工程现况，并对工期四至周围环境与相邻建筑物的分布、间距与高度，以及对现场施工日志、打桩记录、桩身混凝土试压报告表和钢筋试拉报告表等逐一作了检查。

内业方面：经对原设计图纸、计算书（含电脑分析资料）及工程地质勘察报告书等作了详尽的检查。

　　随后，按调查所得各资料作综合分析和对比，对该工程现状与存在问题取得基本概念认识

三、思路

　　桩的使用功能是和作支承由承台（基础）传来的上部荷载，以竖向荷载为主；当桩具备足够安全承载力时，就不致发生下沉现象（或下沉量显著微小），从而保持了力的平衡状态。然而，当前的现实状况是桩的承载力降低，但承台传来的上部荷载却维护不变，使力的平衡状态不能保持，形成失稳。由此出发，广泛开拓思维途径，谋求解决难题的对策；于是开展了第二阶段如下的几种思路：

　　首先，在现时不允许加桩与不可能提高单桩承载力的前提下去寻求力的平衡，那就只能反过来采取同步减少上部荷载，直到达到取得新的平衡；这是首要的根本思路。其结果可使"弱桩"起到同前不变为原状设计使用功能服务的效果，故可说是"弱桩强用"。

　　其次，减少上部荷载的类型包括：静荷载、活荷载、风荷载和地震荷载。应从这样荷载与设计内涵有关的各种因素之间的相互关系中多加思考，并着手发掘。

　　静荷载：可分为建筑荷载与结构荷载两种。对前者，应从设计图纸内的各种建筑构造着手；对后者，应从设计图纸与计算书内的结构构件截面大小方面着手。

　　活荷载：应从计算书与设计规范相对照，看有无潜力可挖。

　　风荷载：应从设计图纸的总平面图（含四至关系）、计算书、设计规范与当地周围环境实况相结合作研究考虑，发掘可挖潜力。

　　地震荷载：它与建筑的质量成正变关系。如能设法减小静、活荷载，则地震荷载也自当相应减小；此外，尚应思考进一步减小的可能性。

　　其三，归纳上述各种思路，并以此为指引，形成切实、可靠的对策；据此，即可制订各项技术处理措施。

四、对策与措施

　　第三阶段是由思路形成对策后制订技术处理措施的过程叙述：

　　1．从设计图约的首层高3．4米、其余各层高3．2米发现用得略大，有潜力可挖；对策是将层高减矮。为此制订如下措施：将首层高改为3．2米，其余各层高改为3米。从而可使墙体自重减少约6%。

　　2．从设计图约的内间隔墙使用实心粘土红砖与了解到建筑市场有轻质砖供应这一情况结合起来看，形成了改用轻质砖以减轻墙体自重的对策。在作市场调查后，制订了如下措施：全部内间隔墙改用煤渣多也空心砖。从而可使这部分墙体自重减少31%左右。

　　3．从设计图纸查得该建筑外周边开窗数较少，且原设各窗洞偏小，对屋内采光、通风不利；由此形成了多开窗与把原窗扩大的对策。从而制订了与上述相同的措施，减少砖砌体用量而达到减载目的；为此可减轻外墙体自重约7%。

　　4．从设计图纸查得各楼层地面使用花阶砖地面，并经了解到建筑市场有较此为轻的马赛克资取代的情况；于是形成了"以轻代重"的对策。由此采取马赛克地面取代花阶砖地面的措施；可减少每层静载为40公斤/米2

　　5．从设计图纸查得在楼梯扶手及阳台栏河均采用砌砖，较重；由此形成了对这部分建筑构造以较轻材料予以取代的对策。从而制订以镀锌管代替砌砖的措施；因此取得减低静荷载的效果。

　　6．从设计图纸查得在各住宅单元内的厕所采用足否厕，较重；由此形成"以轻代重"的对策。于是制订以坐厕（抽水马桶）取代的措施；从而使每一卫生间减低静荷载约为500公斤/米2。

　　7．从设计图纸悉知原设计承台（基础）底标高定为-2．000米。但承台自重（包括其上的加填土重）与承台埋深（基底标高）成正比关系衡量，衍生了对这埋深的思考；并形成"减小埋深"的对策。从而制订了把承台底标高为-1．500米；由此取得把承台自生减轻25%。
　　8．从计算书

的各项数据中发现对风力按100%计算。但从场地勘得悉现施工建筑物外于密集建筑群范围内，且高度低于或等于四周建筑物的高度；按《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74（试行）第五章、第30条与之相对照，可对基本风压乘以调整系数0．8采用；从而形成了降低风力计算的对策。并在措施上把原计算使用的基本风压由50公斤/米2改为40（0．8 X50）公斤/米2；由此使风力折减20%。

　　9．从计算书发现按100%活荷载计算。按与上（第8点）相同规范第二章、第7条及表1、表2与现建8层的目标相对比，有潜力可挖（活荷载可折减）；以致形成减活荷载的对策。为此采取如下措施：对活荷载乘以折减系数0．6；其中住宅楼面活荷载用90（0．6 X 150）公斤/米2，厨厕用120（0．6 X 200）公斤/米2，挑出阳台用150（0．6 X250）公斤/米2；以上各数值仅用于柱、基础、楼面梁（负荷面积超过10米2）的计算。

　　10．从设计图纸和计算书发现部分梁、柱（主要是较高层柱）截面偏大者适当调小，并相应加大钢筋用量；从而相对减小静荷载。

　　11．从设计图纸和计算书中参悟到在结构设计计算中存在着的安全富裕空间（潜力）问题。例如桩的设计使用必为整数，但计算出现承台用3根桩不足、而用4根桩却有余的情况是常有的；但设计上必然向多用的做法倾斜，于是形成这一安全富裕空间。本工程为八层全框架结构，每柱下为独立桩承台；这些承台下的各桩当会或多或少地蕴藏着潜力，弥补了现单桩承载力较弱的缺陷。以上这些不用设想对策，也毋需制订措施。

五、思路

　　经过采取上述一系列减载对策与措施，把经调整悠修改后的各荷载数据输入电脑进行分析，结果原先"弱桩强用"的设想与要求得到预期的满足。由此交付具体实施。

　　自此以后未听闻该工程出现质量方面的问题，因此可认定为取得成功的事例。

六、结语

　　本文所述虽是一宗规模不大的工程解困处理事例，然及今反思，仍感颇值得回味小结之处。现列述如下：

　　1．处事全过程的工作程序

　　第一阶段:调查研究（含外业、内业）

　　第二阶段：思路（从力的平衡原理产生减小荷载的思考）

　　对策（并与外业、内业资料综合考虑研究）

　　第三阶段：技术处理措施

　　以上各阶段中，以建立科学、合理的思路为主要关键。从思路与外业、内业资料相结合的过程中，体现了主观与客观因素的联系实质；很难想象到：完美的主观思考，如果没有与之相适应的客观条件作配合，就能达致预期的结果。于此可见本事例进程和作法符合实事求是与理论联系实际原则的。

　　2．从思路阶段作出思考的几种减小荷载设想，由于客观条件的适应配合下，已经在对策与措施阶段中得到贯彻实施。其中三. 1~6为在建筑构造（含设施）减小静荷载；三. 7为在承台减小静荷载；三. 8为减小风荷载；三. 9为减小楼面活荷载；三. 10为减小结构构件静荷载；至于三. 11因是潜在的有利因素，只在最后分析验算承台以下各桩承载力时才得到反映体现。

　　3．用足规范。不少结构设计者对风力与楼面活荷载折减的

　　规定没有执行，大多是由于贪图方便所致，是不足取的；今后应在设计中用足设计规范内的全部条款。

　　4．结构设计中对每一数值的取用值得深入研究和关注，如承台埋置深度对其本身自重影响当不少。

　　5．从本事例进程中，归结了对专业工作必须树立“点滴不漏”的思维逻辑，“一丝不苟”地对每个工作环节逐一筛选扫描，详尽鉴别，当会收到成效。推而广之，以此对待任何工作，相信亦当取得佳绩。

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五、深基础设计与施工100问
桩基工程实用施工方案

1、施工前准备

（1）施工现场平整清理，开挖排水沟，操桩孔，桩架进场。

2、桩基工程施工方法

（1）本工程桩基采用Φ377静压振拔灌注桩，具体设计施工说明见前面工程概况一节。

（2）本工程正式施工前，必须会同质监、监理、设计等单位共同做好试桩工作，验证地质报告情况，确定压桩力，确定桩入土深度及其控制方法，确定打桩路线，严格按确定的条款进行施工，不得随意变动。

（3）严格按照要求逐根进行跑桩，并做好跑桩记录。

（4）施工依据及施工工艺。

①根据设计图纸及规范要求，严格把关，按设计规范规定施工，工程平面布局及定位必须按规划图纸严格执行。测量、定位、桩尖埋设必须正确无误。

②工程桩施工前，必须先在地质钻探孔附近打试成桩，确定好桩架配重、压桩力、桩身强度，做好水泥级配、强度，钢材焊接试验、力学等。打试成桩时，质监、设计、建设单位应派员参加。以便确定该工程施工技术依据，控制标准。并作为试成桩记录，待各单位负责人员签证认可后施工。

③打桩顺序见打桩施工顺序图。

④每台班应做砼试件壹组。并进行妥善保护。

⑤施工工艺：桩尖肩顶缠草绳→移架，使模管对准桩尖后进行双方校正→沉管（静压）→振打→静抬（或依据标高）→灌砼→投放钢筋笼→二次灌砼→激振拔管→停拔激振→如此循环主桩管自然离地→检查桩顶标高、质量→继续下道工序。

⑥施工钻孔时一定要达到设计深度，且施工前应做好取土，做好水泥、土配合比试件，达到设计要求方可施工。

⑦严格把好水泥掺置配合比。

⑧钻孔搅拌必须达到二次以上，钻孔同时喷浆。达到设计要求停止喷浆。（回开后进行第二次钻孔、喷浆）。

⑨严格掌握钻孔时间。

（5）施工质量技术措施

①防断柱；严格按打桩顺序施工。含污泥质土层较厚的工程体质，施工时不得采用跳打法。应采用控制时间连打法施工。且成桩终凝不久，应尽量避免外力干扰。

②防缩颈：a)严格控制拔管时间。一般应在每分钟4m以内，注意砼充盈系数，以提高桩管内砼密实度。b)灌注时正确测定每根桩的砼存储量。充盈系数大于1的取1.1-1.15这间。c)按标准砼坍落度搅拌。

③防偏位：桩尖埋设后，认真按轴线、桩距进行复核，并在前一排桩施工后对将施工的第二排桩进行复核、校对。发现偏差即时纠正，施工时注意桩管垂直度。

④防止桩管进水，桩身吊脚（悬桩）；a)桩尖和桩管套触处理缠草绳三圈，沉管后采取掷后听音法检查桩老家有否进水。如已进水应拔管复打。b)砼应搅拌均匀，达到规定坍落度，和易性好。

⑤防止桩不到位，应正确控制桩身有效长度和桩顶标高。

⑥防止成桩砼离析：砼搅拌时间不易过长或过短。拔管震时间也不易太长或太短。必须按规定工艺流程时间搅拌和拔管。

⑦保证成桩质量：a)严格按设计要求、规范、工艺流程施工。b)严格按砼级配料。c)施工用原材料必须严格把好质量关。必须有原材料质保单（书）。

（6）施工安全措施

①进行安全法规和安全知识普法教育，施工时做好安全设施和安全操作检查，发现隐患要立即停工纠正。

②进入施工现场必须戴好安全帽。三米以上高空作业必须系好安全带，扣好安全扣、穿防滑鞋。不准酒后作业，不准抛掷工具材料。

③机械设备要有专人操作。操作工及电焊工等特种作业人员必须有操作证且持证上岗。

④机械设备组装完毕必须先进行试车。待运转正常后方可进行开机生产（施工）。

⑤电器设备必须接零、接地。专机专闸，配电箱必须安装有相应电流的漏电保护器、熔断丝，工场内严禁使用电炉。

⑥施工场地均为老地，故施工时松木应铺设平整，桩架底盘平稳。对于地块低洼的场地，应及时做好排水工作。

（7）工期保证措施

①学习先进经验，组织科学施工，并总结本公司以往快速施工经验，大力推行先进适用技术，决心在本工程创出新速度。

②认真组织本工程施工技术人员。班组骨干熟悉施工图纸，周密编制分部分项工程施工组织设计，严格按审定的施工组织设计施工。

③加强施工班组的力量，开展劳动竞赛，现场相互联系由现场施工总负责进行协调。

④充分发挥工人的积极性，加强主要工程的技术力量，实行按部位重奖重罚，鼓励广大职工的工作劲头。

⑤投入足够的机械设备、人员、钢筋等周转材料，做到提前进场施工。

⑥高速度施工必须要注意水泥、钢材等建筑材料，一经中标，公司将尽先编制供应计划，积极做好材料的采购和订购，保证不因材料供应不上而窝工。

⑦甲乙双方密切配合，各工程协调工作，公司管理层派专职人员进行督促，提出合理化建议和实施办法。

（8）文明施工措施

做到文明施工，遵守施工操作规范和建设单位的各项规章制度，社会治安管理的有关规定。教育职工认真执行宁波市“十不”规范，争做文明市民。

①卫生

a.工地中所有临时住宅及工房都采购卫生包干制，每一号楼选一个卫生代表，每一个户选一个卫生执行者，保障临时住宅、工房的清洁。

b.工地建设一个厕所，并由专人清扫，每日三遍。

c.施工场地设专人清理，及时搞清理和卫生。

d.材料堆放要有规划次序，以保障道路清洁、畅通。

e.所有工地上的废物、垃圾都必须通过合适的途径排除，不影响市容市貌。

②治安

a.工地设专门治安人员。

b.所有工地民工都必须有身份证和务工证，并及时办理暂住证，是夫妻者必须要有结婚证，对行为不检者，杜绝使用。

c.定时贴纸、放录音、出版报进行治安宣传。

d.工地设有灭火器。

e.严格控制计划生育，坚决贯彻执行国家的有关法规。

③食堂制度

a.食堂人员必须持有健康证，具有卫生意识。

b.食堂内部做好防火措施。

c.工地人员就餐须吃煮饭，严禁使用电炉。

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2010-05-04

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五、深基础设计与施工100问
人工挖孔灌注砼桩的安全施工技术措施

　　人工挖孔灌注砼桩采用人工挖土成孔，灌注砼浇捣成桩；在人工挖孔桩的底部扩大直径，称为人工挖孔扩底桩。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，可直接检查桩底岩土层情况，单桩承载力高，无环境污染，故在各地应用较为普遍。人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，尤其是安全性较差。下面根据本人的工程实践，试述人工挖孔桩施工中的常见安全事故及各种安全技术措施。

　　1、挖孔桩的常见安全事故

　　人工挖孔桩的常见安全事故有孔口石块或杂物掉入孔口砸伤正在孔中的施工人员；孔口操作人员被地下有害气体中毒昏迷甚至死亡，孔壁支护不当而坍塌砸伤甚至活埋操作工人；孔内电缆、电线磨损受潮导致工人触电伤亡；深孔中突然涌水淹没操作人员等等。实践证明，只要施工人员树立安全意识，加强安全教育，做好安全技术交底，各种安全技术措施到位，人工挖孔桩的这些常见安全事故是完全可以避免的。

　　2、孔口围护措施

　　孔口四周必须浇筑砼护圈，并在护圈上设置围栏围护，应高出地面0.8m，如图1所示。孔内作业时，孔口上面必须有人监护。挖出的土方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，砼围圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须头戴安全帽、身系安全带，特殊情况下还应戴上防毒防尘面具。利用吊桶运土时，必须采取相应的防范措施，以防落物伤人，电动葫芦运土应检验其安全起吊能力后方可投入运行。施工中应随时检查垂直运输设备的完好情况和孔壁情况。

　　3、孔中防毒措施

　　地下特殊地层中往往含有CO、SO1、H1S或其它有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测（可用快速检测管），发现有害气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度的卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气（通风量不少于15L/S）等措施，以防止急性中毒事故的发生。人工挖孔作业一旦发生人员中毒、窒息等事故，必须在现场按应急措施规范要求实施抢救，根据情况及时送医院进一步抢救治疗，并报当地建设行政主管部门和劳动、卫生部门，以便采取相应措施。

　　4、防触电措施

　　施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空1.0m以上，严禁拖地相埋压土中，孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内照明应采用安全矿灯或11V以下的安全灯。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。

　　5、防止孔壁坍塌措施

　　在熟悉地质条件的基础上，开挖桩孔时原则上要设置砼护壁或钢护筒护壁，特别是直径在1.1m以上的桩孔。砼护壁每节高1m，厚约0.1m，可加配适量钢筋，砼强度等级不低于C10.一般每天挖1m深立即支模浇筑快硬砼，第二天继续施工。

　　扩底桩孔应做到：（1）当孔底扩头可能会引起孔壁失稳时，必须采取相应的措施，经企业技术负责人审批签字后方可施工；（1）已扩底的桩孔，要及时浇灌桩身砼或封底，不能尽快浇灌砼的桩应暂时不扩底，以防扩大头塌方。

　　人工挖孔桩开挖程序，应采用间隔挖孔方法，以减少水的渗透和防止土体滑移，防止在挖土或冲抓土成孔过程中因邻桩混凝土未初凝而发生窜孔现象。单桩挖孔应先中间后周边，并按设计桩径加1倍护壁厚度控制截面。

　　孔内一般不宜放炮，以防震塌土或震裂护壁造成事故，根据地质状况需爆破的，严格执行有关的爆破规程。

　　6、防止孔壁涌水措施

　　当相距10米以内的邻桩正在浇灌混凝土或桩孔积水很深时，要考虑对正在挖孔桩的危险影响，一般应暂停施工，人不准下孔。随时加强对土壁涌水情况的观察，发现异常情况应及时采取处理措施。采用潜水泵抽水时，基本上抽干孔中积水后，作业人员才能下至孔中进行挖土。地下水丰富时，可将中间部位桩孔提前开挖，汇集附近的地下水，用1~1台潜水泵将水抽出，起到深井降水作用。孔内必须设置应急软爬梯，供人员上下孔洞使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有防坠落装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸级上下。上、下孔洞必须有可靠的联络设备和明确的联络信号。

　　孔内作业人员应勤轮换，连续作业时间不宜超过1小时，以防止疲劳引发安全事故。

　　7、其它安全措施

　　施工时发现文物、古化石、爆炸物、电缆等应暂停施工，保护好现场，并及时报告有关部门，按规定处理后，方可继续施工。

　　人工挖孔桩施工前，应针对现场工程地质、水文状况和设计要求编制切实可行而又安全合理的施工方案，配备必要的机具和电器设备，确保各种安全措施及时到位。

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五、深基础设计与施工100问
深基坑工程特点及存在的问题

　　摘　要：指出深基坑工程是施工开挖与结构工程、岩土工程、环境工程等诸多学科的交汇，是一项涉及范围广且具有时空效应的综合性工程。通过对以往经验的研究，摸索出深基坑工程的特点及目前存在的主要问题，可供有关设计、施工人员参考。

　　关键词：深基坑工程；特点；存在问题等

　　随着高层建筑的兴起与普及，深基坑工程越来越多。何谓深基坑工程？苔罗阿尼先生认为：在开挖深度不到6m时，单凭经验施工也不会遭到失败，即使地基土质略差，用一般方法也能安全施工。在设计中过分保守是不经济的。另外，如果深度大于6m，需要涉及到土力学方面的一些问题。根据一些专家的建议，处理开挖时挡土墙周围地基的稳定问题，一般采用稳定系数Ns=γt.H/Cu，对Ns≤4为浅开挖，Ns≥7为深开挖，其中γt是湿土单位体积的重量（t/m3），H为开挖深度（m），Cu是土的不固结不排水剪切强度t/m2.目前，我国深基坑工程具有下述特点：

　　（1）深基坑工程具有很强的区域性

　　岩土工程区域性强，岩土工程中的深基坑工程，区域性更强。如黄土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中，基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。正是由于岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得到的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，且精确度很低。因此，深基坑开挖要因地制宜，根据本地具体情况，具体问题具体分析，而不能简单地完全照搬外地的经验。

　　（2）深基坑工程具有很强的个性

　　深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此，对深基坑工程进行分类，对支护结构允许变形规定统一的标准是比较困难的，应结合地区具体情况具体运用。

　　（3）基坑工程具有很强的综合性

　　深基坑工程涉及土力学中强度（或称稳定）、变形和渗流3个基本课题，三者融溶一起需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾，有的土中渗流引起土破坏是主要矛盾，有的基坑周围地面变形是主要矛盾。深基坑工程的区域性和个性强也表现在这一方面。同时，深基坑工程是岩土工程、结构工程及施工技术相互交*的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术学科。
　　（4）深基坑工程具有较强的时空效应

　　深基坑的深度和平面形状，对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中，要注意深基坑工程的空间效应。土体蠕变体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化，蠕变将使土体强度降低，使土坡稳定性减小，故基坑开挖时应注意其时空效应。

　　（5）深基坑工程具有较强的环境效应

　　深基坑工程的开挖，必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境效应。

　　（6）深基坑工程具有较大工程量及较紧工期

　　由于深基坑开挖深度一般较大，工程量比浅基坑增加很多。抓紧施工工期，不仅是施工管理上的要求，它对减小基坑变形，减小基坑周围环境的变形也具有特别的意义。

　　（7）深基坑工程具有很高的质量要求

　　由于深基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域，甚至有时深基坑的支护结构还是地下永久结构的一部分，而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构，所以，必须保证深基坑工程的质量，才能保证地下结构和上部结构的工程质量，创造一个良好的前提条件，进而保证整幢建筑物的工程质量。另一方面，由于深基坑工程中的挖方量大，土体中原有天然应力的释放也大，这就使基坑周围环境的不均匀沉降加大，使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力，地下管线的某些部位出现应力集中等，故深基坑工程的质量要求高。

　　（8）深基坑工程具有较大的风险性

　　深基坑工程是个临时工程，安全储备相对较小，因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂，涉及范围广，事故频繁，因此在施工过程中应进行监测，并应具备应急措施。深基坑工程造价较高，但有时临时性工程，一般不愿投入较多资金，一旦出现事故，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。

　　（9）深基坑工程具有较高的事故率深基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

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五、深基础设计与施工100问
SMW工法在深基坑中的应用

　摘要：SMW工法由日本成辛工业株式会社开发成功。SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。

　　关键词：SMW工法基坑围护施工

　　一、工程及地质概况

　　古－1商办楼位于上海天山路、古北路交叉口，为地下3层、地上6层商场。该建筑全长244.2米。本工程场地属长江三角洲入海口东南前缘的滨海平原地貌类型，微地貌上属吴淞江古河道沉积区。场地地形平坦，地面标高一般3.8米，基坑地下水属潜水类型，稳定水位在地表以下0.51.0米。基坑四周无污染源，地下水对砼无腐蚀。

　　二、基坑围护结构设计

　　1、围护方案

　　该基坑围护采用SMW工法，开挖深度为11.5-13.1米，采用进口Φ850三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构，内插H800×300×13×24型钢，水泥掺量不小于20％，水泥搅拌桩搭接200毫米，H型钢间距＠1200毫米和700毫米。设3道2H700×300×15×15双拼型钢支撑，转角处采用钢筋砼和H型钢混合支撑，支撑间距一般为4.5米。桩顶用钢筋砼圈梁兼作首道支撑围囹，其余选用2H400×400×13×21双拼作钢围囹。为减少围护桩在基坑开挖时的位移，对钢支撑施加预应力，其值为140吨。根据该工程基坑坑底土层为3层砂质粉土，透水性较强，对坑底采用降水加固方案。为降低造价，SMW桩中插入的H型钢在结构出±0.000后拔除。坑内采用水泥搅拌桩和压密注浆加固。

　　2、围护结构形式的比较

　　目前，上海地区深基坑围护墙体采用的结构形式一般都为地下连续墙（单墙或双墙），工程造价均较高，对环境的影响、污染均较大。与之相比较，SMW工法有如下优点：

　　（1）在现代城市修建的深基坑工程，经常靠近建筑物红线施工，SMW工法在这方面具有相当优势，其中心线离建筑物的墙面80厘米即可施工。

　　（2）地下连续墙由自身特性决定，施工时形成大量泥浆需外运处理，而SMW工法仅在开槽时有少量土方外运。

　　（3）SMW工法构造简单，施工速度快，可大幅缩短工期。

　　（4）SMW工法作围护结构与主体结构分离，主体结构侧墙可以施工外防水，与地下连续墙相比结构整体性和防水性能均较好，可降低后期维护成本。

　　三、关键技术的处理

　　H型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作，以及H型钢的制作和打拔。

　　1、搅拌桩制作

　　与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1％，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。

　　注浆配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。

　　2、保证桩体垂直度措施

　　（1）在铺设道轨枕木处要整平整实，使道轨枕木在同一水平线上；

　　（2）在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求；

　　（3）用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直；

　　（4）施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测。
　3、保证加固体强度均匀措施

　　（1）压浆阶段时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩，则在向下钻进50厘米后再喷浆提升；

　　（2）采用“二喷二搅”施工工艺，第一次喷浆量控制在60％，第二次喷浆量控制在40％；严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度；

　　（3）搅拌头下沉到设计标高后，开启灰浆泵，将已拌制好的水泥浆压入地基土中，并边喷浆边搅拌约1-2分钟；

　　（4）控制重复搅拌提升速度在0.8-1.0米/分以内，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌；

　　（5）相邻桩的施工间隔时间不能超过24小时，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度；

　　（6）预搅时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。

　　4、型钢的制作与插入起拔

　　施工中采用工字钢，对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑，其表面平整度控制1‰以内，并应在菱形四角留Φ10小孔。

　　型钢拔出，减摩剂至关重要。型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩。

　　型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置，设立导向装置，以保证垂直度小于1％，插入过程中，必须吊直型钢，尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。

　　型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升，使其松动，然后采用振动锤，利用振动方式或履带式吊车强力起拔，将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。

　　四、SMW工法的主要特点

　　1、施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

　　2、钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。

　　3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。

　　4、可成墙厚度550-1300毫米，常用厚度600毫米；成墙最大深度目前为65米，视地质条件尚可施工至更深。

　　5、所需工期较其他工法短。在一般地质条件下，为地下连续墙的三分之一。

　　6、废土外运量远比其他工法少。

　　实践证明该工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防护，型钢又可回收，造价明显降低，加快了工程进度，取得了良好的经济和社会效益。

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上班了，继续下

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建筑工程地质钻探技术标准
1.0.3 工程地质钻探应符合下列要求：
　　（1）能为钻进的地层鉴别岩土性质，确定其埋藏深度与厚度；
　　（2）能采取符合质量要求的试样或进行原位测试；
　　（3）能查明钻进深度范围内地下水的赋存情况。
　　1.0.4 钻探工作应以勘察工程钻探任务书为依据。钻探任务书应按照1.0.3条的要求作出具体规定,并附有比例尺与勘察阶段相适应的钻探点平面布置图和地形图。钻探单位应按采用钻探任务书指定的方法和设备完成钻探工作。
　　1.0.5 进行建筑工程地质钻探时，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
　　2?钻探点位测设
　　2.0.1 钻探点位测设于实地应符合下列要求：
　　初步勘察阶段：平面位置允许偏差±0.5m，高程允许偏差±5cm；
　　详细勘察阶段：平面位置允许偏差±0.25m，高程允许偏差±5cm；
　　城市规划勘察阶段、选址勘察阶段：可利用适当比例尺的地形图依地形地物特征确定钻探点位和孔口高程。
　　2.0.2 钻探点位应设置有编号的标志桩。开钻之前应按设计要求核对桩号及其实地位置，两者必须符合。
　　2.0.3 因障碍改变钻探点位时，应将实际钻探位置及时标明在平面图上，注明与原桩位的偏差距离、方位和地面高差，必要时应重新测定点位。
　　2.0.4 钻探成果中的平面图除表示实际完成钻探点位之外，尚应提供各点的座标及高程数据，且宜采用地区的统一座标和高程系。
　　3?钻孔
　　3.1 钻孔规格
　　3.1.1 钻孔口径和钻具规格应按附录A选用。
　　3.1.2 钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定。采取原状土样的钻孔，口径不得小于91mm，仅需鉴别地层的钻孔，口径不宜小于36mm；在湿陷性黄土中，钻孔口径不宜小于150mm。
　　3.1.3 深度超过100m的钻孔以及有特殊要求的钻孔包括定向钻进、跨孔法测量波速，应测斜、防斜，保持钻孔的垂直度或预计的倾斜度与倾斜方向。对垂直孔，每50m测量一次垂直度，每深100m允许偏差为±2°。对斜孔,每25m测量一次倾斜角和方位角，允许偏差应根据勘探设计要求确定。钻孔斜度及方位偏差超过规定时，应及时采取纠斜措施。
　　3.2 钻进与护壁
　　3.2.1 钻进方法应符合下列要求：
　　（1）对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应采用回转方式钻进,取得岩土样品。遇到卵石、漂石、碎石、块石等类地层不适用于回转钻进时，可改用振动回转方式钻进。
　　（2）在地下水位以上的土层中应进行干钻，不得使用冲洗液，不得向孔内注水，但可采用能隔离冲洗液的二重或三重管钻进取样。
　　（3）钻进岩层宜采用金刚石钻头。对软质岩石及风化破碎岩石应采用双层岩芯管钻头钻进。需要测定岩石质量指标RQD时应采用外径75mm的双层岩芯管钻头。
　　（4）在湿陷性黄土中应采用螺旋钻头钻进，亦可采用薄壁钻头锤击钻进。操作应符合“分段钻进、逐次缩减、坚持清孔”的原则。
　　3.2.2 对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施。在浅部填土及其它松散土层中可采用套管护壁。在地下水位以下的饱和软粘性土层、粉土层和砂层中宜采用泥浆护壁。在破碎岩层中可视需要采用优质泥浆、水泥浆或化学浆液护壁。冲洗液漏失严重时，应采取充填、封闭等堵漏措施。
　　3.2.3 钻进中应保持孔内水头压力等于或稍大于孔周地下水压，提钻时应能通过钻头向孔底通气通水，防止孔底土层由于负压、管涌而受到扰动破坏。
　　3.2.4 预计采取原状土试样或进行原位测试的钻孔，应按《原状土取样技术标准》及其它相应的测试标准的规定钻进。
　　3.2.5 在踏勘调查、基坑检验等工作中可采用小口径螺旋钻、小口径勺钻、洛阳铲等简易钻探工具进行浅层土的勘探。
　　3.3 采取鉴别土样及岩芯
　　3.3.1 在土层中采用螺旋钻头钻进时，应分回次提取扰动土样。
　　回次进尺不宜超过1.0m，在主要持力层中或重点研究部位，回次进尺不宜超过0.5m，并应满足鉴别厚度小至20cm的薄层的要求。
　　3.3.2 在水下粉土、砂土层中钻进，当土样不易带上地面时，可用对分式取样器或标准贯入器间断取样，其间距不得大于1.0m。
　　取样段之间则用无岩芯钻进方式通过，亦可采用无泵反循环方式用单层岩芯管回转钻进并连续取芯。
　　3.3.3 在岩层中钻进时，回次进尺不得超过岩芯管长度，在软质岩层中不得超过2.0m。岩芯采取率应逐次计算。完整岩层岩芯采取率不宜小于80%；破碎岩层的岩芯采取率不宜小于65%。
　　对需要重点研究的破碎带、滑动带，尚应根据工程要求提高取芯率，必要时尚应进行定向连续取芯。
　　3.3.4 钻进过程中各项深度数据均应丈量获取，累计量测允许误差为±5cm。
　3.4 地下水观测
　　3.4.1 钻进中遇到地下水时，应停钻量测初见水位。为测得单个含水层的静止水位,对砂类土停钻时间不少于30min；对粉土不少于1h；对粘性土层不少于24h。并应在全部钻孔结束后,同一天内量测各孔的静止水位。水位量测可使用测水钟或电测水位计。水位允许误差为±1.0cm。
　　3.4.2 钻孔深度范围内有两个以上含水层，且钻探任务书要求分层量测水位时,在钻穿第一含水层并进行静止水位观测之后,应采用套管隔水，抽干孔内存水，变径钻进，再对下一含水层进行水位观测。
　　3.4.3 因采用泥浆护壁影响地下水位观测时，可在场地范围内另外布置若干专用的地下水位观测孔，这些钻孔可改用套管护壁。
　　4?探井、探槽
　　4.0.1 探井断面可用圆形或矩形。圆形探井直径可取0.8m～1.0m；矩形探井可取0.8m×1.2m。根据土质情况，需要适当放坡或分级开挖时，井口可大于上述尺寸。
　　4.0.2 探井、探槽深度不宜超过20m。掘进深度超过10m，必要时应向井、槽底部通风。
　　4.0.3 土层易坍塌，又不允许放坡或分级开挖时，对井、槽壁应设支撑保护。根据土质条件可采用全面支护或间隔支护。全面支护时，应每隔0.5m及在需要着重观察部位留下检查间隙。

　　4.0.4 探井、探槽开挖过程中的土石方必须堆放在离井、槽口边缘至少1.0m以外的地方。雨季施工应在井、槽口设防雨棚，开排水沟，防止地面水及雨水流入井、槽内。
　　4.0.5 遇大块孤石或基岩，用一般方法不能掘进时，可采用控制爆破方式掘进。
　　5?钻探编录与成果
　　5.1 钻探现场记录
　　5.1.1 钻探记录应在钻探进行过程中同时完成，记录内容应包括岩土描述及钻进过程两个部分。记录表应符合附录B、附录C的要求。
　　5.1.2 钻探现场记录表的各栏均应按钻进回次逐项填写。在每个回次中发现变层时，应分行填写，不得将若干回次，或若干层合并一行记录。现场记录不得誊录转抄，误写之处可以划去，在旁边作更正，不得在原处涂抹修改。

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岩土工程1000问
岩爆发生条件有哪些？
岩爆发生的地应力条件：洞壁切向应力与抗压强度比值σθ/Rb作为判据
切向应力现场实测，比值小于0.3，无岩爆；轻微岩爆为0.3~0.5；中等岩爆为0.5~0.7；强烈岩爆为大于0.7。
岩爆的岩体结构条件控制作用：岩爆主要发生在Ⅵ、Ⅴ类围岩中，它不发生在非常完整的围岩中，也不发生在节理裂隙很发育的Ⅱ、Ⅲ类围岩中。
发生岩爆的岩石一般为高弹性储能的硬脆性岩浆岩，灰岩和白云岩、砂岩等沉积岩，以及混合花岗岩、花岗片麻岩、片麻岩、石英岩、大理岩等变质岩，二郎山隧道泥质砂岩发生岩爆国内外首次发生，单轴抗压强度达到65MPa。
岩爆发生的地质构造条件：
第一种类型的岩爆主要发生在最大主应力近于水平的高地应力区和地壳中构造应力较为集中的部位（例如褶皱翼部），一般水平应力与垂直应力的比值大于１.2，重力和地形对岩爆影响不明显，因而没有统一的岩爆临界深度；
第二种类型的岩爆是由于断层错动引起的，当开挖靠近断层，特别是从断层底下通过时，地下工程开挖使作用于断层面上的正应力减小，从而使沿断层面的摩擦阻力降低，引起断层局部突然重新活动，进而形成岩爆；
第三种类型的岩爆主要发生在距断裂构造一定距离范围的局部构造应力增高区段，是由于断裂构造形成了局部的应力降低带，应力向构造带两侧岩体转移形成局部应力增高区。
岩爆发生的水文地质条件：
发生岩爆的地下工程由于地处高地应力区，因而岩体嵌合较为紧密，围岩表面较为干燥，地下水不发育。一般有地下水活动地段，围岩中地应力较易释放，不容易发生岩爆。

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感谢楼主的分享

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实习生

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支持，希望早日出来！

细节决定成败

离线lnxia

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考虑桩顶荷载的负摩阻力基桩中性点如何计算？
桩顶荷载作用下基桩负摩阻力计算的逐次逼近法
1  引  言
与常规基桩的荷载传递相比，负摩阻力基桩的桩土相互作用要复杂得多。在常规基桩中，桩在桩顶荷载作用下产生沉降和桩身压缩，桩顶荷载是影响桩土相互作用的主要原因。而在负摩阻力基桩中，不仅有荷载作用下的沉降和桩身压缩，而且由于地面堆载和地下水位下降等原因，桩周土体也出现沉降。桩在荷载作用下的沉降和桩周土体的沉降都是影响桩土相互作用的主要原因。因此,负摩阻力基桩的负摩阻力计算是一个比常规基桩承载力计算复杂得多的问题[1]。尽管国内外许多学者为此做了很大的努力，这依然是学术界和工程界尚未完全解决的课题[2~5]。
现行桩基承载力设计方法中，《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008[6]中对负摩阻力计算采用了一种近似的和经验性的方法，对负摩阻力基桩的设计与检测还停留在十多年前的水平。夏力农等人分析研究了桩顶荷载，加载次序和桩身材料弹性模量对基桩负摩阻力性状的影响[7~10]。B.H.Fullenius 经过多年的研究和工程实践提出了一种考虑桩顶恒载作用下评价负摩阻力基桩承载力的图解法[11~12]。这种基桩负摩阻力的分析与计算方法已经被美国AASHTO规范采用。肖俊华、袁聚云、赵锡宏对以往的负摩阻力基桩承载力计算方法进行了一定程度的修正[13]。这些研究对设计和检测负摩阻力基桩承载力起到了很大的推动作用。然而，国内外针对负摩阻力基桩承载力的设计方法的研究还存在不足，有待改进完善。本文在国内外最新研究成果的基础上，分析了负摩阻力基桩承载力设计存在的不足，提出了控制沉降为前提的负摩阻力基桩承载力计算的逐次逼近图解法，供同行们参考。
2  负摩阻力产生的机理
桩-土之间的相对位移是导致桩侧摩阻力的直接原因，也是决定摩阻力方向的关键因素。在上部结构荷载的作用下，沿着基桩全长分布着方向向上的正摩阻力。当桩周土体出现沉降时，桩周土体沉降大于桩的沉降的部位就会出现方向向下的负摩阻力，桩周土体沉降小于桩的沉降的部位就会出现方向向上的正摩阻力。而桩与桩周土体沉降相同的位置就是中性点，中性点处的摩阻力为零（见图1）。
中性点的位置可以从两个方面来定义，一是中性点是桩土相对位移的平衡点，即在中性点位置桩与桩周土体的位移相等；二是中性点是桩身力的平衡点，即中性点上部的向下的力（包括上部结构荷载和负摩阻力引起的下拉力）与中性点下部的荷载抗力（包括桩端阻力和桩侧的正摩阻力）是相等的。任何引起桩周土体沉降和基桩沉降的外部条件变化，如桩顶荷载的变化，地下水位下降以及地面堆载引起的桩周土体沉降变化等，都会引起中性点位置的变化。在负摩阻力基桩中，中性点的变化和稳定都是基桩与外部条件变化相适应的静力平衡的结果。
在负摩阻力基桩的荷载传递中，桩周土体的沉降是负摩阻力产生的直接原因。负摩阻力以及由此而产生的下拉力是桩周土体沉降的结果，而不是产生基桩附加沉降的原因。附加沉降是负摩阻力出现后基桩为达到静力平衡而出现的新的位移。负摩阻力对桩基的不利影响主要是下拉力和桩的附加沉降，而这两个因素都是桩周土体沉降的结果。下拉力对桩基的不利影响主要在于对桩身应力的增加。
3  负摩阻力计算的逐次逼近方法
在进行负摩阻力基桩的承载力分析之前，为了简化计算，作以下基本假定：
(1) 采用现有的桩基础设计规范中土层摩阻力为定值的计算方法，计算时桩侧摩阻力和桩端反力均按充分发挥考虑。
(2) 桩身的压缩变形包括弹性变形和塑性变形。为简化计算，桩身压缩变形只计算弹性压缩变形，忽略桩身塑性变形。
(3) 不同桩顶荷载作用下，桩端提供的荷载反力不会发生变化。
在以上基本假定的基础上完成两项工作。一是完成试验桩桩的静载试压，得到桩的荷载-沉降曲线，见图3；二是绘制出在正常条件下桩身轴力沿着深度的分布以及桩端反力的分布图。这个图可以根据静载试验测试的数据绘制出来，也可以按照现行规范的计算方法利用工程地质勘察资料计算得出。
在有了上述两个基本曲线之后，就可以按照下面的步骤分析负摩阻力的影响了。
第一步，按照作用于桩顶的恒载标准值，在试桩的荷载-沉降曲线上找出对应的桩顶沉降值，并按恒载值计算桩身的压缩变形沿着桩深的分布。将在桩顶恒载作用下的桩身竖向位移曲线绘制出来（如图3 中的直线）。
在各种桩端土条件下，一般假定桩侧摩阻力呈三角形分布和矩形分布，按照这两种方法计算得到的桩身沉降沿着深度的分布都接近实测的桩身沉降分布。其中，桩侧摩阻力按照三角形分布比按照矩形分布的结果更接近实测值。
而在负摩阻力基桩中，由于负摩阻力的存在，改变了基桩轴力沿着桩身分布的形态，使得桩身轴力的分布有别于常规基桩。而且，负摩阻力沿着桩身的分布常常是变动和不易确定的。因此，对于负摩阻力基桩的桩身压缩计算时，将所有摩阻力的分布（无论是正摩阻力还是负摩阻力）按照矩形分布计算也是一种简便合理的方法。
第二步，按照土力学方法计算桩周土体沉降沿着深度的分布曲线，并与第一步得到的在桩顶恒载作用的桩身竖向位移绘制在同一张图上。在图3中，桩周土体沿着深度的分布曲线与桩身的竖向位移曲线相交点就是桩土位移相同的位置，这样就得到了仅仅考虑桩顶荷载，而不考虑负摩阻力影响的中性点位置，这是第一个中性点的具体位置。
第三步，将中性点位置体现在桩身轴力沿着深度的分布上，通过中性点绘制一条Y轴的平行线。以这条线为对称轴，将中性点以上部分的桩身轴力的分布线镜像到另一边。这样就得到了上部恒载作用于桩顶时的负摩阻力基桩承载力极限值、桩身最大轴力和负摩阻力引起的下拉力的第一个值。这个下拉力及其对应的其他承载力值都是在不考虑负摩阻力影响的中性点位置前提下得到的。这本身就是不协调的。
这样得到的是第一个值，而不是最终的值。因为此时桩顶的沉降值是按照桩顶恒载值在荷载-沉降曲线中选取的对应值，而得到中性点之后，我们可以发现，作用于桩身的荷载已经不是桩顶恒载，而是桩顶恒载与负摩阻力引起的下拉力的组合值。对于摩擦桩，这意味着桩的沉降必然加大，而桩的沉降的增加，又会引起中性点位置的上移。因此，最终的中性点位置的确定依靠一次的图解是不够的。应该按照逐次逼近的方式求出。
第四步，按照桩顶恒载与负摩阻力引起的下拉力第一个值的组合值在基桩的荷载-沉降曲线中选取对应的沉降值。并按恒载与负摩阻力引起的下拉力的组合值计算桩身的压缩变形沿着桩深的分布。将在这个荷载组合值作用下的桩身竖向位移曲线绘制出来。
必须要求，在恒载与负摩阻力引起的下拉力的组合值作用下桩顶沉降值本身不大于40mm，这是规范确定桩的极限承载力的沉降要求。若沉降大于40mm，说明桩的沉降不能满足规范要求。
第五步，将第四步重新得到的桩身竖向位移曲线绘制与第二步中得到的桩周土体沉降沿着深度的分布曲线绘制在同一张图上。桩周土体沿着深度的分布曲线与桩身的竖向位移曲线相交点就是桩土位移相同的位置，这样得到第二个中性点的具体位置。
第六步，将中性点位置体现在桩身轴力沿着深度的分布上，通过中性点绘制一条Y轴的平行线。以这条线为对称轴，将中性点以上部分的桩身轴力的分布线镜像到另一边。这样就得到在桩顶恒载作用下的桩身轴力分布曲线的第二个值。
第二个中性点位置也不是最终的中性点位置。因为此时桩顶的沉降值是按照桩顶恒载值加最大下拉力的组合值在荷载-沉降曲线中选取的对应值，而得到中性点之后，我们可以发现，作用于桩身的荷载已经不是桩顶恒载加最大下拉力的组合值了，而是桩顶恒载与一个比较小的下拉力的组合值。这意味着在计算得到的荷载组合作用下桩的沉降必然小于初值，而桩的沉降的减小，又会引起中性点位置的下移。
第一个中性点位置对应的是在桩顶恒载作用下最深的中性点位置和最大的下拉力，这是因为第一个中性点位置是在没有考虑负摩阻力的前提下得到的，是在作用在桩顶的荷载最小前提下得到的。此时，基桩的沉降是最小的，因此其中性点位置是最深的，而负摩阻力引起的下拉力就是最大的。而第二个中性点位置对应的是在最浅的中性点位置和最小的下拉力。这是因为此时作用于桩身的下拉力最大，也就是实际作用于桩身的荷载是最大的，桩身沉降也是最大的。而其对应的中性点位置就是最浅的，下拉力也是最小的。
实际的中性点位置将介于第一个中性点与第二个中性点之间；实际上的下拉力也是介于第一个下拉力和第二个下拉力之间。当第一个中性点位置与第二个中性点位置相距不大的时候，基本上就可以取第二个中性点位置作为最终的中性点位置。若是第一个与第二个中性点位置相差过大，可以重复第五、六步，这样可以得到更为精确的中性点位置以及负摩阻力基桩的其他设计指标。
在得到最终的中性点位置和下拉力之后，就要按照计算值来确定负摩阻力基桩的实际承载力。这是一个控制了桩顶沉降的，考虑了负摩阻力引起的下拉力的负摩阻力基桩承载力计算方法—逐次逼近图解法。
在得到稳定的中性点位置之后，负摩阻力基桩的极限承载力值、中性点位置、负摩阻力引起的下拉力及对桩身强度的影响和在负摩阻力引起的下拉力与上部结构传递下来的恒载共同作用下的桩身沉降等重要的设计参数都可以在图中找到答案。在图上可以直接得到稳定的中性点条件下基桩的桩身最大轴力值，这是用于桩身强度计算和控制的重要指标。必须依据这个数值对桩身强度进行验算，以保证基桩不会因为桩身强度不够而产生破坏。
这种逐次逼近图解法沿用了现有的桩基础设计规范中土层摩阻力为定值的计算方法，这种方法得到长期使用，证明是可靠的。这样也使得本文提出的负摩阻力基桩承载力的确定方法概念清晰，简单明了。

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2010-05-04

离线lnxia

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只看该作者 503楼发表于: 2010-05-03

现行的负摩阻力基桩计算方法有哪些不足？
《建筑桩基技术规范》中负摩阻力计算方法存在的不足
在负摩阻力基桩的承载力计算中，确定中性点位置是最为重要的[16]。在中性点位置的确定方法上，《建筑桩基技术规范》采用了一种近似的定值法。这种方法存在以下几个不合理的因素：
(1) 由于桩周土层沉降量和沉降深度是影响中性点位置的主要因素之一，不考虑桩周土体沉降量的差异的中性点近似取值显得不够精确，也不合理；
(2) 中性点位置受到很多因素的影响，主要的是桩周土层沉降和桩顶荷载的影响[17]，还有桩身压缩变形和桩端刺入变形。而在近似的取值法中，仅仅粗略地考虑了桩周土层分布和桩端土层的影响，而没有考虑桩顶荷载的影响。由于在实际工程中，桩的荷载水平（指实际作用于桩顶的荷载与基桩极限承载力的比值）的差异很大，对中性点位置的影响也不相同。不考虑桩顶荷载等因素对中性点位置的影响是不合理的；
(3) 在《建筑桩基技术规范》表5.4.4-2中[6]，中性点深度只是简略地将桩端土层分为粘性土、粉土，中密以上砂，砾石、卵石和岩石四种类型，显得不尽合理与精确。土的工程物理力学性质区域差异很大[18]，不考虑这个差异是不合适的。
(4) 负摩阻力基桩中的中性点位置的近似取值还容易引起在负摩阻力的概念上的混淆和误解。使人认为负摩阻力基桩的中性点位置是基本固定不变的，不会受到桩周土体沉降大小、桩顶荷载以及其他因素的影响。
(5) 试验研究表明，摩阻力的发挥只需要桩土之间很小的相对位移，桩身压缩也会引起中性点位置的变化[19~20]。对于比较长的端承桩，桩身压缩是引起中性点波动变化的主要因素。不考虑这个因素是不合适的。
(6) 规范中没有负摩阻力基桩的沉降计算和评价方法。这样，就无法对负摩阻力引起的附加沉降做出合理的估计和判断。
(7) 在一般的桩顶荷载水平下，桩顶荷载的作用只会使摩擦型负摩阻力基桩的中性点位置上移，而不会使负摩阻力完全消失。在这种情况下，不考虑负摩阻力引起的下拉力对于桩身强度的影响是不合适的。
在设计中，负摩阻力对于基桩承载力的影响，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中5.4.3 条规定[3]，对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零。
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并可按下式验算基桩承载力：

对于负摩阻力摩擦型基桩，规范中的计算既然扣除了中性点以上桩侧阻力对于承载力的贡献，即这部分不能提供向上的正摩阻力，而将这部分的摩阻力考虑为零是不合理的。中性点以上部分桩周土体一定对桩产生摩阻力，要么是正摩阻力，要么是负摩阻力。理论与试验研究均表明，对于负摩阻力摩擦型基桩，桩的沉降或者附加沉降一般是不会使得桩的负摩阻力完全消失的，只会使中性点上移[1]。若要使得负摩阻力完全消失，必须基桩的沉降大于桩周土体沉降的沉降才行。《建筑桩基技术规范》既然考虑了负摩阻力，就应当考虑中性点以上部分的负摩阻力的存在，并考虑其对桩的承载力和桩身强度的影响。前面提到的桩基础沉降过大造成的工程事故也说明了我们现有的负摩阻力基桩承载力的计算与评价方法存在一定的不足。

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