重庆市区某建筑场地原为填埋场,回填物有砂岩泥岩土石方弃方、建筑垃圾和生活垃圾等,厚度40-60m,填土表层松散,中下部稍密,拟采用嵌岩桩。按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008),桩穿越欠固结土进入相对较硬层时,需考虑桩侧负摩阻力。为减少地面沉降和减小负摩阻力,业主委托施工单位对地基表层填土进行了强夯处理。
那么强夯以后,负摩阻力系数应取多少呢?这是该项目的一个难题,也一直是困扰重庆地区岩土工程师面对深厚欠固结土时的一个难题。
下面来初步分析一下,是哪些原因造成的?又怎么来解决?
1、强夯对桩负摩阻力的影响
场地表层填土强夯后,提高了表层填土的密实度,但由于底部填土尚未固结,填土仍会发生相对于桩向下的位移,仍将对桩产生负摩阻力。根据JGJ 94-2008规范5.4.4条的条文说明“负摩阻力系数ζn与土的类别和状态有关,对于粗粒土,ζn随土的粒度和密实度增加而增大;对于细粒土,则随土的塑性指数、孔隙比、饱和度增大而降低”、“qni=ζn·σ'i超过土的极限侧阻力qsk时,负摩阻力将不再增大”。
从JGJ 94-2008规范条文说明来看,由于强夯作用使填土更加密实,其有效内摩擦角进一步提高,导致负摩阻力系数ζn增大。浅部填土因夯实导致浅部桩负摩阻力qni增大,桩身达到一定深度后其负摩阻力qni已大于正摩阻力qsk(其深度应比未强夯时浅),负摩阻力大于正摩阻力以下段采用正摩阻力qsk来计算负摩阻力。则计算出来的负摩阻力引起的下拉荷载Qgn势必较未强夯前大。
从以上分析,强夯反而增大了整桩的负摩阻力,这肯定是一个谬论。原因可能仅有一个:强夯使填土压实,则其中性点深度ln应小于l0,而不是JGJ94-2008规范规定的,当持力层为基岩时ln=l0。但ln应取多少?目前,似乎尚未有这方面的研究。
2、如何来处理
那么工程实践中怎么来处理这种情况?像重庆地区,深厚填土区普遍采用嵌岩桩基础。由于填土多由砂岩、泥岩土石方弃方组成,粒径大小不一,均匀性极差。通常勘察时,无法获得填土的正摩阻力qsk,负摩阻力系数ζn也是根据经验确定。而设计单位也仅能根据勘察报告提供的参数按JGJ 94-2008规范对桩计算负摩阻力,其通常是整桩按统一的负摩阻力系数ζn计算。而实际情况,可能在桩身一定深度范围内其负摩阻力qni已大于正摩阻力qsk。故若负摩阻力系数ζn取值不当,计算出来的桩的负摩阻力引起的下拉荷载Qgn可能偏大。
那么怎么通过简便的办法来解决强夯后填土负摩阻力引起的下拉荷载Qgn的计算问题呢?较为简便的方法是降低负摩阻力系数ζn,但取多少合适?仍是一个头疼的问题。
为了较准确、合理地设计桩,可以选择典型地段做试桩试验,了解场地填土的力学性质及桩的承载力,然后再在项目内进行推广。
3、小结
通过以上分析,可以得出以下结论:(1)强夯后表层段填土的负摩阻力不能取消,但可以减小;(2)较为简便的方法是降低夯实后填土的负摩阻力系数ζn,以减小强夯后填土负摩阻力引起的下拉荷载Qgn;(3)通过选择典型地段做试桩试验,较为准确地掌握场地填土的力学性质及桩的承载力,然后再在项目内进行推广。