0111;陈东;解析堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基的影响;3000

解析堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基的影响摘要：随着我国经济的快速发展，越来越多的高层建筑、桥梁等如雨后春笋般的出现，在进行建筑的过程中，面对的地形种类也越来越多，如软土地基等。在地面堆载情况下，会引起自由土体的侧向位移，尤其是软土地基在受到地面堆载产生的土体侧向位移更大。在堆载作用下的软土侧向变形产生的力学影响，会对邻近建筑的桩基产生推挤的作用，很容易将桩体破坏，影响建筑物的稳定性和安全性。因此，研究堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基的影响，对保证建筑的安全具有重要的意义。关键词：堆载作用；软土侧向变形；桩基桩基在保障建筑稳定与安全方面具有着相当重要的作用，如果其附近的堆载负荷控制不到位，很容易引起桩体的变形，这对建筑的安全造成不利的影响。过去对这种问题的认识不够，引起了许多的工程问题，并且还造成了许多的工程事故，例如：处于软土地基上的某企业，其原料车间地面堆载超过250kN/m2，这进行建筑设计的时候没有考虑到堆载引起的土层侧向变形对桩基的影响，最终导致了车间在使用期间桩体折断，造成了厂房坍塌。由此可见，在软土地基上进行堆载的时候，应该充分的考虑堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基造成的影响，在桩体承受的土压力范围内进行堆载。一、软土地基上堆载作用下对邻近桩基的破坏方式软体地基上堆载导致的侧向变形造成地基沉降的同时，还会对位移场附近的桩基造成破坏，在堆载作用下引起的侧向变形对邻近桩基的破会方式有：（1）在堆载情况下，由于软土地基的性质，土体在受到挤压的时候，土体的流动性与塑性屈服，都会引起土体的侧向变形，进行对邻近的桩基产生推挤的作用，导致桩基发生侧向弯曲或者侧向位移，当推力过大的时候，还会引起桩体的折断。根据相关资料显示，软土地基上的堆载高度引起的土体侧向位移，达到堆载高度的1.0%-2.0%，如此大的侧向位移产生的推力作用在邻近桩体上，很容易造成状体的变形和折断。（2）堆载引起的土体固结沉降，能够引起邻近桩基产生负摩阻力，很容易引起差异沉降与附加沉降。通常情况下，软土地基中的桩体长度相对较长，桩基不均匀的沉降或者发生较大的侧向变形，在很大程度上会引起上局结构的偏移和开裂。此外，再加上由于软土地基自身的固结和蠕变产生的变形，很容易对桩体造成破坏。（3）在软土地基上的超负荷堆载，对软土地基的稳定性造成很大的影响，很容易引起的土体滑动，对邻近桩基产生推挤作用，严重的影响桩基的稳定性，尤其是在短桩的滑坡地带，桩体甚至会随着软土滑坡的侧移而移动，对桩体的破坏程度更大，严重的威胁了邻近建筑的安全性。二、堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基的影响（1）堆载距离不同对邻近桩基的影响。通常情况下，有限元计算得到的桩基土体具有连续性侧移的特点。因此，在堆载作用下表层土体的侧向位移，势必会影响表层下面的软土层发生侧向位移。但是，由于各种土体的抗拉程度不相同，或者承受拉应力的大小不相同。堆载作用下引起的软土土体向内侧位移的程度也不相同，致使其在表层土体较硬的土层，在受到堆载作用下邻近桩基向内侧位移的程度相对较小，表现为表层硬土层的位移较小，由于表层硬土层与软土层之间存在连续性，软土层邻近桩的桩身弯曲和侧向位移都不明显。普通软体在堆载作用下，不同堆载距离条件下，桩的桩身弯矩与侧向位移，随着堆载距离与桩基距离的邻近，桩基的弯矩与侧向变位都有明显的位移，当堆载距离为零的时候，邻近桩的弯矩和侧移位置达到最大值。也就是说，堆载距离与邻近桩基的距离越近，对桩基的影响越大。（2）堆载重量不同对邻近桩基的影响。不同堆载重量对邻近桩基表层土体的压力不同，随着堆载重量的增加，桩的弯矩与桩身侧移的距离都明显的增加；当堆载重量减小的时候，桩顶向载荷方向位移，并且在一定范围内不断的增大载荷，桩身逐渐弯曲，桩顶也随之向外偏移。当堆载逐渐增加时，桩身弯矩逐渐的增加，并且在桩的中上部出现最大弯矩，然后桩身的弯矩逐渐减小。（3）地基中不同桩距对被动桩的影响。不同距离的桩基，随着桩基间距的不断增加，桩的弯矩与侧向变形都会随着增加，并且邻近桩柱之间的距离，在2倍桩径至4倍桩径距离之间变化的时候，桩的弯矩显著的增加，但是当邻近桩柱之间的距离大于4倍桩径的时候，桩的弯矩的变化不明显；当邻近桩桩之间的距离在2倍桩径与4倍桩径之间变化的时候，桩身的侧向变形效果不明显，邻近桩柱之间的距离大于4倍桩径的时候，桩身侧向变形效果显著增加。（4）桩柱本身刚度的不同对被动桩的影响。在建筑施工中，根据不同的地基情况，会选择不同刚度的桩柱。随着桩身刚度的不断增加，桩身在受到相同堆载条件下的作用时，桩身的弯度逐渐的减小，即堆载作用下的软土侧向变形对桩身的影响相对较小，并且其发生整体侧移的大小，与刚度很大的短桩在侧向桩顶荷载荷作用下发生的侧移距离相一致。同时，当桩身的刚度较小的时候，桩柱自身就会产生明显的侧向变形，桩的弯矩相对较小，并且随着桩身刚度的不断增加，桩身弯矩逐渐增大，桩身的侧向变形也逐渐减小。例子：某企业的“科研中心楼”项目建筑在软土地基上，其中西楼东侧堆土高度为7.7m，并且坡脚与科研中心楼的地基上间打设了3排桩柱，桩径为0.45m，为了保护基础工程桩，将堆土坡脚与三排桩柱之间的距离设置分别为2.5m、8.5m、18.5m，三排桩柱之间的距离为9.5m与6.5m，柱长为27.5m。分析：根据相关调查报告显示，建筑场地的土质变现为：下部海积的黄色粘土，中层为灰色淤泥土层，上部为灰黄色粘土层。通过有限元模型，采用不排水应力分析法，进行堆载作用下软土侧向变形对邻近桩基的影响实验，整个有限元模型的宽度取20m，长度取110m，竖向深度取50m，地面堆载负荷采用均匀载荷来模拟。通过有限元模拟的结果显示为：同种桩基的变形，随着堆载距离的邻近，桩的变形越大；桩体本身的变形，随着桩身刚度的增加，桩基上部水平变形不是很明显，并且桩基刚度对桩身变形的影响，没有土层的相对刚度变换产生的影响大。有限元的实验计算数据与真实值的对比，由于有限元计算桩基的时候选取弹性的数据，因此模拟结果与真实值的吻合度很高，保证了模拟实验结果的准确性。三、总结根据相关的理论与工程实践相结合，在软土地基上进行临时堆载，其造成的软土侧向变形对邻近的桩基的危害是相当大的，并且堆载的高度越高，会引起土体的侧向流动，对邻近桩产生的测压也越大，如果桩体本身的刚度不够以及桩体之间的距离设计的不合理，引起的软土侧向变形的程度越大，对邻近桩基的影响也就越大。然而，桩基是整个建筑安全、稳定的基础，因此，在软土土质建筑的桩基附近进行堆载的时候，应该根据桩柱的刚度、桩柱之间的距离，严格控制堆载的高度、质量、面积等因素，以此来保障建筑的安全。参考文献：[1]李忠诚，梁志荣.大面积堆载土体侧移模式及对邻近被动桩影响分析[A].岩土工程学报，2010（32）；128-134.[2]代恒军，梁志荣，赵军，魏祥，洪昌地.地面堆载作用下邻近桩基变形的三维数值分析[A].岩土工程学报，2010（32）；220-223.[3]李雪峰，张军辉，郑健龙.路基堆载下软土侧移对桥台桩基影响研究综述[A].路基工程，2011（1）；12-15.[4]卓敏.桥下软土地基上临时堆载对桩基的影响[A].工程建设，2009（6）；15-18.