淺談樁基設計中的群樁效應

[摘要] 近年來樁基技術運用越來越廣泛，在某些地區由于地質情況的特殊，單樁承載力受到限制，勢必會增加單個基礎的樁數，形成群樁效應。本文對群樁計算作簡單的闡述。

[關鍵詞] 樁基設計；群樁；整體強度計算

[中圖分類號] TU 470 [文獻標志碼] A [文章編號] 2095-4085（2012）-07-0103-02

群樁效應是指由磨擦樁組成的群樁，在豎向荷載作用下，其承臺底面土、樁間土、樁端以下土都參與工作，形成承臺、樁、土相互影響共同作用。樁頂荷載主要通過樁側摩阻力傳布到樁周和樁端土層中，產生應力重疊。承臺土反力也傳布到承臺以下一定范圍內的土層中，從而使樁側阻力和樁端阻力受到干擾。樁群中任一根樁的工作性狀明顯不同于孤立單樁，群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降也明顯地超過單樁。

1. 群樁效應的體現

1.1 群樁抗側摩阻力

樁側摩阻力只有在樁土間產生一定相對位移的條件下才能充分發揮出來，并受到樁距、承臺、樁長與承臺寬度比、土性等因素的影響。

1.2 群樁的樁端阻力

一般情況下樁端阻力隨樁距減少而增大，同時也受到承臺、土性與成樁工藝的影響。

1.3 群樁樁頂荷載的分配

剛性承臺群樁的樁頂荷載分配的規律一般是中心樁最小，角樁最大，邊樁次之，其受到樁距、樁數、承臺與上部結構綜合剛度、土性的影響。

1.4 群樁沉降

由于相鄰樁應力的重疊導致樁端平面以下的應力水平提高和壓縮層加深，因而群樁的沉降量和延續時間往往大于單樁，其受到樁數、樁距和長徑比的影響。

1.5 群樁的破壞模式

群樁的破壞模式分為樁群側阻力的破壞和樁群端阻力的破壞，

a）、樁群側阻礙力的破壞分為樁土整體破壞和非整體破壞。整體破壞是指樁、土形成整體，如同實體基礎那樣工作，破壞面受生了樁群外圍。非整體破壞是指各樁的樁土之間產生相對位移，破壞面發生于各樁側面。

b）、樁端阻力的破壞可分為整體剪切、局部剪切、沖剪三種模式。

2 群樁整體強度的計算方法

群樁基礎的整體破壞和實體深埋基礎相同。極限承載力等于樁尖平面處，以樁群外包尺寸決定的面積上的極限承載力與樁周邊土的極限抗剪強度之和。

式中N—樁基礎上作用的上部結構荷重，kN；

P—樁臺及樁臺上覆土的重量（常年地下水位以下按有效重度計算），kN；

G—樁及樁問土的總重量（常年地下水位以下按有效重度計算），kN；

K—安全系數。根據τμ及Pu取值的可靠程度取值；

τμ——樁身穿過土層的平均單位不排水抗剪強度，kPa；

Pu——樁尖處土層的單位，kPa：

a，b——群樁外圍的長度和寬度，m：

l——自承臺底面算起的樁有效長度.m。

3 樁基持力層的軟弱下臥層的強度驗算

當樁基的持力層下存在軟弱下臥層，特別是當樁基的平面尺寸較大，樁基持力層的厚度相對較薄時，必須驗算并控制軟弱下臥層頂面的壓力小于或等于軟弱下臥層土的強度，樁基可作為實體的深埋基礎來考慮，作用于樁基上的荷載，假設全部傳到持力層頂面并作用在以樁群外包尺寸決定的面積上。

式中Pcz2—軟弱下臥層頂面深度為忽處地基土的自重應力，kPa；

Ra—軟弱下臥層頂面處地基土的容許承載力，aa（按常用地基基礎設計規范或其它可靠方法確定）；

POz2——作用在軟弱下臥層頂面處的附加應力，kPa，

此處：Pqz2= Pqz1

A，B為軟弱下臥層頂面處的附加應力Pqz2作用的面積；其中

α為擴散角

z1，z2 ——分別為自天然地面算起至樁尖持力層頂面和軟弱下臥層的埋藏深度，m；

Pqz1 ——作用在樁尖持力層頂面處的附加應力，kPa；

Pz1 ——作用在樁尖持力層頂面處的總壓力，kPa；

Pcz1——為樁尖持力層頂面處的自重應力（地下水位以下取有效重度），kPa；

N，P，O ——含義同前；

d——樁進入持力層的有效長度，m。

4 結束語

隨著我國社會經濟的發展，工程建設項目越來越多，其規模也越來越大，建筑物高度也越來越高，樁基工程越來越普遍應用于工程建設中。群樁現象也越來越普通。本人聯系以往工程項目的設計過程，對群樁的計算理論加以簡單闡述，希望對廣大設計人員能有參考意義。

參考文獻

1、中華人民共和國住房和城鄉建設部. JGJ94-2008建筑樁基技術規范[S].2008.4

2、陳仲頤、葉書麟.基礎工程學[M]，北京，中國建筑工業出版社，1991.

3、劉全礪.樁基礎設計與計算[M].北京，中國建筑工業出版社，1990.