樁基礎負摩阻力的防治對策分析

周星平

【摘要】隨著國民經濟的快速發展，各類工程建設迎來了發展機遇，特別是建筑行業得到了空前發展，城市高層建筑的數量日益劇增。樁基礎因其自身具有較好的穩定性，能夠承受較大的建筑荷載，在目前的工程建設中被廣泛采用。然而由于樁基礎存在負摩阻力，降低了其實際的承載力。如何對樁基礎的負摩阻力進行防治，成為工程建設中備受關注的問題。本文通過對負摩阻力產生的原因進行具體分析，探討對其防治的有效對策。

【關鍵詞】工程建設；樁基礎；負摩阻力；防治對策

近幾年來，部分地區的建筑物出現了裂損和傾斜現象，嚴重影響了建筑物的使用，若由此而引發建筑物倒塌事件，將會對居民的生命和財產造成巨大威脅。根據相關調查發現，建筑物結構不穩定是由樁基礎不穩固造成，因為樁基礎自身存在負摩阻力，降低了樁基礎的荷載承受能力，從而發生不均勻沉降，由此導致建筑物不穩。

一、防治樁基礎負摩阻力的重要意義

隨著建筑事業的迅猛發展，樁基礎被廣泛應用于各類建筑施工中，特別是對于軟弱地基的處理，樁基礎施工技術非常關鍵。樁基礎不僅可以承受建筑物的各種荷載，像水平荷載、豎向荷載等，更具有較大的剛度和整體性，能夠增強建筑物的整體穩定。然而樁基礎的負摩阻力卻降低了其承受能力，對樁基礎產生了負面的影響，由于樁基礎存在負摩阻力，增加了樁基礎的自重，從而相應的降低了對于外荷載的承受能力，若負摩阻力過大將導致樁基礎發生不均勻沉降，不僅降低建筑物的使用壽命，嚴重者將威脅居民的人身安全。基于此，防治樁基礎的負摩阻力具有重要意義，減少負摩阻力對樁基礎的影響，不僅可以提高建筑工程質量，增加建筑物使用年限，更為人們提供了安全穩定的居住環境[1]。

二、負摩阻力產生的原因分析

由于樁基礎會與土體進行直接接觸，兩者若存在相對位移，就會產生一定的摩擦阻力，而摩擦阻力的作用將由具體位移情況決定。樁基礎會因為建筑物給予的豎向荷載而發生下沉，同時建筑地基也會受到各方面因素發生下沉，如果兩者的下沉速率相同，摩擦阻力將不會產生，但是在現實情況中該種現象極少或者根本不會發生，正是由于兩者發生的下沉速率不同，而造成了摩擦阻力的產生。摩擦阻力分為兩種，一種是正摩阻力，即樁基礎的下沉速度較快，由于兩者存在相對位移，地基會對樁基礎產生向上的作用力，對樁基礎起到一定的支撐作用。另一種是負摩阻力，它與正摩阻力的產生正好相反，是由于地基的下沉速度過快產生的，對樁基礎將產生一定的抵抗作用，降低樁基礎的承載能力。通過以上分析，不難發現導致負摩阻力產生的原因，一般就是造成地基快速下沉的原因，對此進行具體的總結歸納。

第一，隨著城市用水的增加，對地下水的開發日漸增多，部分地區出現了地下水位下降現象。地下水位的下降對部分正常固定的粉土和粘土地基而言，將產生嚴重影響，由于地基會隨著土層沉降而發生下沉，造成土層的有效應力增加，相應的會增大樁基礎的負摩阻力[2]。

第二，對于路橋建筑的樁基礎而言，樁基礎的負摩阻力往往由淤泥層的沉降造成，路橋樁基礎建成之后會受到河床的沖刷，在樁基礎周圍容易產生欠固結的淤泥層，隨著時間的流失，該淤泥層會因固結而沉降，對水下樁基礎造成負摩阻力。

第三，地基環境將對樁基礎產生加大影響，如果樁基礎設置在容易受到環境影響的土層，那么負摩阻力的產生概率有所增大。比如說，樁基礎設置在了膨脹土地基中，該地基會受到氣候的變化產生變形，造成負摩阻力的產生。與此同時，可液化土層、自重濕陷性黃土層等都會增大負摩阻力的產生。

第四，樁基礎設置不當也會造成負摩阻力的產生，比如說，硬土層之上存在欠固結的土層，樁基礎如果支撐與該硬土層中，欠固結的土層會因固結發生沉降，此時地基沉降速度會大于樁基礎的沉降速度，負摩阻力將會產生。同等道理，當樁基礎設置與軟土地基中時，由于地基的快速沉降會產生較大的負摩阻力。

三、樁基礎負摩阻力的防治對策

通過對以上負摩阻力產生原因進行具體分析，不難發現要想防治負摩阻力的產生，可以從兩方面入手，一是通過創新樁基礎的沉樁技術，通過一定的防治方法，減少地基和樁基礎的沉降；二是在地基的施工階段，通過相應的工程措施，對地基進行處理，減少地基固結的可能，從而減少負摩阻力的產生。

（一）負摩阻力的防治方法

隨著科學技術的不斷進步，負摩阻力的防治方法越來越多，先將建筑工程中最為常見的集中防治方法進行概述[3]。

第一，涂層法。由于涂層法操作較為簡單，在樁基礎施工中的應用較為廣泛。該技術主要借助對瀝青的使用，對預制打入樁樁身進行瀝青涂抹，形成1mm厚的涂層，通過涂層的剪應變減少樁表面的負摩阻力。

第二，套管保護樁法。顧名思義，該方法是通過運用套管對樁基礎進行保護，具體的施工方法主要是對樁基礎的中性點以上部位，套上鋼套管，施工過程中一定要注意鋼套管直徑應大于樁徑。

第三，地基浸水法。要想減少負摩阻力，可以通過減少地基沉降來實現，地基浸水法就是充分運用該原理，在樁基礎沉樁之前，對地基先浸水處理，使地基的孔隙水壓力增大，從而減少日后的負摩阻力。

第四，軟土地基處治。軟土地基發生沉降的可能性更大，因此產生負摩阻力的概率也有所增加，基于此，在對軟土地基施工時，應先通過一定的地基處理，之后再進行鉆孔和樁基礎的灌注。

除此之外，負摩阻力的防治方法還有多種，比如說群樁法、承柱樁法、分段施工法等。想要對以上防治方法科學選用，應具體結合施工地基的實際情況，分析可能產生負摩阻力的具體原因，對癥下藥。

（二）防治負摩阻力的工程措施

伴隨著地基與樁基礎的接觸，負摩阻力也隨著兩者的位移而產生，因此對負摩阻力的防治應貫穿于建筑建設和使用全過程。特別是建筑的施工階段，負摩阻力的防治十分重要。目前我國對負摩阻力在施工階段的工程防治有以下幾方面：

第一，通過增加正摩阻力對負摩阻力進行抵消。地基與樁基礎因發生位移會產生兩種摩擦阻力，這兩種阻力之間存在此消彼長的關系，因此增加正摩阻力可以相應的減少負摩阻力。增加正摩阻力可以將樁基礎進入持力層的樁尖加長[4]。

第二，加大對軟土地基、欠固結土層地基的相關處理，通過打砂樁的方法增加土層的強度，或者將地基的原有填筑材料更換，采用固結良好的土進行地基填筑，減少地基的沉降。

第三，如果建筑物所處位置存在地下水位降低現象，應盡可能的不采用樁基礎施工，如果由于其他原因不得不使用時，則要設置良好的排水設施，同時增加樁基礎的支撐樁。

結語：

綜上所述，負摩阻力的存在嚴重影響了樁基礎的承載能力，加強對負摩阻力的防治具有重要意義。在建筑施工過程中，通過選用科學的防治方法，加強地基強度，可有效減少其沉降而造成的負摩阻力。

參考文獻：

[1]陸觀宏，陳運新. 基于新舊樁基礎變形的加固設計計算方法[J]. 鐵道建筑，2012，07：85-87.

[2]曹玥，甄曦. 樁基礎負摩阻力的防治措施研究[J]. 城市道橋與防洪，2012，07：277-278+23.

[3]樓曉明，林炳圣. 填土荷載作用下環形群樁基礎的負摩阻力及樁間土沉降特性[J]. 巖土工程學報，2013，S2：1163-1166.

[4]王睿，曹威，BRANDENBERG Scott，張建民. 地基固結和再固結過程中樁基礎軸力與沉降計算方法[J]. 巖土工程學報，2015，03：512-518.