程濤 陳凡

摘要：超長群樁的工作性能較為復(fù)雜，分析了群樁有效樁長定義，對主要包括：樁土剛度比、樁徑、樁間距及樁頂荷載等影響群樁有效樁長的因素進行了分析。對超長群樁的承載特性進行了分析，研究了側(cè)阻力變化規(guī)律、樁端阻力、承臺分擔(dān)荷載;對不同群樁效應(yīng)系數(shù)方法的適用性以及特點進行了研究，這對超長群樁的合理設(shè)計、理論研究有著重要意義。

關(guān)鍵詞：群樁;有效樁長;承載性狀;群樁效應(yīng)

1、前言

超長群樁作為樁基的一種主要形式，其受力變形特性的研究一直受到人們的重視。隨著對超長群樁理論、試驗研究的不斷深入，其承載特性正逐漸為學(xué)術(shù)界和工程界所清晰地認(rèn)識。然而，由于樁-土及樁-樁相互作用極其復(fù)雜，目前的試驗加載設(shè)備水平亦相當(dāng)有限，這使得要全面認(rèn)識清楚超長樁的工作機理具有一定的難度。因此眾多學(xué)者通過試驗研究了超長群樁的荷載傳遞性狀及承載變形特性，并獲得了許多具有重要價值的試驗數(shù)據(jù)，從而為一定地質(zhì)條件下超長樁的設(shè)計提供了一定的參考。到目前為止，人們?nèi)陨胁皇智宄L群樁的荷載傳遞特性及其影響因素，因此對超長群樁承載性狀的深入研究是勢在必行的。

2、群樁有效樁長分析

相對于單樁基礎(chǔ)，群樁基礎(chǔ)的承載機理與荷載傳遞顯然更為復(fù)雜。除需考慮荷載的豎向傳遞之外，承臺與樁基之間、各單樁之間均存在相互作用，且對群樁的沉降產(chǎn)生影響，群樁的沉降變形性狀是樁、承臺、地基土之間相互影響的綜合結(jié)果。超長單樁的有效樁長確定方法歸納起來主要有極限承載力控制法、樁頂沉降控制法及基樁剛度控制法等幾種。超長群樁也存在有效樁長問題，其定義也類似于單樁有效樁長。確定群樁有效樁長比確定單樁有效樁長更復(fù)雜[1-2]，影響群樁有效樁長的因素主要包括：樁頂荷載、樁土剛度比 Ep/Es（Es為樁周土體的側(cè)限壓縮模量）、樁徑d、樁間距s及樁頂荷載p等。

3、超長群樁承載特性

超長大直徑群樁，由承臺傳遞給樁頂?shù)暮奢d主要通過樁側(cè)摩阻力傳給樁周十和樁端土層，小部分由樁端傳遞，在常用樁距的情況下將產(chǎn)生應(yīng)力重疊，由此群樁效應(yīng)使得樁群中任一根基樁的工作性狀較之于獨立單樁而明顯不同。群樁豎向承載力將不等于各單樁豎向承載力之和;群樁中的平均單樁承載力不等于單獨一根樁的單樁承載力。群樁地基中，側(cè)阻、端阻、承臺反力、樁頂反力等都隨著群樁的樁距、樁數(shù)、樁長、承臺寬度等變化而呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。

3.1側(cè)阻力變化規(guī)律

由于應(yīng)力的疊加，群樁側(cè)阻極限值較單樁有所減小，但群樁中樁的側(cè)阻較單樁早發(fā)揮出來。群樁中單樁樁身上部的側(cè)阻由于承臺的存在而受到一定的限制，低承臺限制了群樁中樁的上部樁土相對位移，從而使樁上端的側(cè)阻力發(fā)揮值有所降低，即承臺對側(cè)阻力的“削弱作用”使得樁上段的側(cè)阻力減小。與單樁相同的是樁側(cè)摩阻力的分布基本上是集中在樁的中下部，但群樁中單樁的樁側(cè)摩阻力的集中分布位置較孤立的單樁更低一些。樁側(cè)摩阻力只有在樁間土產(chǎn)生一定相對位移的條件下才能充分發(fā)揮出來，主要因素有：樁間距的變化、承臺的影響、樁長與承臺寬度比的影響、土性的影響。

3.2群樁樁端阻力

影響樁端阻力的主要因素有：穿過土層及持力層的特性、樁的成樁方法、進入持力層深度、樁的尺寸等。在樁頂豎向荷載下，超長群樁的樁身軸力沿深度逐漸遞減，樁端處軸力最小，甚至接近于0。

3.3承臺分擔(dān)荷載

承臺土反力主要是由于樁端產(chǎn)生貫入變形，樁土間產(chǎn)生相對位移而產(chǎn)生。樁身彈性壓縮也引起少量樁土相對位移而出現(xiàn)一部分承臺土反力。承臺土反力的大小及其分擔(dān)荷載的作用隨下列因素而變化：樁端持力層性質(zhì)、承臺底土層性質(zhì)、樁距大小等。

4、群樁效應(yīng)系數(shù)分析

群樁基礎(chǔ)在豎向荷載作用下，群樁各基樁、承臺、地基土相互作用，使得承載力、沉降、端阻力、樁側(cè)摩阻力等的性狀發(fā)生變化不同于單樁，這種樁-土-承臺共同作用的結(jié)果稱為群樁效應(yīng)。群樁效應(yīng)系數(shù)與群樁的樁距、樁數(shù)、各樁的布置、樁的入土深度和土的性質(zhì)等有關(guān)。群樁效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾方面：群樁的側(cè)阻力、群樁的端阻力、承臺土反力、樁頂荷載分布、群樁沉降及其隨荷載的變化、群樁的破壞模式等。制約群樁效應(yīng)的主要因素，一是群樁自身的幾何特征，包括承臺的設(shè)置方式（高或低承臺）、樁距、樁長及樁長與承臺寬度比、樁的排列形式、樁數(shù);二是樁側(cè)與樁端的土性、土層分布和成樁工藝（擠土或非擠土）等。目前，確定群樁效應(yīng)系數(shù)主要有以下幾種方法[3] ：（1）考慮群樁實體基礎(chǔ)周邊長的方法;（2）Seiler-Keeney群樁效應(yīng)系數(shù)公式;（3）Converse-Labrre群樁效應(yīng)系數(shù)公式;（4）考慮應(yīng)力疊加的群樁效應(yīng)系數(shù)公式;（5）考慮承臺、樁、土相互作用分項群樁效應(yīng)系數(shù)計算方法;

5、總結(jié)

（1）分析了群樁有效樁長定義，對主要包括：樁土剛度比、樁徑、樁間距及樁頂荷載等影響群樁有效樁長的因素進行了分析，樁頂荷載大小是影響群樁有效樁長重要控制因素。

（2）對超長群樁的承載特性進行了分析，研究了側(cè)阻力變化規(guī)律、樁端阻力、承臺分擔(dān)荷載。

（3）對不同群樁效應(yīng)系數(shù)方法的適用性以及特點進行了研究，這對超長群樁的合理設(shè)計、理論研究有著重要意義。

參考文獻：

[1] 楊明輝，單華峰，張小威.深厚軟土區(qū)超長群樁有效樁長確定方法[J].中國公路學(xué)報，2013，26（1）：106-112.

[2] 湯斌，王巍，程濤，等.湛江組結(jié)構(gòu)性黏土樁基群樁效應(yīng)[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報，2017，37（3）：525-530.

[3] 湯斌，程濤，沈建華，等.湛江組結(jié)構(gòu)性黏土中群樁豎向承載性狀試驗研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2015，37（7）：69-73.

（作者單位：武漢光谷聯(lián)合集團有限公司）