浅谈建筑桩基沉降问题

在建筑结构的建造和使用过程中，因为地基和基础工程质量不过关而造成的建筑质量安全问题屡见不鲜，建筑物墙体和楼盖的开裂会严重影响人们的使用，而且有碍观瞻，对人民的生命财产安全也会造成隐患。近些年来，建筑物的倒塌事故发生频繁，而根据相关的资料统计，其中因为地基和基础工程质量不过关而造成的事故占到20%以上。随着建筑技术的不断发展，人们更加认识到，在一项建筑工程项目里，最难完成的并不是上部结构构建和完善，而是该工程的地基和基础工程能否达到规定的质量标准。

1.关于桩基施工中的沉降问题概述

在计算机普遍应用的几天，建筑物的上部结构能够很大程度上被预知和掌握，而对于建筑物所处的地区的地下土层分析就相对困难得多。人们一般是通过设计前几个钻孔得到的土样分析来确定相关的数据，在施工后，通过槽底的钎探结果来大体了解土层的表面信息，至于更深层次的土地情况就无法全面的掌握。因此在很多时候会采用经验法进行桩基的处理，这就很容易产生误差，严重的会对整个建筑物的质量造成损害。而且桩基的工程都是在地下进行，工程一旦竣工就很难再次进行检验，如果在使用途中出现隐患也难以察觉，从而带来难以补救的后果。

地基基础的工程事故发生原因有很多种，可能与勘测、设计、构建、制造、安装、使用等多种因素都相关联。而这些因素中，一些因素会导致突发性的事故，另一些导致的危害可能会在长期的使用中慢慢产生。从安全上讲，突发事故的危险性更为严重。因此寻找到桩基施工产生失误的原因，也就找到了地基基础工程事故发生的原因。

2.单桩沉降的对策分析

单桩沉降相对来说比较容易分析，因为它不考虑周围桩体对于自身沉降带来的影响，因此在进行分析计算时，更容易找到解决沉降的办法。

2.1荷载传递分析法

单桩荷载—变形分析最常用的一种方法就是荷载传递分析法，这种方法的原理就是从规定的荷载变形传递方式来计算桩基对于荷载的反应程度。其基本做法是将桩分成一个个长度相等的弹性单元，也就是等长桩段，用非线性弹簧来模拟

每一个弹性单元和土层之间的联系，同样也通过非线性弹簧来联系桩端和桩端土体。

在进行荷载传递曲线的分析时，一般先假定影响受力的桩发生位移的因素只有它本身摩阻力，与其他桩的摩阻力没有关系，所以土体的连续性并不在考虑范围内，所以这个方法只能适用于单桩沉降的分析。

为了获得现场的荷载传递曲线，需要不少精密的仪器进行测量，所以一般只适用于该地的单桩沉降分析，不能推广到另外的场地。

2.2剪切变形传递法

Cooke（1974）提出了摩擦桩荷载传递的物理模型，该模型为了精简计算，规定了一系列的假设并且认为当荷载水平p/pu较小时，装在轴向荷载作用下而引起的沉降效果比较小，桩土之间的相对位移不会太过明显，这就代表桩沉降时周围的土体会产生剪切变形的情况，剪应力则从装侧表面沿着相关的沿径扩散到四周的土体中区。一般来说摩擦桩端在摩擦桩承担工作荷载时所起到的作用较小，沉降产生的主要原因是由于桩侧的荷载。

2.3单向压缩分层总和法

单向压缩分层综合法简单来说就是根据不同土层的参数分别计算这些图层各自的沉降量后算出总的沉降量。这种比较基础的最终沉降量计算方法一般是应用于大直径的单桩沉降计算中。因为考虑到这种单桩的侧阻力荷载分担相对较小，桩端的底面积较大而且承担的荷载也更多，因此可以参照扩展基础采用单向压缩分层总和的方法来计算单桩的沉降。如果要计算相同情况下的深基沉降时，则应用明氏应力分布来求得相关数据，因为得出的数据与实测推算的结果最接近。如果采用了布氏公式计算相关数据，则会比实测数据大1/3到1/2。通过分层综合分析法进行单桩沉降的分析时，要将压缩层的计算深度考虑进去，而且要按照相关实用的经验公式来确定。

2.4弹性理论法

弹性理论法主要是通过弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力和位移之间的联系，从而得到桩与桩之间、桩与土之间、土与土之间的相互作用关系。以弹性理论法为核心，从中延伸出不少计算单桩沉降的方法，虽然这些方法的计算模式上各有差异，但是计算都是以桩的位移和附近土的位移作为基础的，通过借助轴向荷载下桩身的压缩来求得桩的位移，然后再通过荷载

作用于半无限体内某一点所产生的的Mindlin位移来算出桩附近土的位移数据。弹性理论的假设条件是桩土界面上都存在弹性，也是界面不会发生滑移，所以沿界面的相邻点的桩位移和土位移的数据应该是相等的，从而可以算出桩身的摩阻力和桩端阻力的具体情况，以得出桩的位移数据。

3.群桩沉降的对策分析

群桩沉降的情况与单桩沉降的情况既有差异又有相似之处，但是相比单桩沉降来说情况更加复杂，计算也更加繁琐。

3.1弹性理论法

弹性理论法在群桩沉降的计算应用与单桩沉降的情况基本相同，其基本依据依旧是Mindlin解的位移与应力解，并以此数据为基础形成相关的位移法和应力法，并且还由此延伸出一种简化弹性理论的位移法，将位移解作为基本解。但是在采用应力法时，要考虑到桩侧摩阻力为线性的假设，因此在位移基本解的积分中要舍去高阶无穷小量。以Buterfield、Poulos、Geddes、Davis等人的群桩沉降弹性分析理论作为基础发展起来的计算体系里，叠加法是应用最广泛也是最成熟的一种精简方法，这种方法忽略了幢队土位移的加强效应，将单桩的分析扩展到裙桩之上。

3.2实体深基础法

实体深基础法也很目前在计算群桩沉降的方法中应用的最为广泛的效果相同的实体深基础方法之一。这种计算模式的原理是将承台下的群桩和周围的土层看成一个和墩基，在此等代墩基范围内，桩间土不会产生压缩现象，就像一个实体墩基一样进行工作，然后再按照扩展基础的沉降计算来得出群桩的沉降数据。

由于在计算时要考虑到不同的前提条件，因此研究者提出了不同的计算模式，其最大的差别就是选用的假想实体基础底面的位置不一样、地基土中附加应力的计算不同。由于地基土的性质不同，桩间土实际会产生不同程度变形，为了减少或消除这些影响，人们纷纷采用了相关的措施来尽可能地使数据与实际情况相符合，以减少失误。

3.3等效作用法

等效作用法最早是由黄强和刘金砺提出的，随后被作为桩基技术规范推荐采用。这种方法将均值途中群桩沉降的Mindlin解与布荷载下矩形基础的

Boussinesq解之比用以修正等代墩基的基地附加应力，从而算出具体的群桩沉降数据。

结束语：

目前国内外对于桩基沉降问题都有了相关的研究和理论作为参考，不管是单桩沉降还是群桩沉降，都应该对这些计算方法的适用范围和优缺点进行分析，从而在具体施工中减少因为沉降问题带来的经济纠纷和生命危险。

参考文献：

[1]陈兵.浅谈建筑桩基在施工中沉降问题及解决方法[J].民营科技，2011，03：280.

[2]杨枭.群桩基础在荷载作用下的力学问题与沉降理论分析[D].重庆交通大学，2012.