[分享]群桩效应之精髓

时间: 2020-07-29 11:03 阅读: 次大中小

一、什么是群桩效应？

群桩效应（Group Piles effects ）就是指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，且群桩沉降也明显地超过单桩这一现象。

群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩类型和排列方式等多个因素的影响而变化。

群桩效率系数η是指群桩竖向极限承载力与群桩中所有桩的单桩竖向极限承载力总和之比，即：

沉降比ζ是指在每根桩承担相同荷载条件下，群桩沉降量sn与单桩沉降量s之比，即ζ= sn /s。

群桩效率系数η越小、沉降比ζ越大，表示群桩效应越强，也就意味着群桩承载力越低、沉降越大

群桩效率系数η和沉降比ζ主要取决于桩距和桩数，其次与土质和土层构造、桩径、桩的类型及排列方式等因素有关。

二、群桩工作特点

群桩基础在外荷载作用下，由于桩基的承载类型和几何形式不同，其工作特点也不同。

1．端承型群桩的工作特点

对于端承群桩，由于桩端处持力层为岩层或坚硬土层，桩端的沉降很小，桩侧摩阻力不易发挥，上部荷载通过桩身直接传至桩端土层中，桩端地基土所受压力仅局限于桩底面积范围内，各桩端的压力彼此相互影响小。

在这种情况下，可认为端承群桩中的各基桩的工作性状与独立单桩相同，因此端承群桩的承载力等于相应根数的单桩承载力之和，其沉降量也与单桩沉降量相同。

2．摩擦群桩的工作特点

摩擦群桩与端承群桩相反，作用其上的荷载主要是通过每根桩侧面的摩阻力传布到桩周及桩端的土层中去。一般假定，桩侧摩阻力在土中引起的附加应力按照一定的角度沿桩长向下扩散分布，至桩端平面处，压力分布如下图b中的阴影部分所示。

1）承台底面脱地的情况，非复合基桩

a、桩基承台刚度的影响

b、基土性质的影响

当桩距为Sa =3-4d（d为桩径）时，对于挤土桩，砂土、非饱和土和一般性粘土、填土等有挤密作用，会使桩承载力增加；而对于饱和粘性土，超静孔压积累，地面上浮，先入桩上浮，土层扰动等，会使桩承载力降低。

当桩距为Sa =3-4d（d为桩径）时，对于非挤土桩和部分挤土桩，基土性质的影响比较小。

c、桩距的影响

当桩距为Sa =3-4d（d为桩径）时，桩侧土应力叠加，提高了桩侧摩阻力，且桩端土应力叠加，也提高了桩端阻，故群桩承载力增加，群桩效率系数η>1，但总的沉降增加。

当桩距为Sa <3-4d（d为桩径）时，桩侧土应力叠加严重，桩侧土下移，降低了桩侧摩阻力，且桩端土应力叠加严重，也降低了桩端阻力，故群桩承载力降低，群桩效率系数η<1，总的沉降增加严重。

当桩距为Sa ＞6d（d为桩径）时,，这时群桩中各基桩的工作情况仍和单桩的工作状况相似，故群桩中基桩的承载力也近似等于单桩承载力，群桩效率系数η=1，如下图所示：

2）承台底面贴地的情况，复合基桩

复合基桩是指桩基在荷载的作用下，由桩和承台底地基土共同承担荷载构成复合桩基，复合桩基中的承载力，含有承台底的土阻力，影响因素有桩顶荷载，1/d、土质、承台刚度、桩群的几何特征等。

承台底面贴地引起的群桩效应可以概括为四个方面：

a、承台下移，承台可部分承受荷载；

b、承台下移，对桩侧阻力有消弱作用；

c、对桩端阻力有增强作用；

d、对基土侧移有阻挡作用。

这里要注意，承台分担荷载是以桩基的整体下沉为前提。

摩擦型桩下列情况不考虑承台下土体对荷载的分担作用：

①当有经常出现的动力荷载作用时，如铁路桥梁的桩基；

②承台下存在可能产生负摩阻力的土层，如湿陷性黄土、欠固结土、新近填土、高灵敏度软土及可液化土，或因水位下降而引起地基土与承台脱开；

③在饱和软土中沉人密集桩群，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱离。