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【摘 要】 桩筏基础在高层及超高层建筑中得到了广泛的应用，但由于对桩筏基础土体沉降的研究还不够全面和深入，造成在设计与应用过程中存在诸多不合理的方面，这都有待进一步的研究和实践。这说明现阶段对于减沉桩筏基础的设计与应用还存在很大的盲目性和随意性。桩筏基础的设计是不考虑筏基下土体的承载能力的。另外，对为确保实现减沉桩减沉效果的桩、筏基础部分与常规桩基础施工不同的相关施工技术和方法尚未得到应有的重视。针对这种工程实际要求，在大量研究的基础上，运用“沉降补偿”进行桩筏为基础设计的方法。利用筏下土体的承载力的原理，进而进行桩数计算和布桩设计。以此来在施工过程中预防沉降。
【关键词】 桩筏基础;沉降
一、沉降控制桩筏基础的研究背景
随着近年来城市经济的快速发展，高层及超高层建筑与日俱增，对披按基础的差异沉降机理及控制措施进行了研究，采用了变桩长来控制桩搜基础的差异沉降，桩搜基础由于能够充分利用地下空间、结构形式简单、施工方便，日益成为高层建筑普遍釆用的一种重要基础形式，因此，对桩按基础的研究也日益受到工程界和学术界的广泛重视;同时框架剪力墙结构的抗震性能好，适用性广。
沉降控制桩—筏基础这种新型基础工程技术在我国上海、南京、温州、武汉及天津等地区已得到较为广泛的工程应用。基于差异沉降控制的复合桩基刚度调整模型，总结出了一些不同刚度调整下的差异沉降的变化规律。据不完全统计，迄今为之设计建造的高层建筑物已超过数百万平方米。其中，94年上海市地方标准《地基处理技术规范》也已经将设计与施工中减少沉降桩基础列入在内，并将其命名为“沉降控制复合桩基”，可见沉降控制在施工过程中的重要性体现。
调查发现，在我国大多数土质松软地区，近几年地基处理技术在由于施工质量不易控制造成工程质量下降的情况下，沉降控制桩—筏基础有着其特有的优势。原因是工程造价与地基处理方法得当，并且质量控制有保障，从而使得工程质量更受重视。所以97年江苏省建筑委员会发布关于建筑物地基基础要有沉降控制设计的文件。这种方法得到很广泛的推广，目前全国很多地方就因施工中采用减沉桩基础的高层建筑物从而节省的工程费用成千万甚至上亿。这种工程造价的方面的优势显而易见，大家都尽可能的将其推广，并在自己的施工中得以很好的运用。可以说沉降控制桩—筏基础会发展成为我国大多数土质松软地区控制建筑物地基沉降的主要基础，并成为主流。
二、沉降补偿及桩筏基础数值分析方法理论
在桩基工程中，群桩基础的沉降计算一直是个复杂问题，特别是高层建筑群桩基础的沉降更是如此。目前与地基基础参与共同作用相比较为明确，处理办法也比较格式化、固定化。筏基础中的筏板作为一个钢筋砼构件，它的设计应明确钢筋砼构件中已有的两种极限状态，用传统理论方法计算造成计算精度不够，更不适用大桩距的计算模拟;时间效益也是工程中经常考虑的问题，由于这种问题，造成施工时的误差和争议，因此多年来工程界一直在呼唤对这一问题的解决，学术界和工程界也一直在为此付出心血，努力解决，可喜的是他们有了重点性的突破，特别是计算机技术快速发展以后，为这个问题的解决更是提供了坚实的技术基础。使之在以前的基础上有了更大的突破。
从应用上来讲，总应力法一般用于不考虑渗流固结的情况。采用以承载力控制的设计思想时，这一部分沉降往往得不到应有的重视，从而会导致桩筏基础失效.显然此时，采用沉降控制的设计思路比较合适在前人研究的基础上，通过不断研究沉降与受力的关系，本文提出了基于“沉降补偿”的桩筏基础沉降计算方法。用解析法求解桩一土一筏共同工作的问题是相当困难的，而采用有限元数值计算的方法则比较有效。
目前，科研工作者主要从地基分析、桩分析、搜板分析和上部结构分析等四方面着手，对上部结构、桩搜基础与地基共同作用进行分析研究。
在对国内外复合桩基相关文献分析总结的基础上，研究了基于桩基非线性的复合桩基差异沉降控制的设计方法。对比各因素变化后桩基沉降变形情况及桩土荷载分担比，总结出控制桩基差异沉降的主要因素;合桩基设计理论釆用稀疏布桩的方式，明确桩土荷载分担比，在設计时令单桩荷载接近其极限承载力，其设计方法导致单桩工作状态有了较大改变，因此需要了解现有的复合桩基设计方法。
三、对于土体沉降预防的施工技术措施
这时就要从各因素的所有水平组合中挑选有代表性的部分组合进行实验。得出反力形成中心小两边大的“马鞍形”分布。
基于均匀布桩产生的两种现象，设计人员对调整桩基支承刚度的布桩方式存在“外强内弱”和“内强外弱”两种截然相反的看法。提出及上部结构-基础-地基共同作用原理，并提出了基于共同作用控制基础差异沉降的方法，即调整桩基的支承刚度。根据布设形式对比，桩基支承刚度调整控制差异沉降应采用“内强外弱”布桩方式，并对常用的六种披基支承刚度调整方式进行总结。
在数值分析当中，可以在筏板表面施加均布荷载，也可以根据上部结构的布置情况，进行相应的荷载布置。另外，可以根据已知的位移值求得等效荷载，作为应力边界，给结构施加荷载。
数值分析法：主要包括有限元法和边界元法。有限元方法可以模拟复杂的边界条件及土体的本构关系。单元划分后，桩土界面上的节点进行稱合。当单柱桩径增加到一定尺寸后，对沉降影响不再显著。适当的提高土体压缩模量可以使单桩沉降有效减小。但根据变化规律可以看出，当压缩模量增大到一定值后，单桩沉降的减小速率变缓。桩筏基础的筏板内力很复杂，取决于上下部结构的刚度、荷载分布、筏板自身刚度、地基土性和桩的类型，以及这些因素的承载能力极限状态。带台单桩进入非线性时，承台板挤压板下土体，导致桩间土参与分担荷载。单桩沉降是由桩间土体的压缩及桩端以下土体压缩这两部分组成的，从而为后面复合桩基的沉降性状及影响因素研究奠定基础。
为找出正交实验所需影响因素及水平，对比分析荷载、桩距、桩径、桩长、土的压缩模量及承台板的厚度等因素对复合桩基差异沉降的影响。在一个荷载增量中，假定刚度矩阵是常数，在不同的荷载增量中，刚度矩阵可以有不同的数值，并与应力一应变关系相对应，过大的沉降量不仅影响建筑物的使用功能，而且可能导致不安全，因承台上分布均布荷载，此沉降最大位置发生在中心桩抽端;不同桩距的群桩，荷载一沉降曲线在线性区段基本重合。沉降由中心桩向边桩递减，随与边桩距离的增大而减小;承台周围土体变形是由承台扩散应力引起的，因此沉降最小。
从以上分析可以看出，充分发挥地基土的承载力与差异沉降控制是存在着矛盾的：从考虑发挥地基土的承载力角度出发，桩距应增大，但同时导致了基础的差异沉降增大;承台底土体位移场表现出浅基础的位移场分布特征，而桩端处土体位移场表现出群桩单独工作时的位移场分布特征。不管是以承载力控制设计的思路，还是以沉降控制设计的思路，都必须满足建筑物对地基的沉降和承载力的要求。异沉降随着承台板厚度的增加而呈现减小的趋势，变化较大。
四、结论与展望
软弱土地基上采用桩基础的建筑物，其天然承载力可以满足要求但是沉降过大。将桩筏基础与上部结构作为一个整体，建立以满足承载能力与正常使用条件为约束条件，最小造价为目标函数的数学模型，采用数学优化方法解决设计问题.采用这种方法可以提高求解精度，得到较优的设计解。荷载由基桩和承台底土体共同承担，在承载力和变形的双重控制下进行设计，节约了基础造价。桩筏基础的总沉降可视为由桩间土分担的荷载引起的沉降和桩基分担的荷载引起的沉降的和，所有，就可以用分层总和法计算基础的总沉降。
参考文献：
[1]马凯凯.复合桩基差异沉降影响因素数值分析研究.山东建筑大学.2013
[2]郭宏磊.桩筏基础的实用优化设计体系.江汉大学学报.2011
[3]刘斌.桩筏基础承载机理的数值分析研究.太原理二大学.2007
[4]赵亮亮.沉降控制桩筏基础性状的一种沉降补偿分析方法.天津大学.2007
【关键词】 桩筏基础;沉降
一、沉降控制桩筏基础的研究背景
随着近年来城市经济的快速发展，高层及超高层建筑与日俱增，对披按基础的差异沉降机理及控制措施进行了研究，采用了变桩长来控制桩搜基础的差异沉降，桩搜基础由于能够充分利用地下空间、结构形式简单、施工方便，日益成为高层建筑普遍釆用的一种重要基础形式，因此，对桩按基础的研究也日益受到工程界和学术界的广泛重视;同时框架剪力墙结构的抗震性能好，适用性广。
沉降控制桩—筏基础这种新型基础工程技术在我国上海、南京、温州、武汉及天津等地区已得到较为广泛的工程应用。基于差异沉降控制的复合桩基刚度调整模型，总结出了一些不同刚度调整下的差异沉降的变化规律。据不完全统计，迄今为之设计建造的高层建筑物已超过数百万平方米。其中，94年上海市地方标准《地基处理技术规范》也已经将设计与施工中减少沉降桩基础列入在内，并将其命名为“沉降控制复合桩基”，可见沉降控制在施工过程中的重要性体现。
调查发现，在我国大多数土质松软地区，近几年地基处理技术在由于施工质量不易控制造成工程质量下降的情况下，沉降控制桩—筏基础有着其特有的优势。原因是工程造价与地基处理方法得当，并且质量控制有保障，从而使得工程质量更受重视。所以97年江苏省建筑委员会发布关于建筑物地基基础要有沉降控制设计的文件。这种方法得到很广泛的推广，目前全国很多地方就因施工中采用减沉桩基础的高层建筑物从而节省的工程费用成千万甚至上亿。这种工程造价的方面的优势显而易见，大家都尽可能的将其推广，并在自己的施工中得以很好的运用。可以说沉降控制桩—筏基础会发展成为我国大多数土质松软地区控制建筑物地基沉降的主要基础，并成为主流。
二、沉降补偿及桩筏基础数值分析方法理论
在桩基工程中，群桩基础的沉降计算一直是个复杂问题，特别是高层建筑群桩基础的沉降更是如此。目前与地基基础参与共同作用相比较为明确，处理办法也比较格式化、固定化。筏基础中的筏板作为一个钢筋砼构件，它的设计应明确钢筋砼构件中已有的两种极限状态，用传统理论方法计算造成计算精度不够，更不适用大桩距的计算模拟;时间效益也是工程中经常考虑的问题，由于这种问题，造成施工时的误差和争议，因此多年来工程界一直在呼唤对这一问题的解决，学术界和工程界也一直在为此付出心血，努力解决，可喜的是他们有了重点性的突破，特别是计算机技术快速发展以后，为这个问题的解决更是提供了坚实的技术基础。使之在以前的基础上有了更大的突破。
从应用上来讲，总应力法一般用于不考虑渗流固结的情况。采用以承载力控制的设计思想时，这一部分沉降往往得不到应有的重视，从而会导致桩筏基础失效.显然此时，采用沉降控制的设计思路比较合适在前人研究的基础上，通过不断研究沉降与受力的关系，本文提出了基于“沉降补偿”的桩筏基础沉降计算方法。用解析法求解桩一土一筏共同工作的问题是相当困难的，而采用有限元数值计算的方法则比较有效。
目前，科研工作者主要从地基分析、桩分析、搜板分析和上部结构分析等四方面着手，对上部结构、桩搜基础与地基共同作用进行分析研究。
在对国内外复合桩基相关文献分析总结的基础上，研究了基于桩基非线性的复合桩基差异沉降控制的设计方法。对比各因素变化后桩基沉降变形情况及桩土荷载分担比，总结出控制桩基差异沉降的主要因素;合桩基设计理论釆用稀疏布桩的方式，明确桩土荷载分担比，在設计时令单桩荷载接近其极限承载力，其设计方法导致单桩工作状态有了较大改变，因此需要了解现有的复合桩基设计方法。
三、对于土体沉降预防的施工技术措施
这时就要从各因素的所有水平组合中挑选有代表性的部分组合进行实验。得出反力形成中心小两边大的“马鞍形”分布。
基于均匀布桩产生的两种现象，设计人员对调整桩基支承刚度的布桩方式存在“外强内弱”和“内强外弱”两种截然相反的看法。提出及上部结构-基础-地基共同作用原理，并提出了基于共同作用控制基础差异沉降的方法，即调整桩基的支承刚度。根据布设形式对比，桩基支承刚度调整控制差异沉降应采用“内强外弱”布桩方式，并对常用的六种披基支承刚度调整方式进行总结。
在数值分析当中，可以在筏板表面施加均布荷载，也可以根据上部结构的布置情况，进行相应的荷载布置。另外，可以根据已知的位移值求得等效荷载，作为应力边界，给结构施加荷载。
数值分析法：主要包括有限元法和边界元法。有限元方法可以模拟复杂的边界条件及土体的本构关系。单元划分后，桩土界面上的节点进行稱合。当单柱桩径增加到一定尺寸后，对沉降影响不再显著。适当的提高土体压缩模量可以使单桩沉降有效减小。但根据变化规律可以看出，当压缩模量增大到一定值后，单桩沉降的减小速率变缓。桩筏基础的筏板内力很复杂，取决于上下部结构的刚度、荷载分布、筏板自身刚度、地基土性和桩的类型，以及这些因素的承载能力极限状态。带台单桩进入非线性时，承台板挤压板下土体，导致桩间土参与分担荷载。单桩沉降是由桩间土体的压缩及桩端以下土体压缩这两部分组成的，从而为后面复合桩基的沉降性状及影响因素研究奠定基础。
为找出正交实验所需影响因素及水平，对比分析荷载、桩距、桩径、桩长、土的压缩模量及承台板的厚度等因素对复合桩基差异沉降的影响。在一个荷载增量中，假定刚度矩阵是常数，在不同的荷载增量中，刚度矩阵可以有不同的数值，并与应力一应变关系相对应，过大的沉降量不仅影响建筑物的使用功能，而且可能导致不安全，因承台上分布均布荷载，此沉降最大位置发生在中心桩抽端;不同桩距的群桩，荷载一沉降曲线在线性区段基本重合。沉降由中心桩向边桩递减，随与边桩距离的增大而减小;承台周围土体变形是由承台扩散应力引起的，因此沉降最小。
从以上分析可以看出，充分发挥地基土的承载力与差异沉降控制是存在着矛盾的：从考虑发挥地基土的承载力角度出发，桩距应增大，但同时导致了基础的差异沉降增大;承台底土体位移场表现出浅基础的位移场分布特征，而桩端处土体位移场表现出群桩单独工作时的位移场分布特征。不管是以承载力控制设计的思路，还是以沉降控制设计的思路，都必须满足建筑物对地基的沉降和承载力的要求。异沉降随着承台板厚度的增加而呈现减小的趋势，变化较大。
四、结论与展望
软弱土地基上采用桩基础的建筑物，其天然承载力可以满足要求但是沉降过大。将桩筏基础与上部结构作为一个整体，建立以满足承载能力与正常使用条件为约束条件，最小造价为目标函数的数学模型，采用数学优化方法解决设计问题.采用这种方法可以提高求解精度，得到较优的设计解。荷载由基桩和承台底土体共同承担，在承载力和变形的双重控制下进行设计，节约了基础造价。桩筏基础的总沉降可视为由桩间土分担的荷载引起的沉降和桩基分担的荷载引起的沉降的和，所有，就可以用分层总和法计算基础的总沉降。
参考文献：
[1]马凯凯.复合桩基差异沉降影响因素数值分析研究.山东建筑大学.2013
[2]郭宏磊.桩筏基础的实用优化设计体系.江汉大学学报.2011
[3]刘斌.桩筏基础承载机理的数值分析研究.太原理二大学.2007
[4]赵亮亮.沉降控制桩筏基础性状的一种沉降补偿分析方法.天津大学.2007