桩基础负摩阻力的防治对策分析

周星平

【摘要】随着国民经济的快速发展，各类工程建设迎来了发展机遇，特别是建筑行业得到了空前发展，城市高层建筑的数量日益剧增。桩基础因其自身具有较好的稳定性，能够承受较大的建筑荷载，在目前的工程建设中被广泛采用。然而由于桩基础存在负摩阻力，降低了其实际的承载力。如何对桩基础的负摩阻力进行防治，成为工程建设中备受关注的问题。本文通过对负摩阻力产生的原因进行具体分析，探讨对其防治的有效对策。

【关键词】工程建设；桩基础；负摩阻力；防治对策

近几年来，部分地区的建筑物出现了裂损和倾斜现象，严重影响了建筑物的使用，若由此而引发建筑物倒塌事件，将会对居民的生命和财产造成巨大威胁。根据相关调查发现，建筑物结构不稳定是由桩基础不稳固造成，因为桩基础自身存在负摩阻力，降低了桩基础的荷载承受能力，从而发生不均匀沉降，由此导致建筑物不稳。

一、防治桩基础负摩阻力的重要意义

随着建筑事业的迅猛发展，桩基础被广泛应用于各类建筑施工中，特别是对于软弱地基的处理，桩基础施工技术非常关键。桩基础不仅可以承受建筑物的各种荷载，像水平荷载、竖向荷载等，更具有较大的刚度和整体性，能够增强建筑物的整体稳定。然而桩基础的负摩阻力却降低了其承受能力，对桩基础产生了负面的影响，由于桩基础存在负摩阻力，增加了桩基础的自重，从而相应的降低了对于外荷载的承受能力，若负摩阻力过大将导致桩基础发生不均匀沉降，不仅降低建筑物的使用寿命，严重者将威胁居民的人身安全。基于此，防治桩基础的负摩阻力具有重要意义，减少负摩阻力对桩基础的影响，不仅可以提高建筑工程质量，增加建筑物使用年限，更為人们提供了安全稳定的居住环境[1]。

二、负摩阻力产生的原因分析

由于桩基础会与土体进行直接接触，两者若存在相对位移，就会产生一定的摩擦阻力，而摩擦阻力的作用将由具体位移情况决定。桩基础会因为建筑物给予的竖向荷载而发生下沉，同时建筑地基也会受到各方面因素发生下沉，如果两者的下沉速率相同，摩擦阻力将不会产生，但是在现实情况中该种现象极少或者根本不会发生，正是由于两者发生的下沉速率不同，而造成了摩擦阻力的产生。摩擦阻力分为两种，一种是正摩阻力，即桩基础的下沉速度较快，由于两者存在相对位移，地基会对桩基础产生向上的作用力，对桩基础起到一定的支撑作用。另一种是负摩阻力，它与正摩阻力的产生正好相反，是由于地基的下沉速度过快产生的，对桩基础将产生一定的抵抗作用，降低桩基础的承载能力。通过以上分析，不难发现导致负摩阻力产生的原因，一般就是造成地基快速下沉的原因，对此进行具体的总结归纳。

第一，随着城市用水的增加，对地下水的开发日渐增多，部分地区出现了地下水位下降现象。地下水位的下降对部分正常固定的粉土和粘土地基而言，将产生严重影响，由于地基会随着土层沉降而发生下沉，造成土层的有效应力增加，相应的会增大桩基础的负摩阻力[2]。

第二，对于路桥建筑的桩基础而言，桩基础的负摩阻力往往由淤泥层的沉降造成，路桥桩基础建成之后会受到河床的冲刷，在桩基础周围容易产生欠固结的淤泥层，随着时间的流失，该淤泥层会因固结而沉降，对水下桩基础造成负摩阻力。

第三，地基环境将对桩基础产生加大影响，如果桩基础设置在容易受到环境影响的土层，那么负摩阻力的产生概率有所增大。比如说，桩基础设置在了膨胀土地基中，该地基会受到气候的变化产生变形，造成负摩阻力的产生。与此同时，可液化土层、自重湿陷性黄土层等都会增大负摩阻力的产生。

第四，桩基础设置不当也会造成负摩阻力的产生，比如说，硬土层之上存在欠固结的土层，桩基础如果支撑与该硬土层中，欠固结的土层会因固结发生沉降，此时地基沉降速度会大于桩基础的沉降速度，负摩阻力将会产生。同等道理，当桩基础设置与软土地基中时，由于地基的快速沉降会产生较大的负摩阻力。

三、桩基础负摩阻力的防治对策

通过对以上负摩阻力产生原因进行具体分析，不难发现要想防治负摩阻力的产生，可以从两方面入手，一是通过创新桩基础的沉桩技术，通过一定的防治方法，减少地基和桩基础的沉降；二是在地基的施工阶段，通过相应的工程措施，对地基进行处理，减少地基固结的可能，从而减少负摩阻力的产生。

（一）负摩阻力的防治方法

随着科学技术的不断进步，负摩阻力的防治方法越来越多，先将建筑工程中最为常见的集中防治方法进行概述[3]。

第一，涂层法。由于涂层法操作较为简单，在桩基础施工中的应用较为广泛。该技术主要借助对沥青的使用，对预制打入桩桩身进行沥青涂抹，形成1mm厚的涂层，通过涂层的剪应变减少桩表面的负摩阻力。

第二，套管保护桩法。顾名思义，该方法是通过运用套管对桩基础进行保护，具体的施工方法主要是对桩基础的中性点以上部位，套上钢套管，施工过程中一定要注意钢套管直径应大于桩径。

第三，地基浸水法。要想减少负摩阻力，可以通过减少地基沉降来实现，地基浸水法就是充分运用该原理，在桩基础沉桩之前，对地基先浸水处理，使地基的孔隙水压力增大，从而减少日后的负摩阻力。

第四，软土地基处治。软土地基发生沉降的可能性更大，因此产生负摩阻力的概率也有所增加，基于此，在对软土地基施工时，应先通过一定的地基处理，之后再进行钻孔和桩基础的灌注。

除此之外，负摩阻力的防治方法还有多种，比如说群桩法、承柱桩法、分段施工法等。想要对以上防治方法科学选用，应具体结合施工地基的实际情况，分析可能产生负摩阻力的具体原因，对症下药。

（二）防治负摩阻力的工程措施

伴随着地基与桩基础的接触，负摩阻力也随着两者的位移而产生，因此对负摩阻力的防治应贯穿于建筑建设和使用全过程。特别是建筑的施工阶段，负摩阻力的防治十分重要。目前我国对负摩阻力在施工阶段的工程防治有以下几方面：

第一，通过增加正摩阻力对负摩阻力进行抵消。地基与桩基础因发生位移会产生两种摩擦阻力，这两种阻力之间存在此消彼长的关系，因此增加正摩阻力可以相应的减少负摩阻力。增加正摩阻力可以将桩基础进入持力层的桩尖加长[4]。

第二，加大对软土地基、欠固结土层地基的相关处理，通过打砂桩的方法增加土层的强度，或者将地基的原有填筑材料更换，采用固结良好的土进行地基填筑，减少地基的沉降。

第三，如果建筑物所处位置存在地下水位降低现象，应尽可能的不采用桩基础施工，如果由于其他原因不得不使用时，则要设置良好的排水设施，同时增加桩基础的支撑桩。

结语：

综上所述，负摩阻力的存在严重影响了桩基础的承载能力，加强对负摩阻力的防治具有重要意义。在建筑施工过程中，通过选用科学的防治方法，加强地基强度，可有效减少其沉降而造成的负摩阻力。

参考文献：

[1]陆观宏，陈运新. 基于新旧桩基础变形的加固设计计算方法[J]. 铁道建筑，2012，07：85-87.

[2]曹玥，甄曦. 桩基础负摩阻力的防治措施研究[J]. 城市道桥与防洪，2012，07：277-278+23.

[3]楼晓明，林炳圣. 填土荷载作用下环形群桩基础的负摩阻力及桩间土沉降特性[J]. 岩土工程学报，2013，S2：1163-1166.

[4]王睿，曹威，BRANDENBERG Scott，张建民. 地基固结和再固结过程中桩基础轴力与沉降计算方法[J]. 岩土工程学报，2015，03：512-518.