桩基负摩阻力问题讨论
桩基负摩阻力影响的浅析
桩基负摩阻力影响的浅析【摘要】负摩阻力严重影响着建筑物的安全，其大小受多种因素的影响，因此很难准确计算其数值。
总结分析桩侧负摩阻力产生的条件、机理及影响因素，提出减少桩侧负摩阻力的方法和防治措施。
【关键词】负摩阻力；成因；影响因素；中性点；下拉力；防治措施1. 前言（1）随着人文居住环境的改善以及土地价格的不断攀升，建筑物已从多层不断的转向高层建筑，从而对地基承载力和变形的要求也越来越高，越来越严格。
当土体在其自重作用下尚未完成固结，或者由于其他原因造成土体的沉降继续发展，当土体沉降大于桩的沉降时，置于这些土层中的桩会不同程度地受到负摩阻力的影响。
负摩阻力对于桩基的不利影响已经引起了广泛的关注。
（2）在设计桩基时如果不考虑负摩阻力，可能会造成不利影响，如：桩端地基的屈服或破坏；桩身破坏；结构物不均匀沉降等。
然而在实际工程中，负摩阻力常常被忽视，造成工程事故。
（3）下面对负摩阻力的问题进行分析、阐述。
2. 负摩阻力的产生条件2.1负摩阻力的产生是由于桩周土的沉降变形大于桩的沉降变形而致。
而造成桩周土沉降变形的原因是多方面的，如：（1）桩穿过新沉积的欠固结软粘土或新填土而支撑在硬持力层上时，土层产生自重固结下沉。
（2）饱和软土中打入密集的桩群，引起超孔隙水压力，土体大量上涌，随后土体引起超孔隙水压力消散而重新固结时，或灵敏度较高的饱和粘性土，受打桩等施工扰动（振动、挤压、推移）影响，附加超静孔隙水压力增加，软土触变增强后又产生新的固结下沉。
（3）在正常固结粘土和粉土地基中，由于下卧砂层、砾石层中抽取地下水或其他引起地下水位降低的原因，使土层产生自重固结下沉。
（4）桩侧地面因大面积堆载或大面积填土而大量下沉时。
（5）在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。
2.2综上所述，当桩穿过软弱高压缩性土层而支承在坚硬的持力层上时最易发生桩的负摩阻力。
桩基负摩阻力可能发生在施工过程、使用前或使用过程中的任何阶段，其中发生在使用过程时最为不利。
关于桥梁桩长计算中的负摩阻力探讨
关于桥梁桩长计算中的负摩阻力探讨摘要当遇到不良地质条件时，桥梁桩基础设计中桩侧负摩阻力对桥梁的安全性、可靠性和经济等方面都有着重要的影响，本文介绍了桩侧负摩阻力产生的原因，影响因素和计算方法。
关键词桩基负摩阻力产生原因计算方法桩基具有承载力高、地质适应性强、施工便捷、沉降小、工期短等优点，采用桩基作为桥梁基础日趋普遍。
桩的承载力是由桩底支承力与桩周土体的侧摩阻力两部分组成的。
当桩底穿过并支承在各种压缩性土层中时，桩主要依靠桩侧土的摩阻力支承竖向荷载。
因此，桩侧摩阻力的大小对结构基础的稳定性起着决定作用。
如果桩周土体与桩身表面发生负摩阻力，使桩侧土一部分重量传递给桩，不但不是桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外荷载，这是在软弱粘土和湿陷性黄土等地基确定单桩轴向容许承载力时应该注意的。
一、产生负摩阻力的条件和原因在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，桩侧土体对桩产生向上作用的摩擦力，称为正摩阻力（图1a），正摩阻力能抵抗桥梁上部结构及桥墩等产生的荷载。
但是，当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降（即桩侧土体相对于桩产生向下的位移）时，土对桩产生向下的摩擦力，称为负摩阻力（图1b），负摩阻力变成施加在桩上的外荷载，相当于增加了作用在桩基上的桥梁上部结构及桥墩等产生的荷载。
桩侧负摩阻力问题，本质上和正摩阻力一样，只要得知土与桩之间的相对位移或趋势以及负摩阻力与相对位移之间的关系，就可以了解桩侧负摩阻力的分布和桩身轴力与截面位移了。
产生负摩阻力的情况有多种：(1) 桩穿过欠固结的软粘土或新填土，由于这些土层在重力作用下的压缩固结，产生对桩身侧面的负摩擦力；(2) 在桩侧软土的表面有大面积堆载或新填土(桥头路堤填土)，使桩周的土层产生压缩变形；(3) 由于从软弱土层下的透水层中抽水或其它原因，使地下水位下降，土中有效力增大，从而引起桩周土下沉；(4) 桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土产生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；(5) 在黄土、冻土中的桩基，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。
浅析桩的负摩擦力
浅析桩的负摩擦力摘要：现在很多工程问题和事故跟桩的负摩擦力有关，因此桩的负摩擦力是工程中讨论的热点问题之一。
本文针对桩基负摩擦力的成因﹑中性点位置和负摩擦力计算及其消减等问题进行讨论与分析。
关键词：桩基负摩擦力成因中性点消减一、前言工程中通过桩基将上部荷载传给基土，因此基土对桩侧面有摩擦力及对桩端有端阻力。
桩土之间相对位移不同会产生不同方向的摩擦力。
当桩相对于土有向下的位移，则在桩上产生向上的摩擦力，即正摩擦力；当桩周围土相对于桩有向下的位移，则在桩侧产生向下的摩擦力，即负摩擦力。
我们知道，正摩擦力对桩有支撑作用，而负摩擦力将会降低桩基的承载力从而成为桩的附加荷载，因此负摩擦桩在工程中存在重大隐患。
二、负摩擦力产生的条件和影响因数（一）负摩擦力产生的条件由上知，当桩周围的土相对桩产生向下的位移时才产生负摩擦力，因此产生负摩擦力需要一定的条件。
发生负摩擦力的一般情况如下：1）桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于较坚硬的土层（硬粘性土﹑中密沙土砾石层或岩层）时；2）桩侧软土地面因大面积堆载而下沉；3）抽排地下水，使土体有效应力增大，从而引起桩周围土下沉时；4）高度敏感的粘土层，由于打桩使之发生触变效应；5）自重湿陷性黄土下沉和冻土融化下沉；6）在采用压桩法沉桩的桩基中，由于桩身上段在压力解除后会产生向上的回弹，将使桩侧产生负摩擦力；7）设在膨胀土地基中的桩，由于周期性季节气候变化使土产生胀缩变形；8）下桩基建成后，由于河床的大量冲刷和随后的大量沉淀淤积，形成欠固结的淤泥回淤在桩的周围，该淤泥层将随时间而固结沉降，从而将会产生一定的负摩擦力。
（二）负摩擦力的影响因数影响桩侧负摩擦力的因素很多，桩周围土层的性质和桩基沉降及地面沉降的大小﹑沉降速度﹑稳定性等都对负摩擦力大小有影响。
其中，土层的抗减强度越高，负摩擦力极限值越大；土层厚度越厚，负摩擦力越大；土层的压缩性越大，沉降速度越快，负摩擦力越大。
此外，桩基类型对负摩擦力影响也很大。
产生负摩阻力的原因
产生负摩阻力的原因
负摩阻力，桩周土由于自重固结、湿陷、地面载荷作用等原因产生大于基桩的沉降引起的对桩表面的向下摩擦阻力。
设计时,如忽视这一因素,将会造成桩端地基的屈服或破坏,桩身破坏、结构物不均匀沉降等,引发建筑物沉降、倾斜、开裂等工程事故。
1、位于桩周的欠固结软粘土或新近填土在其自重作用下产生新的固结。
2、大面积堆载使桩周土层压密固结下沉。
3、在正常固结或轻微超固结的软粘土地区，由于抽取地下水或深基坑开挖降水等原因引起地下水位全面降低，致使土的有效应力增加，同时产生大面积的地面沉降。
4、自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷：砂土液化后和冻土融化而发生下沉时也会对桩基产生负摩擦力。
5、灵敏度较高的饱和粘性土，受打桩等施工扰动（振动、挤压、推移）影响，附加超静孔隙水压力增加，软土触变增强，后又产生新的固结下沉。
6、大面积软土地区达打入挤土桩，使原来地面壅高，桩土内总应力和孔隙水压力都普遍增高，随后这部分桩间土的固结引起土相对于桩体的下沉。
四、关于桩的负摩阻
在绘制的位移时间曲线图上 ，将各级荷载反复作用的位 移值连起来。这就是该级荷 载下的包络线（图3-48所示）
静载试验法
② 采用逐级连续加载法
分析荷载位移曲线，把相 应于曲线上明显下弯转折 点的荷载定为极限荷载。
求得容许承载力：
[ P]
极限荷载
k
(k 2)
另外：
静载试验法
通过以上按强度条件确定的极限荷载的位移往 往已超过建筑物的容许水平位移，因而还应该按 变形条件确定极限荷载，即以单桩的水平位移达 到容许值时，所承受的荷载作为桩的容许承载力。
四、桩的负摩阻力
1. 负摩阻力产生的原因
– 概念：当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率
大于桩的下沉时，则桩侧土就相对于桩作向下位移，
而使土对桩产生向下作用的摩阻力，即称为负摩阻力。 – 危害：桩的负摩阻力的发生将使桩侧土的部分重力传 递给桩，因此，负摩阻力不但不能成为桩承载力的一
部分，反而变成施加在桩上的外荷载，桩基沉降加大。
荷载的确定
静载试验法
(b) 测试方法的具体步骤
①循环加载法
在某级荷载下持荷10min， 读数，记录水平位移，然后 卸荷至0
10min后，读回弹位移，然后 再加上原数荷载，即为一个 循环。
每级荷载按上述步骤循环5～ 6次，然后加下一级荷载，然 后再循环。直到桩达极限荷载 为止。
绘制位移时间曲线。（U－t）
–2.螺旋式或焊接环式间接钢筋
且间接钢筋的换算截面面积Aso不小于全部纵向钢筋截面面
积的25%；间距不大于80mm或dcor/5，构件长细比lo/i≤48时，
其正截面抗压承载力计算应符合下列规定：
0 N d 0.9( f cd Acor f A kf sd Aso )
关于深厚填土产生的负摩阻力引起基础不均匀沉降问题的探讨
关于深厚填土产生的负摩阻力引起基础不均匀沉降问题的探讨摘要：负摩阻力是桩基问题中常见但尚未解决的问题，本文在前人理论及实践研究成果的基础上，结合工程实例，对负摩阻力引起基础沉降、倾斜以及开裂的各种原因进行了探讨，具有一定的工程实践意义。
关键词：深厚填土；负摩阻力；不均匀沉降1、引言负摩阻力一直以来是桩基工程中较为常见且尚未解决的问题，更是一个复杂的问题。
针对这一典型的岩土工程问题，国内外学者做了大量的研究工作。
最初，Terzaghi和Peck【1】针对荷兰沿海地区一些采用桩基础的建筑物沉降问题进行了调查，并做了相关的研究，发现桩侧土的沉降值大于桩基沉降值，基桩实际应用中承受的荷载要大于设计荷载，由此在1948年首次提出了桩基“负摩阻力”的概念。
Fellunius（1972、2006年）通过试验研究，认为基桩的作用是将荷载从基础上部结构传至深层土层，由于浅层土体往往较为疏松，而深层土体的力学性质相对较好，在这种情况下负摩阻力的存在是桩基工程中的一个普遍现象；Walker和Darvall（1973年）的试验表明，由于单桩周围3m高的地面堆载在地面产生的35mm沉降足以使负摩阻力发展到地下18m的位置【2】。
Endo等（1969年）通过试验说明，松散土层或软弱土层的后期固结沉降也会产生负摩阻力，并且随着沉降的增加，中的中性点位置不断下移，负摩阻区也在不断扩大。
国内专家徐兵【3】等，现场试验；中国地震局孙军杰认为，沉降的桩周土体某一深度以上土体的质量和该深度桩周土体相对于桩的有效沉降，是影响负摩阻力的两个主导因素，桩周土体的沉降速度，只对负摩阻力的衍生过程的节奏构成影响，而不会影响负摩阻力所能达到的极限值【4】。
以上研究说明，无论是深厚填土，还是湿陷性黄土，抑或是软土等，引起负摩阻力主要因素是桩身周围的土层性能。
随着时间的推移，或者在水作用下，其发展机理均可归结为桩周土体的压密固结。
当桩周土层固结下沉量大于桩身下沉量时，就会对桩身产生向下的摩阻力，这种摩阻力对于桩基而言是一种主动作用力，方向相反与常规桩侧摩阻力。
桩基础负摩阻力的防治对策研究
桩基础负摩阻力的防治对策研究【摘要】随着人们居住环境的改善和土地价格的上涨，建筑物逐渐向高层建筑发展，对地基承载能力的要求也越来越高，因此，地基的处理显的十分重要。
在地基的处理过程中，负摩阻力是引起建筑物沉降、倾斜或开裂的重要原因，成为建筑行业工程实践中面临的重要问题。
由于桩基础负摩阻力的产生与大小受较多因素的影响，其计算也存在一定难度，本文就桩基础负摩阻力的产生原因和防治对策进行了研究，以供同行参考。
【关键词】桩基础；负摩阻力；防治对策桩基础是指将桩设置在土层中加固地基的结构，由桩和桩间土组成，建筑上部荷载通过桩基础传递至土层，达到稳定建筑的效果，整体性和刚性越强，桩基础所能承受的水平荷载与竖向荷载就越强。
随着高层建筑的增多，桩基础已成为软弱地基的重要处理手段，也是护岸、桥梁、码头、港口的主要基础形式。
然而，桩身所产生的负摩阻力问题也日渐突出，成为桩基础设计中的难点问题。
一、负摩阻力的成因地基中的桩和土体存在摩擦阻力，而作用于桩侧的阻力的方向则与桩周围土体的位移有关。
在正常情况下，桩顶受到竖向荷载而下沉，当桩的下沉速率超出地基土的下沉速率时，地基土则会对桩侧面产生反方向的摩擦阻力，作用在桩侧单位面积上的力即正摩擦阻力，具有支撑桩的作用。
当桩侧土地的下沉速率超过桩的下沉速率时，桩侧地基会对桩产生与其位移方向相同的摩擦阻力，这个力即负摩阻力。
负摩阻力不但不会抵抗桩的荷载，还会对桩的荷载产生下拽作用，成为分布在桩侧表面的荷载。
产生负摩阻力的环境有以下几种：穿过欠固结土层后支撑在硬土层中，使得桩侧土因固结发生的沉降超过桩的沉降；桩侧土层地下水位大幅下降，导致上覆土层自重增加，发生大范围下沉；桩侧地面受到较大的地面荷载（如填土或堆载）发生下沉；桩所在土层稳定性较差，易受环境因素（如解冻、地震、侵水等）影响，有因素发生时引起地基土下沉；桩群密度大，敏感度较高的粘土受扰动，超孔隙水压力使得土体上涌，重塑后又因超孔隙水压消失而重新固结；桩侧土膨胀性强，受季节、气候影响而导致膨胀变形；以压桩法沉桩后，桩身上部压力消失后发生回弹，产生负摩阻力；水下桩基，河床冲刷严重，沉淀淤积较多，桩周围存在未固结的淤泥，淤泥随时间固结沉降，产生负摩阻力。
港口建筑工程设计中桩的负摩阻力问题探讨
港口建筑工程设计中桩的负摩阻力问题探讨作者：陈雄来源：《建筑与装饰》2018年第08期摘要对于港口建筑工程中遇到的地基设计问题，要在港口所处环境及地质条件中寻找合适的切入点，基桩的负摩阻力的计算可以加固乃至支撑地基所面临的稳定性问题。
关键词港口建筑工程；桩的负摩阻力；问题及探讨前言我国对外贸易的规模不断扩大，沿海港口的建设如火如荼，在建设中越来越向深水港延伸，所以在港口建筑工程设计中桩的负摩阻力问题受到极大关注。
1 港口中桩基负摩阻力存在的问题由于桩基负摩阻力特性及作用机理尚不十分清楚，工程实践中负摩阻力的计算，负摩阻桩基承载力的评估等方面仍存在许多问题。
正常使用，造成不必要的损失和浪费。
目前，桩基负摩阻力的理论研究大都是在不考虑桩顶荷载的情况下进行的。
国内外实验研究基本在此基础上完成[1]。
这使得理论分析和实验结果与桩的实际受力状态有很大的不同，对工程实践的指导意义不大。
考虑到桩顶荷载的负摩擦阻力特性，桩土相互作用通常简化为简单线性关系。
桩顶荷载的影响和无桩顶荷载的影响是简单叠加的。
作为线性关系分析完全简化桩土相互作用的结果并不能反映桩土相互作用的实际状态。
另外，迄今为止，基本上没有研究负摩擦阻力，首次出现负摩擦阻力，然后施加桩顶荷载之后施加桩顶荷载的负摩擦阻力特性的差异。
根据桩土相互作用的非线性特征，存在加载顺序对负摩阻力的影响。
考虑到实际加载顺序对桩的负摩阻力特性的研究以及加载顺序影响的研究与实际工程实践密切相关，更有利于研究成果的推广应用。
复合地基，如桩基，通常用于地质条件恶劣的地区，如软土。
目前，对复合地基桩基的抗摩擦性能的研究主要集中在桩基对桩垫的冲击引起的负摩阻力方面。
但由于地下水位下降和未固结土沉降等因素造成的负摩阻力的研究尚未基本实施。
由于缓冲垫主要用于调整桩和土的应力分布，所以一般厚度是有限的。
因此，桩身进入垫层的负摩擦阻力远小于土体沉降产生的负摩擦力。
研究复合地基土体沉降引起的加筋桩负摩阻力特性是非常必要的。
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桩基负摩阻力问题讨论
（1）负摩擦力是怎么形成的？[简单成因，机理很复杂]
（2）地基设计为什么要考虑负摩擦力？
（3）实践中什么情况下一般考虑负摩擦力？
（4）如何测试和估算负摩擦力？
（5）影响抚摩擦力大小的主要因素？
（6）工程实践中都有那些方法减小抚摩擦力？
（7）抚摩擦力的群桩效应？[研究大多数是单桩，实践中基本是群桩]
（8）目前的最新进展。
（1）负摩擦力是怎么形成的？
桩周土的沉降大于桩体的沉降！桩—土的相对位移（或者相对位移趋势）是形成摩擦力
的原因，桩基础中，如果土给桩体提供向上的摩擦力就称为正摩阻力；反之，则为负摩阻力。
（2）地基设计为什么要考虑负摩擦力？
桩周负摩阻力非但不能为承担上部荷载作出贡献，反而要产生作用于桩侧的下拽力。而
造成桩端地基的屈服或破坏、桩身破坏、结构物不均匀沉降等影响。因此，考虑桩侧负摩阻
力对桩基础的作用是桩基础设计必不可少的问题之一。
（3）实践中什么情况下一般考虑负摩擦力？
这个问题，可以从负摩阻力产生原因来说明：产生负摩擦力的原因主要有，
1）欠固结软粘土或新填土的自重固结；
2）大面积堆载使桩周土层下沉；
3）正常固结软粘土地区地下水位全面下降，有效应力增加引起土层下沉；
4）湿陷性黄土湿陷引起沉降。
（4）如何测试和估算负摩擦力？
在桩体安装应变计这是目前测单桩负摩阻力问题的最常用的方法。８０年代，有工程运
用瑞士生产的滑动侧微计（Sliding Micrometer---ISETH）来测定。
普遍的方法都是测定桩体轴力，从而推算桩侧摩阻力。这个方法来推算桩侧摩阻力、负
摩阻力。这个方法大家可以分析一下利弊，从而讨论一个新的途径、方法可以直接测定桩侧
摩阻力问题。这样相比结果更精确可靠，我们的研究也将是一个不小的进步！大家都来思考
一下罗，“测定桩侧摩阻力问题！”
（5）影响负摩擦力大小的主要因素？
桩周土的特性当然是首当其冲的，其次桩端土特性也不可忽视（因为其之间影响着中性
点的位置问题）、桩体的形状、桩土模量比等都有影响。
（6）工程实践中都有那些方法减小抚摩擦力？
沥青涂层 这个方法运用很是广泛，效果似乎也不错。这个方法以单桩为考虑对象；另
外，隔离桩 方法，这个以群桩为研究对象，但是似乎目前运用的不是很广，大家可以找找
这方面的咚咚，一起讨论一下，分析原因，相比也是一个不错的思考问题的途径。
（7）负摩擦力的群桩效应？[研究大多数是单桩，实践中基本是群桩]
这个估计跟我们的研究方法有问题吧，目前我们的现场实践方面的研究方法都是针对单
一的桩体的。另外，群桩方面的研究，运用数值分析方法也有不少研究。群桩的现场研究很
值得期待呀，希望工程界 有机会的朋友可以做做，相信这样的工程实例，以后的引用次数
少不了！可能一篇文章 就让后人记住了。哈哈
（8）目前的最新进展。
（1）负摩擦力的成因
地基土沉降过大，桩和土相对位移过大地基土将对桩产生向下的摩擦力 - 拉力，使原来稳
定的地基变得不稳定，实际荷载可能超过你原来建议的地基承载力。出此类事故的工程不少。
一般可能由以下原因或组合造成：
（a）未固结的新近回填土地基
（b）地面超载
（c）打桩后孔隙水压力消散引起的固结沉降
（d）地下水位降低
（e）非饱和填土因浸水而湿陷
（f）可压缩性土经受持续荷载，引起地基土沉降
（g）地震液化
（2）如何判断这个桩土相对位移大小？
我找到美国兵团规范，其它杂志也这样定义，12mm-15mm，如果超过12mm将产生负摩擦
力。这里需要特别提醒一下，整体沉降[桩和地基土]20mm甚至50mm ，只要不产生大
的相对位移[12mm]，同样不要考虑负摩擦力。
因此，端承桩产生负摩擦的可能性大于摩擦桩，一定注意啦 :lol 。因为前者桩身基
本不动，只要地基沉降，基本都是相对位移。这里有个对比：
***********************摩擦桩********* ********端承桩**************
中性面 高 [或浅] 低[或深]
负摩擦力 小 大
地基沉降量 大 小
设计重点 适用性 桩结构的安全系数
（3）负摩擦力的计算方法
负摩擦力大小的确定关键在于上面提到的确定中性面，这个定了，计算按模型假设和常规的
侧阻力计算一样。给大家把经常用的方法介绍一下，个人认为比较全面系统的，国内、外规
范一般只提有效应力法(b)。
（a）总应力法[α法]
（b）有效应力法[β法]
（c）原位测试结果法[标贯SPT、 静探CPT]
（d）高应变动力桩检测 [物探]
（4）群桩效应
由于以上研究的是单桩，群桩有“邻桩支撑效应”，群桩的内部桩一般产生的负摩擦力小，而
外围桩产生的相对较大的单桩负摩擦力。一般角点桩承受的压力要比周边、中心桩要大。位
移也要大，因此，不同的桩，负摩擦力大小不一样，产生时间并不一定同步。
这里给了个群桩负摩擦力的转换计算公式。好好研究吧！进入群桩才是大家接触最多的实际
情况 - 实质性阶段单桩、柱基础相对比较少，也好处理，铁路工程的独立柱基础很多。
（7）负摩擦力的防治措施
（a）打桩前，先预压地基土，从根本上消除负摩擦力的产生
地球人都知道
（b）在产生负摩擦的桩段安装套筒或者把桩身与周围土体隔离
[施工难度加大]
（c）在桩身涂滑动薄膜[如涂沥青]
[非常普遍的方法]
（d）通过降低桩上部荷载，储备一定承载力
[目前设计大多这么搞，简化，很少有人计算负摩擦力的贡献主要是搞不清！]
（e）在地基和上部结构允许的大沉降量的情况下，采用摩擦桩。
[端承桩、嵌岩桩都要注意了！]