桩基础下沉（土体中桩基础的沉降）

桩基础下沉是指由于土体中荷载的传递，导致桩基础在竖直方向发生沉降。这种现象通常发生在建筑施工和地基处理过程中，尤其是在高层建筑、桥梁和大跨度结构物的建设中更为常见。桩基础下沉不仅影响建筑物的稳定性和安全性，还可能引起周围土壤的不均匀沉降，进而影响地面的平整度和建筑物的正常使用功能。对桩基础下沉现象的研究和控制显得尤为重要。

一、桩基础下沉的基本特性

（一）时间性

土体中桩基础的沉降要经历一个很长的时间。在上海地区，一般竣工后5 - 7年的沉降速度才会降到每年4mm以下。软土中桩基础沉降的主要部分是与时间因数有关的，按目前土力学的认识，沉降主要部分有固结变形和土体的流变组成。

（二）刺入变形

产生过程
- 在群桩桩顶逐渐加载过程时，单桩顶荷载较小时，首先使桩的上部桩身产生压缩，桩的上部质点向下位移于土体之间产生了相对位移，土体要阻止桩的上部的位移就产生了摩阻力。桩顶荷载通过摩阻力逐渐扩散到土体中去，不仅扩散到桩于桩之间的土体中，也扩散到桩尖以下的土体中。在这一阶段，桩侧阻力的分布可能是桩的上端大，下端小，逐步向下发展。
- 再继续加载，桩侧上部滑移区域不断向下扩大。桩尖承载力开始发挥作用，桩尖以下土体中的应力增加的幅度会大于桩间土体中的应力的增加（一般认当但相对位移达到2 - 5mm时，桩侧摩阻力达到极限，桩土之间将产生相对滑移）。
- 加载完成以后，桩间土及桩尖土在应力场的作用下由于固结和流变会继续变形。由于位移差产生的摩阻力也将随之减小，甚至产生负摩阻力。为了使减少了的桩周土体反力与桩顶荷载平衡，必须产生一个新的沉降增量，增加桩土相对位移来增加土反力，在这一工程中就会发生新的滑移（刺入变形）。

二、桩基础下沉的原因

（一）地质因素

地基软弱
- 尽管采用桩基础，但是土层仍然不可能完全不受力，因此在滨海软土、湿陷性黄土等特殊土的地质环境或回填土较厚的地基上修建厂房时，沉降仍有可能发生。例如滨海软土具有高压缩性，在设备荷载较重时可能会压缩固结；湿陷性黄土遇水后迅速失强；回填土会被水流冲刷流失出现空洞，本身也因自重固结可能下沉。
桩基失能
- 桩基础可能未完全入岩，或中途遇到较大碎石、底部岩层破碎，也有桩的密度和承台的面积有关系。总之因多种原因，部分桩基无法达到预期传力效果，变成“废桩”。

（二）荷载因素

设备荷载过重
- 设备荷载过重，地坪板质量较好的情况下，可能会出现地坪板整体下沉，且从四周向设备周围倾斜的情况。

三、桩基础沉降计算

群桩沉降计算
- 计算桩基础沉降时，可不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单向压缩分层总和法按下式计算桩基础的最终沉降量。地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论，可按实体深基础（桩距不大于6d）或其他方法（包括明德林应力公式方法）计算。

四、负摩阻力与桩基础下沉的关系

产生负摩阻力的情况
- 在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土对桩产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。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向下位移）时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。产生负摩阻力的情况有多种，例如：位于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用下产生固结；大面积堆载使桩周土层压密；在正常固结或弱超固结的软粘土地区，由于地下水位全面降低（例如长期抽取地下水），致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷；地面因打桩时孔隙水压力剧增而隆起、其后孔压消散而固结下沉等。
负摩阻力的影响
- 负摩阻力会使桩的竖向承载力减小，而桩身轴力加大，进而影响桩基础的沉降情况。
减小负摩阻力的工程措施
- 对可能出现负摩阻力的桩基，宜按下列原则设计：
  - 对于填土建筑场地，先填土并保证填土的密实度，待填土地面沉降基本稳定后再成桩。
  - 对于地面大面积堆载的建筑物，采取预压等处理措施，减少堆载引起的地面沉降。
  - 对位于中性点以上的桩身进行处理，以减少负摩阻力。
  - 对于自重湿陷性黄土地基，采取强夯、挤密土桩等先行处理，消除上部或全部土层的自重湿陷性。
  - 采用其他有效而合理的措施。