【正文】 00. [27][J],27(4):679686.(Yang Guanghua. NEW COMPUTATION METHOD FOR SOIL FOUNDATION SETTLEMENTS[J] Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 2008,27(4):679686. (in Chinese))[28] 姚仰平,[J].巖土力學(xué). 2011,32(S2):36–41. (YAO Yangping,ZHU Enyang. Mathematical mystery for lean and stand of leaning Tower of Pisa)[J]. Rock and Soil Mechanics. 2011,32(S2):36–41. (in Chinese))表1 變剛度調(diào)平樁整體安全系數(shù)K與ψ、ζ、ξ的關(guān)系Table1 The relationship between ψ、ζ、ξ and general security coefficient of variable rigidity pile　ψξvζv　　固定ζv=，變化ξv 1 　　固定ζv=，變化ξv 1 　　固定ζv=1，變化ξv1 1 1 1 1 1 11 　　不斷減小ζv，試算ξv所能達到的最大值 作者：薛江煒，男，1971年6月出生，太原理工大學(xué)博士研究生，高級工程師，太原市萬柏林區(qū)望景路9號濱河花苑257號，郵編：030000手機/Email:15333008199，身份證號：140103197106295714。參考文獻(References)：[1] [C]. 21世紀高層建筑基礎(chǔ)工程/歷佩棟,高大釗,: 中國建材工業(yè)出版社,2000. [2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. [S]. 北京,中國建筑工業(yè)出版社, 2008. (The People39?！庇癍h(huán)縣建設(shè)規(guī)劃局負責(zé)人通報專家組初步調(diào)查論證結(jié)果：造成該住宅樓嚴重不均勻沉降的原因，應(yīng)為大樓樁基承載力不足引起的。提一個并不十分準確的問題或比方：一個小球是放在碗的底部穩(wěn)當還是放在碗的頂部穩(wěn)當呢？這是物理學(xué)上的穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)平衡問題。樁預(yù)留沉降的后期使用安全系數(shù)明顯高于另外兩種工況。8 關(guān)于沉降特性的討論總沉降大并不必然導(dǎo)致不均勻沉降量大，合理的時間沉降量曲線特性比一味地減小沉降量更有意義?！罢w傾斜”極限狀態(tài)，是指無論地基沉降多大，只要沉降均勻，就認為仍處于正常使用狀態(tài)，只有差異沉降超過一定值，特別是建筑的整體傾斜角度達到影響正常使用和結(jié)構(gòu)安全的某一限定值，地基基礎(chǔ)才進入極限狀態(tài)，這對具有“止沉”特性的伴侶樁是適用的。圖12 變剛度調(diào)平樁（伴侶樁）荷載沉降曲線 Loadsettlement curve of variable rigidity pile (partner)原狀土預(yù)壓后，圖12中III,IV階段相當于復(fù)合樁基；II,III,IV階段相當于復(fù)合地基；則II階段可視作類似于復(fù)合地基褥墊層的作用。為提高測試的準確性，原位土壓板試驗的載荷板尺寸應(yīng)當盡量大一些，特別是對于天然地基承載力滿足率ψ較大的情況，因為當按照下式計算總用樁量： （9）ψ越大，則用樁量越小，樁間距也越大，每根樁所負擔(dān)上部持力層“止沉”的面積也越大，上部持力層的壓縮深度也越大，所以，原位土壓板試驗的載荷板尺寸應(yīng)盡量接近預(yù)估的每個伴侶樁所負擔(dān)的基底面積。考慮到靜載荷試驗的加載時間比實際工程施工的加載時間要短很多，特別是原位土壓板試驗時土?xí)l(fā)生剪切破壞，沉降值將比采用實際工程施工的加載速度時要大；另外，較大的實際基礎(chǔ)尺寸壓力影響范圍也較深，但由于對樁承載力發(fā)揮的限制，下部持力層的附加應(yīng)為較小，較淺的上部持力層仍是主要沉降區(qū)。這樣，精確簡單的沉降計算方法成為樁伴侶技術(shù)得以拓展應(yīng)用的關(guān)鍵因素，進而確定每一個樁（豎向增強體）與基礎(chǔ)底板（承臺）之間的合適距離。上部結(jié)構(gòu)的施工和裝修不是一蹴而就，近似于呈線性增長，利用上部荷載進行“預(yù)壓”，增加上層土的密實度，從而可以充分利用上層土的承載力。表1中陰影部分表示按照天然地基極限承載力即可滿足，無需人造樁，但為改善上部持力層的性質(zhì)，提高地基的可靠性，仍可設(shè)置適當?shù)呢Q向增強體，類似于鋼筋混凝土中最小配筋率的概念，結(jié)合上部的荷載和土的應(yīng)力水平似乎可以有“最小配樁率”的要求，值得另文探討。相對于復(fù)合樁基來說，帶伴侶的樁對于樁的類型、樁距樁徑比等沒有嚴格的限制，適用范圍更廣泛；需要說明的是圖2樁預(yù)留凈空延遲受力工況2的沉降反力曲線并不光滑，是一種典型的端承樁的情形，實際工程中受樁端持力層、預(yù)留凈空的大小、方式等影響，曲線將逐漸上移、有所平滑，特別是對于僅有極小預(yù)留凈空（向上的刺入量）帶褥墊層的復(fù)合地基，隨著褥墊層的減薄或密實度增大，其沉降反力曲線已趨于光滑。例如圖2樁預(yù)留凈空延遲受力的工況2，可將沉降量為35之前的變形視作對地基土的預(yù)壓，預(yù)壓荷載為施工階段逐漸施加的上部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的應(yīng)力即分擔(dān)的荷載大約為500，之后樁開始參與工作，在承載能力迅速由500提高到1300的過程中沉降量僅增加5，這種荷載大量增大而沉降量卻幾乎不增加的狀況可形象地稱為“止沉”。利用樁伴侶技術(shù)來解決基礎(chǔ)底板（筏板）調(diào)平則可以一舉三得，而且非常方便：(1)可均勻布樁、甚至局部加強邊樁、角樁，增大抵抗整體傾覆的能力；(2)在此基礎(chǔ)上，適當調(diào)整樁頂與基礎(chǔ)底板的距離，即邊樁、角樁預(yù)留沉降大一些，中樁預(yù)留沉降小一些就可以實現(xiàn)變剛度調(diào)平；(3)樁伴侶還增大了基礎(chǔ)底板的剛度。在變剛度調(diào)平優(yōu)化設(shè)計中，往往是邊、角樁的承載力得不到滿足，于是變通為將核心筒外圍設(shè)計為復(fù)合樁基，而核心筒仍然采用常規(guī)樁基。導(dǎo)致場地中各區(qū)域的個別安全系數(shù)不同的根本原因在于荷載與反力的離散型，主要有以下幾個方面：(1)上部結(jié)構(gòu)荷載，包括豎向和水平荷載；(2)場地不均勻；(3)施工質(zhì)量與工藝；(4)設(shè)計時各樁或區(qū)域安全系數(shù)不同。中國建科院地基所劉金礪、高文生、邱明兵、遲鈴泉[25] [26]等人有關(guān)變剛度調(diào)平優(yōu)化設(shè)計的一系列文章中，列舉了類似的例子。但式（1）確定的安全系數(shù)卻不是一個常數(shù)，ζ、ξ、ψ三個數(shù)中固定任何兩個，變化另外一個都會導(dǎo)致K的變化。如果整體安全系數(shù)僅僅是樁與土安全系數(shù)的加法運算，那么，由于樁的數(shù)量等條件完全一樣，僅僅改變了樁土的受荷次序。建筑工程的樁基礎(chǔ)通常按照低承臺樁基進行設(shè)計，默認樁周土對樁有足夠的約束作用或者是樁不承受水平荷載，然而，對于淤泥、軟弱土、吹填土等密實度不高或欠固結(jié)的土，這種“約束”卻極其有限甚至有害，例如傳遞引起上海某13層樓房倒塌的“壓力差”。更進一步地，即便勉強將荷載分擔(dān)到上部持力層，但無側(cè)限下土的蠕變又可能會“自行卸載”，文獻[23]（李韜,高大釗,）提供了上海寶山區(qū)一個采用沉降控制復(fù)合樁基的實際工程進行樁土反力和沉降的觀測結(jié)果，沉降控制復(fù)合樁基的建筑物原位試驗的結(jié)果表明，在整個施工加載過程和竣工之后沉降控制復(fù)合樁基的樁土荷載分擔(dān)呈現(xiàn)出強烈的“時間效應(yīng)”特點：一是土分擔(dān)比的持續(xù)遞減（圖9），二是沉降量的長期發(fā)展（圖10）。圖5 賀武斌等實測的單樁和群樁PS曲線對比 PS curve parison between singled pile and pile group 圖6 賀武斌等實測承臺下基土反力分布 Distribution of soil resistance under cushion cap圖7 承臺區(qū)土反力 沉降曲線 Soil resiatancesettlement curve in cap region文獻[21]（黃紹銘,王迪民,裴捷等，1992）統(tǒng)計了18棟按沉降量控制的復(fù)合樁基建筑物施工期沉降，結(jié)構(gòu)封頂時建筑物平均沉降量約為29 mm，當建筑物竣工時平均沉降量約為58 mm，增加1倍。文獻[20]（賀武斌,賈軍剛,白曉紅,謝康和，2002）四樁群樁的現(xiàn)場等比例實測數(shù)據(jù)(如圖4所示)也證實46米（，相當于10d―15d）深度范圍樁身側(cè)摩阻力極小。