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某高层建筑桩筏基础桩间土反力原位测试研究高层建筑桩筏基础的桩间土反力原位测试研究是土木工程领域的重要课题之一，旨在深入探讨桩筏基础在实际荷载作用下的力学行为及桩间土的作用机制。随着城市化进程加快和建筑物高度不断增加，桩筏基础作为一种常用的深基础形式，其设计与优化对工程安全性和经济性至关重要。桩间土作为桩筏基础体系中的重要组成部分，其反力特性直接影响到基础的整体受力性能。
本研究通过现场原位测试方法，结合理论分析与数值模拟手段，对桩筏基础中桩间土的反力特性进行了系统研究。测试内容主要包括地基土分层沉降、桩间土压力分布以及筏板内力变化等关键参数。通过对不同工况下桩间土反力的监测，揭示了桩土相互作用规律及其对基础承载能力的影响。研究表明，桩间土在基础受力过程中发挥了重要的协同作用，尤其是在中小荷载阶段，其反力贡献显著提高了基础的整体刚度和承载力。
此外，研究还发现桩间土反力的分布与土体性质、桩间距、荷载水平等因素密切相关。基于测试结果，提出了改进的桩筏基础设计方法，为工程实践提供了科学依据。该研究成果不仅有助于提高桩筏基础的设计精度，还可为类似复杂地基条件下的基础工程提供参考，推动高层建筑基础技术的发展。
在高层建筑桩筏（箱）基础的常规设计方法中 是把全部上部荷载由桩承担，桩间距采用3~4倍桩 直径（边长），忽略桩间土的承载力，同时，增加底 板的厚度。近十几年来的工程测试和理论研究表明 桩间土能够承担一定的上部荷载2，由于各地区土 质不同，桩间距、上部结构形式等各异，桩间土承 担荷载的比例也不一致。目前，国内针对软土地区 高层建筑桩筏（箱）基础桩间土承载力研究较多 取得了许多成果，并在工程设计中考虑利用桩间土 的承载力，取得了很好的效果。在西北黄土地区 高层建筑迅速发展，但由于其土质的独特性4.5土钉墙施工技术交底，不 能照搬其它地区的经验，本课题组通过对陕西省邮 政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行原位测 试，对黄土地区的高程建筑桩筏基础桩间土承载力 进行了分析和研究
图1结构平面与沉降观测点布置图 Fig.1 Structural plan and layout of observation pointsofsettlement
表1施工进度及结构自重荷载 Table1
工程场地地形较平坦，地貌单元属皂河古河道 区，地下水属潜水类型，稳定水位埋深为11.15～ 12.0m，地下水对混凝土结构无腐蚀性。场地地基 土自上而下主要由人工填土、第四纪全新世冲洪积 黄土状土、冲积中砂、粉质粘土及中更新世冲积粉 质粘土、中砂、粉土等构成（详见表2）工程场地 各层地基土均为中压缩性、超固结土；饱和砂土及 粉土为不液化土层。建筑地基可按非湿陷性黄土地 基设计。
表2地层结构及土的物理力学性质指标 Table 2Soil's indexes of physical and mechanical characteristics
沉降观测从±0.00开始至主体结构封顶，主体
结构封顶时各测点沉降值（不包括由筏板和两层地 下室自重引起的沉降部分）如表3，沉降与结构层 数关系曲线见图2，相关轴线上各施工阶段沉降随 层数增加的分布规律见图3。
本工程沉降特性如下： （1）内筒沉降稍大于外筒沉降，随着上部荷载 的增加，沉降变化趋势基本一致。”d”点以前，沉 降速率较小，它反映了桩筏基础荷载相当于覆盖土 的自重应力引起的变性”d”点以后，沉降速率有 所增加，而后渐缓，其反映了附加应力引起的变形 特点。它类似于深埋箱形基础的所谓三阶段的特 点。同时，施工速度对沉降速率也有一定的影响（如 表1和图2示，沉降速率变化，施工速度也有所变 化。 (2）主体结构封顶时，最大差异沉降为2.7mm； 建筑物内筒平均沉降为16.295mm，外筒平均沉降 为15.5mm，内外筒平均沉降差为1.37mm，整体 平均沉降仅有15.74mm。 (3）在上部结构建到5层左右，整体略微向东 倾斜；建到10层时，东西和南北方向出现最大差异 沉降，之后随着结构层数的不断增加，各轴线上的 沉降差异均不大。 （4）南侧区域的沉降初始较大，而后与其它测 点的差异逐渐减小，这是由于地面不均匀堆载和群 房基坑开挖影响所致。 （5）建筑物沉降量较小且较为均匀，沿外筒四 周的沉降量小于内筒四周，基本呈”碟形”分布； 整体倾斜值很小，基本上不发生倾斜，建筑物可视 为均匀下沉。
图3沉降分布图 Fig.3Distribution of settlement
图4为内部、边部、角部对称布置测点的实测 土反力与上部荷载关系曲线。图5为内部、边部 角部平均土反力曲线，其变化趋势：
图4对称测点土反力随上部荷载变化曲线 Fig.4Soil's reaction of symmetry measuring point varying with structural dead load
图5平均土反力随上部荷载变化曲线 Fig.5Soil's reaction on average varying with structu deadload
加荷初期，大部分测点土反力有一个快速增长 的过程，之后有一卸荷过程（卸荷过程与地下水位 回升有关），直至施工到4层，土反力才又开始增 长，内部增长较快，边部次之，角部最慢，表明在 施工初期，上部荷载主要由筏底土来承担，桩承担 荷载较少，随着结构层数的不断增加，增加的荷载 主要由桩来承担，土承担比例较小。至结构封顶时 内部平均土反力为89.1kPa，边部平均土反力为 75.4kPa，角部平均土反力为53.2kPa，其比值为 内：边：角=1.67：1.42：1。各部分土反力不同的原 因是：由于内部沉降最大，土层被压密，其提供的 反力也相应的最大，边部和角部的沉降较小，其压 密程度较弱，同时，部分土还可以被挤出筏板，因 此，其土反力相应较小。 各轴线上的土反力分布如图6所示，有如下特 点：（1）土反力分布呈抛物线型，最大值出现在中 部，边缘土反力较小。（2）东西方向曲线变化趋势 基本对称于对称轴，南北方向土反力并不对称，北 侧测点值大于南侧测点，分析其原因，是由于建筑 物南侧拟建的接待中心（地上12层，地下2层）进 行地基开挖，使建筑物南侧土应力松弛造成的。
图7为内桩、边桩、角桩、单桩平均桩顶反力 曲线（单桩平均桩顶反力为271根桩的平均单桩桩 顶反力）当施工至4层以前，内桩和边桩平均桩顶 反力变化比较平缓，角桩桩顶反力却逐渐减小，这 主要是由于上部结构空间刚度还没有充分形成，此 时的主要荷载由桩间土承担，其次是停止降水，地 下水位上升对其有一定的影响。当施工至4层时 （接近于土的自重应力阶段），上部结构空间刚度 开始形成，此时，各桩的桩顶反力有比较明显的增 加，其中角桩增长最快，边桩次之，内桩增长较慢。 在7层左右，内桩、边桩、角桩的平均值基本接近： 至结构封顶时，其比值为角：边：内=2.40：1.69：1
角桩的受荷是平均单桩受力的1.52倍，边桩的受荷 是平均单桩受力的1.07倍，内桩的受荷是平均单桩 受力的0.63倍。
图6土反力分布曲线 Fig.6 Distributionofsoil'sreactior
某路拓宽改造工程施工组织设计3.4桩与桩间土的荷载分担比
根据实测反力资料绘制桩间土和桩承受荷载的 比例与建筑层数变化的关系曲线见图8（计算桩间 土承担荷载比例时单桩影响面积按1.5倍桩径计）： （1）桩与桩间土的荷载分担比例随着施工过程
有所变化：筏板施工完毕，桩间土承担约37%的荷 载，至地下2层施工完毕，桩间土承担46%左右的 荷载，达到最大值。以后随着层数的增加，桩间土 承担荷载的比例逐渐减小，迄至结构基本峻工，桩 间土承担荷载的比例保持在14.0%左右由此可见 本工程桩间土分担建筑物荷载约为14%。随着时间 的推移，其荷载分担比例还将增加至25%左右。 (2）实测桩、桩间土共同分担的荷载不足100%。 分析其原因，可能受地下室外墙与回填土之间摩擦 力的影响，使得实测桩、桩间土承担总荷载不能完 全与结构荷重相等。 (3）综合土质较硬的湿陷性黄土地区实测、模 型试验和数值模型计算结果，可用如下简便公式估 算桩筏荷载分担比例（适用于湿陷性黄土地区的合 理桩距为2.5~6d）：
2.5+10.2ln /100 Pu d
（1）建筑物总体沉降呈碟形”，内筒沉降量大 外筒沉降量小；在建筑物荷载下，整体平均沉降较 小，仅为15.74mm，远低于规范允许值，且建筑物 差异沉降很小，基本不发生倾斜，因此说明，在西 安地区由于黄土结构性较高，一般不进行群桩的沉 降计算是可行的。 (2）现场的施工因素对建筑物不均匀沉降影响 较大，例如，施工场地附近有堆载，或紧邻施工场 地大面积开挖等，施工单位应引起注意。 (3）随着上部结构层数的逐渐增加，内部土反 力增长较快，边部增长较慢，角部土反力一直保持 持续缓慢增长的过程，至结构封顶时，各部位的土 反力比值为内：边：角=1.67：1.42：1。 (4）各轴线上土反力呈中间大，边缘小的抛物 线型分布。 (5）随着上部结构的逐渐增加，角桩桩顶反力 增长最快，边桩次之，内桩增长较慢。至结构封顶时 各部位桩的桩顶反力差值较大，其比值为角：边：内 =2.40:1.69:1，使角桩趋于不安全，内部桩承载力富 余较多。 (6）停止降水对桩间土反力和桩顶反力有较明 显的阶段性影响。 （7）桩与桩间土的荷载分担比例随着施工过程 有所变化，至结构封顶时，桩间土分担建筑物荷载 约为14% (8）本工程中，桩间土能承担14%以上的竖向 荷载，另外，超高层建筑基础埋置较深，地下室外 墙与周围填土存在摩擦力，工程设计中，考虑此有 利因素，可以减少工程桩的数量，节约工程投资， 降低工程造价。
式中P.为桩间土反力；P,为桩反力；P为总反力； D为桩间距；d为桩径。
管廊专项施工方案图7桩顶反力随上部荷载变化的关系曲线 Fig.7 Pile’s reaction varying with structural dead load
图8桩与桩间土荷载分担比与层数的关系 Fig.8Participate ratio of pile and soil varying withlevernumber