下卧層

土木工程結構設計中，在地基基礎設計時，直接承受基礎荷載的土層稱為持力層。由於它受力最大，直接影響建築物安全，故在設計中要驗算包括該地層在內的整個地基強度，必要時，還要驗算它們的沉降。

持力層地基承受的荷載是隨着土體深度的加深而慢慢減小，到一定深度后土體承受的荷載就可以忽略不計了，這時我們就把這一層往下的土體叫做下卧層。下卧層承受的荷載雖然可以忽略，但是如果下卧層是軟弱下卧層的話，就要進行處理。比如下卧層是淤泥質土，那麼我們就要考慮計算下卧層承載能力。如果計算不能承受，那麼要考慮地基處理，或者考慮樁基礎設計。

我國地域遼闊，地基條件複雜，軟弱地基類別多、分佈廣，特別是沿海和內陸廣泛分佈着海相沉積、湖相沉積和河相沉積的軟弱黏土層，這類軟土具有強度低、含水率高、靈敏度高、滲透性差、高壓縮性、厚度不均等特點。在這類軟土地基上進行建設，建築物在荷載作用下會產生較大的沉降與不均勻沉降，沉降持續時間長，會影響到建築物的正常使用，在此類地基上進行工程建設必須進行軟基處理。複合地基技術在土木工程建設中已經得到了廣泛的應用。帶有軟弱下卧層的複合地基荷載傳遞機制不同於常規的複合地基，由此也有不同的設計分析方法。對於具有一定厚度下卧層的不排水樁複合地基，其固結速率主要取決於下卧層土的固結速率 ^[1]  。在工程設計採用的不排水樁置換率範圍內（m≤0.2），不排水樁複合地基下卧層的固結速率隨樁的貫入比、置換率和樁土模量比的增加而增大。置換率的影響較小，樁土模量比存在臨界值。對於水泥土樁和剛性樁作為增強體的不排水樁複合地基，樁土模量比對下卧層固結速率的影響不大。建立了不排水樁複合地基下卧層固結的等效半透水邊界法計算模型，給出了半透水邊界厚度的計算公式。所建議的方法不需要加固區和下卧層的耦合固結分析，具有足夠的計算精度，可在工程中採用。複合地基固結理論正處於快速發展之中，下一步應進行多元懸浮樁複合地基和組合樁複合地基整體平均固結度和相應下卧層平均固結度計算模型的研究。

樁側負摩阻力對樁產生一個下拽力，導致基樁的沉降增大，豎向抗壓承載力的安全等級降低， 甚至造成樁體破壞。在黃土模擬軟弱地基進行堆載條件下基樁的負摩阻力模型試驗， 通過對黃土下卧層(模擬摩擦樁)和粗砂下卧層(模擬摩擦端承樁)的對比， 得出樁體、 樁周土變形特點及樁身軸力的分佈，得到以下結論：堆載作用下不同下卧層對樁周土的沉降影響較小，對樁身沉降影響較大，但都隨堆載的增大逐漸增大； 相同堆載等級下，粗砂下卧層情況時中性點位置明顯低於黃土下卧層。堆載作用下兩種下卧層的樁身軸力都隨堆載等級的增大而增大，但粗砂下卧層的樁身下拉荷載和樁端反力明顯大於黃土下卧層。兩種下卧層情況下，依據樁土相對位移和樁身峯值軸力確定的中性點位置基本一致。在堆載工程設計時，應根據樁端下卧層的地質情況，採取適當的工程措施，儘量減小基樁負摩阻力，充分發揮基樁的承載性能 ^[2]  。

樁基礎由基樁和連接於樁頂的承台共同組成。若樁身全部埋於土中，承台底面與土體接觸，則稱為低承台樁基；若樁身上部露出地面而承台底位於地面以上，則稱為高承台樁基。建築樁基通常為低承台樁基礎。廣泛應用於高層建築、橋樑、高鐵等工程。樁基礎具有以下特點：（1）樁支承于堅硬的（基岩、密實的卵礫石層）或較硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力層，具有很高的豎向單樁承載力或羣樁承載力，足以承擔高層建築的全部豎向荷載（包括偏心荷載）。（2）樁基具有很大的豎向單樁剛度（端承樁）或羣剛度（摩擦樁），在自重或相鄰荷載影響下，不產生過大的不均勻沉降，並確保建築物的傾斜不超過允許範圍。（3）憑藉巨大的單樁側向剛度（大直徑樁）或羣樁基礎的側向剛度及其整體抗傾覆能力，抵禦由於風和地震引起的水平荷載與力矩荷載，保證高層建築的抗傾覆穩定性。（4）樁身穿過可液化土層而支承於穩定的堅實土層或嵌固於基岩，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基憑靠深部穩固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力，從而確保高層建築的穩定，且不產生過大的沉陷與傾斜。常用的樁型主要有預製鋼筋混凝土樁、預應力鋼筋混凝土樁、鑽（衝）孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、鋼管樁等，其適用條件和要求在《建築樁基技術規範》中均有規定。