莫榮建

摘要：為保證建筑樁基質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全要求，本文分析了樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)遇到的問題，以及高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要注意的問題，尋求最合理設(shè)計(jì)形式和方法，使樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)

引言：

地基基礎(chǔ)作為建筑物的重要組成部分，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要。同時(shí)，基礎(chǔ)的選型及設(shè)計(jì)又直接關(guān)系到工程的造價(jià)及工期。如何根據(jù)工程的地質(zhì)、結(jié)構(gòu)、荷載及施工條件等因素因地制宜地執(zhí)行國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)既安全、又經(jīng)濟(jì)、又便于施工，是實(shí)際工作中經(jīng)常遇到、必須解決的問題。

1、承載力的確定

1.1單樁豎向承載力

在設(shè)計(jì)的最初階段中，我們通常是依據(jù)承載力和地基土的物理指標(biāo)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系來進(jìn)行單樁豎向承載力的估算。但是，有時(shí)候樁的估算值會(huì)和實(shí)際的承載力之間產(chǎn)生很大的誤差，根據(jù)樁基技術(shù)規(guī)范，需要進(jìn)行試驗(yàn)樁和試打樁等試驗(yàn)的驗(yàn)證，并且根據(jù)結(jié)果進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整。

在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們通常會(huì)采用靜載荷試驗(yàn)產(chǎn)生的樁承載力以及其他的設(shè)計(jì)參數(shù)。這種方法比較適合應(yīng)用在設(shè)計(jì)等級(jí)較高并且地質(zhì)條件比較復(fù)雜的樁基礎(chǔ)工程之中。但是有些樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)受到時(shí)間的約束，有時(shí)會(huì)首先依據(jù)地質(zhì)報(bào)告所提供的參數(shù)進(jìn)行單樁承載力的測(cè)試，并依照估算出的單樁承載力的值進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工，在建設(shè)當(dāng)中存在很大的不科學(xué)性，如果確定的結(jié)果與估算的要求相符合則危害就會(huì)很小，要是誤差過大便會(huì)產(chǎn)生很大的危害。

另外，在正式進(jìn)行施工開始之前，需要通過試打樁來配合高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法確定。這種方法在應(yīng)用管樁多年并且設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)比較豐富的地方，其中包含了地質(zhì)情況清晰的甲設(shè)計(jì)等級(jí)的管樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)試驗(yàn)是很重要的，通過試驗(yàn)我們可以了解到很多樁基礎(chǔ)的實(shí)際承載力是比估算值大的，有時(shí)一些樁基礎(chǔ)的實(shí)際承載力和估算值會(huì)產(chǎn)生很大的差距，因此，我們?cè)谶M(jìn)行樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，按照試樁的實(shí)際承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們的工程建設(shè)將會(huì)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2樁水平承載力

對(duì)于樁基水平承載力的驗(yàn)算是樁基抗震性能的主要保證，目前大多數(shù)設(shè)計(jì)單位和施工單位只關(guān)注樁的豎向承載力而不注意樁的水平承載力，給結(jié)構(gòu)造成不少隱患。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定了樁基需要進(jìn)行抗震驗(yàn)算的范圍，高層建筑基本都需要進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。對(duì)于樁基，樁的水平承載力主要驗(yàn)算樁身水平承載力和樁基水平承載力。樁身水平承載力，對(duì)于大直徑灌注樁，基本都能滿足要求，對(duì)于預(yù)制樁，特別是高強(qiáng)混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，其樁身承載力應(yīng)按照《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁規(guī)范》要求取值。而樁基單樁水平承載力則須要按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算，其主要影響因素有樁身截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、樁側(cè)土性質(zhì)、承臺(tái)底面?zhèn)让嫱痢⒂袩o地下室及樁基和承臺(tái)連接形式。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，基本樁基水平承載力起控制作用。對(duì)于灌注樁，樁的水平承載力也需要按照樁基規(guī)范驗(yàn)算。影響樁基水平承載力的最主要影響因素是樁側(cè)土、承臺(tái)側(cè)土和地下室外墻土，若為淤泥質(zhì)土，一般建議進(jìn)行處理，同時(shí)需要對(duì)回填土提出要求，以保障樁基水平承載力。

2、與樁基相關(guān)部件的計(jì)算

2.1承臺(tái)與承臺(tái)之間一般應(yīng)設(shè)聯(lián)系梁。聯(lián)系梁的截面尺寸及配筋按下述方法確定：以柱剪力作用于梁端，按軸心受壓構(gòu)件確定其截面尺寸，寬度不宜小于250 mm，高度一般為承臺(tái)中心距的1/10-1/15；配筋則取與軸心受壓相同的軸力，按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。在抗震設(shè)防區(qū)，也可取柱軸力的1/10為梁端拉壓力確定截面尺寸及配筋。當(dāng)聯(lián)系梁上有隔墻時(shí)，聯(lián)系梁按拉彎構(gòu)件計(jì)算配筋，可以把計(jì)算的彎矩及軸力輸入PKPM計(jì)算軟件GJ模塊快速計(jì)算。

2.2樁承臺(tái)應(yīng)滿足受彎、受剪、受沖切、局部受壓等要求。承臺(tái)厚度一般由受沖切控制，同時(shí)柱縱筋在承臺(tái)內(nèi)的直錨長度應(yīng)滿足《JGJ94-2008》4.2.5條，且樁頂縱向主筋錨入承臺(tái)內(nèi)的長度應(yīng)滿足《JGJ94-2008》4.2.4條。對(duì)雙柱聯(lián)合樁基承臺(tái)，當(dāng)兩柱之間出現(xiàn)負(fù)彎矩時(shí)，應(yīng)設(shè)置暗梁或者在承臺(tái)頂部配筋。

2.3當(dāng)采用樁筏基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)注重“變剛度調(diào)平”。在荷載較大處布置密樁、長樁、較大直徑樁，改變樁基剛度使建筑物沉降均勻，從而降低筏板內(nèi)力及配筋。筏板的配筋采用JCCAD里面的“樁筏筏板有限元計(jì)算”模塊計(jì)算。筏板配筋局部較大時(shí)，可合理考慮上部結(jié)構(gòu)剛度?？紤]基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同工作，使基礎(chǔ)剛度大大增大。從而增大抵抗上部結(jié)構(gòu)傳來不均勻荷載的能力，減少變形差，減少內(nèi)力和配筋。

2.4當(dāng)采用剪力墻下設(shè)置承臺(tái)梁、承臺(tái)梁下布樁時(shí)，樁應(yīng)盡量布置在墻下，以減少承臺(tái)梁內(nèi)力及配筋。承臺(tái)梁計(jì)算經(jīng)常出現(xiàn)抗剪、抗彎不足，一般都調(diào)整承臺(tái)梁截面寬度、高度等。在條件允許的情況下，可以把地面以下至承臺(tái)梁頂面的剪力墻墻肢加長，使獨(dú)立的墻肢之間的距離縮短或者聯(lián)系起來，增強(qiáng)承臺(tái)梁與上部剪力墻剛度。使承臺(tái)梁與相鄰剪力墻共同工作，使之更有利于承受上部荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力。應(yīng)注意，承臺(tái)梁的計(jì)算應(yīng)采用JCCAD里面的“樁筏筏板有限元計(jì)算”模塊。

3、高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題

3.1剛性樁基設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)剛性樁基是高層建筑基礎(chǔ)工程常用的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)中根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)情況、工程地質(zhì)情況以及施工外部條件，確定樁的類型和參數(shù)。首先，應(yīng)確定承臺(tái)埋深和尺寸；然后，確定樁基的類型、數(shù)量及平面布置；最后，驗(yàn)算樁基中各樁所受的荷載是否超過單樁承載力特征值。必要時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算群樁基礎(chǔ)的地基強(qiáng)度和沉降量后再進(jìn)行承臺(tái)設(shè)計(jì)。

樁的數(shù)量按承臺(tái)傳遞的豎向荷載和單樁承載力特征值確定，樁間距一般取3-4倍樁徑?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)方法是假設(shè)承臺(tái)底面以上的荷載完全通過群樁傳遞給地基持力層，不考慮樁間土分擔(dān)荷載。按軸心受壓樁數(shù)量n應(yīng)滿足：n≥（N+G）/Pa（N是作用在承臺(tái)上的豎向荷載；G是承臺(tái)自重及承臺(tái)上土重量；Pa是單樁軸向承載力特征值）。

3.2減沉樁基設(shè)計(jì)

減沉樁的定義是地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，但沉降量過大，而設(shè)置較少量的樁以減少地基沉降，稱之為減沉樁。減沉是通過減少地基土中荷載來實(shí)現(xiàn)的，由于減沉樁設(shè)置的數(shù)量相對(duì)少，減沉后地基的沉降量仍比單樁達(dá)極限荷載時(shí)的沉降量要大，最終沉降量甚至可達(dá)160mm以上，而一般單樁達(dá)極限時(shí)對(duì)應(yīng)的沉降量僅為數(shù)毫米，最大也不可能超過30mm。所以，減沉樁一般都會(huì)達(dá)到極限荷載。

3.3軟土地基處理

由于軟土具有強(qiáng)度低、壓縮性大、透水性差等特點(diǎn)，因此在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基基礎(chǔ)的變形和穩(wěn)定問題。地基處理的目的是要提高軟土地基的強(qiáng)度、降低軟土的壓縮性、保證地基的穩(wěn)定性，以減少基礎(chǔ)沉降或不均勻沉降。現(xiàn)行建筑地基處理方法有超載預(yù)壓法、減少附加應(yīng)力法、水泥深層攪拌等方法，每種處理方法都有一定的針對(duì)性。地基處理方法選擇合理與否，將直接影響到建筑物施工的安全、效益和技術(shù)可行性。

4、結(jié)語

總之，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工程是一繁重而復(fù)雜的過程，我們?cè)O(shè)計(jì)人員一定要考慮到每一個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧從各方面使之合理化，因?yàn)橐粋€(gè)好的設(shè)計(jì)不僅僅是要保證建筑物安全更要使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。

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