鄧全喜

(甘肅金橋水科技（集團(tuán)）股份有限公司)

關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的若干思考

鄧全喜

(甘肅金橋水科技（集團(tuán)）股份有限公司)

樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工對(duì)于建筑穩(wěn)固性，特別是高層建筑的安全性能至關(guān)重要。本文中筆者首先剖析了現(xiàn)階段我國樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工中存在的較為突出的問題，將采用預(yù)應(yīng)力管樁和大直徑鉆（沖）孔樁兩種樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工方式進(jìn)行了比較，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)兩種方案的結(jié)果進(jìn)行了分析，具有較強(qiáng)的理論及實(shí)踐指導(dǎo)意義。

樁基礎(chǔ)；建筑設(shè)計(jì)；問題

前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程不斷加快，各個(gè)城市隨處可見高樓林立，而支撐高樓的都是隱藏在地下的樁基礎(chǔ)，可見樁基礎(chǔ)對(duì)于高層建筑的重要作用。社會(huì)各界特別是建筑設(shè)計(jì)及項(xiàng)目建設(shè)單位對(duì)于樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及施工十分關(guān)注，在選擇樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式上也十分的謹(jǐn)慎，以有效保障高層建筑的穩(wěn)定性能，并盡可能的減少工程造價(jià)。但在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工過程中仍然存在著諸多的問題，特別是由于高層建筑的設(shè)計(jì)與施工的復(fù)雜性，因此更需要樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工方案的優(yōu)質(zhì)化、經(jīng)濟(jì)化與合理化。筆者認(rèn)為，十分有必要對(duì)現(xiàn)階段我國建筑產(chǎn)業(yè)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行分析與思考，以期尋求合理的途徑，有效解決其中存在的問題。

一、樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工中存在的問題

從實(shí)際情況來看，樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工中存在的問題主要表現(xiàn)在兩方面：一方面，建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐相脫節(jié)，理論與實(shí)踐融合度不夠。在20世紀(jì)50年代，國際上對(duì)于樁基礎(chǔ)的研究就已經(jīng)有些成果了，至今為止已經(jīng)過去了60個(gè)年頭，隨著社會(huì)科技的發(fā)展，樁基礎(chǔ)計(jì)算方式也不斷創(chuàng)新，不斷多樣化。雖然有很多專業(yè)人士及科研專家對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了大量的建模實(shí)驗(yàn)與工程檢測(cè)，也獲得了很多理論成果，但是這些理論成果仍然“高高在上”，并沒有在實(shí)際的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中得到實(shí)踐應(yīng)用。特別是在對(duì)樁基礎(chǔ)工程進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，實(shí)際結(jié)果往往與理論相差很遠(yuǎn)，難以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而此時(shí)為了能夠與設(shè)計(jì)要求盡可能的接近，設(shè)計(jì)者只能硬著頭皮多次修改樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)圖紙或者變換設(shè)計(jì)的參數(shù)，這樣的操作無異于杯水車薪，所得結(jié)果仍然與設(shè)計(jì)要求相差很大，甚至改的理想的設(shè)計(jì)面目全非。而且這個(gè)過程浪費(fèi)了大量的人員、時(shí)間、財(cái)力等資源，雖然可以保障高層建筑的安全性能，但卻耗費(fèi)了過多的經(jīng)濟(jì)成本。優(yōu)化處理措施的實(shí)施雖然可以在一定程度上緩解不足，但是如果結(jié)果與設(shè)計(jì)仍然相差太多，相關(guān)單位就不得不二次試樁，極大的耽誤了工程設(shè)計(jì)與施工進(jìn)度。

另一方面，實(shí)際施工的樁長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)不相符現(xiàn)象突出，該問題在實(shí)際的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工中是較為常見的，而且對(duì)建筑工程施工進(jìn)度及工程質(zhì)量影響較大，因此一旦出現(xiàn)就要立即設(shè)法解決，比如及時(shí)停止樁長(zhǎng)施打，并組織專業(yè)人員尋找問題出現(xiàn)的原因。從實(shí)際情況來看，一般可能是由于持力層的起伏太大，從而增大了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的雙控難度，這些都會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)與實(shí)際不符?；蛘呤怯捎诳辈旆绞讲缓侠?，取樣時(shí)樁間距過大，從而無法判斷持力層的起伏狀態(tài)。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行雙控，有效監(jiān)督并控制錘擊貫入深度或者是油壓值，確保其滿足設(shè)計(jì)的深度標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)值要求。另外，很多地質(zhì)勘查報(bào)告的數(shù)據(jù)及參數(shù)的不準(zhǔn)確或者誤報(bào)，都嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)參數(shù)的分析與判定，如果按照錯(cuò)誤的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工出現(xiàn)諸如樁長(zhǎng)度的誤差也就不足為怪了，

二、樁基設(shè)計(jì)中不同樁型經(jīng)濟(jì)性比較

1.采用預(yù)應(yīng)力管樁

造價(jià)低，單樁承載力高，耗材較少且工期較短，是預(yù)應(yīng)力管樁較為突出的特點(diǎn)，因此在一些建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的城市中應(yīng)用十分廣泛，該方法能夠有效確保工程的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)前最為常用的樁基設(shè)計(jì)之一。以深圳市某大型高層建筑項(xiàng)目為例，其建筑高度為76m，如果采用AB型的管樁，其直徑450mm，壁厚為110mm進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工，則從勘察報(bào)告數(shù)據(jù)中可以看出，平均樁長(zhǎng)約為21.8m，樁端持力層是強(qiáng)風(fēng)化層，設(shè)計(jì)時(shí)單樁豎向承載力特征值為2500 KN，但由于受到各方面影響，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)選取2350KN。然后利用相關(guān)的計(jì)算及設(shè)計(jì)軟件，計(jì)算得知共需要156根樁，樁子應(yīng)當(dāng)集中分布在核心筒位置，并采用構(gòu)造配筋的面筋及計(jì)算配筋的底筋設(shè)計(jì)，最終核算出該方式的樁及鋼筋混凝土等總成本約為218萬元。

2.采用大直徑鉆（沖）孔樁

大直徑鉆（沖）孔樁也是較為常見的樁基設(shè)計(jì)方式。仍以深圳市該大型高層建筑項(xiàng)目為例，鉆樁孔的樁徑設(shè)計(jì)為2100mm, 樁端持力層也是強(qiáng)風(fēng)化層，樁長(zhǎng)均值為43m，結(jié)構(gòu)為一樁一柱，構(gòu)成外圍的框架柱，單樁豎向承載力特征值為30000 KN，并利用PKPM及SAFE軟件得知共需要樁的數(shù)量為12根，并利用樁沖切控制采用1600mm厚的樁筏板，并計(jì)算出配筋數(shù)量及設(shè)計(jì)，最終計(jì)算大直徑鉆（沖）孔樁的方式核心樁及鋼筋混凝土總成本約為463萬元。

3.方案1與方案2比較結(jié)果

從上述兩種方案中可以看出，筏板及配筋總用量近似，兩種方式之所以總造價(jià)差距很大，主要是由于所用的樁的類型及數(shù)量不同，，可以看出，采用大直徑鉆（沖）孔樁的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方式要比采用預(yù)應(yīng)力管樁的方式造價(jià)高很多。但是根據(jù)先前的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，如果建筑高度超過100米，則采用方案2其經(jīng)濟(jì)成本較低，比較合適。而且由于建筑所處的地區(qū)的地形、地貌、周圍環(huán)境及上部結(jié)構(gòu)等都有很大差異，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程建筑實(shí)際情況，全面分析的基礎(chǔ)上，作為合理的判斷，并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，有效減少工程造價(jià)，盡可能提高社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。此外，對(duì)于樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要盡量設(shè)計(jì)多的方案，通過方案的對(duì)比尋找到最佳設(shè)計(jì)途徑。

結(jié)語：

建筑工程的發(fā)展離不開樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，只有做好樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作，建筑的結(jié)構(gòu)才會(huì)更加合理，建筑的質(zhì)量才會(huì)得到可靠保障。因此，無論設(shè)計(jì)人員還是管理人員都應(yīng)當(dāng)對(duì)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作予以重視，不斷探索有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，提升設(shè)計(jì)水平，讓樁基礎(chǔ)在建筑工程中的重要作用得以充分發(fā)揮。

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