王明媚

摘 要：基礎(chǔ)是建筑物最重要的組成部分之一，很大程度上決定了建筑物的使用壽命和安全性，目前樁基礎(chǔ)已經(jīng)成為我國建筑工程實踐中被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)形式，設(shè)計人員應(yīng)在工程實踐過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)問題，在新的工程中運用已有的經(jīng)驗，選擇合理、經(jīng)濟的設(shè)計方案，選擇合適的樁基礎(chǔ)類型，做好樁基礎(chǔ)設(shè)計。

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

1 前言

近年來，城市建筑用地日趨緊張，建筑已經(jīng)成為城市建筑工程規(guī)劃和建設(shè)的主流趨勢。隨著我國城市建筑的數(shù)量增加，規(guī)模越來越大，人們對城市建筑的質(zhì)量也提出了越來越高的要求。在建筑工程施工中應(yīng)用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，很大程度上滿足了人們對建筑工程施工安全和質(zhì)量的雙重要求。

2 樁基礎(chǔ)設(shè)計概述

2.1 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)由樁基和承臺兩部分組成，承臺位于樁頂處。根據(jù)承臺位置不同，樁基礎(chǔ)又分為低承臺樁基礎(chǔ)和高承臺樁基礎(chǔ)，前者指承臺底面與土接觸，樁身全部埋于土中的樁基礎(chǔ)；后者指承臺底部位于地面以上，樁身上部露出地面的樁基礎(chǔ)。通常的建筑都設(shè)計為低承臺樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)在高層建筑中應(yīng)用廣泛。

2.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計

樁基礎(chǔ)設(shè)計指：根據(jù)工程要求、地質(zhì)勘察資料、施工條件，來確定樁基礎(chǔ)的類型、樁斷面的尺寸和長度、樁的數(shù)量、單樁承載力特征值、平面布置、承臺的尺寸與構(gòu)造等，再根據(jù)承受的荷載進行樁基承載力的驗算，估算樁基礎(chǔ)沉降量、驗算樁和樁承臺的強度。

2.3 樁基礎(chǔ)特點與分類

（1）特點。較高的承載力：樁支承在堅硬或較硬的持力層中，如基巖、密實的卵礫石層、中密砂、硬塑粘性土等，在豎向單樁承載和群樁承載方面都具有很高的承載力，足以達到承擔高層建筑全部豎向荷載的水平，包括偏心荷載。較大的豎向剛度：樁基具有較大的單樁剛度、群樁剛度，當自重、相鄰荷載對其產(chǎn)生影響時，不會產(chǎn)生過大的不均勻沉降，且建筑物的傾斜在一定范圍內(nèi)。較高的穩(wěn)定性：單樁、群樁基礎(chǔ)所具有的巨大側(cè)向剛度和整體較強的抗傾覆能力，可以抵御地震和風引起的力矩荷載、水平荷載，確保高層建筑的抗傾覆穩(wěn)定性。較好的抗壓與抗拔承載力：因樁身穿過可液化土層，堅實地固定在深土層或基巖層，使其深部具有很強的抗壓與抗拔承載力來抵抗因地震和淺部土層液化等因素產(chǎn)生的影響，尤其是在高層建筑中，能確保穩(wěn)定性，沉陷和傾斜現(xiàn)象不明顯。

（2）分類。從樁基礎(chǔ)的受力原理劃分，可分為兩類：摩擦樁和端承樁，前者利用基樁與樁側(cè)土的摩擦力來承載構(gòu)造物，分抗拔樁和抗壓樁，大致用于持力層較深或地基土無堅硬之持力層；后者原理為使基樁支承于持力層之上，承載上部建筑物、構(gòu)筑物。按照施工方式劃分，可分為：預(yù)制樁和灌注樁，預(yù)制樁系通過打樁機將預(yù)制的鋼筋混凝土樁打入地下，具有節(jié)省材料、施工速度快、造價低等優(yōu)點，但其對場土質(zhì)有一定的要求，亦有擠土等不良特點；灌注樁系在施工現(xiàn)場鉆孔、沖孔或人工挖孔等成孔方式成孔后，然后將鋼筋籠放入進行混凝土澆灌，具有穿越各種硬夾層、進入堅硬的持力層的特點，同時，樁徑及單樁的承載力的調(diào)整空間較大，成樁質(zhì)量可靠度較高，更適合應(yīng)用于高層建筑。

3 變剛度調(diào)平的設(shè)計原則與應(yīng)用

3.1 傳統(tǒng)設(shè)計思想的誤區(qū)

我國目前建造的高層建筑中有住宅、辦公樓酒店等，其中住宅大多采用剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系整體剛度大，荷載與剛度分布較為均勻，上部結(jié)構(gòu)的剛度對基礎(chǔ)的均勻沉降的貢獻大，設(shè)計上較為方便。但像辦公樓酒等高層建筑主要采用框架核心筒結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)，部分采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)體系整體剛度較差。荷載與剛度分布不均勻，上部結(jié)構(gòu)與樁基礎(chǔ)、地基之間的相互作用更為復(fù)雜，樁基礎(chǔ)設(shè)計難度較大，此類結(jié)構(gòu)工程中由于設(shè)計不當而引發(fā)的問題較多。根據(jù)某一均勻布樁的框架剪力墻結(jié)構(gòu)的實際沉降觀測資料，樁頂反力在底板自重作用下呈近似均勻分布，隨著結(jié)構(gòu)的剛度與荷載的增加，外圈反力增幅大于內(nèi)部，經(jīng)過沉降反應(yīng)，最后樁頂反力呈現(xiàn)馬鞍形分布。這樣的馬鞍形反力分布必然加大承臺的整體彎矩，不僅使承臺本身內(nèi)力的增大及材料的消耗，而且承臺的撓曲差異變形也將增大，從而引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力。對于上述的馬鞍形樁土反力分布，實測的樁筏基礎(chǔ)的沉降卻與反力分布相反，呈碟形分布，表面看起來，反力小的內(nèi)部沉降大，反力大的外圈沉降小是種矛盾的反?，F(xiàn)象，其實這正反映了半無限體在局部荷載作用下的樁土應(yīng)力和變形的本質(zhì)現(xiàn)象，內(nèi)部樁的相互影響導(dǎo)致變形的疊加強于外圈樁，從而豎向支承剛度降低、沉降增加、反力減少，于是，馬鞍形反力分布和碟形沉降就此形成。為了改善馬鞍形樁反力，有的設(shè)計人員往往會加大外圍的基樁的承載力來彌補外圈柱的承載力的不足，殊不知，越加大外圈樁的剛度，馬鞍形樁反力差異反而更大，導(dǎo)致惡性循環(huán)。正確的方法應(yīng)該是弱化外圈樁的豎向剛度，適合加強內(nèi)部樁的支承剛度，來實現(xiàn)支承剛度與荷載集度分布相協(xié)調(diào)，讓樁反力分布合理、承臺的內(nèi)力減小，沉降趨于均勻。

3.2 變剛度調(diào)平設(shè)計原理及細則

（1）調(diào)整樁土支承剛度分布以調(diào)整樁土支承剛度分布為原則，由荷載、地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)布局，考慮相互作用效應(yīng)，采取強化與弱化結(jié)合，減沉與增沉結(jié)合，剛?cè)岵?，整體協(xié)調(diào)，實現(xiàn)差異沉降、承臺內(nèi)力最小化目標。關(guān)于樁土支承剛度，在實際設(shè)計操作中近似以樁土承載力進行度量。對單樁，支承剛度與樁承載力呈正比關(guān)系，對于群樁，尚應(yīng)考慮支承剛度隨樁數(shù)增加、樁距減小而降低的群樁效應(yīng)。

（2）減小相互作用效應(yīng)對于框-筒結(jié)構(gòu)，應(yīng)減小各區(qū)位應(yīng)力場的相互重疊對核心區(qū)有效剛度的削弱，基樁布局宜做到豎向錯位或水平面拉開距離。核心區(qū)設(shè)計為普通樁基，外圍框架設(shè)計為復(fù)合樁基。當?shù)鼗休d力滿足平均荷載要求時，對于180m以下高層建筑，可于核心筒區(qū)以局部剛性樁復(fù)合地基增強，外圍框架區(qū)采用天然地基。

（3）剪力墻結(jié)構(gòu)的變剛度調(diào)平設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度好，而且荷載由墻體直接傳給基礎(chǔ)，分布較均勻。同樣對于荷載較高的電梯井和樓梯間應(yīng)強化布樁。基樁宜布置于墻下，對于墻體交叉和拐角處宜予布樁。當?shù)鼗敛淮嬖谂c承臺脫空時，可采用復(fù)合樁基。

參考文獻：

[1] 周幼平，葛華永.試論建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（20）：1025～1026.

[2] 王啟錢.試論建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（23）：191.