鹿道凡

摘要：近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展及國(guó)人的生活水平的不斷提高，“高、大、尚”的建筑大量興起，樁基礎(chǔ)作為一種適應(yīng)性較強(qiáng)的基礎(chǔ)形式，在應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)情況、荷載工況和功能需求時(shí)都顯得游刃有余，不管是設(shè)計(jì)還是施工都對(duì)其青睞有加，由此得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但是樁基礎(chǔ)作為一種深基礎(chǔ)，造價(jià)一般要高于淺基礎(chǔ)，尤其對(duì)于高層建筑或大型項(xiàng)目基礎(chǔ)工程在總成本中占比較高，因此通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)方案選擇安全合理的樁基方案，對(duì)節(jié)省資源降低造價(jià)意義非凡。本文重點(diǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，并提出相關(guān)建議。

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

近年來(lái)隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，土地資源越來(lái)越稀缺，由此高層和超高層建筑大量涌現(xiàn)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)樁基礎(chǔ)以其安全性高、變形較小、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，備受設(shè)計(jì)和施工的青睞，因此得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但是由于樁基礎(chǔ)造價(jià)一般會(huì)高于天然基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)安全合理、經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)計(jì)目標(biāo)，掌握樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，整體把控設(shè)計(jì)質(zhì)量已是當(dāng)務(wù)之急。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是整個(gè)建筑保持穩(wěn)定以及發(fā)揮相關(guān)功能的關(guān)鍵，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮建筑規(guī)模、高度、材料及地質(zhì)環(huán)境等，一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

（一）重視業(yè)主溝通

因?yàn)楝F(xiàn)代建筑不僅需要保持本身質(zhì)量和安全，還需要滿足項(xiàng)目業(yè)主多方面需求。而建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與建筑功能、外觀、質(zhì)量等方面都息息相關(guān)，所以需要在充分了解業(yè)主需求要求的基礎(chǔ)上，遵循專(zhuān)業(yè)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有這樣，才能夠提升業(yè)主滿意度，避免后續(xù)返工情況增多。

（二）實(shí)事求是

任何建筑項(xiàng)目都是基于一定規(guī)模土地資源上進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)的，項(xiàng)目場(chǎng)地地質(zhì)狀況、自然及人文環(huán)境情況都會(huì)影響項(xiàng)目設(shè)計(jì)，因此進(jìn)行建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)建筑項(xiàng)目工程實(shí)地情況進(jìn)行了解調(diào)研，充分考慮多方面因素，保證設(shè)計(jì)方案科學(xué)適用。

（三）重視現(xiàn)代科學(xué)理論

人類(lèi)建筑歷史發(fā)展歷程當(dāng)中，建筑設(shè)計(jì)理念和技術(shù)都在不斷發(fā)展和進(jìn)步，尤其是近些年來(lái)建筑設(shè)計(jì)和建造行業(yè)受到了多種新興材料及技術(shù)支持。無(wú)論是從提升建筑質(zhì)量安全品質(zhì)角度，還是從提升建筑節(jié)能、生態(tài)、舒適度角度來(lái)講，建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都應(yīng)當(dāng)重視對(duì)新材料、新工藝、新技術(shù)理念的應(yīng)用，同時(shí)綜合考慮成本花費(fèi)和施工難度，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方向。

二、建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

樁基礎(chǔ)主要由工程樁、承臺(tái)或筏板組成，其中工程樁的設(shè)計(jì)參數(shù)需要根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)條件和擬建項(xiàng)目的力學(xué)特點(diǎn)確定，因此首先需要做好地質(zhì)勘察工作，再結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地基變形控制要求、當(dāng)?shù)厥┕すに嚭唾|(zhì)量水平來(lái)選擇合理的樁型、樁徑、樁長(zhǎng)及單樁承載力；承臺(tái)或筏板是連接工程樁和上部結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，一般多層框架結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件間距較大且上部荷載較小較適合采用樁承臺(tái)基礎(chǔ)，而剪力墻結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件布置較為緊湊且荷載較大通常會(huì)采用樁筏板基礎(chǔ)。在實(shí)際項(xiàng)目的樁基設(shè)計(jì)中，如何才能做到安全使用、經(jīng)濟(jì)合理，下面就從幾個(gè)實(shí)際案例出發(fā)來(lái)談一談樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的要點(diǎn)。

（一）地質(zhì)狀況評(píng)估

在建筑基礎(chǔ)的方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，需綜合考慮建筑的結(jié)構(gòu)形式、荷載情況、基礎(chǔ)埋深、地質(zhì)條件和施工工藝等因素來(lái)選擇合理的基礎(chǔ)方案，在這些因素中建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)條件對(duì)基礎(chǔ)方案的選擇有著至關(guān)重要的影響。A工程為一住宅項(xiàng)目，由8棟塔樓和2層滿堂地下室組成，地下室埋深約9.6m，擬建場(chǎng)地的地質(zhì)情況見(jiàn)表一。該項(xiàng)目地下室底板置于（2-3）淤泥質(zhì)粘土層上，地基承載力特征值fak=65KPa；由于該土層力學(xué)強(qiáng)度低，壓縮性高不適于采用天然基礎(chǔ)，另考慮到抗浮問(wèn)題，宜采用樁基礎(chǔ)來(lái)滿足抗壓和抗拔承載需求。

（二）樁基選型

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證設(shè)計(jì)方案的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便，一般會(huì)進(jìn)行多方案比選，綜合設(shè)計(jì)、工程、成本等多個(gè)方面的評(píng)價(jià)，來(lái)確定樁型、參數(shù)和工藝。同樣以A工程為例，在該項(xiàng)目地下室樁基選型時(shí)進(jìn)行了多方案分析比選，參與比選的方案見(jiàn)表二。由于考慮到（4-1）粉質(zhì)粘土層壓縮模量較大，厚度約15m左右，管樁穿越該土層非常困難，擠土效應(yīng)也會(huì)較為明顯，且樁頂標(biāo)高處在（2-3）淤泥質(zhì)粘土層中，土體對(duì)樁身的水平約束較弱，基坑開(kāi)挖時(shí)極易造成樁頭歪斜或斷樁等質(zhì)量缺陷，因此首先排除管樁方案；后針對(duì)Φ600mm和Φ800mm的灌注樁方案進(jìn)行了施工和成本分析，考慮到兩者工藝相同，而Φ600mm灌注樁方案的成本較優(yōu)，因此Φ600mm灌注樁方案為中選方案。

（三）重視試樁

樁基設(shè)計(jì)時(shí)，通常是根據(jù)地勘報(bào)告和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，來(lái)選擇樁型和工藝、以及估算單樁承載力。因此需要通過(guò)試樁施工及靜載試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證樁型和工藝的合理性，以及驗(yàn)證承載力估算是否準(zhǔn)確，避免在設(shè)備全面進(jìn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)該樁型或工藝不適合建設(shè)場(chǎng)地施工，以及發(fā)現(xiàn)單樁承載力遠(yuǎn)小于估算值，就需要對(duì)樁的布置進(jìn)行調(diào)整，從而帶來(lái)工期延誤或成本增加。

B工程為一商業(yè)項(xiàng)目，塔樓高度138m，采用框架核心筒結(jié)體系，原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式核心筒區(qū)域?yàn)闃斗せA(chǔ)，框架部分為樁承臺(tái)基礎(chǔ)，根據(jù)地勘報(bào)告預(yù)估單樁承載力為5000KN。但是由于地勘報(bào)告數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，加上為了搶工期將試樁和工程樁同步施工，導(dǎo)致靜載檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)單樁承載力只能達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%左右，原基礎(chǔ)不能滿足承載需求，為了處理此問(wèn)題，前前后后經(jīng)過(guò)了多輪分析論證，最終采用了補(bǔ)打工程樁形成CFG復(fù)核基礎(chǔ)的解決方案，給項(xiàng)目帶來(lái)了巨大的成本浪費(fèi)和工期滯后。

C工程采用Φ600mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)約30m，以中風(fēng)化泥灰?guī)r作為樁端持力層。在該項(xiàng)目的試樁過(guò)程中發(fā)生了充盈系數(shù)過(guò)大的情況，多根試樁充盈系數(shù)在1.4～1.5左右，個(gè)別樁甚至高達(dá)1.7。經(jīng)事故分析及檢測(cè)驗(yàn)證，該質(zhì)量事故發(fā)生的主要原因?yàn)樯喜客翆油临|(zhì)較差，泥漿指標(biāo)不合理，導(dǎo)致泥漿護(hù)壁較薄，施工過(guò)程中發(fā)生了泥皮破壞，孔壁坍塌，致使充盈系數(shù)過(guò)大。找到了事故原因后施工單位對(duì)泥漿指標(biāo)和成樁工藝進(jìn)行了優(yōu)化，有效改善了充盈系數(shù)過(guò)大的問(wèn)題，為之后的設(shè)計(jì)優(yōu)化和工程樁施工提供了重要依據(jù)。

（四）變剛度調(diào)平

即在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)建筑物的上部結(jié)構(gòu)形式、荷載分布特點(diǎn)及擬建場(chǎng)地地質(zhì)情況，將建筑劃分為不同區(qū)域來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并根據(jù)各區(qū)域的特點(diǎn)來(lái)選擇合適的基礎(chǔ)形式和基礎(chǔ)方案，用以減少不同區(qū)域之間的地基沉降差異，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)因沉降差而產(chǎn)生的次生應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)由不均勻沉降造成的結(jié)構(gòu)危害的有效控制。對(duì)于樁基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)基本思路為：通過(guò)調(diào)整樁基的剛度分布，使樁反力與上部結(jié)構(gòu)荷載分布相協(xié)調(diào)，使基礎(chǔ)沉降趨于均勻。設(shè)計(jì)的基本原則為：（1）對(duì)于高層塔樓，宜做到“強(qiáng)中心弱邊緣”，即強(qiáng)化荷載較為集中的核心區(qū)域，弱化荷載較小的外圍區(qū)域，一般通過(guò)調(diào)整樁距、樁徑、樁長(zhǎng)等來(lái)達(dá)到調(diào)平的目標(biāo)；（2）對(duì)于塔樓與裙樓（或地下室）之間的調(diào)平，宜做到“強(qiáng)主樓弱裙樓”，另由于主樓和裙樓之間往往荷載差距比較大，可遵循主樓選擇剛度較大的樁基礎(chǔ)，裙樓選擇剛度相對(duì)較弱的天然基礎(chǔ)或者疏樁基礎(chǔ)的原則進(jìn)行基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)。

D工程為一住宅項(xiàng)目，由3棟塔樓和1層滿堂地下室組成，塔樓高87米，地下室埋深5.5米，基礎(chǔ)底面落在粉質(zhì)粘土層上，其修正后的承載力特征值為210Kpa。該工程塔樓采用了樁筏基礎(chǔ)，地下室采用了變厚度筏板基礎(chǔ)，同時(shí)在每個(gè)柱下設(shè)置了一根工程樁用于抗拔和控制沉降。該基礎(chǔ)方案順利的通過(guò)了施工圖審查，并在控制沉降差異上取得了較好的效果，同時(shí)相較于全樁基方案減少了約三百多根樁，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（五）設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的平衡把控

如今各類(lèi)工程建設(shè)都提倡經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)發(fā)展，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中也要考慮其經(jīng)濟(jì)性。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，除了重點(diǎn)考慮樁基的承載力和耐久性是否達(dá)標(biāo)外，還應(yīng)考慮其尺寸、材料及工藝的選擇是否與當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)、材料供應(yīng)及施工水平相匹配，施工質(zhì)量是否能得到有效保證。總體而言，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求做到安全合理、經(jīng)濟(jì)適用，杜絕成本浪費(fèi)，減少對(duì)資源和環(huán)境的影響，提高其經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑基礎(chǔ)方案的優(yōu)劣對(duì)建筑整體質(zhì)量和功能品質(zhì)的好壞有著決定性作用，目前采用樁基礎(chǔ)的建筑又越來(lái)越多，因此在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)采用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，來(lái)提升樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)水平。本文通過(guò)案例對(duì)樁基設(shè)計(jì)過(guò)程中需要關(guān)注的要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)析，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)條件、環(huán)境情況、業(yè)主需求、當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)情況及工藝水平，重視概念設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，對(duì)基樁尺寸、形式、荷載等參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，以保證整體結(jié)構(gòu)的合理性，同時(shí)降低施工難度，提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。只有這樣，才能不斷提升建筑行業(yè)設(shè)計(jì)和施工水平，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)及社會(huì)快速發(fā)展。

（作者單位：武漢美好錦程置業(yè)有限公司）