劉兆恩
(綏濱縣鼎泰房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,黑龍江 綏濱156200)
新的技術規(guī)范自2008 年起生效,它總結了中國近幾年的建設經(jīng)驗,吸收了十多年在該領域具有實用價值和經(jīng)濟效益的新的科學研究成果,并打破了樁基設計中的一些傳統(tǒng)概念。從新規(guī)范的實施到今天,樁基的設計與施工技術理論有了長足的進步,進一步提高了我國的建筑水平。
樁基的概念設計是將土壤學、力學、巖土特性、地質演化等的科學定律、地下水滲漏、不同的施工技術、結構體系的不同特性、當?shù)亟?jīng)驗和經(jīng)濟因素等綜合應用在樁基設計方案中。在最終確定樁基設計方案時,主要涉及使用基本概念來確定樁基礎的設計和布局并分析計算結果。
樁基的變形對整個建筑物的安全都至關重要,一旦出現(xiàn)問題就很難解決,有些項目甚至被迫拆除,而有些項目則會大大影響使用壽命。在不能精確地確定與變形相關的兩個主要參數(shù)的計算時,也無法近似計算樁基的變形。因此,在考慮基礎變形對基礎本身和上部結構的影響等問題時,很大程度上取決于概念。地基的土壤不同,項目的性質也不同,影響因素很多。樁基的施工技術很多,樁基類型的選擇也取決于基本概念。
新發(fā)布的建筑樁基技術規(guī)范中用綜合安全系數(shù)K 代替荷載分項系數(shù)和抗力分項系數(shù),用樁的最大支撐能力和綜合安全系數(shù)K 作為樁基礎耐久性的基本參數(shù),刪除了舊規(guī)范中用可靠性指標來測量樁基的可靠性,使用由分項系數(shù)表達式來計算的方法。新的規(guī)范將舊規(guī)范中的建筑安全級別更改為“建筑樁基礎設計級別”,并對評級標準進行了細化。舊的樁基技術規(guī)范分為1、2 和3 等級,修訂后的樁基技術規(guī)范與國家標準結合,對樁基設計分為甲、乙和丙三類。
最新修改的樁基礎建筑規(guī)范規(guī)定了提供了樁之間的最小距離。在實際的工程項目中,除了滿足樁的最小中心距離之外,還需要注意施工順序的影響和沉樁速度的影響。樁基礎是結構工程的重要組成部分,對建筑物的安全起著至關重要的作用。與地上的混凝土結構相比,混凝土樁基礎的環(huán)境條件差,施工過程中混凝土的質量難以保證,而且其耐久性也較差。上述所有問題都要求樁基礎的混凝土必須滿足耐久性要求。
結構的規(guī)定是對多年工程設計和施工經(jīng)驗的總結和反映,必須正確理解樁基的結構要求。在設計中,規(guī)范中規(guī)定的結構要求是需要設計滿足的最低條件,但并不是說滿足了結構要求就可以確保工程的安全,必須根據(jù)實際的受力條件、地質條件和施工條件來對結構進行調整。
變剛度調平設計是一種設計方法,可以調整樁基礎豎向支撐的剛度分布,從而使得樁基礎均勻沉降。變剛度調平的設計是新規(guī)范的主要內(nèi)容,它代表了一種與舊建筑樁基礎的技術規(guī)范不同的基本思想。變剛度調平設計的目的是減少差異沉降,并減少承臺和上部結構的內(nèi)力。與傳統(tǒng)的設計方法相比,它具有節(jié)省資源、節(jié)省材料、改善樁基的工作形狀以及延長建筑物壽命的優(yōu)點。天然地基和均勻分布的樁的垂直支撐剛度在初始狀態(tài)下均勻分布,當上面剛度優(yōu)先的承臺端受到均勻的載荷強度時,地基或樁群的垂直變形具有碟形分布的特點,并且豎向的支撐剛度與從原始的分布平衡變成了內(nèi)部弱外部強?;A的沉降會導致上部位置的裂縫或導致基礎彎矩的增加,從而產(chǎn)生非常不利的影響。
為了避免不利影響,可以在天然的地基滿足承重能力要求時,在局部加固較大荷載的區(qū)域,具體方法包括使用復合地基或局部樁基。如果建筑物的荷載分布均勻,則必須更改樁的長度。如果是與主體相連的建筑基礎,則必須使用樁基礎來加固主體,并使用疏短樁、天然地基、復合地基等來弱化裙房?;诟拍钤O計,可以通過計算進一步優(yōu)化樁基的布局,從而可以提高承臺設計的經(jīng)濟性。
新舊建筑樁基礎技術規(guī)范中有關灌注樁的施工過程的技術規(guī)范一般都是相同的,如垂直度、孔深和鋼筋位置等,并符合項目驗收的規(guī)范。后注漿技術是最近才出現(xiàn)的一項新技術,是中國的一項專利技術。該技術在樁的底部和側面灌漿來加固沉積物和泥漿,特別是在混凝土達到一定強度后,水泥漿被注漿泵壓到樁的周圍和末端的土壤層,通過加強樁周圍和樁底部的土壤層,改善了樁與土壤之間的界面的力學狀況,并減少了樁基礎的沉降,從而提高了樁的穩(wěn)定性。使用后灌漿技術后,灌注樁的承載能力可以提高30%~50%。此過程的另一個優(yōu)點是它可以最大程度地發(fā)揮材料的強度并節(jié)省大量資金。灌注樁的后壓漿技術不斷得到推廣和使用,使用此技術的大型建筑物包括首都機場、河北三河天闊花園高層住宅樓、濟寧萬達廣場等,效果非常好。憑著其顯著的經(jīng)濟和技術優(yōu)勢,灌注樁后注漿技術已被越來越多的設計單位接受和應用。同時,該技術也受到大多數(shù)樁基施工單位的尊重,因為該技術可以使施工單位確保施工質量。
在舊的樁基技術規(guī)范中,抗力是承載力的設計值R,它和垂直極限承載能力的標準值的表達式為R=Quk/rsp,其中rsp 為1.60~1.70,這是樁基礎垂直承載力的抗力分項系數(shù)。在新規(guī)范中,上層結構的荷載作用的主要組合被設計值取代,標準組合被特征值取代。在不降低安全性的情況下,將分項系數(shù)轉換為了單個系數(shù)K。新規(guī)范中的K 值與舊規(guī)范中的rsp 值不同,單樁的垂直承載能力的特征值為Ra=Quk/K,而Quk 是最大垂直軸承的標準值,則K=2。
在一定條件下,效應系數(shù)大于1,但樁基礎的承載力不均勻,中間樁的承載力也較小,因此新規(guī)范取消了端部電阻、側部電阻和群樁的效應系數(shù)。另外,內(nèi)部和外部區(qū)域中的群樁的效應系數(shù)也被取消了,并由承臺效應系數(shù)代替。在面積比中,外部區(qū)域所占的比例較少,因此總承載能力將受到輕微影響。當人為地擴大外部區(qū)域時,某些結構可能會產(chǎn)生一種現(xiàn)象,即內(nèi)部和外部之間的差異沉降增加的現(xiàn)象,從而使總的彎矩增加,對建筑物產(chǎn)生不利影響。舊規(guī)范中承臺的效應系數(shù)是唯一值,而在新規(guī)范中其被更改為了范圍值。
在舊的建筑樁基技術規(guī)范中,單樁承載力測得的是標準值,樁基檢測規(guī)范中得到的是特性值,在某些情況下,設計圖紙中會提出設計值。它們?nèi)咧g的關系不明確,給驗收的工作人員的帶來了許多困難,并且在工作中的埋下了質量隱患。當前,在新的和舊的建筑樁基礎技術規(guī)范中已經(jīng)沒有標準值的概念,除了舊規(guī)范以外現(xiàn)行規(guī)范中已經(jīng)沒有設計值的概念,而舊規(guī)范中的特征值應為標準值的統(tǒng)計值??傊卣髦凳亲畛R娨彩亲钊菀桌斫獾?。
樁基的廣泛使用導致新的施工技術不斷被開發(fā),技術人員需要更詳細和完整的規(guī)范來管理日常施工。新的建筑樁基技術規(guī)范基于廣泛的調查和研究,總結了建筑樁基的施工經(jīng)驗,并吸收了該領域最新的科學研究成果。與舊規(guī)范相比,新的技術規(guī)范更加經(jīng)濟實用,并且安全性得到了顯著提高,可以滿足技術工人的迫切需求。相關的技術人員必須仔細了解新規(guī)范的細節(jié),以改善日常施工工作。