梁濤濤

摘要：減沉樁，就是指控制沉降的樁。工程上也有稱為疏樁基礎(chǔ)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，樁的間距大，一般比常規(guī)的樁基礎(chǔ)間距要大的多。行業(yè)內(nèi)也有定義為復(fù)合樁基，出于對(duì)樁和土共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載的前提。不管如何定義，減沉樁的最大作用還是不變的，減少沉降。

關(guān)鍵詞：減沉樁;復(fù)合樁基;荷載分?jǐn)偙?/p>

一、簡(jiǎn)介

減沉樁基礎(chǔ)有兩個(gè)前提條件：1.天然地基土層承載力能滿足要求;2.減沉樁按極限承載力使用。目前使用較多的減沉樁基主要是預(yù)制混凝土樁，樁間距比較稀疏。有設(shè)計(jì)認(rèn)為減沉樁在實(shí)際工程中仍能承擔(dān)少部分上部荷載，定量分析時(shí)無(wú)法確定承擔(dān)荷載的比例，所以在設(shè)計(jì)時(shí)很難把握?？紤]樁間土直接承擔(dān)荷載作用的樁基稱為復(fù)合樁基?？紤]控制沉降變形的樁基，我們認(rèn)為是減沉樁。量化荷載分?jǐn)偙染涂梢詣澐只A(chǔ)的類型。本文通過(guò)工程實(shí)例，簡(jiǎn)要探討減沉樁在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及需要注意的相關(guān)問(wèn)題。

二、工程實(shí)例

某工程地下兩層，地上五層商業(yè)，總高23.7米，地震烈度為7度，加速度0.15g，Ⅲ類場(chǎng)地。商業(yè)為大型多層商業(yè)，柱間距大，且柱荷載也較大。基礎(chǔ)底板位于粉砂土層中，承載力特征值為180KPa，下有軟弱土層承載力為130KPa，修正后承載力均能滿足要求。可考慮天然地基，基礎(chǔ)形式確定為平板+柱墩，在不考慮其它措施的情況下，通過(guò)軟件計(jì)算得到平均沉降值約為95mm，沉降數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求，但商業(yè)存在功能布置差異導(dǎo)致荷載布置的不均勻，以及柱網(wǎng)布置的不均勻，其實(shí)際柱下荷載分布的差異較大，因此不采取措施的情況下沉降差較大，不能滿足規(guī)范要求。

本工程項(xiàng)目?jī)蓪拥叵率?，基底?biāo)高約為-9.5m，埋深較深，水浮力極大，根據(jù)計(jì)算多數(shù)柱下存在抗浮力，需要采取抗浮措施。結(jié)合沉降和抗浮兩種設(shè)計(jì)工況，確定采用抗拔兼抗壓的樁基?？拱斡?jì)算考慮浮力，抗壓計(jì)算考慮控制沉降。如何根據(jù)樁的承載力確定樁的數(shù)量就成為本工程的難點(diǎn)了。接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹如何通過(guò)計(jì)算來(lái)布樁的方法。

減沉樁主要就是用于沉降過(guò)大的天然地基，要充分發(fā)揮樁對(duì)地基沉降的控制作用，最大限度的利用單樁承載能力。本工程樁基選型采用邊長(zhǎng)500mm的預(yù)應(yīng)力方樁，樁長(zhǎng)為15m，樁基土層示意圖a。單樁抗拔承載力特征值為470KN，單樁抗壓承載力特征值為1000KN。減沉樁在設(shè)計(jì)時(shí)如何取值？柱下荷載如何分?jǐn)偅繙p沉樁在最大限度發(fā)揮承載力時(shí)，首先要保證自身不出現(xiàn)破壞，樁身或者位移過(guò)大等破壞情況。要實(shí)現(xiàn)減沉樁的設(shè)計(jì)，在于確定基礎(chǔ)沉降與樁數(shù)量之間的關(guān)系，要求計(jì)算出減沉樁基礎(chǔ)的合理沉降量。

減沉樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算：S=S1+S2

式中 S1—減沉樁群分擔(dān)荷載所引起的地基沉降;

S2—地基土分擔(dān)荷載所引起的地基沉降，可按地基基礎(chǔ)規(guī)范規(guī)定的天然地基淺基礎(chǔ)的方法計(jì)算。

目前樁基規(guī)范有相關(guān)規(guī)定，條文中有承臺(tái)面積控制系數(shù)，樁基承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)等等，總結(jié)可以簡(jiǎn)單來(lái)講就是求出荷載的分?jǐn)偙?，天然地基承?dān)的荷載和樁基承擔(dān)的荷載。本工程進(jìn)行多次計(jì)算，按單柱柱下荷載為9000KN計(jì)算，分?jǐn)偙热?.2，0.25，0.3，0.35，0.4共五種情況下得出不考慮樁的存在，天然地基的平均沉降值為72mm，66mm，60mm，55mm，50mm。對(duì)此五種情況下的樁數(shù)量分別為0.8，1.0，1.2，1.4，1.6。按此計(jì)算方法，可以算出不同數(shù)量的樁對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)沉降量，這個(gè)數(shù)據(jù)圖b在樁數(shù)較少的情況下基本是線性下降的，最理想的沉降值是扣除樁承擔(dān)的最大荷載下的位移。若柱下荷載均由樁承擔(dān)，理論上就只有樁基沉降了。

樁數(shù)達(dá)到一定數(shù)量后，樁沉降量達(dá)到最大值，再增加樁數(shù)對(duì)減少基礎(chǔ)的沉降作用就變得很小了。找到合適的分?jǐn)偙仁顷P(guān)鍵，既能控制基礎(chǔ)的沉降問(wèn)題，又能降低基礎(chǔ)的工程造價(jià)。樁基施工前先進(jìn)行了試樁，通過(guò)試樁了解在本工程土層范圍內(nèi)樁在各個(gè)荷載階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，樁承擔(dān)最大荷載時(shí)對(duì)應(yīng)的樁位移。根據(jù)試樁的數(shù)據(jù)，樁在充分發(fā)揮承載力下位移數(shù)據(jù)在25～30mm，本工程基礎(chǔ)沉降需控制在30mm左右，適當(dāng)增加樁數(shù)，可反推出分?jǐn)偙热?.2～0.4。按這個(gè)數(shù)據(jù)，就能很好的控制了本工程的平均沉降值和相鄰柱間的沉降差。

通過(guò)本工程的減沉樁基礎(chǔ)，可看出幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.樁按照極限承載力設(shè)計(jì)，樁的承載能力得到充分的利用;2.與常規(guī)樁基相比，減少用樁數(shù)量約30%～40%，大大降低了基礎(chǔ)樁基工程的造價(jià);3.充分發(fā)揮了樁對(duì)基礎(chǔ)沉降的控制能力;4.預(yù)制樁基礎(chǔ)與其他地基處理技術(shù)相比，也能更好的控制施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。

三、結(jié)語(yǔ)

常規(guī)的樁基是上部結(jié)構(gòu)所有荷載全部由樁承擔(dān)，不考慮樁間土與筏板底面之間的荷載傳遞。減沉樁基礎(chǔ)是上部結(jié)構(gòu)荷載一部分由樁承擔(dān)，另一部分由樁間土承擔(dān)，也就是樁土共同作用。因而比常規(guī)樁基可以減少樁的數(shù)量，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益，不僅減少了沉降量，而且沉降控制比較均勻，根據(jù)建筑的使用要求能確定容許的沉降量，可保證建筑的正常與安全使用，具有很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)這個(gè)工程的簡(jiǎn)單分析，減沉樁設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵要計(jì)算出沉降與樁數(shù)之間的關(guān)系，推算出合理的荷載分?jǐn)偙?。本工程樁不但作為減沉使用，還做抗浮使用，所以在減沉基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上不能作為典型的工程案例，僅供大家一起學(xué)習(xí)探討。

參考文獻(xiàn)：

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[3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法及實(shí)例分析 ?朱炳寅主編 ?中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2013