墩基礎(chǔ)的設(shè)計探討

谷春濤蘇永章

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

綜合論述

墩基礎(chǔ)的設(shè)計探討

谷春濤蘇永章

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

通過查閱一些資料及規(guī)范，對墩基礎(chǔ)計算及構(gòu)造要求進(jìn)行探討。

墩基礎(chǔ)；墩基礎(chǔ)計算；構(gòu)造要求

0 概述

在《建筑巖土工程勘察基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》中，關(guān)于“墩”的定義是：“用人工或機械在巖土中成孔現(xiàn)場灌注的直徑一般大于800mm的混凝土柱，亦稱為大直徑樁”。由于截面尺寸較大、樁長相對較短，粗大似墩，故稱為墩基礎(chǔ)。由于墩基礎(chǔ)具有施工方便，承載力高，節(jié)省造價，施工質(zhì)量較容易控制等優(yōu)點，因而在實際工程中應(yīng)用還是比較廣泛的?！度珖裼媒ㄖこ淘O(shè)計技術(shù)措施》結(jié)構(gòu)篇（地基與基礎(chǔ)）3.11.1條注明“人工挖孔樁樁長少于6m，或樁長雖大于6m,但柱長L與擴(kuò)底直徑D之比小于3的,均應(yīng)按墩基礎(chǔ)考慮”。墩基礎(chǔ)的基底面積按照天然地基設(shè)計方法進(jìn)行計算，而墩身構(gòu)造要求按人工挖孔樁標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。這里就墩基礎(chǔ)的設(shè)計方法及構(gòu)造要求做一些分析及探討。

1 墩基礎(chǔ)的計算

1）單墩承載力特征值或墩底面積計算不考慮墩身側(cè)摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力層承載力特征值或按抗剪強度指標(biāo)確定的承載力特征值。持力層承載力特征值的確定應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002第5.2.3條的規(guī)定。巖石持力層承載力特征值不進(jìn)行深寬修正。國內(nèi)外大量的資料和文獻(xiàn)表明，通過靜載試驗確定的墩基豎向承載力最為準(zhǔn)確，但是耗時較長，費用較高，因此很少采用。

2）對于置于堅硬土層或巖層上的墩基礎(chǔ)，其承載力可能是由墩身材料強度控制，墩身混凝土強度驗算應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2002第8.5.9條的規(guī)定。

3）墩基礎(chǔ)變截面處沖切應(yīng)滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002第8章有關(guān)規(guī)定；當(dāng)墩基礎(chǔ)混凝土強度小于上部柱混凝土等級時，墩的局部受壓承載力應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010-2010有關(guān)規(guī)定；墩底壓力的計算、墩底軟弱下臥層驗算及單墩沉降驗算應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002第5章地基計算中的有關(guān)規(guī)定；墩基礎(chǔ)水平承載力計算可參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008設(shè)計方法。

2 墩基礎(chǔ)的構(gòu)造要求

1）墩身混凝土強度等級不宜低于C25，墩身的混凝土保護(hù)層厚度不得小于50mm；

2）墩基礎(chǔ)的主筋應(yīng)通過計算確定，當(dāng)采用構(gòu)造配筋時，配筋率宜在0.2%～0.65%之間，大截面取小值，小截面取大值；墩身配筋長度不應(yīng)小于墩長的1/3和3.5D（D為墩身直徑）中的較大值。

3）墩基礎(chǔ)宜設(shè)計成一柱一墩，墩頂應(yīng)設(shè)墩帽，且嵌入應(yīng)不小于100mm,墩帽每邊大于墩身不應(yīng)小于200mm，厚度不宜小于350mm，墩身主筋錨入墩帽內(nèi)長度不應(yīng)小于35倍主筋直徑。

4）墩基礎(chǔ)成孔宜采用人工挖孔、機械鉆孔的方法施工。根據(jù)《建筑樁技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第4章有關(guān)規(guī)定，對于持力層承載力較高、上覆土層較差的抗壓樁和樁端以上有一定厚度較好土層的抗拔樁，可采用擴(kuò)底；擴(kuò)底端直徑與樁身直徑之比D／d,應(yīng)根據(jù)承載力要求及擴(kuò)底端側(cè)面和樁端持力層土性特征以及擴(kuò)底施工方法確定，挖孔樁的D／d不應(yīng)大于3，鉆孔樁的D／d不應(yīng)大于2.5。擴(kuò)底端側(cè)面的斜率應(yīng)根據(jù)實際成孔及土體自立條件確定，a／hc可取1／4～1／2，砂土可取1／4，粉土、黏性土可取1／3～1／2。擴(kuò)底端底面一般呈鍋底形，矢高h(yuǎn)b可取(0.15～0.20)D。

5）應(yīng)盡量選擇較硬的土層或巖層作為墩端持力層。墩端全斷面進(jìn)入持力層深度，對于黏性土、粉土、砂土、全風(fēng)化及強風(fēng)化軟質(zhì)巖等，不宜小于2d；對于卵石、碎石土、強風(fēng)化硬質(zhì)巖等，不宜小于1d。墩端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖時，墩全斷面嵌入巖層的深度不宜小于0.4d及0.5m。

6）墩的最小中心距應(yīng)滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第3章有關(guān)規(guī)定。持力層起伏很大時，應(yīng)綜合考慮相鄰墩墩底高差與墩中心距之間的關(guān)系，進(jìn)行持力層穩(wěn)定性驗算，不滿足時可調(diào)整墩距或墩底標(biāo)高。

3 結(jié)語

這里主要從墩基礎(chǔ)的概念及設(shè)計方法出發(fā)，對墩基礎(chǔ)的計算及構(gòu)造要求進(jìn)行探討。墩基礎(chǔ)仍屬于天然地基，因此免去了單墩荷載試驗，大大縮短了工期。此外，墩基礎(chǔ)可降低工程造價，施工質(zhì)量也有保證。因此，在巖層埋深較淺，介于樁基礎(chǔ)及淺基礎(chǔ)之間時，設(shè)計人員可優(yōu)先考慮墩基礎(chǔ)方案。

[1]JGJ84-92,建筑巖土工程勘察基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施[M].結(jié)構(gòu)篇（地基與基礎(chǔ)）,中國計劃出版社.

[3]GB50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].