淺談樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程的應(yīng)用

楊會(huì)娟 劉麗偉

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市中各類高層建筑拔地而起，作為高層的基礎(chǔ)部分往往在整個(gè)建筑物投資中占據(jù)了很大的比例。而高層基礎(chǔ)往往采用樁基礎(chǔ)，因此，如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式，對于保證安全，節(jié)約投資、降低造價(jià)起著舉足輕重的作用。這就要求我們設(shè)計(jì)人員對每個(gè)建筑物的勘察報(bào)告進(jìn)行仔細(xì)分析，選擇一個(gè)最優(yōu)化的基礎(chǔ)方案。筆者就樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：樁基；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工程

樁基是一種歷史悠久且應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)形式，常用于豎向荷載大而集中或受大面積地面荷載影響的結(jié)構(gòu)以及在沉降方面有較高要求的建筑物的基礎(chǔ)。樁基工程是土建工程最重要的組成部分之一，其重要性不容置疑。

1 樁基設(shè)計(jì)中靜載荷的試驗(yàn)

在樁基設(shè)計(jì)中，靜載荷試驗(yàn)占有重要地位。在如今樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，容易受到時(shí)間的限制。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)靜載荷試驗(yàn)中，首先要根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的參數(shù)確定單樁承載能力設(shè)計(jì)值，之后再根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工，等到施工結(jié)束后挑選樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。這個(gè)過程具有不科學(xué)性，如果試驗(yàn)結(jié)果符合要求那么就可以完成任務(wù)，如果結(jié)果不滿足估計(jì)值，就會(huì)產(chǎn)生極大的不便。因?yàn)槭┕ひ呀?jīng)完成進(jìn)行修正和補(bǔ)樁也比較困難，同時(shí)因?yàn)榈刭|(zhì)報(bào)告對施工也會(huì)產(chǎn)生數(shù)值的出入，造成影響。這里主要有兩個(gè)問題，一是根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的樁周摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值及樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值由規(guī)范計(jì)算的場區(qū)單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，不宜直接采用。通過對各類樁基礎(chǔ)檢測，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樁的實(shí)際承載力相對于計(jì)算值普遍偏高，有些甚至差距很大，因此，如果根據(jù)試驗(yàn)要求，按照試樁的實(shí)際承載力比估計(jì)的承載力來設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)將會(huì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。二是當(dāng)場地不均勻或地質(zhì)報(bào)告數(shù)值有偏差的情況下，不進(jìn)行試樁而直接按地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行工程樁施工將給施工帶來巨大的困難且造成不必要的浪費(fèi)。如果在設(shè)計(jì)中，采用靜力壓樁，那么在實(shí)際施工中要求每根樁都要壓到要求的深度，因此就要提高樁身的強(qiáng)度，為了滿足這一點(diǎn)，對每根樁都采用劈樁，這就在時(shí)間和資金上造成了浪費(fèi)。因此，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，靜載荷試驗(yàn)是十分重要的步驟。因?yàn)殪o載荷試驗(yàn)工作質(zhì)量直接影響到樁基形式、樁規(guī)格和樁入土深度的確定，同時(shí)也對施工難易有密切影響。通過科學(xué)試驗(yàn)，取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，能使設(shè)計(jì)方案更加合理、可行和經(jīng)濟(jì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過縮短工期所獲得的效益。

2 樁基設(shè)計(jì)中樁型、樁長的設(shè)計(jì)

樁基設(shè)計(jì)中樁型和樁長的選擇對于樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)十分重要，科學(xué)合理的選擇樁型、樁基能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。舉個(gè)例子，在一次住宅設(shè)計(jì)中，由于時(shí)間緊迫，甲方要求采用D400的預(yù)應(yīng)力管樁，又根據(jù)地質(zhì)報(bào)告資料顯示，將樁長定為16m，單樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值為800kN，預(yù)算基礎(chǔ)部分造價(jià)約為150元/m2，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)算偏高。因此，經(jīng)筆者考場當(dāng)?shù)厍闆r，了解當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)后，最終決定設(shè)計(jì)樁長不變，將樁型改為300×300的預(yù)制鋼筋混凝土小方樁，單樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值為650kN，而當(dāng)?shù)仡A(yù)制小方樁的施工價(jià)位價(jià)錢比較低，整個(gè)基礎(chǔ)造價(jià)降低很多且符合本項(xiàng)工程的要求。因此節(jié)約了施工成本。綜合這個(gè)例子，可見合理選擇樁型對工程的造價(jià)影響很大。再則樁長的選擇也對于樁基設(shè)計(jì)結(jié)果有重要的影響，同樣進(jìn)行舉例說明，筆者在某一小區(qū)高層設(shè)計(jì)中，采用樁筏基礎(chǔ)形式，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，選擇D400預(yù)應(yīng)力管樁，可選擇的樁長有兩種，一種是樁長20m，單樁承載力特征值800kN，另一種是樁長30m，單樁承載力特征值1000kN。如果在設(shè)計(jì)中采用20m樁，將需要300根，如果選擇30m樁，需要200根。兩種方案工程樁延米數(shù)量相當(dāng)，但是筏板設(shè)計(jì)不同，用20m樁為滿樘布樁，所需筏板厚約為1100mm，而采用30m樁為墻下布樁，筏板厚可減至800mm，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因此，設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)，要準(zhǔn)備多種樁型和樁長的樁以供選擇，對方案進(jìn)行預(yù)算成本的比較，選擇既能滿足工程要求又具有很好的經(jīng)濟(jì)效益的方案。

3 土建工程中的控制與處理

在土建工程中，樁基施工中要嚴(yán)格控制樁的偏差，尤其是是對于承臺樁及條形樁，樁位的偏差都將產(chǎn)生很大的附加內(nèi)力，而使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處于不安全狀態(tài)，對施工結(jié)果產(chǎn)生影響。在樁基偏差控制上，我們主要注意的有兩點(diǎn)，樁基的豎向偏差與樁位的水平偏差。在樁基偏差控制中，根據(jù)JGJ94-2008我們通常要將樁頂標(biāo)高的偏差控制規(guī)范要求范圍之內(nèi)，但是在實(shí)際施工中，偏差這么大將引起繁重的引起繁重的施工任務(wù)或者出現(xiàn)損失，當(dāng)樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，則需要劈樁，特別對于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來說，樁頂有樁帽劈樁，在實(shí)際操作過程中困難又不經(jīng)濟(jì)。因此，要求設(shè)計(jì)人員在實(shí)際施工中，要盡可能讓工程樁標(biāo)高與設(shè)計(jì)相符，尤其是要考慮到施工過程中樁卸載后的回降量，如果不注意到回降量，施工后的樁基很可能高于設(shè)計(jì)標(biāo)高。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，要考慮到施工誤差，筆者根據(jù)往年經(jīng)驗(yàn)，建議考慮2mm偏差，這樣可以做到避免劈樁，也具有較好的可操作性，避免了工作量大，浪費(fèi)時(shí)間和資金。根據(jù)JGJ94-2008規(guī)范規(guī)定的樁位的偏差，在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制樁位偏差在規(guī)范范圍之內(nèi)。不同的人群會(huì)有不同的理解，這就要求我們在設(shè)計(jì)過程中最好明確樁位偏差的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。此外，對于直徑比較小的樁，要對樁位偏差進(jìn)行嚴(yán)格控制。當(dāng)樁位偏差滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，代表了樁基礎(chǔ)本身是合格的，但是在實(shí)際施工中是否不會(huì)產(chǎn)生承臺整體偏心或者高度損失等不確定性，還要在實(shí)際施工中不斷進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整，對于樁偏心我們可以采取增加承臺剛度或加大拉梁剛度、配筋來解決，這在實(shí)際工程中需針對具體情況相應(yīng)處理。在實(shí)際施工中，還可能出現(xiàn)特殊情況，對于特殊情況要進(jìn)行特殊處理。如果發(fā)生撞擊達(dá)到其極限承載力而無法壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況時(shí)，可能有兩點(diǎn)原因。一點(diǎn)是地質(zhì)勘查報(bào)告發(fā)生失誤，因此首先要對地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行優(yōu)先檢查。如果勘查報(bào)告無誤，則可能是由于土層本身原因，譬如說飽和砂土產(chǎn)生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入，這就需要我們從施工措施上去解決。一般采用跳打的方法，將前面施工的樁產(chǎn)生水壓力敲散，再進(jìn)行下一根樁的施工。對于靜力樁來說，要有足夠的施工機(jī)械，以防止出現(xiàn)抬機(jī)現(xiàn)象，另外可以采取引孔地位方法，通過在管樁的底部設(shè)置排水孔等相關(guān)有效措施，目的是盡量減少空隙水壓力。當(dāng)然，在壓樁時(shí)，工作人員必須注意壓樁力的控制。通常情況下，要保證壓樁力控制在樁身極限強(qiáng)度范圍以內(nèi)，并且在實(shí)際施工中且應(yīng)注意壓樁擠土作用對周邊建筑物的影響。在工程施工上，還有很多問題。我們要求技術(shù)人員在施工時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的工作，不可隨意按照自己的意愿更改或者刪除設(shè)計(jì)內(nèi)容。在施工過程中，不得偷工減料，施工工藝的選擇上要嚴(yán)格按照工程施工標(biāo)準(zhǔn)。在工程施工中，工程技術(shù)人員要一絲不茍的處理遇到的問題，從而保證合理的運(yùn)用，達(dá)到相應(yīng)的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在施工之前還要注意相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。施工準(zhǔn)備工作是施工的基礎(chǔ)和前提，只有準(zhǔn)備的完好充分，才能夠保證工程在施工過程中有序無誤的進(jìn)行。

4 結(jié) 語

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，高層建筑已經(jīng)是城市的必然趨勢，因此作為高層基礎(chǔ)部分的樁基礎(chǔ)就在土建工程中占有重要的地位。如何選擇樁基礎(chǔ)的樁型和樁長對于保證安全，節(jié)約投資，降低造價(jià)起著重要的作用。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要注意靜載荷試驗(yàn)的科學(xué)合理性以及樁型、樁長的合理選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]劉蘇.成層地基中基樁沉降計(jì)算的非線性分析[D].湖南大學(xué)，2013.