談墩基在工程中的應(yīng)用

趙 淑 英

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

談墩基在工程中的應(yīng)用

趙 淑 英

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

介紹了墩的定義及樁與墩的區(qū)別，基于墩基的設(shè)計要求，結(jié)合工程實例，從墩基計算、墩基有關(guān)要求、墩身護(hù)壁施工注意事項等方面，分析了墩基礎(chǔ)的設(shè)計過程，最后指出墩基礎(chǔ)一般用于好土層埋深較淺的多層建筑。

墩基，樁基礎(chǔ)，承載力

目前在我國的結(jié)構(gòu)規(guī)范中沒有關(guān)于墩基的任何技術(shù)規(guī)定，鑒于設(shè)計人員對墩基礎(chǔ)的設(shè)計比較模糊，而且實際也用的比較少，在這里介紹一下以供大家參考。墩基礎(chǔ)一般用于多層建筑，在一些坡地及好土層，巖層埋深較淺的場地，采用墩基礎(chǔ)是不錯的選擇。

1 墩的定義及樁與墩的區(qū)別

墩的定義:

1)《建筑巖土工程勘察基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》中，墩的定義指的是直徑大于800 mm的大直徑混凝土灌注樁，成孔用人工或機(jī)械成孔。

2)朱炳寅教授主編的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析》中，墩指的是長度或樁的有效長度小于6 m的大直徑擴(kuò)底樁。

3)綜上所述，墩是大直徑樁。

樁與墩的區(qū)別:

1)在方曉陽的《基礎(chǔ)工程手冊》中解釋道，樁和墩的區(qū)別主要體現(xiàn)在施工方法的不同。墩基是人工或機(jī)械成孔，依據(jù)土質(zhì)情況的不同井孔采取加護(hù)壁還是不加護(hù)壁，最后用混凝土灌孔。樁則是將結(jié)構(gòu)構(gòu)件打入或振入土中，而使土擠壓考慮土的側(cè)摩阻力。

2)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——結(jié)構(gòu)》中主要使用構(gòu)件長度來區(qū)分墩基和擴(kuò)底樁。人工挖孔樁的樁長是有限制的，不宜大于40 m，不宜小于6 m，樁長不大于6 m的一般情況下都按墩基礎(chǔ)計算，還有一種情況是樁長盡管大于6 m，但樁長比擴(kuò)底直徑之比值L/D<3也按墩基考慮。

3)從計算方法上來說，墩基礎(chǔ)仍然屬于天然地基，基底面積按天然地基的設(shè)計方法進(jìn)行計算，這樣設(shè)計既簡單又安全，不同于樁的設(shè)計方法，所以可以不做載荷試驗，深受設(shè)計和施工的歡迎。

墩基的設(shè)計要求：

1)墩基承載力特征值計算不同于樁的計算，計算不考慮土對墩身的側(cè)摩阻力，而是同天然地基一樣，采用深寬修正后的持力層承載力特征值。巖石承載力特征值不考慮深寬修正。

2)天然地基持力層承載力特征值的要求詳見GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第5.2.3條～第5.2.6條的規(guī)定。

3)墩身混凝土強(qiáng)度驗算同樁身混凝土強(qiáng)度驗算。

4)墩基礎(chǔ)承載力計算，軟弱下臥層驗算和沉降驗算同天然地基一樣，具體要求詳見GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第5章的相關(guān)規(guī)定。

墩基礎(chǔ)的構(gòu)造要求：

1)墩身的混凝土強(qiáng)度通常情況下不得小于C20；墩身縱筋不得小于8φ12，還得滿足最小配筋率不小于0.40%，箍筋直徑不得小于8，間距為200～300，墩頂1.5 m的范圍內(nèi)箍筋直徑和間距宜加強(qiáng)；墩基礎(chǔ)擴(kuò)底部分一般不用配鋼筋。

2)墩基的成孔在工程中通常情況下采用的都是人工挖孔和機(jī)械成孔的方法。采用人工挖孔時，墩身直徑不小于0.8 m，采用機(jī)械成孔時，墩身直徑為0.8 m～1.0 m；墩底擴(kuò)底直徑不宜大于墩身直徑的3倍，擴(kuò)底墩墩間中距不應(yīng)小于3d，兩墩底之間的凈距不應(yīng)小于1 m。

3)墩底進(jìn)入持力層的最小深度與土質(zhì)有關(guān)：一般情況下粘性土和砂類土為1.5 m，砂卵石和卵石層為0.5 m，基巖也是0.5 m。持力層的深度還應(yīng)考慮到特殊土，巖溶，震陷液化等影響。

4)墩身及擴(kuò)底尺寸要求見圖1。

5)墩基的承臺：有基礎(chǔ)梁時可不設(shè)承臺。承臺的尺寸應(yīng)能滿足鋼筋錨固，連接柱與墩的要求，承臺邊至墩邊的凈距不應(yīng)小于200 mm；承臺上下均雙層雙向配筋，其直徑不應(yīng)小于12，間距不宜大于150 mm。

6)墩身鋼筋混凝土保護(hù)層厚度無護(hù)壁時不應(yīng)小于50 mm，有護(hù)壁時不應(yīng)小于35 mm。

7)墩基與承臺，墩身與承臺的連接同樁的構(gòu)造做法，具體見國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第4.2.5條。對于一柱一墩，承臺與承臺之間應(yīng)雙向設(shè)置連系梁(拉梁)，連系梁的截面及配筋應(yīng)由計算確定；一柱一墩一般都是通過承臺將柱與墩連接，也可以將柱與墩直接連接。如直接連接時，墩周邊與柱邊之間的最小距離還需滿足杯口基礎(chǔ)與預(yù)制混凝土柱的杯壁厚度的要求，具體見國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范表8.2.4-2，另外還得進(jìn)行局部承壓驗算。

2 工程實例具體設(shè)計

某酒店的四合院，多層建筑，地上2層，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)本工程地質(zhì)報告提供的土層來看，第①層為雜填土比較厚，第②層為粉土，fak=120 kPa，第③層為粉土，fak=150 kPa，第④層是粉質(zhì)粘土，fak=160 kPa。設(shè)計初步定為挖掉全部雜填土換灰土，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。施工圖出圖后，在施工當(dāng)中，由于周邊緊鄰建筑都為民宅，大開挖會導(dǎo)致周邊的建筑物基礎(chǔ)出現(xiàn)問題，影響到整個結(jié)構(gòu)的安全。甲方提出問題后，設(shè)計院針對目前的實際情況，基礎(chǔ)改用了墩基礎(chǔ)，很好的解決了問題。下面就本工程介紹一下墩基礎(chǔ)的設(shè)計過程。

1)墩基計算：

基礎(chǔ)平面布置圖見圖2。

墩基礎(chǔ)持力層位于第③層粉土上，fak=150 kPa，墩底標(biāo)高為-7.000，室內(nèi)外高差為450 mm，樁長為6 m，樁身直徑為800 mm，要求樁底進(jìn)入第③層粉土層不少于1.5 m，混凝土強(qiáng)度等級為C30。取DJI來計算，DJI上部豎向荷載N=520 kN(標(biāo)準(zhǔn)值)。

按天然地基方法來計算墩基基底面積。深度修正系數(shù)為1.5，寬度不修正。

修正后的承載力特征值：

fa=150+1.5×18×(7.3-0.45-0.5)=321.45 kPa。

墩底面積:

As=520/(321.45-20×7.3)=3.0 m2。

墩底擴(kuò)底直徑D:

As=3.14×D2/4,D=1.950 m(取2.0 m)。

則：

h1=0.15×2.0=0.3 m=300 mm；h=1.2 m(1 200 mm)。

墩身強(qiáng)度計算：依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第8.5.11條公式。

Q=1.35×520=702 kN(設(shè)計值)。

fc=14.3 N/mm2。

AP=3.14×0.8×0.8/4=0.502 4 m2。

工作條件系數(shù)取0.7,則：

0.7×14.3×0.502 4×106=5 029 kN>Q=702 kN(滿足要求)。

墩身配筋采用構(gòu)造配筋：

As=0.502 4×106×0.004=2 009.6 mm2。

墩基通過承臺與柱連接，承臺厚度取h=650 mm，配筋按構(gòu)造配筋：

As=650×1 000×0.001 5=975 mm2。

2)墩基有關(guān)要求：

a.墩基墩身主筋混凝土保護(hù)層厚度為50 mm,承臺鋼筋混凝土保護(hù)層厚度為100 mm。

b.墩基墩身與承臺的連接墩頂嵌入承臺100 mm，底板施工前應(yīng)清除墩頂浮漿。

c.墩身長超過4 m,應(yīng)沿墩長每隔2 m設(shè)一道直徑為12的焊接加勁箍筋。

3)墩基檢測及施工注意事項：

a.墩基質(zhì)量檢查與驗收應(yīng)嚴(yán)格按JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第9章的要求和JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范及其他現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定的要求，墩基質(zhì)量檢驗合格后方可進(jìn)行下道工序的施工工作。

b.施工后應(yīng)按規(guī)范有關(guān)樁的要求檢查墩身墩位偏差。

c.施工完成后,應(yīng)先進(jìn)行墩身完整性檢測,墩身完整性檢測數(shù)量為全部樁。

d.施工期間，應(yīng)采取可靠措施保證施工期間主體結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。

4)墩身護(hù)壁施工注意事項：

a.必須設(shè)置護(hù)壁，若施工單位經(jīng)驗豐富時可不受此限。

b.墩身護(hù)壁采用的混凝土強(qiáng)度等級為C20，鋼筋為HRB400。

c.第一節(jié)護(hù)壁應(yīng)滿足護(hù)壁圈中心線與設(shè)計軸線偏差小于20 mm，護(hù)壁頂高出場地地面150 mm～200 mm，壁厚相對下面護(hù)壁壁厚加厚100 mm～150 mm；上下節(jié)護(hù)壁要互相搭接，長度不得小于50 mm。

d.擴(kuò)大頭部分在施工中可以不設(shè)護(hù)壁，如果是土質(zhì)不好的情況則需要處理以保證施工安全。

3 結(jié)論和建議

通過實例分析說明墩基礎(chǔ)的受力性質(zhì)介于樁基礎(chǔ)和天然基礎(chǔ)之間。墩基礎(chǔ)仍然屬于天然地基，同時墩身還得滿足樁的相關(guān)要求。這樣設(shè)計簡單，而且安全，希望大家在以后的設(shè)計當(dāng)中遇到好土層埋深較淺的多層建筑，基礎(chǔ)可以考慮選用墩基礎(chǔ)。墩基礎(chǔ)施工快，無噪聲，以后在工程應(yīng)用中會越來越廣泛。

[1] 朱炳寅.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析[J].墩基礎(chǔ)，2007(b11):12.

[2] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGJ 106—2014,建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

Discussionontheapplicationofpierfoundationintheengineering

ZhaoShuying

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the pier definition and the difference between pile and pier. Based on the pier foundation design demands, combining with engineering examples, starting from aspects of pier foundation calculation, pier foundation demands, and pier wall protecting and construction matters, it analyzes the pier foundation design process, and finally points out that: pier foundation is generally suitable in multi-story building with rich stratum and shallow embedding.

pier foundation, pile foundation, bearing capacity

TU471

：A

1009-6825(2017)24-0059-03

2017-06-13

趙淑英(1978- )，女，工程師