建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計探討

馮開宇

摘 要：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)。因此，建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計直接關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性。文中，主要就針對建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計進行了探討。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ);設(shè)計;荷載

隨著經(jīng)濟發(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、降低造價起著舉足輕重的作用。這就要求我們設(shè)計人員對每個建筑物的勘察報告進行仔細分析，選擇一個最優(yōu)化的基礎(chǔ)方案。筆者就以下幾方面對樁基礎(chǔ)設(shè)計中值得注意的問題進行探討。

一.靜載荷試驗確定單樁豎向承載力特征值的重要性

目前的樁基礎(chǔ)設(shè)計過程，往往先根據(jù)地質(zhì)勘察報告提供的參數(shù)確定單樁載力設(shè)計值，根據(jù)這個估算的單樁承載力直接進行樁基礎(chǔ)設(shè)計并施工，待基礎(chǔ)施工完成后再進行工程樁豎向承載力檢驗。實際上這個計算的單樁豎向承載力特征值是一個經(jīng)驗取值。在地質(zhì)報告中單樁豎向承載力特征值按下式進行估算：Ra=QpaAp+Up∑Qsa1i

式中：Ra：單樁豎向承載力特征值（kpa）

Up：樁身周邊長度（m）

Qsa：樁周第i層土的磨擦力特征值（kpa）

1i：樁周第i層土的厚度（m）

Qpa：樁端土的承載力特征值（kpa）

Ap：樁底端橫截面面積（㎡）

其結(jié)果僅供參考，在大多數(shù)情況下這個計算值小于單樁靜載荷試驗值，是能滿足設(shè)計要求的，有些相差幅度較大，因此按試樁獲得的實際承載力將會按地質(zhì)勘察報告估算的承載力來布置基礎(chǔ)將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。但是，有些情況是樁機全面進場后發(fā)現(xiàn)該樁型不適合本場地施工或發(fā)現(xiàn)樁承載力遠小于地質(zhì)報告提供的計算值，此時再改樁型或因樁基已施工完畢，補充樁數(shù)也很困難，如仍按計算值進行樁基施工，樁基礎(chǔ)就會發(fā)生安全問題。所以現(xiàn)場單樁靜載試驗確定單樁豎向極限承載力顯得十分重要。

二.樁基方案的選擇

樁基礎(chǔ)設(shè)計中樁基方案合理選擇均會對基礎(chǔ)設(shè)計產(chǎn)生重大的影響，合理的樁型將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

（一）分類。第一，按照承載性分類：端承型樁、摩擦型樁;第二，按照使用功能分類：豎向抗拔樁、豎向抗壓樁、復(fù)合受載樁;第三，按照樁身材料分類：鋼柱、混凝土樁、組合材料樁;第四，按照樁的方法分類：擠土樁、部分擠土樁、非擠土樁。

（二）具體工程分析。金堂某安置房2#地塊，總建筑面積18萬平方米，地下一層，地上28層，高層住宅小區(qū)，剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)地勘報告，土層分布為素填土，粉質(zhì)粘土，細砂層，松散卵石，挖至地下室底板時，土層是細砂層，距稍密卵石層還有3～4M，故不能直接采用天然基礎(chǔ)， 由地勘報告建議，應(yīng)采用樁基礎(chǔ)，樁方案有人工挖孔樁，預(yù)應(yīng)力管樁，鉆孔灌注樁，CFG樁復(fù)合地基.現(xiàn)以6#樓為例，作幾方面比較：

通過以上分析，管樁最便宜，但施工困難，可實施性差.在本工程中，鉆孔灌注樁無論從造價還是施工工藝上，相比其他樁型更具有優(yōu)勢，故選擇鉆孔灌注樁.

由此分析，根據(jù)具體工程情況，進行不同的樁基礎(chǔ)比較，從而選出更適合本工程的基礎(chǔ)形式具有很重要的意義。

（三） 樁長的重要性。同樣樁基設(shè)計中對樁長的選擇也至關(guān)重要，在某一高層住宅樁筏基礎(chǔ)設(shè)計中，根據(jù)勘察報告采用D500預(yù)應(yīng)力管樁，可選樁長有：樁長25m ，單樁承載力特征值Ra=900kN;樁長34m，單樁承載力特征值Ra=1300kN.采用25m樁，約需要樁數(shù)290根;而采用34m 樁，則需要工程樁200根。從樁本身而言，兩種方案總的工程樁延米數(shù)量相當，但我們分析一下由此而相對應(yīng)的筏板設(shè)計，采用25m 樁為滿樘布樁，所需筏板厚約為1200mm，而采用34m 樁為墻下布樁，筏板厚可減至900mm，經(jīng)濟效益明顯。因此，我們設(shè)計人員在樁基礎(chǔ)設(shè)計中一定要采用多方案比較，選擇合理的樁型與樁長。

三、樁基礎(chǔ)設(shè)計的常見問題

（1）標高與平面布置。標高和平面位置布置是樁基設(shè)計和現(xiàn)場測量放線確定樁位樁長的重要依據(jù)，但實際設(shè)計中容易被忽略，存在的問題如：柱底軸力圖的柱網(wǎng)關(guān)系與建筑圖不一致;樁群承載力合力點與長期荷載重心偏離過大;勘察報告上標高與設(shè)計所用標高不一致，無法確定持力層的標高;樁基礎(chǔ)施工圖中沒有明確持力層層號及樁進入持力層的深度。

（2）地下水位。正常使用階段存在的抗浮問題，則需要進行專門的抗浮設(shè)計，常用有抗拔樁、抗拔土錨、利用基坑支護樁和增加地下車庫覆土厚度等設(shè)計方法。對于施工期間存在抗浮問題的只需要在施工期間注意降排水和監(jiān)測即可。

（3）沉降計算。高程建筑由于主樓與裙樓上部結(jié)構(gòu)荷載差異很大，二者樁型、樁長、樁持力層均有較大差異，應(yīng)進行沉降驗算，后澆帶也是實際解決此類問題較為實用的方法，總說明中應(yīng)見后澆帶的施工要求;

（4）配筋長度與配筋率。為確保質(zhì)量，對不同樁型、不同受力特征、復(fù)雜土層條件下樁基的配筋長度和配筋率規(guī)范中均有不同規(guī)定，此方面應(yīng)注意的問題如：應(yīng)根據(jù)計算進行配筋;挖孔樁樁徑不小于800mm，會有層數(shù)不多的情況下挖孔樁樁身配筋率有的過小，應(yīng)按GB50007-2011第8.5.2條進行合理調(diào)整;按JGJ94-2008要求，根據(jù)驗算發(fā)現(xiàn)抗拔樁鋼筋配筋不足;抗拔樁應(yīng)提供抗拔承載力特征值，抗拔樁應(yīng)通長配筋，才符合JGJ94-2008第4.1.1）條;人工挖孔樁按端承載樁設(shè)計配筋長度應(yīng)滿足GB50007-2011第8.5.3條;基樁系摩擦端承樁，在坡地上（基巖坡差很大），基樁配筋宜通長配置;沉管灌注樁鋼筋籠長度應(yīng)穿過軟弱層，才滿足GB50007-2002第8.5.3條等。

（6）樁間距。為了避免擠土效應(yīng)對成樁質(zhì)量的影響，設(shè)計中應(yīng)控制樁間距在允許范圍之內(nèi)。樁距過小，考慮到施工的實際情況，采用跳打方式不是解決問題的，最佳途徑首先應(yīng)考慮調(diào)整布樁。

（7）樁身強度與耐久性。規(guī)范對樁身強度驗算和耐久性明確了要求，樁身強度應(yīng)根據(jù)GB5007-2011第8.5.10條驗算;應(yīng)根據(jù)規(guī)范確定地下砼構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)件保護層厚度;應(yīng)根據(jù)場地的環(huán)境類別及設(shè)計要求決定砼強度等級。

總之，樁基工程是一繁重而復(fù)雜的過程，我們設(shè)計人員一定要考慮到每一個環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧，從各方面使之合理化。好的設(shè)計不僅僅是要保證建筑物安全，更要使設(shè)計經(jīng)濟合理。