芻議樁基工程基礎設計要點

1、芻議樁基工程基礎設計要點芻議樁基工程基礎設計要點劉吉光杭州鐵路設計院有限責任公司 310006摘要：世界各城市的生產和消費的發(fā)展達到一定程度后，莫不積極致力于提高城市建筑的層數(shù)。實踐證明，高層建筑可以帶來明顯的社會經濟效益。高層建筑樁基礎設計無論是在造價還是在結構上都占據(jù)著重要的位置。本文從樁形選擇、樁長設計、樁偏差處理、質量問題等幾個方面出發(fā)，對樁樁基礎設計中的常見問題進行了分析。關鍵詞：高層建筑；樁型；基礎設計樁基工程作為高層建筑的基礎之石，是一項繁重而復雜的過程，在此過程中設計人員應在深刻理解規(guī)范的基礎上，注重概念設計，選擇合適的樁型，優(yōu)化樁的布置方式，正確合理的使用計算軟件，使上部結構

2、荷載直接、有效、分散的傳遞到土中，統(tǒng)籌兼顧，從各方面使之合理化，做到“安全適用、技術先進、經濟合理、確保質量、保護環(huán)境”。一、靜載荷試驗目前的樁基礎設計過程往往受到時間的約束。首先根據(jù)地質報告提供的參數(shù)確定單樁承載力設計值，根據(jù)這個估算的單樁承載力直接進行樁基礎設計并施工，等工程樁施工結束后再挑選試樁進行靜載荷試驗。這個過程具有相當?shù)牟豢茖W性，結果符合估算要求則皆大歡喜，否則因工程已施工完畢補樁困難，且有時因地質報告有出入會給施工帶來諸多不便。主要存在兩個問題：一是根據(jù)地質報告提供的樁周土摩擦力標準值及樁端土承載力標準值由建筑樁基技術規(guī)范（jgj94-2008）計算的場區(qū)單樁承載力標準值是一個

3、經驗數(shù)值，不宜直接采用。近年來筆者通過各類樁基礎中試樁及工程樁的檢測，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)樁的實際承載力均大于計算值，有些相差較大，因此按試樁獲得的實際承載力將會比按勘察報告估算的承載力來布置基礎會產生更大的經濟效益；二是當場地不均勻或地質報告數(shù)值有偏差的情況下，不進行試樁而直接按地質報告進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。二、合理選擇樁型及樁長樁基礎設計中對樁型及樁長的合理選擇均會對基礎設計產生重大的影響，合理的樁型及樁長選擇將產生巨大的經濟效益。筆者在某項住宅設計中，起初考慮時間原因采用 d400 的預應力管樁，根據(jù)地質報告采用樁長 l=16m，單樁承載力極限標準值為 850k

4、n，預算基礎部分造價約為 160 元/m2，在整個住宅造價中占了相當大的比例；隨后筆者結合本工程特點，樁長不變，將樁型改為 250250的預制鋼筋混凝土小方樁，單樁承載力極限標準值為 600kn，采用小方樁后預算造價約為 90 元/m2，綜合經濟價值明顯。由此可見，選擇合理的樁型對工程的造價產生巨大的影響。同樣，樁基礎設計中樁長的選擇也至關重要。在某一高層住宅樁基礎設計中，根據(jù)勘察報告采用 d500 預應力管樁，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；采用 34m 樁，則需要樁數(shù)

5、 200 根。從樁本身而言，兩種方案總的工程樁延米數(shù)量相當，但仔細分析可知：采用 25m 樁為滿樘布樁，所需筏板厚約為 1200mm；采用 34m 樁為墻下布樁，筏板厚可減至 900mm，經濟效益明顯。因此，設計人員在樁基礎設計中一定要考慮施工可行性等多方面進行多種方案比較，選擇合理的樁型與樁長。三、關于樁位偏差的控制和處理樁基礎施工中必須嚴格控制樁位偏差，特別是對于承臺樁及條形樁，樁位偏差將產生很大的附加內力使樁基礎設計處于不安全的狀態(tài)。對于樁位偏差的控制主要在兩方面：其一，樁位的豎向偏差。當樁端位于一般土層時，應以控制樁端設計標高為主，貫入度為輔。2008 年樁基規(guī)范沒有樁頂偏差具體要求，

6、參見建筑樁基技術規(guī)范（jgj94-2008）第 7.4.12 條規(guī)定控制樁頂標高的允許偏差為-50+100mm，但實際施工中偏差通常遠比規(guī)定大。當樁頂標高高于設計標高時，則需劈樁，對于預應力管樁等空心樁來說，樁頂有樁帽，劈樁既困難又不經濟；而當樁頂標高低于設計標高時，又需補樁頭，這既影響工期又浪費金錢。因此施工單位在施工過程中必須嚴格控制樁頂標高，盡可能地使工程樁標高同設計一致。其二，樁位的水平偏差。根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范（jgj94-2008）第 7.4.5 條規(guī)定斜樁傾斜度的偏差不得大于傾斜角正切值的 15%，在施工過程中發(fā)現(xiàn)樁位偏差較大則應及時補樁處理。針對 416 根承臺的樁基，jgj9

7、4-2008 規(guī)范第 7.4.5 條中規(guī)定允許偏差為 1/2 樁徑或 1/2 邊長。筆者強調實際施工時，樁放樣復測位置及垂直度不得大于 0.5%，沉樁中也應分段復測樁位的偏差和垂直度偏差。另外，對于小直徑樁（d250）必須對其樁位偏差進行嚴格控制而不應按上述規(guī)范標準，筆者建議對承臺樁可控制 70mm；對于條形承臺則區(qū)分垂直于條形承臺方向 50mm，平行于條形承臺方向 70mm，這些要求必須在施工前予以明確。當然樁位偏差滿足規(guī)范或設計要求僅代表樁基本身驗收合格，而對于由此引起的承臺整體偏心或基礎高度損失則必須另行處理，可以采取增加承臺剛度或加大拉梁剛度、配筋來解決承臺整體偏心的問題，實際工程中需

8、針對具體情況相應處理。四、承臺、聯(lián)系梁、承臺梁、筏板的計算4.1 樁承臺應滿足受彎、受剪、受沖切、局部受壓，承臺厚度一般由受沖切控制，同時柱縱筋在承臺內的直錨長度應滿足jgj 94-20084.2.5 條，且樁頂縱向主筋錨入承臺內的長度應滿足jgj 94-20084.2.4 條。對雙柱聯(lián)合樁基承臺，當兩柱之間出現(xiàn)負彎矩時應設置暗梁或者在承臺頂部配筋。4.2 承臺與承臺之間一般應設聯(lián)系梁。聯(lián)系梁的截面尺寸及配筋按下述方法確定：以柱剪力作用于梁端，按軸心受壓構件確定其截面尺寸，寬度不宜小于250mm，高度一般為承臺中心距的 1/101/15；配筋則取與軸心受壓相同的軸力，按軸心受拉構件計算。在抗震

9、設防區(qū)也可取柱軸力的 1/10 為梁端拉壓力確定截面尺寸及配筋。當聯(lián)系梁上有隔墻時，聯(lián)系梁按拉彎構件計算配筋，可以把計算的彎矩及軸力輸入 pkpm 計算軟件 gj 模塊快速計算。4.3 當采用剪力墻下設置承臺梁，承臺梁下布樁時，樁應盡量布置在墻下，以減少承臺梁內力及配筋。承臺梁計算經常出現(xiàn)抗剪、抗彎不足，一般都調整承臺梁截面寬度、高度等，在條件允許的情況下，可以把地面以下至承臺梁頂面的剪力墻墻肢加長，使獨立的墻肢之間的距離縮短或者聯(lián)系起來，增強承臺梁與上部剪力墻剛度，使承臺梁與相鄰剪力墻共同工作，使之更有利于承受上部荷載產生的彎矩、剪力。應注意承臺梁的計算應采用 jccad 里面的“樁筏筏板有

10、限元計算”模塊，而不是“基礎梁板彈性地基梁法計算”模塊。五、施工中關于特殊情況的處理樁基達到其極限承載力而無法壓至設計標高。兩種原因導致：一是地質報告有誤，樁實際承載力大于計算值，必須先做試樁以確定其合理的樁長及承載力；二是由于土層本身原因，譬如飽和砂土產生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入，這需要從施工措施上去解決。首先，必須制定合理的施工順序，例如跳打，使先期施工的樁產生的水壓力消散后再施工下一根樁；其次，對靜力壓樁來說，必須選擇有足夠壓樁力的施工機械，避免抬機現(xiàn)象出現(xiàn)；另外，采取引孔、設置排水孔等措施盡量減少空隙水壓力。壓樁時必須注意壓樁力應控制在樁身極限強度范圍以內，且應注意壓樁擠土作用對周邊建筑物的影響。管樁裂縫。預應力管樁以其強度高、制作周期短、比預制樁節(jié)省材料等優(yōu)點在工程設計中廣泛應用，但其也存在受剪能力差的不足之處。工程實踐中由于垂直度偏差或擠土等原因常會使管壁產生裂縫而影響質量。分析偏差資料后，可發(fā)現(xiàn)垂直度偏差 0.5%的管樁，管壁均已產生裂縫，這說明承載力已受影響，應對此類樁先糾偏再灌芯處理，使裂縫部位的傳力通過灌芯部分混凝土傳遞，經最終靜載荷試驗證明是切實可行的才可以。因此，管樁的實際施工中一定要注意控制好垂直度。因為樁基工程是繁重復雜，設計人員必須考慮到每一個環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧，才能使各方面合理化。六、結束語綜上所述，隨著國家經濟發(fā)展以及對城市基礎設