建筑樁基礎設計探討

馮開宇

摘 要：樁基是一種歷史悠久且應用廣泛的基礎形式，常用于豎向荷載大而集中或受大面積地面荷載影響的結構以及在沉降方面有較高要求的建筑物的基礎。因此，建筑樁基礎設計直接關系到建筑物的穩定性。文中，主要就針對建筑樁基礎設計進行了探討。

關鍵詞：樁基礎;設計;荷載

隨著經濟發展，城市中各類高層建筑拔地而起，作為高層的基礎部分往往在整個建筑物投資中占據了很大的比例。而高層基礎往往采用樁基礎，因此，如何選擇合理的樁基礎形式，對于保證安全，節約投資、降低造價起著舉足輕重的作用。這就要求我們設計人員對每個建筑物的勘察報告進行仔細分析，選擇一個最優化的基礎方案。筆者就以下幾方面對樁基礎設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

目前的樁基礎設計過程，往往先根據地質勘察報告提供的參數確定單樁載力設計值，根據這個估算的單樁承載力直接進行樁基礎設計并施工，待基礎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驗取值。在地質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（㎡）

其結果僅供參考，在大多數情況下這個計算值小于單樁靜載荷試驗值，是能滿足設計要求的，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勘察報告估算的承載力來布置基礎將產生很大的經濟效益。但是，有些情況是樁機全面進場后發現該樁型不適合本場地施工或發現樁承載力遠小于地質報告提供的計算值，此時再改樁型或因樁基已施工完畢，補充樁數也很困難，如仍按計算值進行樁基施工，樁基礎就會發生安全問題。所以現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

樁基礎設計中樁基方案合理選擇均會對基礎設計產生重大的影響，合理的樁型將產生巨大的經濟效益。

（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，剪力墻結構，根據地勘報告，土層分布為素填土，粉質粘土，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， 由地勘報告建議，應采用樁基礎，樁方案有人工挖孔樁，預應力管樁，鉆孔灌注樁，CFG樁復合地基.現以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勢，故選擇鉆孔灌注樁.

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

（三） 樁長的重要性。同樣樁基設計中對樁長的選擇也至關重要，在某一高層住宅樁筏基礎設計中，根據勘察報告采用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量相當，但我們分析一下由此而相對應的筏板設計，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，經濟效益明顯。因此，我們設計人員在樁基礎設計中一定要采用多方案比較，選擇合理的樁型與樁長。

三、樁基礎設計的常見問題

（1）標高與平面布置。標高和平面位置布置是樁基設計和現場測量放線確定樁位樁長的重要依據，但實際設計中容易被忽略，存在的問題如：柱底軸力圖的柱網關系與建筑圖不一致;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計所用標高不一致，無法確定持力層的標高;樁基礎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測即可。

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

（4）配筋長度與配筋率。為確保質量，對不同樁型、不同受力特征、復雜土層條件下樁基的配筋長度和配筋率規范中均有不同規定，此方面應注意的問題如：應根據計算進行配筋;挖孔樁樁徑不小于800mm，會有層數不多的情況下挖孔樁樁身配筋率有的過小，應按GB50007-2011第8.5.2條進行合理調整;按JGJ94-2008要求，根據驗算發現抗拔樁鋼筋配筋不足;抗拔樁應提供抗拔承載力特征值，抗拔樁應通長配筋，才符合JGJ94-2008第4.1.1）條;人工挖孔樁按端承載樁設計配筋長度應滿足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。為了避免擠土效應對成樁質量的影響，設計中應控制樁間距在允許范圍之內。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，最佳途徑首先應考慮調整布樁。

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

總之，樁基工程是一繁重而復雜的過程，我們設計人員一定要考慮到每一個環節，統籌兼顧，從各方面使之合理化。好的設計不僅僅是要保證建筑物安全，更要使設計經濟合理。