摘要：針對在建筑基礎中常用的樁基礎, 對包含靜載試驗、樁型與樁長設計、樁偏差控制與處理、施工過程中特殊情況的處理在內(nèi)的設計要點進行深入分析, 為保證樁基礎設計質(zhì)量提供可靠的參考依據(jù)。
關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu); 樁基礎; 設計;
如今, 城市中不同類型的建筑大量興建, 建筑基礎的造價在總投資中占據(jù)很大比例。基礎以樁基礎形式為主, 選擇合適的樁基礎類型, 做好樁基礎設計, 無論是對基礎安全, 還是降低造價, 都有重要作用。
1、 靜載試驗
在現(xiàn)階段的樁基礎設計工作中, 因受時間等因素的影響, 通常只能將地質(zhì)報告作為依據(jù)確定單樁的承載能力, 再以估算值為依據(jù), 進行后續(xù)設計與施工, 待施工完成后, 挑選合適的樁基開展靜載試驗。事實上, 該過程并不科學, 如結(jié)果與估算要求相符, 則可結(jié)束施工, 否則由于樁基已經(jīng)成型, 補樁將變得十分困難, 而且地質(zhì)報告也會存在出入, 導致施工受到影響。此方面主要存在兩個問題: (1) 以地質(zhì)報告為依據(jù)確定的樁端土承載能力與樁頭土摩擦力, 均屬經(jīng)驗值, 不可直接利用。近幾年, 從檢測中可以看出, 很多樁基的承載能力比計算結(jié)果大, 甚至有極大的偏差, 所以按照試樁確定的承載力, 比按照勘察報告確定的承載力更加經(jīng)濟合理。 (2) 如果場地不均勻, 或者是地質(zhì)報告存在偏差, 則若不考慮試樁而單純按照地質(zhì)報告開展施工, 則會使施工面臨很大的困難, 并造成浪費。可見, 在設計工作中, 必須重視并做好靜載試驗, 它是十分重要和關鍵的環(huán)節(jié), 如圖1所示。主要是因為靜載試驗質(zhì)量對樁基類型、規(guī)格及深度具有直接影響, 并且與施工的難以程度也有十分密切的關系。通過細致到位的靜載試驗, 獲得準確的試驗結(jié)果, 可以保證設計方案的合理性、可行性及經(jīng)濟性, 其效益將遠遠大于單純的縮短工期[1]。此外, 在條件允許的情況下, 還應對樁基進行破壞性試驗, 從而進一步挖掘樁基性能。
圖1 靜載試驗
2、 樁型與樁長設計
在樁基的設計工作中, 樁型與樁長的選擇將直接影響到基礎設計, 保證樁型與樁長的科學性、合理性, 有助于提高經(jīng)濟效益。以某住宅項目為例, 最初因時間方面的原因, 建設單位要求采用D400預應力管樁, 按地質(zhì)報告將樁長確定為16m, 將承載能力確定為850k N, 據(jù)此基礎造價在160元/m2左右, 占據(jù)總造價很大比例。之后的設計工作中, 充分結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗, 在不改變樁長的基礎上, 采用預制鋼筋混凝土小方樁, 施工工藝如圖2所示, 其承載力在600k N左右, 規(guī)格為250×250。該方樁的造價僅有50元/m, 可節(jié)省近一半的造價。
圖2 預制鋼筋混凝土小方樁施工工藝
另外, 樁長的選擇同樣十分重要, 以某采用樁閥基礎的建筑為例, 按勘察報告需采用D500預應力管樁, 供選樁長主要有以下幾種: (1) 25m, 其承載能力為900k N; (2) 34m, 其承載能力為1300k N。若采用樁長為25m的樁基, 則需要布置290根;若采用樁長為34m的樁基, 則需要布置200根。如果從樁基角度講, 工程樁總延米實際數(shù)量十分相近, 而從筏板設計角度講, 可將樁長為25m的樁作為滿樘布樁, 此時筏板的厚度在1200mm左右, 將樁長為34m的樁作為墻下布樁, 此時筏板的厚度為900mm, 取得了良好的經(jīng)濟效益�；诖�, 在實際的設計工作中, 應進行多方案對比, 選擇適宜的樁型和樁長, 其必將直接影響設計的經(jīng)濟性、合理性[2]。
3、 樁偏差控制與處理
在樁基施工過程中, 其偏差必須得以嚴格控制, 尤其是條形狀和承臺樁, 其偏差一旦較大, 將產(chǎn)生一定附加內(nèi)力, 導致基礎處在不安全的狀態(tài)。為此, 需要從以下兩個方面入手, 對樁位的偏差進行有效控制: (1) 豎向偏差, 按現(xiàn)行設計規(guī)范的要求, 樁頂標高偏差不能超過-50~+100mm, 而如果施工中產(chǎn)生較大偏差, 則會使施工任務增加, 或造成損失[3]。如果樁頂?shù)臉烁弑仍O計標高大, 則應進行截樁, 尤其是空心樁, 在樁頂進行截樁不但施工困難, 而且經(jīng)濟性較差;如果樁頂?shù)臉烁弑仍O計標高小, 則應進行補樁, 這不但對工期有很大影響, 而且還會造成浪費。因此, 施工單位必須對樁頂標高進行嚴格控制, 盡量使標高和設計要求保持一致, 尤其是在施工中應充分考慮樁基卸載以后產(chǎn)生的回降量, 如果不加考慮, 則會使樁基高于設計值。設計中, 還應考慮施工誤差, 以施工質(zhì)量為參考依據(jù), 在設計過程中考慮約2mm的容許誤差, 通過這樣的處理, 能減少截樁, 有良好可操作性。 (2) 水平偏差, 以基礎質(zhì)量驗收規(guī)范為依據(jù), 對各個樁位的偏差進行控制, 在施工中, 如果發(fā)現(xiàn)偏差相對較大, 則要進行補樁。除此之外, 對于樁徑在250以內(nèi)的樁, 其偏差控制不可按照以上標準, 對于承臺樁, 應按70mm控制;對于條形承臺, 與承臺方向保持垂直的應按50mm控制, 與承臺方向保持平行的應按70mm控制, 開工前, 必須將以上要求予以明確。此外, 如果樁位的實際偏差可以滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求, 僅代表樁基質(zhì)量驗收合格, 對因此產(chǎn)生的整體偏心無法滿足要求, 則應予以另行處理。在樁偏心處理中, 可采用以下方法:增大承臺的剛度、提高拉梁剛度、增加配筋[4]。
4、 施工過程中特殊情況的處理
4.1、 樁基達到極限承載能力但未壓到設計標高
這一情況的產(chǎn)生原因由以下兩種: (1) 地質(zhì)勘察報告存在錯誤, 實際承載力比計算結(jié)果大, 應先進行試樁來確定承載能力和樁長。 (2) 因土層方面的原因, 使樁基難以壓入, 此時應通過施工措施的調(diào)整來解決。制定科學的施工流程, 如采用跳打措施, 待水壓力消除后對下一個樁基進行施工;在靜力壓樁過程中, 應準備充足機械設備, 防止抬機;采用引孔的方法, 布置排水孔來減小空隙水的壓力[5]。在壓樁過程中, 應將壓樁力嚴格控制在極限強度之內(nèi), 并考慮擠土對周圍既有建筑物造成的影響。
4.2、 壓樁力遠遠低于設計值
實踐表明, 這一現(xiàn)象的產(chǎn)生原因并非地質(zhì)勘察報告不準確, 而主要為壓樁速度相對較快, 且土層粘聚力很小, 所以在壓樁的過程中將使土層剪壞, 降低了壓樁力。15d后開展試樁, 驗證了以上觀點, 試驗承載能力符合工程的設計要求。同時, 這也在另外一個角度表明了靜載試驗具有的重要作用和現(xiàn)實意義[6]。
4.3、 管樁裂縫
對于預應力管樁, 其具有強度高, 周期短, 節(jié)材等優(yōu)勢特點, 目前在設計工作中得到廣泛應用, 然而, 它在受剪能力方面卻存在不足。實踐中, 因存在垂直度偏差, 會使管壁出現(xiàn)裂縫, 產(chǎn)生質(zhì)量問題。在對偏差資料進行分析和匯總后, 針對垂直度偏差不足0.5%的樁, 其管壁上沒有裂縫, 承載能力沒有損失, 所以增加一組樁基進行試驗, 確定承載能力符合要求后可無需處理。而垂直度偏差超過0.5%的樁, 其管壁出現(xiàn)裂縫, 對承載能力造成影響, 需對這種樁基進行糾偏后, 采用灌芯的方法進行處理, 確保裂縫處傳力由灌芯承擔, 這通過靜載試驗驗證是合理可行的�；诖�, 在實際工程施工過程中, 應高度重視垂直度嚴格控制, 這是因為樁自身抗剪能力相對較差, 易產(chǎn)生破壞, 進而帶來經(jīng)濟損失。
5、 結(jié)束語
綜上所述, 建筑樁基工程設計是一項十分繁瑣而復雜的工作, 作為樁基的設計人員, 必須充分考慮所有環(huán)節(jié)和階段, 做到統(tǒng)籌兼顧, 積極從不同的方面保證設計的合理性。合理可行的設計, 除了能保證建筑結(jié)構(gòu)安全, 還能保證設計的合理性與經(jīng)濟性, 使樁基充分發(fā)揮應有的作用與效果。
參考文獻：
[1]張強強, 郭亮.建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎設計探討[J].建筑技術(shù)開發(fā), 2018, 45 (02) :11~12.
[2]劉紅濤.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)中的樁基礎設計探究[J].住宅與房地產(chǎn), 2017 (30) :113+204.
[3]李芯月, 孫寧虎.建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎設計分析[J].黑龍江科學, 2017, 8 (12) :76~77.
[4]張艷, 王淑芝.建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎設計分析[J].門窗, 2016 (09) :120+122.
[5]鄧全喜.關于建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎設計的若干思考[J].四川水泥, 2016 (07) :104.
[6]殷濤.樁基礎設計 (ZJC) CAD系統(tǒng)軟件在鐵路橋梁建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].哈爾濱鐵道科技, 2011 (02) :17~18+20.
