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淺談樁基礎(chǔ)設(shè)計

時間日期：2009-4-14 已被閱讀次：[9668]

佛山市南海城鄉(xiāng)建筑設(shè)計有限公司周宜潭

　　[摘　要]　通過對珠三角地區(qū)應(yīng)用最廣泛的兩種樁基礎(chǔ)——預應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)與
　　　　　　　鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)的優(yōu)缺點進行比較，使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員充分理解這兩種樁
　　　　　　　基礎(chǔ)的應(yīng)用條件，合理選擇樁基礎(chǔ)形式；通過工程實例分析在同一工程中如
　　　　　　　何同時采用這兩種樁基礎(chǔ)。
　　[關(guān)鍵詞]　預應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)　鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)

　　隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國城市化進程加快，城市中各類建筑物拔地而起。珠三角地區(qū)因基巖埋藏較淺，約10～30米，且大部分地區(qū)基巖風化嚴重，強風化巖層較厚，上面還有一層全風化層及風化殘積土，這一類地質(zhì)條件適宜采用樁基礎(chǔ)，尤其是適宜采用預應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)；人工挖孔樁和沉管灌注樁已被行政法規(guī)限制采用，因此，珠三角地區(qū)很多工程是采用預應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)與鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)（以下將預應(yīng)力高強混凝土管樁簡稱為管樁）。如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式，對于保證結(jié)構(gòu)安全，節(jié)約投資、降低造價起著舉足輕重的作用。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員具有扎實的理論基礎(chǔ)、豐富的工程經(jīng)驗，對工程地質(zhì)勘察報告進行仔細分析，選擇最合理的基礎(chǔ)方案。
　　經(jīng)過多年的實踐，筆者對管樁與鉆（沖）孔灌注樁有如下幾點看法：
　　1 管樁的優(yōu)點
　　1.1 管樁的單樁承載力高，φ600的管樁的單樁承載力特征值可達到3000KN[1]；其單位承載力的造價比鉆（沖）孔灌注樁要低。管樁樁身混凝土強度高，管樁打入持力層后，樁尖附近的土或巖層經(jīng)過強烈的擠壓，樁端承載力可比原狀提高約一倍，所以同樣直徑管樁比鉆（沖）孔灌注樁單樁承載力高許多。
　　1.2 管樁應(yīng)用范圍廣，適用于各種不同建筑物的基礎(chǔ)。管樁常用直徑為φ300～φ600，既可以作為單層建筑物的基礎(chǔ)，又可作為高層、超高層建筑物的基礎(chǔ)，只須結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)柱荷載的不同，采用不同的樁徑及樁數(shù)。
　　1.3 管樁適應(yīng)性強，抗彎性能好。管樁有卓絕的貫入性能，能穿透密實的砂層，對持力層起伏變化大的地質(zhì)條件比鉆（沖）孔灌注樁優(yōu)勢明顯，因管樁長短不一，從4～12米不等，持力層起伏變化大時，可以根據(jù)地質(zhì)情況進行合理配樁，搭配靈活；管樁采用預應(yīng)力工藝成型，其抗彎性能良好。
　　1.4 管樁本身質(zhì)量容易保證。由于采用工廠預制的生產(chǎn)方式，能利用先進的工藝和設(shè)備，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
　　1.5 成樁質(zhì)量容易保證。若地質(zhì)無特殊情況，控制樁長和貫入度這兩個參數(shù)，其承載力基本上都能保證，而且這兩個參數(shù)容易把握。
　　1.6 施工速度快，工期短。管樁在工廠可提前批量生產(chǎn)，能按施工要求及時提供各種樁型，施工前期準備時間短，一般能縮短工期一～二月。
　　1.7 施工現(xiàn)場文明。施工現(xiàn)場無砂石、水泥，無泥漿污染，對施工現(xiàn)場狹窄的工程特別有利。
　　2 管樁的缺點
　　2.1 若打樁，主要有噪音污染和空氣污染（注：因柴油是不充分燃燒）；若為靜壓樁，成本則比打樁高。
　　2.2 打樁或靜壓樁都有擠土作用的問題，容易導致浮樁。
　　2.3 管樁不宜用于孤石和障礙物多的地層[3]；因為樁尖接觸到孤石或地下障礙物時，會導致樁身偏位或大幅度傾斜，樁尖破損、樁身折斷或樁頭打爛等情況。
　　2.4 管樁在石灰?guī)r地區(qū)應(yīng)慎重采用[3]；在石灰?guī)r地區(qū)，因溶洞、溶溝、石筍等“喀斯特”現(xiàn)象相當發(fā)育，在這種地質(zhì)條件下施打管樁，容易發(fā)生以下工程質(zhì)量事故：
　　2.4.1 若巖層表面比較平坦，當管樁接觸到巖面時，貫入度急劇減少，樁身反彈，管樁會出現(xiàn)樁尖變形、樁身斷裂或樁頭打爛等情況；
　　2.4.2 若巖層表面比較傾斜，當管樁接觸到巖面時，會沿巖面發(fā)生滑移；
　　2.4.3 因“喀斯特”地形的復雜性，在施打樁過程中，配樁相當困難，有些樁可能落在巖頂，有些樁則可能落在溶洞、溶溝內(nèi)；
　　2.4.4 管樁幾乎不能嵌入石灰?guī)r中，因此樁的穩(wěn)定性差。
　　2. 5 有堅硬夾層時不宜應(yīng)用或慎用[3]；在堅硬夾層中施打管樁，容易發(fā)生下列工程質(zhì)量事故：
　　2.5.1 在貫穿堅硬隔層過程中，每米錘擊數(shù)劇增，這樣很容易使樁身混凝土產(chǎn)生疲勞破壞；
　　2.5.2 樁身和樁頭的破損率高；
　　2.5.3 有的樁能穿過堅硬隔層，有的不能穿過，導致同一承臺內(nèi)樁持力層不同。
　　3 鉆（沖）孔灌注樁的優(yōu)點
　　3.1 單樁承載力高；常用樁徑為φ600～φ2000，單樁承載力特征值范圍為800～25000KN[1]；通�？蚣芙Y(jié)構(gòu)可以采用單柱單樁，承臺體積與承臺用鋼量都比較小。
　　3.2 幾乎不受場地的限制。尤其是在建筑物密集的地方優(yōu)勢明顯，因為在建筑物密集的地方一般情況下不能打樁，另一種樁施工工藝靜壓樁經(jīng)常碰到壓邊樁時場地位置不夠的問題，有時邊樁須采鉆（沖）孔灌注樁；南海桂城某小高層住宅，周圍都是居民區(qū)，原方案采用打管樁，試打樁時當?shù)鼐用窬吞岢隹棺h，認為打樁震動影響居民房子的結(jié)構(gòu)安全，噪音影響他們的正常生活；后來改為靜壓樁，又因噸位比較大，壓樁施工時當?shù)鼐用窀械椒课萦姓饎�，又提出不準用靜壓樁，最后只好采用鉆孔灌注樁。
　　3.3 能適應(yīng)復雜的地質(zhì)條件，對有堅硬夾層的地質(zhì)條件比管樁優(yōu)勢明顯。南海桂城某一高層，原設(shè)計為φ500的管樁，持力層為強風化巖層，入土深度約20米；因部分場地存在極密實的砂層，管樁打到約8米時很難繼續(xù)入土，后改用沖孔灌注樁沖到了26米，持力層為微風化巖層，滿足設(shè)計要求。
　　3.4 無噪音污染和空氣污染。
　　4 鉆（沖）孔灌注樁的缺點
　　4.1 施工工期長，一條約20米深的鉆（沖）孔灌注樁需3天左右的時間。
　　4.2 泥漿問題困擾大。
　　4.3 單位承載力造價比管樁高。
　　4.4 相對管樁而言質(zhì)量難控制，鉆（沖）孔灌注樁入持力層深度比較難把握，不同的技術(shù)人員對土質(zhì)判別可能會出現(xiàn)差別，還有清渣是否合格，因此鉆（沖）孔灌注樁比管樁的質(zhì)量事故明顯多。
　　5 工程實例
　　南海獅山科技工業(yè)園某一廠房高度為24米，跨度為25米，長度為134米，雙層吊車，上部吊車為150T，下部吊車為32T，經(jīng)計算，排架柱底軸力為3400KN，柱底彎矩為3600KN＊M，單柱軸力和彎矩都比較大；此工程地質(zhì)條件比較復雜，場地西部強風化巖層的標高為－12～－6米，上部為粉質(zhì)粘土與全風化泥巖；場地東部，強風化巖層的標高為－6～－3米，強風化巖層上面多為粉質(zhì)粘土，只有局部有不到1.0米深的全風化巖層；由西向東總體上強風化巖層的標高逐漸增高。
　　最初設(shè)計的指導思想是：先全部設(shè)計為Φ400管樁，單樁承載力特征值適當取低值為800KN，打樁方向為從西往東，當樁入土深度≤7.0米時，停止打管樁，開始往東方向使用沖孔灌注樁；打樁的同時從東往西方向進行Φ1200沖孔灌注樁，排架柱下采用兩樁承臺，單樁承載力特征值取3500KN，樁持力層為微風化巖層，沖孔灌注樁定長為20米；等全部樁施工完畢后再出修改圖，將管樁與沖孔灌注樁都表示在基礎(chǔ)平面圖上；如果全部采用沖孔灌注樁，首先基礎(chǔ)總造價比較高，其次工期拖得比較長；事實上場地西部樁的持力層為強風化巖層，入土深度都超過8米，場地中間部分樁入土深度最短為7米；通過靜載檢測，管樁和沖孔灌注樁的承載力都達到了設(shè)計要求。
　　本工程已完工且交付給甲方使用，至目前為止近一年時間，沒有發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)有任何異常情況，為甲方縮短了工期，節(jié)約了資金，得到了甲方好評。
　　6 結(jié)束語
　　樁基礎(chǔ)設(shè)計是一項十分繁重而復雜的工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員一定要慎重考慮每一個環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧，不僅要保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全，而且要使設(shè)計經(jīng)濟合理。
　　參考文獻
　　[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ 15－31－2003）.
　　[2]《預應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15－22－98）.
　　[3]《建筑地基基礎(chǔ)施工及驗收規(guī)程》（DBJ15－201－91）.

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