關(guān)于高層建筑樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、關(guān)于高層建筑樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 【摘 要】隨著近年來城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層及超高層建筑與日俱增，樁筏基礎(chǔ)以其明顯的優(yōu)點(diǎn)被廣泛用作高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是高層建筑采用較多的一種基礎(chǔ)形式。樁筏基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)首先是進(jìn)行樁型的優(yōu)選，樁型的合理設(shè)計(jì)是高層建筑樁筏基礎(chǔ)樁型設(shè)計(jì)的重要部分。本文對高層建筑樁筏基礎(chǔ)樁型設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 【關(guān)鍵詞】高層建筑；樁筏；樁型；設(shè)計(jì) 一、前言 高層建筑的基礎(chǔ)是聯(lián)系高層建筑上部結(jié)構(gòu)和地基的橋梁，通過基礎(chǔ)把上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基。高層建筑及天然地基土質(zhì)軟弱等情況下基礎(chǔ)一般選擇采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)其力學(xué)原理正確，通過樁可以充分發(fā)揮深部土層的承載能力，同時又具有施工相對簡單的特點(diǎn)。也因

2、此樁基不僅能延續(xù)至今，而且結(jié)合現(xiàn)代的施工和材料技術(shù)還獲得了更進(jìn)一步的發(fā)展，成為目前基礎(chǔ)工程中普遍采用的一種重要的基礎(chǔ)形式。為了滿足各種結(jié)構(gòu)物的要求，適應(yīng)各種不同地質(zhì)條件和施工方法，在工程實(shí)踐中往往采用各種不同的樁和樁基礎(chǔ)。其中樁筏基礎(chǔ)由于具有豎向承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小、具有一定調(diào)節(jié)不均勻沉降的能力、抗傾覆能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。 二、高層建筑樁筏基礎(chǔ)常見樁型及適用范圍 1、預(yù)制樁 預(yù)制樁主要包括鋼筋混凝土預(yù)制樁和鋼樁，其中鋼筋混凝土預(yù)制樁又較為常用，預(yù)制混凝土樁的適用條件：持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅(jiān)硬的夾層；持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長易于控制，減少截樁或多次接樁；大面積打樁工

3、程，由于預(yù)制樁工序簡單，功效高，在樁數(shù)較多的前提下，可抵消預(yù)制樁價格較高的缺點(diǎn)；工期比較緊的工程，使用預(yù)制樁可縮短工期；地下水位較高或水下工程；對噪聲污染、擠土和振動影響沒有嚴(yán)格限制的地區(qū)。 2、灌注樁 灌注樁可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁和人工挖孔灌注樁等幾類。 根據(jù)施工方法的不同，各種種類的樁基具有不同的使用條件，（1）鉆（沖）孔灌注樁適用范圍最廣，通常適用于持力層層面起伏較大，樁身穿越各類土層以及夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化大的巖層；如持力層為硬質(zhì)巖層或土層中夾有大塊石等，應(yīng)采用沖孔灌注樁；（2）沉管灌注樁適用條件：適用于持力層層面起伏較大、且樁身穿越的土層主要為高、中壓縮性黏性土；遇到淤泥

4、層時處理比較困難。（3）人工挖孔樁適用條件：適用于地下水位較深，或能采用井點(diǎn)降水的地下水位較淺、持力層較淺且持力層以上無流動性淤泥質(zhì)土中的大直徑樁。 3、cfg樁復(fù)合地基 3.1 水泥粉煤灰碎石樁是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用各種成樁機(jī)制成的可變強(qiáng)度樁，簡稱cfg樁。cfg樁復(fù)合地基屬剛樁復(fù)合地基，是由兩種不同剛度的材料，cfg樁和樁間土通過褥墊層形成cfg樁復(fù)合地基。褥墊層是由粒狀材料組成的散體墊層，褥墊層可使樁，土共同承擔(dān)荷載，起到調(diào)整樁和樁間土垂直及水平荷載，減少基礎(chǔ)底面應(yīng)力集中的作用。 3.2 cfg樁的特點(diǎn)：（1）改變樁長、樁徑，樁距等設(shè)計(jì)參數(shù)，可使承載力在較大范圍

5、內(nèi)調(diào)整。（2）可有效提高地基承載力，對軟土地基承載力提高更大。（3）沉降量小，變形穩(wěn)定快，如將cfg樁落在較硬的土層上，可較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂频鼗两盗?。?）工藝性較好，由于大量采用粉煤灰，樁體材料具有良好的流動性與易性，灌注方便，易于控制施工質(zhì)量。cfg樁復(fù)合地基則具有承載力提高幅度大，可調(diào)性強(qiáng)的特點(diǎn)。 3.3 cfg樁復(fù)合地基適用范圍：cfg樁復(fù)合地基一般適用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土地基；既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。當(dāng)cfg樁用于擠密效果好的土?xí)r，承載力的提高既有擠密作用又有置換作用；當(dāng)cfg樁用于擠密效果差的土?xí)r承載力的提高只與置換作用有關(guān)。與其他復(fù)合地

6、基的樁型相比，cfg樁由于樁體材料輕，置換作用特別明顯。就基礎(chǔ)形式而言，cfg樁復(fù)合地基既適用于條形基礎(chǔ)（有地梁）、獨(dú)立基礎(chǔ)、有適用于伐基，箱型基礎(chǔ)。 3.4 cfg樁復(fù)合地基的基本原理：在cfg樁復(fù)合地基中，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載是由cfg樁體、樁周土和褥墊層共同承擔(dān)的。褥墊層將上部基礎(chǔ)的基底壓力或水平力通過適當(dāng)?shù)淖冃我砸欢ǖ谋壤峙浣o樁及樁周土使兩者共同受力，同時土由于樁的擠密作用提高了承載力，而樁又由于周圍土體的側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能。以下對cfg樁復(fù)合地基中的樁、樁周土和褥墊層的作用進(jìn)行討論。 3.4.1 對于散填土、松散粉細(xì)砂、粉土，由于振動沉管cfg樁的振動和側(cè)向擠壓作用使樁間土

7、孔隙比減小，含水量降低，土的干密度和內(nèi)摩擦角有所增加，土的物理力學(xué)性能得到改善，從而提高樁間土的承載力。 3.4.2 cfg樁復(fù)合地基在成樁初期，因樁孔內(nèi)和周邊充填過濾性較好的粗顆粒填料，在地基中就形成了滲透性能良好的人工豎向排水、減壓的通道，使孔隙水沿樁體向上排出，可以有效的消散和防止振沖產(chǎn)生的超孔隙水壓力的增高，加速地基的排水，這種排水作用不但不會降低樁體強(qiáng)度，而且可以使土體強(qiáng)度恢復(fù)并超出原土體天然承載力。 3.4.3 cfg樁復(fù)合地基成樁過程中，振沖器以一定的振動頻率或沖擊水平向加速激振土體，使填料和地基土在提高相對密實(shí)度的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)震。提高了砂土抗液化能力。 3.4.4 cfg樁

8、中的水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及與粉煤灰的凝硬反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，他能使樁體的抗剪強(qiáng)度和變形模量大大提高，所以在荷載作用下，cfg樁的壓縮性明顯比樁間土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加壓力，隨地層的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，大部分荷載將由樁周和樁端承受，樁間土應(yīng)力相應(yīng)減小，于是復(fù)合地基的承載力比原有地基承載力有所提高。 3.4.5 在無側(cè)向約束的土體，受荷后其側(cè)向變形比有側(cè)向約束的大，從而使垂直應(yīng)力集中，由于cfg樁對樁周土體側(cè)向變形的限制，使側(cè)向變形減小，相應(yīng)地也減小了垂直變形。 三、高層建筑樁筏基礎(chǔ)樁型的設(shè)計(jì)思路 高層建筑樁筏基礎(chǔ)樁型篩選時主要依據(jù)以下幾個方面考慮

9、： 1、樁型的選擇要求所選樁型在該地質(zhì)條件下是可以施工的，施工質(zhì)量可以保證，且能夠最大限度的發(fā)揮地基和樁身的潛在能力，如果所選樁型不適用于工程場地條件，則會造成施工困難，延誤工期，帶來質(zhì)量安全隱患及經(jīng)濟(jì)損失。（2）選擇樁型必須考慮所設(shè)計(jì)建筑物類型、上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載大小及對變形的要求等因素，例如對于荷載較大的建筑應(yīng)該盡量選用單樁承載力較高的樁型，避免使用過多的樁數(shù)產(chǎn)生擠土效應(yīng)。一般來說，對于沉管灌注樁受樁身穿越硬土層能力和機(jī)具施工能力的限制，不能提供較大的單樁承載力，僅適用于多層、小高層建筑，而大直徑鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、鋼管樁等單樁承載力較高，可以適用于荷載較大的高層建筑。（3）選擇樁型時

10、應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)狀況及環(huán)境條件，盡量選取能夠利用現(xiàn)場施工設(shè)備與技術(shù)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)、能夠保證工程實(shí)施順利進(jìn)行且成本能夠控制在預(yù)定的范圍之內(nèi)的樁型。一般對于比較重要的工程而言，通常應(yīng)首先考慮當(dāng)?shù)厥┕づc設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相對成熟的樁型。另外，在所收集資料的基礎(chǔ)上，分析工程實(shí)施中將會遇到的施工問題及難點(diǎn)，施工現(xiàn)場條件的制約情況以及施工現(xiàn)場影響樁基礎(chǔ)工程的環(huán)境因素等，要求所選樁型要具有解決問題的能力。（4）從技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果考慮：在可選的樁型中，應(yīng)具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性。即樁型的最后選定要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析，并兼顧考慮環(huán)境效益和社會效益，此外，還應(yīng)該考慮工期問題，如果所選樁型在具體實(shí)施中所需工期比較長，也會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。 總之，樁基礎(chǔ)是一個綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，科學(xué)合理的選擇樁基礎(chǔ)類型應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條