摘要：針對在建筑基礎(chǔ)中常用的樁基礎(chǔ), 對包含靜載試驗(yàn)、樁型與樁長設(shè)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(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行深入分析, 為保證樁基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量提供可靠的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu); 樁基礎(chǔ); 設(shè)計;
如今, 城市中不同類型的建筑大量興建, 建筑基礎(chǔ)的造價在總投資中占據(jù)很大比例�；A(chǔ)以樁基礎(chǔ)形式為主, 選擇合適的樁基礎(chǔ)類型, 做好樁基礎(chǔ)設(shè)計, 無論是對基礎(chǔ)安全, 還是降低造價, 都有重要作用。
1、 靜載試驗(yàn)
在現(xiàn)階段的樁基礎(chǔ)設(shè)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(jìn)行后續(xù)設(shè)計與施工, 待施工完成后, 挑選合適的樁基開展靜載試驗(yàn)。事實(shí)上, 該過程并不科學(xué), 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(bǔ)樁將變得十分困難, 而且地質(zhì)報告也會存在出入, 導(dǎo)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(yàn)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(jì)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(fèi)。可見, 在設(shè)計工作中, 必須重視并做好靜載試驗(yàn), 它是十分重要和關(guān)鍵的環(huán)節(jié), 如圖1所示。主要是因?yàn)殪o載試驗(yàn)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(guān)系。通過細(xì)致到位的靜載試驗(yàn), 獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果, 可以保證設(shè)計方案的合理性、可行性及經(jīng)濟(jì)性, 其效益將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單純的縮短工期[1]。此外, 在條件允許的情況下, 還應(yīng)對樁基進(jìn)行破壞性試驗(yàn), 從而進(jìn)一步挖掘樁基性能。
圖1 靜載試驗(yàn)
2、 樁型與樁長設(shè)計
在樁基的設(shè)計工作中, 樁型與樁長的選擇將直接影響到基礎(chǔ)設(shè)計, 保證樁型與樁長的科學(xué)性、合理性, 有助于提高經(jīng)濟(jì)效益。以某住宅項(xiàng)目為例, 最初因時間方面的原因, 建設(shè)單位要求采用D400預(yù)應(yīng)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(chǔ)造價在160元/m2左右, 占據(jù)總造價很大比例。之后的設(shè)計工作中, 充分結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn), 在不改變樁長的基礎(chǔ)上, 采用預(yù)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(yù)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(chǔ)的建筑為例, 按勘察報告需采用D500預(yù)應(yīng)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(shí)際數(shù)量十分相近, 而從筏板設(shè)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(jì)效益�；诖�, 在實(shí)際的設(shè)計工作中, 應(yīng)進(jìn)行多方案對比, 選擇適宜的樁型和樁長, 其必將直接影響設(shè)計的經(jīng)濟(jì)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(yán)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(dǎo)致基礎(chǔ)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(jìn)行有效控制: (1) 豎向偏差, 按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的要求, 樁頂標(biāo)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(wù)增加, 或造成損失[3]。如果樁頂?shù)臉?biāo)高比設(shè)計標(biāo)高大, 則應(yīng)進(jìn)行截樁, 尤其是空心樁, 在樁頂進(jìn)行截樁不但施工困難, 而且經(jīng)濟(jì)性較差;如果樁頂?shù)臉?biāo)高比設(shè)計標(biāo)高小, 則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)樁, 這不但對工期有很大影響, 而且還會造成浪費(fèi)。因此, 施工單位必須對樁頂標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制, 盡量使標(biāo)高和設(shè)計要求保持一致, 尤其是在施工中應(yīng)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(shè)計值。設(shè)計中, 還應(yīng)考慮施工誤差, 以施工質(zhì)量為參考依據(jù), 在設(shè)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(chǔ)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范為依據(jù), 對各個樁位的偏差進(jìn)行控制, 在施工中, 如果發(fā)現(xiàn)偏差相對較大, 則要進(jìn)行補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn), 對于承臺樁, 應(yīng)按70mm控制;對于條形承臺, 與承臺方向保持垂直的應(yīng)按50mm控制, 與承臺方向保持平行的應(yīng)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(shí)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(yàn)收合格, 對因此產(chǎn)生的整體偏心無法滿足要求, 則應(yīng)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(dá)到極限承載能力但未壓到設(shè)計標(biāo)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(shí)際承載力比計算結(jié)果大, 應(yīng)先進(jìn)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(yīng)通過施工措施的調(diào)整來解決。制定科學(xué)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(jìn)行施工;在靜力壓樁過程中, 應(yīng)準(zhǔn)備充足機(jī)械設(shè)備, 防止抬機(jī);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(yīng)將壓樁力嚴(yán)格控制在極限強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計值
實(shí)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(zhǔn)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(yàn)證了以上觀點(diǎn), 試驗(yàn)承載能力符合工程的設(shè)計要求。同時, 這也在另外一個角度表明了靜載試驗(yàn)具有的重要作用和現(xiàn)實(shí)意義[6]。
4.3、 管樁裂縫
對于預(yù)應(yīng)力管樁, 其具有強(qiáng)度高, 周期短, 節(jié)材等優(yōu)勢特點(diǎn), 目前在設(shè)計工作中得到廣泛應(yīng)用, 然而, 它在受剪能力方面卻存在不足。實(shí)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(jìn)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(jìn)行試驗(yàn), 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(jìn)行糾偏后, 采用灌芯的方法進(jìn)行處理, 確保裂縫處傳力由灌芯承擔(dān), 這通過靜載試驗(yàn)驗(yàn)證是合理可行的�；诖�, 在實(shí)際工程施工過程中, 應(yīng)高度重視垂直度嚴(yán)格控制, 這是因?yàn)闃蹲陨砜辜裟芰ο鄬^差, 易產(chǎn)生破壞, 進(jìn)而帶來經(jīng)濟(jì)損失。
5、 結(jié)束語
綜上所述, 建筑樁基工程設(shè)計是一項(xiàng)十分繁瑣而復(fù)雜的工作, 作為樁基的設(shè)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(shè)計的合理性。合理可行的設(shè)計, 除了能保證建筑結(jié)構(gòu)安全, 還能保證設(shè)計的合理性與經(jīng)濟(jì)性, 使樁基充分發(fā)揮應(yīng)有的作用與效果。
參考文獻(xiàn)：
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