墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)探討

谷春濤蘇永章

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

綜合論述

墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)探討

谷春濤蘇永章

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

通過(guò)查閱一些資料及規(guī)范，對(duì)墩基礎(chǔ)計(jì)算及構(gòu)造要求進(jìn)行探討。

墩基礎(chǔ)；墩基礎(chǔ)計(jì)算；構(gòu)造要求

0 概述

在《建筑巖土工程勘察基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》中，關(guān)于“墩”的定義是：“用人工或機(jī)械在巖土中成孔現(xiàn)場(chǎng)灌注的直徑一般大于800mm的混凝土柱，亦稱(chēng)為大直徑樁”。由于截面尺寸較大、樁長(zhǎng)相對(duì)較短，粗大似墩，故稱(chēng)為墩基礎(chǔ)。由于墩基礎(chǔ)具有施工方便，承載力高，節(jié)省造價(jià)，施工質(zhì)量較容易控制等優(yōu)點(diǎn)，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用還是比較廣泛的。《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》結(jié)構(gòu)篇（地基與基礎(chǔ)）3.11.1條注明“人工挖孔樁樁長(zhǎng)少于6m，或樁長(zhǎng)雖大于6m,但柱長(zhǎng)L與擴(kuò)底直徑D之比小于3的,均應(yīng)按墩基礎(chǔ)考慮”。墩基礎(chǔ)的基底面積按照天然地基設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算，而墩身構(gòu)造要求按人工挖孔樁標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。這里就墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造要求做一些分析及探討。

1 墩基礎(chǔ)的計(jì)算

1）單墩承載力特征值或墩底面積計(jì)算不考慮墩身側(cè)摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力層承載力特征值或按抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的承載力特征值。持力層承載力特征值的確定應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第5.2.3條的規(guī)定。巖石持力層承載力特征值不進(jìn)行深寬修正。國(guó)內(nèi)外大量的資料和文獻(xiàn)表明，通過(guò)靜載試驗(yàn)確定的墩基豎向承載力最為準(zhǔn)確，但是耗時(shí)較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，因此很少采用。

2）對(duì)于置于堅(jiān)硬土層或巖層上的墩基礎(chǔ)，其承載力可能是由墩身材料強(qiáng)度控制，墩身混凝土強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007-2002第8.5.9條的規(guī)定。

3）墩基礎(chǔ)變截面處沖切應(yīng)滿(mǎn)足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第8章有關(guān)規(guī)定；當(dāng)墩基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度小于上部柱混凝土等級(jí)時(shí)，墩的局部受壓承載力應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2010有關(guān)規(guī)定；墩底壓力的計(jì)算、墩底軟弱下臥層驗(yàn)算及單墩沉降驗(yàn)算應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第5章地基計(jì)算中的有關(guān)規(guī)定；墩基礎(chǔ)水平承載力計(jì)算可參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008設(shè)計(jì)方法。

2 墩基礎(chǔ)的構(gòu)造要求

1）墩身混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C25，墩身的混凝土保護(hù)層厚度不得小于50mm；

2）墩基礎(chǔ)的主筋應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，當(dāng)采用構(gòu)造配筋時(shí)，配筋率宜在0.2%～0.65%之間，大截面取小值，小截面取大值；墩身配筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于墩長(zhǎng)的1/3和3.5D（D為墩身直徑）中的較大值。

3）墩基礎(chǔ)宜設(shè)計(jì)成一柱一墩，墩頂應(yīng)設(shè)墩帽，且嵌入應(yīng)不小于100mm,墩帽每邊大于墩身不應(yīng)小于200mm，厚度不宜小于350mm，墩身主筋錨入墩帽內(nèi)長(zhǎng)度不應(yīng)小于35倍主筋直徑。

4）墩基礎(chǔ)成孔宜采用人工挖孔、機(jī)械鉆孔的方法施工。根據(jù)《建筑樁技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第4章有關(guān)規(guī)定，對(duì)于持力層承載力較高、上覆土層較差的抗壓樁和樁端以上有一定厚度較好土層的抗拔樁，可采用擴(kuò)底；擴(kuò)底端直徑與樁身直徑之比D／d,應(yīng)根據(jù)承載力要求及擴(kuò)底端側(cè)面和樁端持力層土性特征以及擴(kuò)底施工方法確定，挖孔樁的D／d不應(yīng)大于3，鉆孔樁的D／d不應(yīng)大于2.5。擴(kuò)底端側(cè)面的斜率應(yīng)根據(jù)實(shí)際成孔及土體自立條件確定，a／hc可取1／4～1／2，砂土可取1／4，粉土、黏性土可取1／3～1／2。擴(kuò)底端底面一般呈鍋底形，矢高h(yuǎn)b可取(0.15～0.20)D。

5）應(yīng)盡量選擇較硬的土層或巖層作為墩端持力層。墩端全斷面進(jìn)入持力層深度，對(duì)于黏性土、粉土、砂土、全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖等，不宜小于2d；對(duì)于卵石、碎石土、強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖等，不宜小于1d。墩端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖時(shí)，墩全斷面嵌入巖層的深度不宜小于0.4d及0.5m。

6）墩的最小中心距應(yīng)滿(mǎn)足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第3章有關(guān)規(guī)定。持力層起伏很大時(shí)，應(yīng)綜合考慮相鄰墩墩底高差與墩中心距之間的關(guān)系，進(jìn)行持力層穩(wěn)定性驗(yàn)算，不滿(mǎn)足時(shí)可調(diào)整墩距或墩底標(biāo)高。

3 結(jié)語(yǔ)

這里主要從墩基礎(chǔ)的概念及設(shè)計(jì)方法出發(fā)，對(duì)墩基礎(chǔ)的計(jì)算及構(gòu)造要求進(jìn)行探討。墩基礎(chǔ)仍屬于天然地基，因此免去了單墩荷載試驗(yàn)，大大縮短了工期。此外，墩基礎(chǔ)可降低工程造價(jià)，施工質(zhì)量也有保證。因此，在巖層埋深較淺，介于樁基礎(chǔ)及淺基礎(chǔ)之間時(shí)，設(shè)計(jì)人員可優(yōu)先考慮墩基礎(chǔ)方案。

[1]JGJ84-92,建筑巖土工程勘察基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施[M].結(jié)構(gòu)篇（地基與基礎(chǔ)）,中國(guó)計(jì)劃出版社.

[3]GB50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].