探討土木工程樁基設(shè)計方向研究

[摘要]樁基設(shè)計作為土木工程建設(shè)的根基，在整個工程設(shè)計建設(shè)中的地位無可替代。因此，科學(xué)設(shè)計與應(yīng)用工程樁基尤為重要，應(yīng)把好質(zhì)量關(guān)，保證工程樁基與整個工程質(zhì)量達到國家標(biāo)準(zhǔn)。本文對土木工程樁基設(shè)計進行積極探討，分析其重要應(yīng)用價值，并為科學(xué)設(shè)計樁基提供若干參考建議。

[關(guān)鍵詞]土木工程；樁基設(shè)計；靜載荷試驗；應(yīng)用 文章編號：2095-4085（2016）01-0066-02

樁基作為高層建筑之根基，其設(shè)計科學(xué)與否直接決定著高層建筑安全與穩(wěn)定與否，決定整個建筑的質(zhì)量與水平。政府相關(guān)部門在進行工程施工建設(shè)投資時，務(wù)必高度重視樁基設(shè)計環(huán)節(jié)，加大質(zhì)量監(jiān)管力度。

1 土木工程樁基的設(shè)計

1.1 樁基設(shè)計流程

通過調(diào)查研究手段，收集整理設(shè)計資料，根據(jù)樁幾何尺寸選擇類型，明確樁的數(shù)量、單樁承載力設(shè)計值、平面布置等項目；明確單樁或群樁的基礎(chǔ)承載力，設(shè)計樁身構(gòu)造，計算強度，繪制樁基礎(chǔ)施工圖。

1.2 科學(xué)選擇樁型

（1）綜合考慮施工技術(shù)條件、工程地質(zhì)狀況、工期情況以及周圍環(huán)境可能受到的影響等因素。

（2）選擇持力層時，應(yīng)該盡量選取巖層或硬土層。如一般樁長深度內(nèi)不存在硬土層，方可考慮強度中等的土層，如中等壓縮性或中密以上砂層的黏性土等。同時，注意持力層內(nèi)樁端的深度。

（3）明確樁長和承臺埋置深度。通常說來，承臺頂面應(yīng)該較室外地面低100mm以上。

1.3 單樁豎向承載力特征值

（1）設(shè)計樁截面尺寸。布樁構(gòu)造和單樁承載力要求；同一建筑樁基應(yīng)選擇同一樁徑；在荷載不均勻分布的情況下，以地基土條件和荷載選擇直徑不同的樁，尤其注重灌注樁的選擇；在樁材強度高于端承樁持力層強度且基土層較為合適的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇擴底灌注樁；選擇細長樁為摩擦樁，可以得到較大比表面（也即表面積：體積）。

（2）樁數(shù)量設(shè)計與平面布局。群樁橫截面與上部荷載中心形心盡可能重合；各樁受力情況盡可能相近；應(yīng)于承臺外圍布置樁，各樁與垂直于水平力或偏心荷載及彎矩方向較大的橫截面軸線之間的距離大些，以便該軸受群樁截面的慣性矩較大；箱基、帶梁筏基、以墻下條形為基礎(chǔ)的樁，宜沿梁或墻作雙排或單排布置，以實現(xiàn)承臺梁寬度或底板厚度的減小。

（3）設(shè)計樁身。設(shè)計樁身包括的項目主要有計算配筋、明確混凝土強度等級、構(gòu)造樁頂?shù)取?）混凝土強度等級（f_c）預(yù)制樁（f_c）在C30以上；灌注樁（f_c）在C20以上；預(yù)應(yīng)力樁（f_c）在C40以上。2）最小配筋率預(yù)制樁（打入式）最小配筋率（p）不小于0.8%；預(yù)制樁（靜壓）p不小于0.6%；灌注樁p不小于0.2%～0.65%（小直徑樁選擇大值）。3）配筋長度設(shè)計樁彎矩較大或受水平荷載，可計算確定配筋長度；有液化土層或淤泥及淤泥質(zhì)土在樁基承臺下時，配筋長度要穿過液化土層或淤泥及淤泥質(zhì)土層；抗拔樁、坡地岸邊樁、嵌巖端承樁、地震區(qū)（8度以上）樁應(yīng)選擇長配筋；鉆孔灌注樁（樁徑在600mm以上），鋼筋長度應(yīng)該大于樁長的2/3。4）樁頂構(gòu)造設(shè)計樁頂嵌入承臺內(nèi)應(yīng)取50mm以上的長度。承臺內(nèi)伸人的主筋錨固長度應(yīng)該在30d以上，（Ⅰ級鋼）或在35d以上Ⅱ級鋼或Ⅲ級鋼）；灌注樁直徑較大時，在選擇一柱一樁時，應(yīng)該設(shè)置將樁或承臺直接連接于柱，樁身內(nèi)插入柱縱筋長度應(yīng)該達到錨固長度要求。

（4）設(shè)計承臺。1）承臺設(shè)計寬度在500mm以上、厚度在300mm以上；2）邊樁中心距離承臺邊緣應(yīng)該在樁的邊長b或直徑d以上，且樁外邊緣距離承臺邊緣在150mm以上；而條形承臺梁的設(shè)計，應(yīng)該保證樁外邊緣距離承臺梁邊緣75mm以上。3）承臺的混凝土強度等級應(yīng)在C20以上，縱筋保護層厚度應(yīng)在70mm以上，有墊層時，應(yīng)在40mm以上。4）連接承臺：兩樁承臺，聯(lián)系梁設(shè)置在其短向；單樁承臺，聯(lián)系梁設(shè)置在兩者互相垂直方向上；需抗震的柱下獨立承臺，聯(lián)系梁設(shè)置在兩者的主軸方向；承臺應(yīng)該與聯(lián)系梁的頂面同一標(biāo)高，且聯(lián)系梁寬度設(shè)計在250mm以上。

1.4 靜載荷試驗

靜載荷試驗是順利實施建筑工程的重要保障。因此，在設(shè)計建筑工程樁基前，必須開展靜荷載試驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)信息確定樁基設(shè)計方案。其不但有效降低了靜荷載試驗難度，還為實際建筑工程施工提供科學(xué)指導(dǎo)。計算樁基承載力過程中必須參考其它因素，如設(shè)計樁基參數(shù)要充分考慮地質(zhì)情況，若直接以估算設(shè)計數(shù)值指導(dǎo)樁基設(shè)計與施工，完成樁基工程后再開展靜荷載試驗，顯然造成整個工程建筑程序缺乏合理性、科學(xué)性，也難以保證樁基設(shè)計相關(guān)參數(shù)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。在試驗靜荷載時，樁基工程開展難度與規(guī)模成正比，規(guī)模越大，工程難度就越大，不利于開展補樁工作。對此，試驗樁基靜荷載后，再科學(xué)設(shè)計樁基，使得樁基設(shè)計有科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)作向?qū)ВＷC了樁基設(shè)計的合理與規(guī)范，也保證了各項工作開展的可靠性，顯著提高施工單位的經(jīng)濟效益。

2 土木工程樁基的應(yīng)用

在建筑工程實際操作過程中，應(yīng)嚴格管理樁基應(yīng)用程序，不僅要保證樁基應(yīng)用的安全性、合理性和可靠性，更應(yīng)保證工程項目整體質(zhì)量達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。若施工環(huán)境地質(zhì)情況比較惡劣，樁基施工程過程存在沉降過大風(fēng)險，應(yīng)當(dāng)避免開展高層建筑施工項目。此外，因高層、超高層建筑等整體具有很大荷載，因此樁基局部出現(xiàn)均勻沉降的風(fēng)險相對較大，樁基沉降影響建筑物荷載，從而導(dǎo)致建筑物傾斜、甚至倒塌等狀況，嚴重降低了建筑物安全性。基于此，設(shè)計樁基礎(chǔ)過程中，應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)狀況等因素，采取科學(xué)手段，保證樁基免受外部因素負性影響。尤其在地區(qū)土質(zhì)比較松軟的情況下，更應(yīng)該重視樁基的抗震性能與穩(wěn)固性，切實保證整個樁基工程質(zhì)量和水平。筆者為樁基技術(shù)應(yīng)用于建筑工程時應(yīng)該注意的問題進行總結(jié)。

（1）明確施工基本流程。具體為：平整場地，墊層放線、準(zhǔn)確定位，將上部樁孔的土方挖除，砌磚護壁，十字軸線和標(biāo)高投測，安裝提升機具；將剩余樁孔土方挖除，檢驗孔徑及垂直度，檢查持力層、清除擴底虛土，檢驗孔徑及垂直度，驗槽，吊鋼筋籠，將混凝土澆筑至樁身，混凝土保養(yǎng)等。

（2）做足施工前準(zhǔn)備。施工資料備足，技術(shù)人員、管理人員協(xié)作會審施工圖紙，完成技術(shù)交底工作。以嚴格的審批與監(jiān)理制度為指導(dǎo)，測定施工方案的節(jié)能效果及可行性，加強相應(yīng)作業(yè)單位與人員資質(zhì)審核工作。

（3）放線測量。清理與平整施工場地后，根據(jù)會審?fù)ㄟ^的樁基設(shè)計圖紙相關(guān)指示，熟悉各項數(shù)據(jù)，進行樁基定位，并做好放樣測量工作。

（4）人工成孔。科學(xué)定位樁基后，將圓心界定在樁心上，開始開挖樁孔工作。在鉆孔深度達到1.5m時，需要校正樁心，且修復(fù)孔壁。開挖樁孔與修復(fù)護壁需要人工完成。

（5）鋼筋制作完成后，根據(jù)規(guī)格與等級的差異性，對其進行分類存放，做好鋼筋清潔工作，方可開始鋼筋籠吊裝。

3 結(jié)語

實際應(yīng)用樁基過程中，應(yīng)該對多方面因素進行綜合性考慮，保證工程施工高質(zhì)量、高水平及高度安全，有效監(jiān)控樁基施工過程。切實保證工程建筑的質(zhì)量與安全，明確樁基設(shè)計在工程建設(shè)中的重要地位，找準(zhǔn)科學(xué)設(shè)計方向，將建筑工程水平提升到一個新高度。