樁基的設(shè)計(jì)驗(yàn)算探討

譚 凱 瞿 鵬 石立君

(1.郴州市宇華專(zhuān)家建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南 郴州 423000； 2.湖南省宏尚檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

樁基的設(shè)計(jì)驗(yàn)算探討

譚 凱1瞿 鵬2石立君2

(1.郴州市宇華專(zhuān)家建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南 郴州 423000； 2.湖南省宏尚檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

通過(guò)工程算例，介紹了樁基的設(shè)計(jì)理論和步驟，提出基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的基礎(chǔ)形式選擇相應(yīng)的地基力學(xué)參數(shù)，對(duì)樁基的設(shè)計(jì)驗(yàn)算提供了一定的參考。

樁基，承載力，穩(wěn)定性，偏心，計(jì)算長(zhǎng)度

0 引言

隨著城市建設(shè)迅猛發(fā)展，無(wú)論是城市人口急劇增長(zhǎng)還是城市商業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)橋梁、高層建筑的需求越來(lái)越大，建筑的穩(wěn)定性和安全性也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。而建筑的基礎(chǔ)就是樁基，樁基的設(shè)計(jì)直接影響著高層建筑的穩(wěn)定與安全[1]。為此，我國(guó)政府相關(guān)管理部門(mén)在投入工程施工建設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)樁基的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)給予足夠的重視，并加大監(jiān)管力度。同時(shí)，要明確建筑工程施工環(huán)境以及樁基的基礎(chǔ)信息，以便確保建筑工程工作中樁基設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，充分體現(xiàn)我國(guó)建筑工程的嚴(yán)謹(jǐn)性和時(shí)效性。

樁基礎(chǔ)由設(shè)置在土中或部分設(shè)置在土面以下的樁和承接上部結(jié)構(gòu)的承臺(tái)組成。樁基礎(chǔ)常被看作是一種深基礎(chǔ)。與深平基相比較，樁基礎(chǔ)施工需要比較復(fù)雜的機(jī)具，但可以節(jié)省不少材料和開(kāi)挖基坑的土石方量，施工中也可免去深基坑施工中經(jīng)常遇到的防水、防漏和坑壁支撐等復(fù)雜問(wèn)題。

樁基礎(chǔ)是一種古老的基礎(chǔ)形式，在人類(lèi)歷史上，早新石器時(shí)代就在湖泊和沼澤地里打木樁筑平臺(tái)作為住所。到近代，由于高層建筑、重型廠房、大跨橋梁和近海海洋工程等對(duì)地基承載力的要求越來(lái)越高，而樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉降量小而均勻、抗震性好、抗拉性強(qiáng)、對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、容易滿(mǎn)足各種建筑物的不同要求等優(yōu)點(diǎn)，促使樁基礎(chǔ)的發(fā)展十分迅速。特別是鉆(挖)孔灌注樁，它具有對(duì)地基土層的適應(yīng)性強(qiáng)、承載力大、造價(jià)低，以及低噪聲、低振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種廣泛的基礎(chǔ)形式。

1 工程概況

某橋位于直線上，沖刷線以下的河床上部為厚度很大的中密孵層，其容重γ=20 kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=38°，地基的基本承載力σ0=800 kPa，沖刷線標(biāo)高為147.00 m，承臺(tái)底設(shè)計(jì)標(biāo)高與水位線平齊，標(biāo)高為151.00 m，采用鉆孔樁基礎(chǔ)。初步擬定基樁的設(shè)計(jì)樁徑為1.5 m，樁中心間距為3.5 m。作用于承臺(tái)底面的豎向力N=27 000 kN，水平力H=550 kN，力矩M=9 000 kN·m。樁側(cè)土極限摩阻力f=120 kPa，橫向地基系數(shù)的比例系數(shù)m=60 MN·m4。

基樁混凝土采用C20，其彈性模量Eh=2.6×107kPa，見(jiàn)圖1。

2 參數(shù)計(jì)算

2.1 樁的計(jì)算寬度b0[2]

b0=0.9(d+1)Ke。

水平力作用方向上相鄰兩樁的凈距L0=3.5-1.5=2 m。

考慮相互影響時(shí)對(duì)樁的計(jì)算入土深度h0=3(d+1)=7.5 m。

2.2 變形系數(shù)

2.3 估算所需樁數(shù)

按n=(1.3-1.8)N/[P]估算，先確定[P]。

取樁的入土深度l=14m。

其中，取m0=0.6，成孔樁徑采用1.55m。

2.4 計(jì)算ρ1，ρ2,ρ3,ρ4

可得：

ρ2=58 418kN/m；

ρ3=291 045kN·m/m；

ρ4=1 975 199kN·m/rad。

2.5 計(jì)算承臺(tái)位移b,α和β

2.6 計(jì)算樁頂內(nèi)力

Hi=αρ2-βρ3=68.828kN;

Mi=βρ4-αρ3=-322.687。

2.7 驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力

將樁底置于透水土中，計(jì)算樁身自重和樁入土部分同體積的土重時(shí)均可考慮水的浮力。

樁身自重：

與樁入土部分同體積的土重:

則，3 542.49+555.3-264.2=3 833.6kN<1.2[P]=1.2×53.83=6 459.6kN。

故單樁軸向受壓容許承載力滿(mǎn)足要求。

2.8 驗(yàn)算地基的容許承載力

把群樁基礎(chǔ)看成一個(gè)實(shí)體基礎(chǔ)，按下式驗(yàn)算地基承載力：

外力對(duì)承臺(tái)底面樁群重心的力矩：

M=9 000+550×6=12 300 kN·m。

基礎(chǔ)底面形心處的豎向力：

2.9 樁的計(jì)算長(zhǎng)度

1)判別大小偏心：

考慮縱向彎曲后的偏心距為e′=ηe=58.3mm,換算截面重心軸的偏心距為e=e′=58.3mm

2)截面應(yīng)力核算：

3)穩(wěn)定性檢算：

σc=1.76 MPa<[σc]=6.1 MPa。

故滿(mǎn)足要求。

4)鋼筋布置：

主筋：由于樁下9 m處彎矩已為零，故主筋在該處截?cái)啵?/p>

箍筋：采用φ8，樁下9 m以?xún)?nèi)間距為200 mm，以下則取400 mm。

3 結(jié)語(yǔ)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的基礎(chǔ)形式選擇相應(yīng)的地基力學(xué)參數(shù)。樁基工程設(shè)計(jì)主要包括：深入掌握?qǐng)龅氐刭|(zhì)條件、環(huán)境條件、荷載條件和施工條件，認(rèn)真分析比較，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、更新觀念，完善樁基設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。

[1] 龔曉南.復(fù)合地基發(fā)展概況及其在高層建筑中的應(yīng)用[J].土木工程學(xué)報(bào),1999(6)：55-56.

[2] 史佩棟.實(shí)用樁基工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

The discussion on the design of pile foundation

Tan Kai1Qu Peng2Shi Lijun2

(1.ChenzhouYuhuaExpertArchitecturalDesignCo.,Ltd,Chenzhou423000,China; 2.HunanHongshangTestingTechnologyCo.,Ltd,Changsha410208,China)

Through the engineering example, this paper introduces the design theory and steps of the pile foundation, put forward in the foundation design should select corresponding foundation mechanical parameters according to different foundation forms, and provides the reference for the design and checking of the pile foundation.

pile foundation, bearing capacity, stability, bias, calculated length

1009-6825(2017)22-0060-03

2017-05-24

譚 凱(1977- )，男，工程師； 瞿 鵬(1989- )，男，助理工程師； 石立君(1981- )，男，博士

TU473.1

A