巖土工程中的樁基礎工程設計研究

余建河

（陜西宏基建筑勘察設計工程有限公司，西安710065）

1 引言

巖土工程中樁基礎工程設計成效是保障建筑基礎結構穩固的重要前提，優化樁基礎工程應用方式，完善工程實踐設計方案，對樁基礎工程設計工作進行深入研究，提高樁基礎利用效率，豐富工程設計實踐經驗，確保樁基礎工程成效，為巖土工程整體建設奠定堅實基礎。

2 巖土工程中樁基礎的設計關鍵內容分析

2.1 運用先進設計理念

在開展巖土工程中樁基礎的設計工作時，必須充分應用先進設計理念，提升樁基礎工程設計成效及水平，具體包括以下內容：設計人員實踐過程中要將創新理念融入樁基礎設計工作中去，實現對設計工作的創新，確保樁基礎設計方案的科學性、有效性及適用性；在具體設計過程中，應積極推廣精細設計理念的應用，對樁基設計效果、方案、價值等進行綜合考慮，努力提升樁基礎設計質量，確保樁基礎滿足巖土工程建設標準要求【1】。

2.2 確定樁基礎各類參數

為保證樁基礎設計的科學性、適用性，必須兼顧各類設計要素，首先要確定樁基礎類型、樁基礎截面及長度等參數，保證后續樁基礎使用功能。根據巖土工程建設標準及樁基礎在結構中的地位，結合現場工程經濟學、適用性等條件，確定合理的樁基礎類型，如圓形、矩形、多邊形等，便于后續樁基礎設計期間更好地開展工作，從而保證樁基的性能滿足現場工程施工的需要。在確定樁基的截面和長度時，有必要根據施工區域水文、地質勘察資料及設計標準共同控制，確保樁基礎具有更為合理的截面、長度，在巖土工程中充分發揮自身價值。

2.3 分析計算樁基礎相關參數

樁基礎相關參數計算包括：樁基的承載能力、形變情況、樁身及承臺的抗裂性能驗算。

承載能力的計算包括以下內容：根據樁基礎使用功能要求，結合樁基礎在巖土工程中的受力特點，對樁基礎豎向、水平方向的承載能力進行計算，確保不超過承載能力的特征數值。對于特殊條件下，要綜合考慮樁基、土層、承臺等因素的綜合作用。在計算樁基和承臺的承載力時，考慮樁身是否處于地面以上，側面是否存在液化土層或是否存在極限承載能力低于50kPa 的土層。預制混凝土樁吊裝、運輸、錘擊前，要開展強度、承載力的檢查和驗算。柱端平面下存在柔軟底層的要及時進行承載力驗算；對于坡地、岸邊的樁基穩定性要進行驗算；并根據GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》（2016年版）對樁基抗震性能進行驗算【2】。

對于樁基礎的形變情況，要考慮樁端持力層的一部分內容；若軟土地基主次樁基、樁端持力層為黏土、淤泥時，一級樁基要進行沉降驗算。在樁基上部結構完成后，要采取有效措施將上部結構與基礎共同作用結合在一起。觀測建筑沉降數值，并根據觀測結果，采取有效措施確保始終處于沉降允許值范圍。對于水平載荷大或水平位移控制較為嚴格的巖土工程，一級建筑樁基要注意驗算樁基礎的水平位移量，并根據驗算結果采取有效措施，確保處于合理范圍內。

對于不允許出現混凝土裂縫的樁基需要進行混凝土抗裂驗算；對使用過程中需限制裂縫寬度的樁基礎要進行裂縫寬度的驗算，最終確保樁基礎、承臺的抗裂性能及裂縫寬度滿足相應控制標準。

2.4 合理布置樁基礎

對于巖土工程中的柱基可以采用1 柱1 樁的方式進行樁基礎設計，將變形縫設置在結構合理處，或采用2 柱合用1 樁的方式進行設計，但這種方式需要確保上柱合力作用點與樁基中心處于相同位置。巖層上非擠密樁的樁間距應控制在0.5m 以上。另外，可以選擇矩形、三角形、梅花形等布局用于群樁設計。進行樁基礎布置時，要確保中心與上部結構力的作用點重合，確保群樁所受彎矩較大的方向與較大彎曲截面的模量相對應，而剪力墻下的多樁基礎設置在縱橫墻交界處等位置。對于單列樁的條形承臺而言，若橫向無分支，要合理控制長度，需要通過計算設置垂直于承臺的連系梁；對于柱、剪力墻采用橢圓樁基礎，保證樁基礎中心、柱、墻的形心能夠重合于一處。對于地下室混凝土擋墻下的樁基需要在樁頂設置與擋土墻垂直的連接梁、板等結構；若樁基礎需要嵌入完整巖石，深度要控制在0.2m 以上，若巖面是傾斜的，需要整理平整【3】。

2.5 特殊樁基設計要求

2.5.1 斜坡、邊坡區域

對于斜坡、邊坡區域的新建樁基要與周圍區域共同規劃、設計，施工過程中要合理安排現場工序；正位于斜坡、邊坡區域的樁基礎嚴禁設計建設在潛在滑動體上，若樁端已進入潛在滑裂面，必須采取有效措施將樁基設置在穩定巖土層，并采取有效措施確保樁基豎向荷載能傳遞至周邊支護區域當中。

巖土工程建設期間所設置的各類樁基礎要盡量與邊坡保持距離，同時注意保持邊坡穩定，若存在崩塌、滑坡等問題，要及時采取措施進行整治，努力提升樁基礎的穩定性；若現場施工過程中必須將樁基礎設置在邊坡附近，設計時需要考慮邊坡形變對樁基承載力的影響，以及樁基自身的形變問題，安排人員進行地基穩定性驗算，或將樁基嵌入邊坡坡腳以下；對于填方邊坡部分樁基，以及存在巖石外傾結構面的樁基，要注意驗算最不利荷載效應，掌握此類情況下樁基礎水平承載力、基礎穩定性等數據。

對于斜坡樁基礎，需要結合巖面傾斜度調整樁基嵌巖深度，并在相鄰樁基之間設置連系梁，對于外露樁基、樁身需要根據上部結構柱結構情況進行控制；對于需要承載較大載荷的斜坡樁基礎，嵌巖深度確定期間需要關注斜坡處巖體抗剪承載力變化情況，嚴格依照標準進行驗算；若嵌巖段巖體存在拱形或外傾的結構面類型，需要對上部巖體的抗滑性能進行驗算。

2.5.2 硐室區域

對于硐室基礎上的樁基礎設計前要對硐室地基進行穩定性評價。若硐室周圍存在不利于結構的巖體組合，就需要結合現場實際情況進行局部的穩定性驗算，然后，根據驗算結果采取有效措施，提升硐室局部巖體及硐室地基的穩定性。

若硐室頂板巖層完整且厚度滿足現場設計要求，可以將樁基礎直接設計在硐室頂板部位，但需要驗算樁端下頂板巖體的抗沖切承載力；若樁端下硐室頂板厚度不足，或頂板巖體抗沖切承載力不足時，都要將樁端設計在硐室底板上，對于硐室的部分可以按照柱構造進行設計。

2.5.3 填土區域

巖土工程建設期間不可避免地會遇到大面積的填土場地，在進行樁基礎設計前，要對現場進行勘查，確保填土密實度滿足工程建設要求。對于新填土場地地基需要采取有效措施進行處理，存在填土邊坡的區域，要嚴格依照邊坡治理要求設置支護措施【4】。

3 結語

巖土工程樁基礎設計需要充分了解需求，掌握具體的設計要點，采取有效措施提升樁基礎工程整體設計效率、質量，優化工程基礎結構性能，為巖土工程整體建設奠定良好基礎，降低工程基礎結構施工問題發生概率，最終為經濟、社會發展貢獻一定的力量。