樁基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)模板
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樁基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)模板
摘要：樁基礎(chǔ)是高層建筑常采用的基礎(chǔ)形式，其設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性關(guān)系到整個(gè)建筑的安全和造價(jià)，本文通過(guò)一些工程實(shí)例分析如何合理選擇樁型、用抗壓靜載試驗(yàn)確定單樁承載力，并針對(duì)施工中樁偏差的控制和處理提出了相應(yīng)的建議。關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，城市中各類高層建筑如雨后春筍般拔地而起，高層建筑的基礎(chǔ)多采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)于保證結(jié)構(gòu)安全、節(jié)約投資、降低造價(jià)起著舉足輕重的作用。本文針對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。
一、正確區(qū)分端承樁和摩擦樁等樁基類型
通常認(rèn)為，凡嵌巖樁必為端承樁，凡端承樁均不考慮土層側(cè)阻力。實(shí)際上，大量現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明：樁側(cè)阻力、端阻力的發(fā)揮性狀與上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長(zhǎng)徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣厚度等因素有關(guān)。
一般情況下，上覆土層的側(cè)阻力是可以發(fā)揮的，而且隨著長(zhǎng)徑比L/d的增大，側(cè)阻力也相應(yīng)增大；只有短粗的人工挖孔嵌巖樁，端阻力先于土層側(cè)阻力發(fā)揮，端阻力對(duì)樁的承載力起主要作用，屬端承樁。對(duì)L/d>15－20的泥漿護(hù)壁鉆(沖)孔嵌巖樁，無(wú)論是嵌入風(fēng)化巖還是完整基巖中，樁側(cè)阻力均先于端阻力發(fā)揮，表現(xiàn)出明顯的摩擦型。對(duì)于L/d≥40，且覆蓋土層不屬于軟弱土，嵌巖樁端的承載作用較小，此時(shí)樁基受力狀態(tài)為摩擦樁，樁端嵌入強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化巖層中即可。在某些地區(qū)，泥質(zhì)軟巖嵌巖灌注樁L/d>45時(shí)，嵌巖段總阻力占總荷載比例小于20%；L/d>60時(shí)，嵌巖段端阻力占總荷載比例小于5%。究其原因，一方面由于嵌巖樁樁身的彈性壓縮，導(dǎo)致樁頂沉降，這個(gè)彈性壓縮量引發(fā)了樁周土體的剪應(yīng)力，也即是土對(duì)樁的摩阻力。另一方面，鉆孔樁的孔底殘留的沉渣，形成一個(gè)可壓縮的軟墊，至使樁底也會(huì)產(chǎn)生沉降，這一沉降和上述樁本身的壓縮導(dǎo)致樁身與土體、嵌巖段樁身與巖體產(chǎn)生相對(duì)位移，從而產(chǎn)生側(cè)阻力。而這種樁身彈性壓縮和樁底沉降是隨著長(zhǎng)徑比l/d的增大而增大的，因而導(dǎo)致摩擦力和側(cè)阻力的增大。
同時(shí)，傳遞到樁端的應(yīng)力也隨嵌巖深徑比hr/d的增大而減小。當(dāng)hr/d>5時(shí)傳遞到樁端的應(yīng)力接近于零；但對(duì)泥質(zhì)軟巖嵌巖樁，hr/d=5－7時(shí)，樁端阻力仍可占總荷載的5%～16%。 由此可見，端承樁和摩擦樁的區(qū)分，不能單純從是否嵌巖來(lái)區(qū)分，要考慮上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長(zhǎng)徑比、嵌入基巖性質(zhì)、嵌巖深徑比和樁底沉渣厚度等因素。
二、認(rèn)真對(duì)待地方的經(jīng)驗(yàn)規(guī)范
由于巖土工程的地區(qū)性特別強(qiáng)，尤其是一些基于經(jīng)驗(yàn)的參數(shù)，與自然條件、地質(zhì)條件有著密切的關(guān)系，全國(guó)性的規(guī)范所提供的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，是基于全國(guó)的資料統(tǒng)計(jì)的'，覆蓋面比較大，可以用于全國(guó)范圍，但其取值必然是謹(jǐn)慎的，安全度是比較高的。如果地方有資料，有經(jīng)驗(yàn)，其針對(duì)性就比較強(qiáng)。例如某標(biāo)準(zhǔn)化廠房，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，采用靜壓管樁，單樁承載力極限值約為3000KN，實(shí)際施工中檢測(cè)樁大部分單樁承載力極限值只有1500KN左右。經(jīng)分析，全國(guó)的建筑樁基技術(shù)規(guī)范提供的樁側(cè)極限摩阻力比該地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)取值大了一倍。地方的建議值比較符合實(shí)際檢測(cè)結(jié)果。
因此，當(dāng)全國(guó)性規(guī)范所提供經(jīng)驗(yàn)參數(shù)與地方經(jīng)驗(yàn)不一致時(shí)，應(yīng)當(dāng)慎重的考慮地方經(jīng)驗(yàn)來(lái)取值。當(dāng)有不同取值方法而難以判斷時(shí)，最好的辦法就是先做樁的載荷實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)取用單樁承載力，這樣就可以很大程度上避免工程事故的發(fā)生。
三、重視樁基設(shè)計(jì)中的抗壓靜載實(shí)驗(yàn)
根據(jù)規(guī)范要求，在進(jìn)行樁基施工前必須進(jìn)行樁基抗壓靜載實(shí)驗(yàn)。然而在施工過(guò)程中，為了縮短工期，好多單位直接跳過(guò)了這個(gè)環(huán)節(jié)，工程結(jié)束以后再進(jìn)行抗壓載荷實(shí)驗(yàn)，這種做法是不科學(xué)的，下面就兩個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明這方面的問(wèn)題。
上海有一家著名的房地產(chǎn)公司，當(dāng)一個(gè)小區(qū)開發(fā)時(shí)，他們要求設(shè)計(jì)先做了試樁的方案，進(jìn)行先期試樁，試樁的加載量往往要高于查表預(yù)估的單樁承載力，然后要求勘察單位根據(jù)試樁報(bào)告的結(jié)論提供勘察報(bào)告中的單樁承載力建議值。這樣做既符合了規(guī)范規(guī)定的原則，又非常穩(wěn)妥地采用了比較高的單樁承載力，節(jié)約了建設(shè)資金，同時(shí)也避免了預(yù)估承載力可能過(guò)高的風(fēng)險(xiǎn)。雖然先期試樁需要時(shí)間和費(fèi)用，但這樣做的結(jié)果是經(jīng)濟(jì)、安全的。
還有一個(gè)實(shí)例是建設(shè)方為了節(jié)省樁的費(fèi)用，希望能夠通過(guò)試樁得到比預(yù)估的單樁承載力更高的數(shù)據(jù)。在一個(gè)用樁量很大的車間里，準(zhǔn)備做相當(dāng)多的一批試樁，然而試樁的結(jié)果卻出乎他們的預(yù)期，一連幾組試樁的結(jié)果，都只達(dá)到預(yù)估單樁承載力的80%左右，于是就停止了試樁研究出現(xiàn)問(wèn)題的原因，分析結(jié)果表明預(yù)估單樁承載力的方法比較單一，樁端持力層比較軟弱，因此試樁的結(jié)果低于按規(guī)范參數(shù)預(yù)估的數(shù)值。于是就修改設(shè)計(jì)，重新再做試樁，雖然耽誤了工期，沒有達(dá)到原來(lái)的預(yù)期，但避免了一場(chǎng)大事故。
所以，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中抗壓靜載試驗(yàn)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，直接影響到樁基形式、樁規(guī)格和樁入土深度，、施工難度。通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)，取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)方案更加合理、可行和經(jīng)濟(jì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)縮短工期所獲得的效益。
四、關(guān)于樁偏差的控制和處理
樁基施工中對(duì)樁的偏差必須嚴(yán)格控制，特別是對(duì)于承臺(tái)樁及條形樁，樁位的偏差都將產(chǎn)生很大的附加內(nèi)力，而使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處于不安全狀態(tài)。對(duì)于樁位偏差我們主要控制兩個(gè)方面，其一是豎向偏差，根據(jù)JGJ94-94第7.4.12條我們控制樁頂標(biāo)高的允許偏差為-50~+100mm，但實(shí)際施工中偏差這么大將引起繁重的施工任務(wù)及損失。當(dāng)樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，則需要劈樁，特別對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來(lái)說(shuō)，樁頂有樁帽劈樁既困難又不經(jīng)濟(jì)；而當(dāng)樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，又需要補(bǔ)樁頭，這既影響工期又浪費(fèi)金錢。
這就要求施工單位在施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，盡可能地使工程樁標(biāo)高同設(shè)計(jì)一致，特別是施工過(guò)程中必須考慮到樁在卸載后的回降量，否則不加考慮則每根樁都將高于設(shè)計(jì)標(biāo)高。而我們?cè)O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)施工誤差亦應(yīng)有所考慮，筆者建議針對(duì)目前的施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)中可以考慮2mm左右的偏差容許，這樣就可以免除大量小偏差樁的劈樁，這在實(shí)踐工程中具有相當(dāng)?shù)目刹僮餍裕苊饬舜罅坎槐匾墓ぷ�。其二則是樁位的水平偏差。根據(jù)JGJ94-94第7.4.11條控制各樁位偏差，施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樁位偏差較大則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)樁處理。這里針對(duì)4~16根承臺(tái)的樁基，JGJ94-94規(guī)范第7.4.11條中規(guī)定允許偏差為1/3樁徑或1/3邊長(zhǎng)，而根據(jù)GB50202-2002第5.1.3條則規(guī)定允許偏差為1/2樁徑或邊長(zhǎng)。
這顯然是矛盾的，在實(shí)際過(guò)程中很容易與施工驗(yàn)收方產(chǎn)生不同的理解，因此筆者強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以明確樁位偏差允許值所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。另外，對(duì)于小直徑樁（D≤250）筆者強(qiáng)調(diào)必須對(duì)其偏位進(jìn)行嚴(yán)格控制而不應(yīng)按上述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，筆者建議對(duì)承臺(tái)樁可控制70mm；而對(duì)于條形承臺(tái)則區(qū)分垂直于條形承臺(tái)方向50mm，平行于承臺(tái)方向?yàn)?0mm，當(dāng)然這些要求必須在施工前予于明確。當(dāng)然樁位偏差滿足規(guī)范或設(shè)計(jì)要求僅僅代表樁基本身驗(yàn)收合格，而對(duì)于由此引起的承臺(tái)整體偏心或基礎(chǔ)高度損失，我們必須另行處理。對(duì)于樁偏心我們可以采取增加承臺(tái)剛度或加大拉梁剛度、配筋來(lái)解決，這在實(shí)際工程中需針對(duì)具體情況相應(yīng)處理。
五、小結(jié)
樁基工程是一繁重而復(fù)雜的過(guò)程，設(shè)計(jì)人員一定要考慮到每一個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧，從各方面使之合理化。樁基礎(chǔ)不僅要保證建筑物安全，更要充分考慮經(jīng)濟(jì)因素，這樣才能做出最優(yōu)、最合理的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范
JGJ 106-2003 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范
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