時間：2023-03-25 10:43:40
導(dǎo)語：在樁基礎(chǔ)技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：房屋建筑；樁基施工；技術(shù)問題；處理方法；
中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，我國建筑行業(yè)自身獲得了迅猛發(fā)展。建筑施工技術(shù)，尤其是建筑樁基施工技術(shù)取得了明顯進(jìn)步。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，人們對建筑施工的質(zhì)量要求越來越高。建筑樁基施工是保證建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵，加強(qiáng)建筑樁基施工技術(shù)的研究就成為了施工企業(yè)的必然選擇。
建筑樁基施工是建筑工程中的重要環(huán)節(jié)，它是建筑施工的第一步，同時也是最為重要的一步。建筑樁基施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個建筑工程的質(zhì)量。建筑樁基施工是基礎(chǔ)工程，眾所周知在建筑施工中基礎(chǔ)工程的重要，加強(qiáng)建筑樁基施工技術(shù)的研究是保證建筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在建筑樁基施工中經(jīng)常會遇到許多問題，解決這些問題能夠保證建筑工程順利完工，同時也可以提升建筑工程的整體性能。筆者將重點(diǎn)探討在樁基施工中遇到的技術(shù)難題并提出相應(yīng)的對策。
1建筑樁基施工概述
建筑樁基施工是一種具有悠久歷史施工工種，它是建筑工程中不可缺少的環(huán)節(jié)。樁工技術(shù)在幾千的發(fā)展中也取得了很大進(jìn)步。目前，不管是樁基材料，樁類型，還是施工方法與傳統(tǒng)相比都發(fā)生了很大變化。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑樁基施工技術(shù)也取得了明顯進(jìn)步，它逐漸形成了具備現(xiàn)代化基礎(chǔ)的工程體系。
在建筑施工中大量采用樁基可以減少工作量，同時節(jié)省了材料消耗。樁基具有很高的豎向單樁承載以及群樁承載力，樁基能夠承擔(dān)高層建筑的豎向荷載。同時樁基還具備很強(qiáng)的豎向單樁剛度。在自身承載較重負(fù)荷的前提下，不會產(chǎn)生不均勻沉降。樁基這種性能可以保證建筑物不會發(fā)生超過允許范圍的傾斜。正是因?yàn)檫@種性能，樁基可以用來抵御風(fēng)吹日曬，性能優(yōu)良的樁基，在地震中也不會有太大損害。樁基還有一個作用就是保證高層建筑抗傾覆穩(wěn)定性，說白了就是增強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性。
在建筑樁基施工中經(jīng)常要把樁基穿過可液化土層。只有穿過可液化土層才能支撐穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)涂層以及基巖。當(dāng)建筑物所在地區(qū)發(fā)生地震后，由于樁基自身具有足夠的抗壓以及抗拔承載能力，因而它能確保建筑物不會發(fā)生過大傾斜。當(dāng)然有一個前提，是要保證樁基自身的質(zhì)量。只有在充分保證樁基自身的性能，才能真正保證建筑樁基施工的質(zhì)量。這是建筑樁基施工的第一步。樁基施工無論是對于高層建筑還是道路施工來說都有很重要的影響。加強(qiáng)樁基施工的質(zhì)量控制是保證整個工程質(zhì)量的前提?；A(chǔ)不牢，地動山搖。這句古話，充分向我們說明了建筑樁基施工的重要性。加強(qiáng)建筑樁基施工質(zhì)量控制，首先要做到的就是保證樁基自身的質(zhì)量與性能。這是做好建筑樁基施工的第一步。
2建筑樁基施工的基本步驟
上文提到了建筑樁基施工的重要性，并且指出了建筑樁基自身的質(zhì)量性能和建筑整體質(zhì)量有著很緊密的聯(lián)系，建筑樁基施工質(zhì)量如何很大程度上取決于建筑樁基自身的質(zhì)量。在充分意識到樁基自身質(zhì)量的重要性后，我們再來了解一下建筑樁基施工的基本步驟。
建筑樁基施工是建筑施工中的重要環(huán)節(jié)，其自身又包含多個步驟，但總體上可以把這多個步驟，大致分為兩步：一是建筑樁基施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，二是沉樁階段。做好建筑樁基施工前的準(zhǔn)備工作是保證施工進(jìn)度順利完工的關(guān)鍵，同時也是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在建筑樁基施工中，從某種意義上說，施工前的準(zhǔn)備階段甚至比沉樁階段還重要。下面，筆者就來詳細(xì)論述這兩個階段。
2.1施工前的準(zhǔn)備階段
一如上文所述，建筑樁基施工前的準(zhǔn)備階段，在某種程度上甚至比施工本身還重要。所謂施工前的準(zhǔn)備階段，一般意義上主要是包括四個方面的內(nèi)容：一是對樁基現(xiàn)場進(jìn)行全面的勘察，二是對施工設(shè)備尤其是機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備，三是技術(shù)準(zhǔn)備，四是現(xiàn)場準(zhǔn)備。接下來筆者就來詳細(xì)論述這四個方面的準(zhǔn)備工作。
對工地現(xiàn)場的全面勘察。建筑樁基施工的方法的確定，設(shè)備的選用全依賴于對現(xiàn)場工地的全面勘察。對工地現(xiàn)場的全面勘察是進(jìn)行建筑樁基施工的基礎(chǔ)。針對建筑施工現(xiàn)場的全面勘察主要內(nèi)容包括：對施工現(xiàn)場的地形、水利、天氣等基本自然條件的勘察；對施工現(xiàn)場成樁深度的圖紙勘察，要精確掌握各種物理性指標(biāo)；對鄰近建筑物的位置、距離、現(xiàn)狀、使用用途的考察；要對建筑物整體的電氣設(shè)備、電氣線路的布局，地下管線的布局、埋置深度、結(jié)構(gòu)等要精確把握；要對建筑物各種人為以及自然地質(zhì)現(xiàn)象，例如地震、爆炸等現(xiàn)象的充分把握。以上提到的只是其中的一部分，具體的勘察內(nèi)容要結(jié)合施工現(xiàn)場的具體要求來確定。
機(jī)械準(zhǔn)備。建筑樁基施工主要是要通過機(jī)械設(shè)備來完成的。針對機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備也是施工前準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容。施工人員在選用機(jī)械設(shè)備的時候，要根據(jù)設(shè)計的樁型，結(jié)合施工現(xiàn)場的土質(zhì)狀況來進(jìn)行選擇。在建筑樁基施工中常見的機(jī)械設(shè)備時候螺旋鉆機(jī)和震動沉管鉆機(jī)。這兩種設(shè)備的是樁基施工中最為典型的設(shè)備。我們在選擇石碑的時候就是要根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況來進(jìn)行選取。施工人員必須要對這兩種設(shè)備的基本性能以及使用條件了如指掌。螺旋鉆機(jī)主要適用于水位以上的粉土、沙土、膨脹土中，而震動沉管鉆機(jī)主要適用于那些淤泥之中，最為典型的是粘土，素填土。兩種機(jī)械的直徑也呈現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)。螺旋鉆機(jī)的直徑一般要求在300到1000毫米，相反震動沉管鉆機(jī)的直徑要求是保持在400毫米左右。具體選擇哪種機(jī)型要根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況來進(jìn)行選取。
技術(shù)準(zhǔn)備。技術(shù)準(zhǔn)備主要指的是在施工前必須要編制施工方案，確定施工方法，施工順序，鄰近建筑物的保護(hù)措施等主要內(nèi)容。施工進(jìn)度的規(guī)劃，勞動力需求的確定，各種材料設(shè)備的需求計劃。這些內(nèi)容是在施工前必須要考慮的因素?，F(xiàn)場準(zhǔn)備。現(xiàn)場準(zhǔn)備主要指的是在施工前，必須要保證場地平整。高層建筑物的樁基一般要密布。在施工前，尤其是各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場前，首先要多工地現(xiàn)場進(jìn)行平整。這樣做主要是為了保證樁基的垂直度。成樁之前，要專門對施工現(xiàn)場的各種障礙物進(jìn)行清理處理，對那些施工區(qū)域內(nèi)的電桿、跨越施工區(qū)的電線，以及舊建筑等障礙物要及時清除。只有各種障礙物清除干凈才能保證建筑樁基施工的順利實(shí)行。
2.2沉樁階段
沉樁階段是正式施工階段，這是建筑樁基施工的主要步驟，施工人員在進(jìn)行樁基沉樁的時候，一般有兩個步驟，一是灌注沉樁，二是預(yù)制混凝土樁與剛裝沉樁。這兩個步驟構(gòu)成了一個完整的樁基施工過程。我們要加強(qiáng)樁基質(zhì)量控制就必須要從這兩個步驟下手，加強(qiáng)對這兩個步驟的監(jiān)督。
3建筑樁基施工中的常見質(zhì)量問題以及對策
在建筑樁基施工中經(jīng)常會遇到許多問題，解決好這些問題是保證樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工中常常會遇見的問題主要有兩個：一是單樁承載力不符合規(guī)范。二是樁傾斜過大。單樁承載能力低于規(guī)范主要是有這幾個原因造成的：一是樁坑沉入深度不夠；二是貫入度太大；三是樁傾斜過大。樁傾斜過大的原因主要由于以下幾個原因造成的：一是預(yù)制樁質(zhì)量差，預(yù)制樁質(zhì)量差主要體現(xiàn)在樁頂面發(fā)生了傾斜；二是樁基在安裝過程中安裝位置不對，框架與地面的角度不是按照規(guī)范形成垂直關(guān)系，而出現(xiàn)了一定程度的傾斜；三是樁距過小的原因。
針對以上質(zhì)量問題，我們主要采用兩種方法來應(yīng)對：一是補(bǔ)送結(jié)合法。在建筑華族昂及施工中可能在接樁的過程中發(fā)生節(jié)點(diǎn)脫開的情況，針對這種情況我們采取補(bǔ)送結(jié)合的方式。首先要做的是把節(jié)頭頂緊，如果樁實(shí)在不夠長的話，那么其次要做到就是適當(dāng)補(bǔ)長。二是補(bǔ)樁法。補(bǔ)樁法有兩種方式，一是樁基承臺前進(jìn)行補(bǔ)樁，二是在地下室補(bǔ)樁。
隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展帶動了我國建筑施工技術(shù)，尤其是建筑樁基施工技術(shù)的發(fā)展，在建筑施工過程中建筑樁基施工是其中的重點(diǎn)內(nèi)容。建筑樁基施工的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑施工的整體質(zhì)量。我們必須對建筑樁基施工技術(shù)保持高度重視，要加強(qiáng)建筑樁基施工質(zhì)量控制。要針對施工常見的單樁承載能力偏低以及樁傾斜過大的問題，要專門采取補(bǔ)樁法以及補(bǔ)送結(jié)合法。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵字】復(fù)雜地質(zhì)，深樁基礎(chǔ)，施工技術(shù)，存在問題，解決措施
中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
從我國目前的建筑行業(yè)的發(fā)展情況來看，機(jī)械化施工已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是人工作業(yè)仍然有著不可取代的重要地位、有著它存在的必要性，特別是在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行深樁基礎(chǔ)施工的時候，由于地質(zhì)的復(fù)雜性，機(jī)械作業(yè)很容易出現(xiàn)問題，而且有的地質(zhì)條件下很難進(jìn)行機(jī)械作業(yè)，所以必須要采用人工，雖然施工人員的勞動量會比較大，危險性也較高，但是從整體來看，采用人工作業(yè)，節(jié)省了工程投資，施工簡單、操作方便，一些情況下施工的速度也會比較快。目前，建筑工程中已經(jīng)廣泛采用了深樁基礎(chǔ)施工，深樁基礎(chǔ)施工技術(shù)也有了一定程度的發(fā)展，但是在一些復(fù)雜的地質(zhì)條件下，深樁基礎(chǔ)的施工仍然面臨著不少的難題，一旦在施工過程中出現(xiàn)技術(shù)失誤或者說設(shè)計的時候沒有考慮周全，就會導(dǎo)致施工事故，深樁基礎(chǔ)受到破壞，從而威脅到整個建筑工程的安全，因此對復(fù)雜地質(zhì)條件下的深樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的研究已經(jīng)成為了一個重要的課題，尤其是針對巖溶、濕陷性黃土、凍土地區(qū)的深樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)研究更是刻不容緩。
二．巖溶地區(qū)的深樁基礎(chǔ)施工
1、巖溶地區(qū)的特點(diǎn)
由于巖溶地區(qū)獨(dú)特的物理和化學(xué)反應(yīng)，所以巖溶地區(qū)一般會有較多的溶洞出現(xiàn)，溶洞中的地下水活動就比較頻繁，給深樁基礎(chǔ)施工帶來困難，很容易出現(xiàn)塌陷、斷樁、偏孔、卡鉆、斜孔、掉鉆、漏漿等等各種問題，處理不當(dāng)很有可能會影響到施工的工程質(zhì)量和施工人員的生命安全，因此在施工之前，必須要充分的對巖溶地區(qū)的地區(qū)環(huán)境，溶洞內(nèi)部的具體情況進(jìn)行了解，結(jié)合實(shí)際情況制定合適的施工方案，確保工程和施工人員的安全。
巖溶地區(qū)深坑基礎(chǔ)施工常見問題及解決措施
（一）高傾角巖面沖孔如遇到高傾角巖面，發(fā)生偏孔時，需回填片石到偏孔上方300～500mm處，重新沖孔。如回填一次片石難以修正孔位，則可采取多次回填片石進(jìn)行修孔。如多次回填片石均不能糾正偏孔，則采取灌入C45砼，等7天后進(jìn)行重新沖孔。為了防止樁基施工過程中可能出現(xiàn)的漏水、漏漿，掉鉆甚至出現(xiàn)塌孔等異常現(xiàn)象，可采用插打鋼護(hù)筒、回填粘土和片石等方法進(jìn)行處理。
（二）樁施工中孔內(nèi)出現(xiàn)障礙時的處理
（1） 掉錘。由于鋼絲繩節(jié)頭脫落、鋼絲繩折斷造成樁錘掉落在孔內(nèi)可采取以下方法處理：
采用撈鉤打撈。用特制的撈鉤放入孔中，鉤住樁錘上的打撈環(huán)，然后用樁機(jī)或吊機(jī)慢慢將樁錘提上。
②潛水員打撈。當(dāng)樁錘在孔內(nèi)打橫卡住，用打撈鉤無法打撈樁錘時，可采用潛水員潛入孔內(nèi)進(jìn)行水下掏孔、掛鉤，如打撈環(huán)斷裂則可進(jìn)行水下切割燒孔，并穿入鋼絲繩將樁錘吊起。
（2）卡錘。當(dāng)樁錘被塊石、沉碴、溶洞卡住時，可采取以下方法處理：
被塊石卡住樁錘
塌孔時用粘土、塊石回填，當(dāng)重新沖孔時，塊石很容易被震動后掉下卡住樁錘。此時可先用泥漿清孔，反復(fù)提鋼絲繩，使樁錘松動，將錘提起。如提不起，則可采用水下爆破方法處理。水下爆破起錘法是利用爆破震動松動樁錘，提起樁錘。
②沉碴埋住樁錘
當(dāng)砂層塌孔埋住樁錘時，首先進(jìn)行清孔，利用導(dǎo)管將樁錘以上的沉碴清出，然后反復(fù)提錘，將樁錘拔出。
③被溶洞卡住樁錘
在進(jìn)入溶洞區(qū)時，如進(jìn)錘太快，一下打穿溶洞時，很容易被巖石卡住。此時樁錘一般可以向下松動，而提不起來。采用反復(fù)提錘形成反向沖擊，使溶洞穿孔擴(kuò)大。如不能將錘提起，則只好換樁位重新補(bǔ)樁。
（3）打鋼護(hù)筒遇障礙
由于砂層厚塌孔，溶洞多且大，可采用打鋼護(hù)筒方法進(jìn)行護(hù)壁。但鋼護(hù)筒在打入時，極易被孤石或石筍等齊壓變形、底腳卷邊。將造成樁徑變小，鋼筋籠下不去等問題。此時可采用潛水員水下切割處理，解決此問題。
三．濕陷性黃土地區(qū)的深樁基礎(chǔ)施工
1、濕陷性黃土特點(diǎn)
濕陷性黃土一般主要分布在我國西北、華北一帶, 由于黃土具有底層多, 土層厚度大, 且這些地區(qū)的氣候干旱少雨, 蒸發(fā)量大，所以黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下或在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下, 受水浸濕后的土的結(jié)構(gòu)會被破壞從而發(fā)生顯著變形,很容易造成地基下陷的情況。
處理方法
由于濕陷性黃土的特點(diǎn)，所以它會造成地基下陷，從而導(dǎo)致深樁基礎(chǔ)發(fā)生不均勻的沉降，使深樁基礎(chǔ)的承載力受到破壞，對整個建筑物的安全產(chǎn)生不好的影響。所以，對濕陷性黃土的處理方法要格外注意，一般來說，我們較長采用的方法主要有深層攪拌樁法、強(qiáng)夯法、樁基礎(chǔ)法、墊層法、欲浸水法、擠密法等。在選擇樁基礎(chǔ)的時候，一般采用的有錘擊預(yù)制樁、人工挖孔灌注樁、振動沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、向擴(kuò)孔樁等等，可根據(jù)具體的地質(zhì)特點(diǎn)和施工要求選擇合適的施工方法和樁基礎(chǔ)，但是要特別注意的是，在濕陷性黃土地區(qū)的深樁基礎(chǔ)施工的過程中，不能選用摩擦型樁，因?yàn)槟Σ列蜆对诮胨兄蟮哪Σ亮蟠蟮臏p小，從而也就失去了承重能力，就失去了保證建筑物的安全的能力。
三．凍土地區(qū)的深樁基礎(chǔ)施工
1、凍土地區(qū)的特點(diǎn)
所謂凍土，是指在冬天的時候，受嚴(yán)寒的氣候條件的影響，土層中的水結(jié)成了冰，然后土體自身就會產(chǎn)生體積膨脹。凍土地區(qū)的特點(diǎn)就在于，在嚴(yán)冬這種情況下，地基中的深樁基礎(chǔ)就會受到切向的凍脹力，從而導(dǎo)致深樁基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻的上拔，使深樁基礎(chǔ)上部的結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻的變形。到了夏天氣候炎熱的時候，凍土被融化，地基失去強(qiáng)硬的支撐，深樁基礎(chǔ)就會下沉，基礎(chǔ)的承載力下降，影響到上層建筑的牢固。
針對凍土地區(qū)特點(diǎn)選擇深樁基礎(chǔ)的要點(diǎn)
鉆孔插入樁基礎(chǔ)。鉆孔插入樁的特點(diǎn)在于它能適用于各種巖性和凍土地基，并且整體來講，對地基的熱擾動比較小，且回凍的時間短。缺點(diǎn)就在于承載力較低。
鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁的特點(diǎn)在于它適用于堅(jiān)硬凍結(jié)狀態(tài)的凍土地基，制作、施工方法和機(jī)具都比較簡單，節(jié)省了施工材料。并且它具有較高的水平及垂直承載能力。它的缺點(diǎn)就在于回凍時間比較長，對地基的熱擾動大。
鉆孔打入樁基礎(chǔ)。鉆孔打入樁的特點(diǎn)在于適用于粘性土、砂土類地基，且對地基的熱擾動最小，承載力高，缺點(diǎn)在于施工設(shè)備較復(fù)雜。
所以針對凍土地區(qū)的施工要考慮到不同地基的情況及不同深樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)，選擇最佳樁基礎(chǔ)。
結(jié)束語
復(fù)雜地質(zhì)條件下的深樁基礎(chǔ)技術(shù)施工，重點(diǎn)是詳細(xì)了解和掌握工程所在地的地質(zhì)構(gòu)造，同時制定相應(yīng)措施，做好施工安全管控工作。這樣不僅在工程造價方面可以大大節(jié)約，同時可縮短工程工期，并有效控制工程質(zhì)量。至于質(zhì)量，樁基礎(chǔ)工程項(xiàng)目，所施工每一根樁都有其獨(dú)特性，都無固定的可遵循歷跡，應(yīng)對已施工完畢的，做全面總結(jié)，不斷掌握技術(shù)控制要點(diǎn)、吸取施工經(jīng)驗(yàn)，消除盲目性，可有利于今后工程保質(zhì)保量順利完成。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：沉降；樁基礎(chǔ)；承載力
中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
隨著高層建筑和體型復(fù)雜建筑的發(fā)展，地基基礎(chǔ)的不均勻沉降問題越來越凸現(xiàn)出來，傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)設(shè)計理念受到了前所未有的挑戰(zhàn)，近年來隨著一些相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，樁基礎(chǔ)設(shè)計思想有了很大突破。這些思想首先源于研究在減少天然地基的總體沉降問題，認(rèn)為群樁和承臺下同承擔(dān)建筑物荷載。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出所謂減沉樁、疏樁、復(fù)合樁、塑性支承樁等樁基礎(chǔ)設(shè)計理論，這些理論是以總體沉降為主要控制因素，采用少量樁來協(xié)助天然地基以減少其沉降或彌補(bǔ)其承載力的不足。
1977年英國的Burland教授在日本東京召開的第9屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議上，做了《結(jié)構(gòu)物和基礎(chǔ)的性狀》的專題報告，指出在天然地基強(qiáng)度能滿足設(shè)計荷載的要求但沉降卻過大的情況下，可以采用少量發(fā)揮極限承載力的樁以減少基礎(chǔ)沉降，并將其稱為“減少沉降量樁基礎(chǔ)”。一年后Hain和Lee等人采用Poulos的彈性理論及理想彈塑性模型也得出了建立豎向剛度較大的樁―土復(fù)合樁基并不需要很大的樁數(shù)，樁數(shù)的進(jìn)一步增加對減少最大沉降和差異沉降的作用非常小的結(jié)論。但目前為止將這一設(shè)計思想還僅僅停留在理論階段，很少在工程上得以應(yīng)用。
Poulos在屈服樁基礎(chǔ)的方法上提出了可以考慮讓樁完全發(fā)揮極限承載能力，樁僅是作為減少沉降所采用的構(gòu)件，并稱其為“piled raft foundation”，以示與傳統(tǒng)的“pile groups”的區(qū)別。他認(rèn)為由于筏下土體過于軟弱時，使筏板能提供的承載力十分有限，不適合采用這種設(shè)計方法。
相比于國外樁基礎(chǔ)研究的發(fā)展，我國的樁基礎(chǔ)理論發(fā)展也在快速的發(fā)展。1979年，我國巖士工程界前輩童翊湘在探討上海軟土地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)時就提出了基于群樁基礎(chǔ)工作機(jī)理的分析理論，形成了分不同情況按沉降設(shè)計樁基的初步想法，指出樁土相互作用的應(yīng)力對計算樁基下沉量的影響。
上世紀(jì)八十年代初開始同濟(jì)大學(xué)開展了樁土相互作用課題的研究，楊敏等在1988年研究了在樁基礎(chǔ)設(shè)計中減少樁數(shù)節(jié)約造價的問題。研究中指出了如果樁數(shù)是受沉降控制的，則在地基強(qiáng)度滿足荷載條件下，減少用樁數(shù)量只會對基礎(chǔ)沉降有影響，不會引起建筑物的使用，并于1989年開始在上海的多層和小商層建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)用沉降控制概念進(jìn)行工程實(shí)踐，實(shí)踐表明根據(jù)該理論能夠有效地減少工程造價。此后楊敏等人經(jīng)過10多年的對樁土相互作用、軟土地基變形控制等有關(guān)課題的研究，于1998年提出了減少沉降樁基礎(chǔ)的設(shè)計理論，其只要思想是基礎(chǔ)中的樁除承擔(dān)部分荷載外主要還是起減少和控制沉降的作用，進(jìn)而提出了將控制設(shè)計值確定樁數(shù)和樁長的設(shè)計方法。1983年華東電力設(shè)計院在樁和承臺共同作用的報告中再次指出，在軟土中進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時充分利用樁和承臺板的共同作用，可以有效提高樁基礎(chǔ)的承載能力和減少沉降，并給出了相應(yīng)的設(shè)計計算式。上海民用建筑設(shè)計研究院黃紹銘、裴捷等在上世紀(jì)80年代中后期開始探索軟土地區(qū)沉降控制復(fù)合樁基設(shè)計方法，根據(jù)在上?？到⌒麓逶挥^測得到的實(shí)測數(shù)據(jù)，提出了基于Mindlin解的Geddes應(yīng)力公式計算土中應(yīng)力，再用分層總和法計算沉降的設(shè)計理論。
宰金珉提出了復(fù)合樁基的設(shè)計方法，綜合分析了沉降控制復(fù)合樁基非線性工作性狀的基礎(chǔ)，指出應(yīng)用復(fù)合樁基設(shè)計方法的前提條件是天然地基承載力滿足率指標(biāo)大于0.5，如果小于0.5則還是沿用常規(guī)樁基礎(chǔ)設(shè)計方法，同時提出在整體承載力和沉降量雙重控制下按單樁極限承載力設(shè)計復(fù)合樁基的方法，其設(shè)計原則為：在總體安全度K大于2和總沉降小于允許沉降的雙重控制下，單樁近似取用極限承載力。另外將“復(fù)合樁基”定義為以大樁距(5～6倍樁徑長以上)布置的底承臺摩擦群樁或端承作用較小的端承摩擦樁與承臺底同承載的樁基礎(chǔ)。1994年上海市地方地基處理技術(shù)規(guī)范DBJ240294將減少沉降樁基礎(chǔ)的樁基礎(chǔ)設(shè)計方法收錄在規(guī)范中，并取名為“沉降控制復(fù)合樁基”。1993年蔡杉齡對深厚飽和軟黏土中薄硬夾層作樁基持力層做了研究，引用了板帶強(qiáng)度計算理論，經(jīng)過計算分析，得出了薄硬夾層可以作為擴(kuò)底樁的樁端持力層的結(jié)論。
溫州建筑設(shè)計院管自立工程師在上個世紀(jì)九十年代初期提出了基于充分利用淺埋硬土層良好承載力的設(shè)計方法，建立了疏樁基礎(chǔ)設(shè)計思想。指出飽和軟土地基中存在一個“最佳容樁量”，在這個容樁量進(jìn)行設(shè)計時建筑的沉降最小，從而對由傳統(tǒng)樁基設(shè)計確定的樁數(shù)和間距進(jìn)行精簡和疏布。
在高層建筑超長大直徑灌注樁的研究上，張忠苗、湯展飛等對杭州某長45m的試樁的進(jìn)行了實(shí)測，認(rèn)為樁端沉降量對樁側(cè)極限阻力有很大的影響，并定義樁端沉降量達(dá)到約2mm所對應(yīng)的樁頂荷載為極限阻力值。通過分析指出按各層摩阻力平均值用一般靜力經(jīng)驗(yàn)公式來計算樁側(cè)阻力是不正確的。樓曉明、洪毓康、陳強(qiáng)華對群樁基礎(chǔ)地基中的豎向附加應(yīng)力性狀進(jìn)行了研究，指出等代深基礎(chǔ)法Boussinesq公式確定的附加應(yīng)力要比樁端以下附加應(yīng)力大得多。并且隨著樁長度的增加，基礎(chǔ)面積隨之減小，下臥層中的附加應(yīng)力系數(shù)也逐漸變小。
在當(dāng)前的高層建筑樁基設(shè)計中，多數(shù)采用“等樁長、等樁徑、等樁距”的設(shè)計方法，實(shí)測表明，雖然采用的樁數(shù)不少，但碟形沉降仍然時有發(fā)生，框剪、框筒、筒中筒結(jié)構(gòu)中這種情況尤為突出。這種碟形沉降對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響很大，是基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的受力都有所增加，從而板厚和配筋增多，使得工程造價升高．因此，宰金珉、劉金礪等提出對基礎(chǔ)剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)的變剛度調(diào)平設(shè)計方法，目標(biāo)是盡可能地減少材料消耗和差異沉降。
管樁的工期較短，質(zhì)量控制容易，場地污染及噪聲很小，具有很多優(yōu)點(diǎn)。但在高層建筑中，管樁接頭太多，容易在下壓的過程中破壞焊接；而鉆孔灌注樁卻不受土層的限制，可以打到任意的設(shè)計深度。而沉管灌注樁一般只能在20米以內(nèi)；其次，管樁只是樁頭樁帽的短筋錨入承臺，而灌注樁直接是樁身鋼筋錨入承臺，因此管樁相對灌注樁的抗拔能力較弱。
同時灌注樁由于混凝土自身強(qiáng)度形成的過程存在有充盈效應(yīng)。因此灌注樁的承載力隨著時間的推移及樁周土的的恢復(fù)，樁周摩擦系數(shù)會越來越大?？拱文芰翱拐鹉芰σ苍絹碓綇?qiáng)。
H型鋼樁的力學(xué)性能優(yōu)良，性柔、強(qiáng)度高,震不斷，抗震能力強(qiáng)。利用液壓振動錘可輕松地將H型鋼樁振入卵石層中10米以上，最深可達(dá)30多米。從振動減振的角度來分析，基礎(chǔ)的柔性結(jié)構(gòu)更重要，大地是激振源，樁是減振器，上部建筑物即使是剛性體也無所謂，因?yàn)閯傂泽w的振動烈度完全取決于減振器。
在地震爆發(fā)時，強(qiáng)大的地震水平往復(fù)沖擊波，完全改變了管樁和灌注樁上述狀態(tài)，使端承樁在地震沖擊波中發(fā)生水平往復(fù)運(yùn)動，對樁身構(gòu)成了往復(fù)水平?jīng)_擊，使摩擦樁樁身四周土層與樁基松開，并且土層對樁身構(gòu)成水平?jīng)_擊力，其結(jié)果：無論端承樁還是摩擦樁不是破壞，就是失穩(wěn)。
樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)破壞、地基土失效以及樁基整體失穩(wěn)，常常引起上部結(jié)構(gòu)的整體性破壞；地震引發(fā)樁基沉降、傾斜、樁基結(jié)構(gòu)輕度受損，將影響建筑物的正常使用和使用壽命。因此樁基礎(chǔ)的抗震，應(yīng)從建筑物整體抗震的角度出發(fā)，確定相應(yīng)的抗震設(shè)計原則，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，進(jìn)行相應(yīng)的抗震計算，以達(dá)到抗震設(shè)防目標(biāo)。從樁基抗震設(shè)計角度，選擇樁基類型應(yīng)優(yōu)選H型鋼樁，其次是鉆孔灌注樁，沉管灌注樁，再次是預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：窄基塔；多樁基礎(chǔ)；優(yōu)化
中圖分類號：C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
窄基塔線路是目前新興的線路型式，具有節(jié)約廊道、占地的優(yōu)點(diǎn)，并且工程造價相比較鋼管桿線路可下降20%-30%，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。目前，窄基塔的通用設(shè)計、批量使用已提上日程。根據(jù)窄基鋼管塔的基礎(chǔ)受力特征，其基礎(chǔ)配置有較大的優(yōu)化空間。
一、窄基塔樁基礎(chǔ)選型概述
窄基塔的基礎(chǔ)受力特征介于角鋼塔和鋼管桿之間，根據(jù)其基礎(chǔ)作用力的大小及地基情況的差異，可選擇分體式基礎(chǔ)或一體式基礎(chǔ)，但由于其根開很小，使用分體式基礎(chǔ)往往由于四腿基礎(chǔ)相互之間沖突而難以實(shí)現(xiàn)，通常使用的基礎(chǔ)型式為一體式（即獨(dú)立式基礎(chǔ)）。窄基塔的獨(dú)立式基礎(chǔ)又可分為開挖回填基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)兩大類。
窄基塔線路通常在城市綠化帶、道路兩側(cè)等基礎(chǔ)建設(shè)受限地段使用，受到地下管線、綠化帶寬度的限制，基礎(chǔ)可建設(shè)的寬度往往受到很大的制約，開挖回填基礎(chǔ)的底板放置存在很大的難度。以典型的粘性土地質(zhì)為例，通常窄基塔開挖回填基礎(chǔ)底板寬度為：直線塔基礎(chǔ)底板寬度5.4～6.4米，小轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)底板寬度6.8～7.6米，而大轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)底板寬度則通常在8米以上，這在走廊已經(jīng)十分狹窄的情況下是難以實(shí)現(xiàn)的，背離了窄基塔使用的初衷。而使用樁基礎(chǔ)則很好的解決了這一問題，無論使用多樁、單樁基礎(chǔ)，在樁徑合理的前提下，其承臺尺寸均可控制在4米以內(nèi)，這很好的解決了窄基塔的根開與基礎(chǔ)的配合問題，可解決窄基塔在基礎(chǔ)建設(shè)受限地區(qū)應(yīng)用的問題。
窄基塔灌注樁基礎(chǔ)的常規(guī)型式為單樁、多樁，根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，直線塔一般使用單樁可滿足其承載要求；而轉(zhuǎn)角塔根據(jù)其轉(zhuǎn)角度數(shù)的大小其控制條件不同，通常使用多樁的經(jīng)濟(jì)性是較高的。常規(guī)的多樁布置型式為四樁。以下對窄基塔轉(zhuǎn)角塔的多樁基礎(chǔ)受力進(jìn)行分析和優(yōu)化比選。
二、窄基塔基礎(chǔ)作用力特點(diǎn)分析
轉(zhuǎn)角度數(shù)不同的窄基塔，其基礎(chǔ)最大作用力的控制工況有所區(qū)別，不同角度轉(zhuǎn)角塔的控制工況是安裝或覆冰工況，存在一個轉(zhuǎn)角度數(shù)的臨界點(diǎn)，在此臨界點(diǎn)下的安裝和覆冰工況所產(chǎn)生的基礎(chǔ)作用力是相同的。
2.1 小轉(zhuǎn)角塔的基礎(chǔ)受力特性分析
小轉(zhuǎn)角塔的控制工況為安裝工況，根據(jù)設(shè)計規(guī)程規(guī)定，未掛線一側(cè)的拉線可承擔(dān)30%的不平衡張力，即掛線側(cè)的導(dǎo)地線承受的不平衡張力為最大使用張力的70%，由其引起的最大彎矩方向?yàn)轫樉€路方向，如圖[2.1-1]示。
圖[2.1-1] 小轉(zhuǎn)角塔安裝工況受力示意圖
圖[2.1-2] 小轉(zhuǎn)角塔大風(fēng)工況受力示意圖
圖[2.1-3] 小轉(zhuǎn)角塔覆冰工況受力示意圖
大風(fēng)工況下的基礎(chǔ)作用力一般僅為安裝工況下的60%以下，覆冰工況下的基礎(chǔ)作用力則與轉(zhuǎn)角度數(shù)有關(guān)。
2.2 大轉(zhuǎn)角塔的基礎(chǔ)受力特性分析
大轉(zhuǎn)角塔的控制工況為覆冰工況，導(dǎo)地線的最大使用張力即是此工況下的張力，為年平運(yùn)行工況下的1.5倍，由其引起的最大彎矩方向?yàn)檗D(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)方向。窄基塔的控制工況示意圖[2.2-1]。
大轉(zhuǎn)角塔的大風(fēng)、安裝工況與小轉(zhuǎn)角塔原理一致，在此不予累述。
圖[2.2-1] 大轉(zhuǎn)角塔覆冰的受力示意圖
2.3 轉(zhuǎn)角塔角度與基礎(chǔ)作用力控制工況的關(guān)系
使用桿塔滿應(yīng)力計算軟件對桿塔的結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行計算，并對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)其結(jié)構(gòu)計算導(dǎo)出的基礎(chǔ)作用力進(jìn)行比較。
需要說明的是，窄基塔設(shè)計條件的差別對基礎(chǔ)作用力控制工況的角度臨界點(diǎn)是不同的，窄基塔在110kV電壓等級應(yīng)用較廣，其線路的常規(guī)導(dǎo)線為300mm?截面或400mm?截面單導(dǎo)線，設(shè)計的覆冰厚度、風(fēng)速都有較大的區(qū)別，基于不同的設(shè)計條件，最大基礎(chǔ)作用力控制工況的轉(zhuǎn)角度數(shù)分割點(diǎn)一般在22°～26°之間，即低于這個度數(shù)的轉(zhuǎn)角塔的最大基礎(chǔ)作用力控制工況為安裝工況，大于這個度數(shù)的轉(zhuǎn)角塔的最大基礎(chǔ)作用力控制工況為覆冰工況。需要說明的是，在工程實(shí)際中，由于受到拉線施工偏差、導(dǎo)地線過牽引長度超設(shè)計值等因素的影響，掛線側(cè)實(shí)際的不平衡張力往往超過規(guī)定值。因此度該角度應(yīng)該進(jìn)行一定的增加，為了簡化比選，臨界角度取30°是比較合理的。
三、窄基塔小轉(zhuǎn)角塔的樁基礎(chǔ)優(yōu)化
根據(jù)前章對小轉(zhuǎn)角塔的基礎(chǔ)作用力特征的分析，30°以內(nèi)小轉(zhuǎn)角塔控制工況（安裝工況）下的基礎(chǔ)作用力是由順線路方向的彎矩引起的，即最大基礎(chǔ)作用力的塔腿是線路大小號側(cè)對稱分布的，若使用全軸對稱的四樁基礎(chǔ)，工程量的浪費(fèi)是較大的，經(jīng)過計算比選，可得基礎(chǔ)的綜合造價與灌注樁樁數(shù)的關(guān)系曲線圖如圖[3-1]示。
圖[3-1] 小轉(zhuǎn)角塔樁數(shù)與工程量的關(guān)系曲線
可以看出，小轉(zhuǎn)角塔的樁基礎(chǔ)綜合造價隨著樁數(shù)的提高，其綜合造價也在緩慢上升，需要說明的是，單樁帶承臺灌注樁由于其抵抗由傾覆能力轉(zhuǎn)化的偏心下壓能力很差，對于小轉(zhuǎn)角塔同樣不適用。
小轉(zhuǎn)角塔雙樁布置示意圖如圖[3-2]示。
圖[3-2] 小轉(zhuǎn)角塔雙樁布置示意圖
需要說明的是，小轉(zhuǎn)角塔的基礎(chǔ)最大作用力是安裝工況控制的，在實(shí)際施工時可能先安裝任意側(cè)的導(dǎo)地線，因此其最大基礎(chǔ)作用力是沿橫擔(dān)方向?qū)ΨQ的，兩個樁體的布置、深度、樁徑都應(yīng)該是相同、對稱的。
圖[3-3] 雙樁灌注樁效果圖
四、窄基塔大轉(zhuǎn)角塔的樁基礎(chǔ)優(yōu)化
對于大轉(zhuǎn)角塔，其基礎(chǔ)作用力的控制工況為覆冰工況，最大的彎矩方向?yàn)榇怪本€路的方向，因桿塔彎矩轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)縱向作用力傳遞至樁體承受時分為上拔和下壓，其安全儲備往往是不同的，即上拔和下壓樁通常有一側(cè)是浪費(fèi)較大的，當(dāng)持力層的極限端阻力很大但樁側(cè)摩阻力較小時，下壓側(cè)的樁承載力有很大的裕度，反之，亦然。在實(shí)際的設(shè)計過程中，需要基于基礎(chǔ)作用力、土層特性、樁體分布對樁的承載力儲備進(jìn)行詳細(xì)的計算，當(dāng)然，也存在上拔和下壓側(cè)基礎(chǔ)受力均衡的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下應(yīng)使用對稱的四樁基礎(chǔ)。
以持力層為礫石的情況為例，由于持力層極限承載能力很大，其下壓承載力裕度儲備遠(yuǎn)大于抗上拔的承載力裕度儲備，使用如圖[4-1]布置的三樁基礎(chǔ)是比較合理的。
圖[4-1] 大轉(zhuǎn)角塔三樁布置示意圖
對下壓與上拔承載能力相差約50%或以上的窄基轉(zhuǎn)角塔，其樁數(shù)與工程量的關(guān)系如圖[4-2]。
圖[4-2] 大轉(zhuǎn)角塔樁數(shù)與工程量的關(guān)系曲線
可以看出，大轉(zhuǎn)角塔的樁基礎(chǔ)綜合造價在三樁時是最低的，隨著樁數(shù)的提高或減少，由于其受力合理性的降低，綜合造價均呈上升狀態(tài)，需要說明的是，三樁并不是對于所有的大轉(zhuǎn)角塔都適用，對于上拔和下壓承載力裕度儲備差距不大的情況，適用沿順線路方向?qū)ΨQ的多樁基礎(chǔ)是合理的。
三樁灌注樁的承臺型式可以為三角形或矩形，由于承臺需要滿足窄基塔的地腳螺栓的布置，如圖[4-3]示。
圖[4-3] 三樁灌注樁效果圖
可見，為滿足地腳螺栓的布置，三角形承臺的尺寸遠(yuǎn)大于矩形承臺，雖然樁體布置間距可適當(dāng)加大，但基礎(chǔ)的綜合造價還是不降反升的，因此在工程實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡可能采用矩形承臺，不僅降低造價也可減少施工搭設(shè)模板時的難度。
圖[4-4] 三樁灌注樁效果圖
五、結(jié)語
本論文基于理論計算和工程實(shí)踐，對窄基塔的多樁基礎(chǔ)就轉(zhuǎn)角度數(shù)的區(qū)別分別進(jìn)行了優(yōu)化比選，小轉(zhuǎn)角塔使用雙樁基礎(chǔ)、大轉(zhuǎn)角塔根據(jù)其上拔、下壓承載力裕度的不同分別使用不同布置型式的三樁灌注樁基礎(chǔ)和四樁灌注樁基礎(chǔ)，可提高窄基塔線路樁基礎(chǔ)的合理性、經(jīng)濟(jì)性，在工程應(yīng)用實(shí)際中有較強(qiáng)的推廣意義
參考文獻(xiàn)
[1] 110kV-750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范（GB 50545-2010）
[2] 架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5219-2005）
關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電多樁基礎(chǔ) 大直徑鋼管斜樁 傾斜角度 樁基承載能力動力特性
中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1引言
海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要對風(fēng)機(jī)塔架起支撐作用，除了要承受結(jié)構(gòu)本身的自重、風(fēng)荷載以外，還需承受相當(dāng)大的波浪/海冰（結(jié)冰海域）、海流等水平荷載的作用。對于海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計，一般結(jié)構(gòu)的豎向承載力均較易滿足設(shè)計要求，其水平承載力和抗拔承載力往往是設(shè)計的主要控制條件。
目前，海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式主要有重力式基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)、多樁基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、三腳架、導(dǎo)管架基礎(chǔ)以及浮式基礎(chǔ)等。由于樁基礎(chǔ)具有高承載力和低沉降的特點(diǎn)，以上基礎(chǔ)類型多數(shù)采用基樁作為支撐結(jié)構(gòu)。
對于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)多樁基礎(chǔ)，一般采用斜樁型式，斜樁能將上部結(jié)構(gòu)傳來的水平力和彎矩轉(zhuǎn)化為軸力，從而使結(jié)構(gòu)受力趨于合理。目前，大量學(xué)者和專家對單樁的傾斜程度與樁基承載力關(guān)系進(jìn)行了研究，而對于由斜樁組成的多樁基礎(chǔ)應(yīng)用在需要承受大彎矩的海上風(fēng)機(jī)上的研究成果相對較少。本文以某海域海洋環(huán)境及地質(zhì)參數(shù)作為設(shè)計條件，針對海上風(fēng)電機(jī)多樁基礎(chǔ)所采用的大直徑鋼管斜樁，總結(jié)和分析多樁基礎(chǔ)現(xiàn)有研究成果，采用同濟(jì)啟明星軟件FDOW（自主開發(fā)）對不同傾斜率情況下的斜樁進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力計算，得出多樁基礎(chǔ)樁基傾斜率對基礎(chǔ)承載力的影響；同時建立樁基--承臺--塔筒--風(fēng)機(jī)整體模型，對不同傾斜率情況下整體結(jié)構(gòu)動力模態(tài)進(jìn)行分析，得到斜樁斜率與整體動力特性關(guān)系，為類似工程設(shè)計提供指導(dǎo)。
2樁土相互作用規(guī)律
軸向荷載作用下土對樁的作用力主要有樁側(cè)摩阻力和樁端的端阻力，傾斜樁的樁土水平相互作用規(guī)律是關(guān)于外部荷載作用下，樁和周邊土體應(yīng)力協(xié)調(diào)變化、樁荷載傳遞和變形機(jī)理的規(guī)律，至今還未形成有效理論，也一直是傾斜樁在工程設(shè)計和安全評價上的難點(diǎn)。參考國內(nèi)外規(guī)范，目前樁土相互作用所采用的設(shè)計方法主要有m法、N-L法、P-Y曲線法三種：m法為一種線彈性地基反力法，假定土體的抗力系數(shù)隨著深度而線性增加，底面處為0；N-L法為通過試樁試驗(yàn)資料和研究提出的一種非線性計算方法，體現(xiàn)了樁、土的非線性作用，但該方法只能用于彈性樁的計算；P-Y曲線法是復(fù)合地基反力法的一種，假定泥面下樁身的變形與作用在樁上的土抗力呈非線性關(guān)系，樁在泥面以下的內(nèi)力和變形可采用P-Y曲線的無量綱迭代法或有限差分法進(jìn)行計算，該方法在國內(nèi)樁基規(guī)范、國內(nèi)外石油平臺設(shè)計規(guī)范以及國外海上風(fēng)電設(shè)計規(guī)范等中進(jìn)行了詳細(xì)論述，F(xiàn)DOW軟件能夠根據(jù)用戶要求選擇采用m法或者P-Y曲線法。文中分析計算時對樁土作用采用P-Y曲線法。
3計算分析
3.1 計算資料
計算采用某海域海洋水文參數(shù)以及海洋地質(zhì)條件作為設(shè)計條件，其中海洋水文資料見下表1、表2所示，考慮到樁傾斜程度不同影響樁在各土層的分布長度，不同土層其具體參數(shù)存在差異，為排除此干擾因素，故將整個地質(zhì)參數(shù)定義為同一土層，對樁基傾斜度與樁承載力關(guān)系進(jìn)行分析。土層具體參數(shù)見表3。
基礎(chǔ)計算風(fēng)機(jī)選用某廠家3葉片 3MW機(jī)組，具體荷載資料見表4所示。風(fēng)機(jī)塔筒具體參數(shù)見表5，且風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動1P頻率范圍0.116~0.255Hz，葉片轉(zhuǎn)動的3P頻率范圍為0.348~0.765 Hz。
表1設(shè)計水位值
表2設(shè)計要素
表3土層參數(shù)
表機(jī)荷載資料參數(shù)（不含安全系數(shù)）
表5風(fēng)機(jī)塔筒資料參數(shù)（自下向上）
多樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計采用圓形結(jié)構(gòu)形式，承臺底部直徑14.0m，頂面直徑12.2m，承臺總厚度為5.0m（其中底部圓柱段高度3.0m，圓臺段高度2.0m），頂部高程+12.50m（國家85高程）。基樁8根直徑1.5m的鋼管樁，均勻布置在承臺底面處，布樁半徑為5.2m，具體示意見圖1。
圖1基礎(chǔ)體型及各設(shè)計水位示意圖（水位值為國家85高程）
3.2 計算軟件介紹
本次分析計算采用西北院與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合自主開發(fā)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計軟件--FDOW軟件。FDOW軟件為一款專門用于海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)設(shè)計與計算分析的工程商業(yè)軟件。該軟件以國內(nèi)外海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計以及海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計相關(guān)規(guī)程規(guī)范為依據(jù)編制而成，同時對軟件計算結(jié)果采用理論解析解答、多種商業(yè)軟件計算對比（ANSYS、ABAQUS等軟件）、網(wǎng)絡(luò)在線計算以及自編程序計算等進(jìn)行驗(yàn)證對比分析，對軟件結(jié)果的可靠性、正確性與合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過驗(yàn)證分析，表明該軟件對于海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算分析具有較高的可靠性和合理性。
3.3 計算結(jié)果分析
3.3.1 斜樁傾斜角度與基礎(chǔ)承載力關(guān)系分析
在基礎(chǔ)承受風(fēng)機(jī)荷載以及海洋環(huán)境荷載情況下，對不同基樁傾斜率，基礎(chǔ)承載力及基礎(chǔ)變形情況進(jìn)行分析，選取基礎(chǔ)樁基中最不利工程樁情況作為對象分析，得到下圖2~圖5樁承載力與斜樁傾斜角度關(guān)系曲線。
圖2樁豎向承載力與傾斜角度關(guān)系曲線圖3樁抗拔承載力與傾斜角度關(guān)系曲線
圖4基礎(chǔ)豎向位移與傾斜角度關(guān)系曲線圖5基礎(chǔ)水平位移與傾斜角度關(guān)系曲線
從圖2所示曲線可以看出，樁傾斜角度在0~12°范圍內(nèi)，對于承受豎向荷載的基樁的正常使用沒有明顯影響，隨著角度改變其豎向承載力值變化較?。划?dāng)傾斜角度大于12°時，隨著角度的增大，樁豎向承載能力明顯降低。
圖3所示曲線表明樁的傾斜角度在不大于12°時，對其抗拔承載力影響不大；當(dāng)傾斜角度大于12°后，隨著角度的變大，其抗拔承載能力明顯下降。
圖4所示曲線說明在基樁傾斜角度小于12°的情況下，基礎(chǔ)沉降基本保持不變，當(dāng)傾斜角度超過12°后沉降值急劇變大。
圖5表明基礎(chǔ)頂部和基礎(chǔ)泥面處水平位移隨著樁傾斜角度增大而減小，當(dāng)傾斜角度增大到18°后，基礎(chǔ)頂處水平位移呈現(xiàn)繼續(xù)減小的趨勢，而泥面處位移出現(xiàn)變大的趨勢。
綜上分析可有，多樁基礎(chǔ)樁基傾斜角度在不大于12°時，隨著基樁傾斜角度的增大，基礎(chǔ)豎向承載力和抗拔承載力損失較小，抵抗水平變形的能力增大；當(dāng)樁傾斜角度超過12°后，基礎(chǔ)豎向承載力和抗拔承載力損失急劇增加，基礎(chǔ)泥面抵抗水平變形的能力先出現(xiàn)增大的趨勢，再呈現(xiàn)降低的趨勢。這說明，一定傾斜角度的樁對于多樁基礎(chǔ)承受豎向荷載的能力影響不大，對于基礎(chǔ)承受水平荷載的能力有所提高；但當(dāng)樁基傾斜角度超過一定的值時，基礎(chǔ)承受豎向荷載以及水平荷載的能力都有明顯的降低。
3.3.2 斜樁傾斜角度對基礎(chǔ)動力特性的影響分析
海上風(fēng)電機(jī)組所處環(huán)境特殊，葉片所受的風(fēng)荷載和基礎(chǔ)所受的波浪荷載、冰荷載等隨機(jī)性大，具有較強(qiáng)的動力特性。風(fēng)電機(jī)組上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形成的整體結(jié)構(gòu)在動力激勵荷載下將使結(jié)構(gòu)的受力和變形產(chǎn)生明顯的放大效應(yīng)。當(dāng)激勵荷載的頻率接近于風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)的自振頻率時將使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，嚴(yán)重時危及整個結(jié)構(gòu)的安全。因此在風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)使得整體結(jié)構(gòu)的自振頻率（主要為前三階頻率）避開風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動頻率1P和葉片轉(zhuǎn)動的頻率3P（針對3葉片風(fēng)電機(jī)組），同時應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)的自振頻率避開波浪的波動頻率和冰激振頻率。由GL風(fēng)機(jī)認(rèn)證規(guī)范可知，應(yīng)控制整體結(jié)構(gòu)頻率避開風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動頻率不小于5%。
海上風(fēng)電多樁承臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)斜樁的傾斜率不但影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力，同時還影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛度，進(jìn)而對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的動力特性有一定的影響。本文通過FDOW軟件建立樁--承臺--塔筒--風(fēng)機(jī)整體模型（見圖6），對整體結(jié)構(gòu)在不同樁傾斜角度下進(jìn)行模態(tài)分析。結(jié)構(gòu)前三階模態(tài)主要為：風(fēng)機(jī)機(jī)頭部分的整體偏移和混凝土承臺處的偏移，具體陣型見下圖7所示。
圖6 基礎(chǔ)整體模型圖7 海上風(fēng)電多樁基礎(chǔ)整體結(jié)構(gòu)模態(tài)（前三階）
對不同樁傾斜率情況下，將結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率與風(fēng)機(jī)1P和3P進(jìn)行對比，得到結(jié)構(gòu)前三階動力頻率與樁傾斜率的關(guān)系曲線如下圖8~圖10所示。圖中基礎(chǔ)頻率限值表示的為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動1P或3P頻率值增加或減小5%計算的限制，基礎(chǔ)自振頻率為相應(yīng)各階次自振頻率值。
圖8整體結(jié)構(gòu)一階頻率與樁傾斜角度關(guān)系
圖9整體結(jié)構(gòu)二階頻率與樁傾斜角度關(guān)系
圖10整體結(jié)構(gòu)三階頻率與樁傾斜角度關(guān)系
由上式曲線可以看出，樁傾斜率對結(jié)構(gòu)整體一階和二階頻率的影響較小，對三階頻率的影響相對較大，對應(yīng)最大變化率為0.0022Hz/°和0.022 Hz/°，但非簡單的線性關(guān)系。在0~5°范圍內(nèi)，隨著樁傾角度的增加，結(jié)構(gòu)整體一階和二階頻率相應(yīng)增大；大于5°后，整體結(jié)構(gòu)的一階和二階頻率隨著角度的增大而減小。對于整體結(jié)構(gòu)三階頻率，隨著樁傾斜角度的增加而相應(yīng)變大；在0~16°范圍內(nèi)其變化率較大，大于16°后變化趨勢相對較緩。同時對比風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動1P或3P頻率可得到，樁傾斜角度不宜過大也不能太小，對于當(dāng)前結(jié)構(gòu)形式和尺寸要求，最適宜角度為7~30°。
通過對目前施工裝備以及海上施工能力的調(diào)查研究得知，為方便海上施工，樁傾斜角度應(yīng)小于15°。綜合考慮基礎(chǔ)承載力情況、整體結(jié)構(gòu)動力特性以及施工實(shí)際情況，筆者認(rèn)為9~12°為最合適樁傾斜角（一般常用的符合要求的傾斜率有6:1、5.5:1和5:1）。
4結(jié)語
選擇鋼管樁合適的傾斜角度，對于多樁基礎(chǔ)承載能力的提高，特別是水平承載能力的提高以及整體結(jié)構(gòu)動力特性的控制有著十分重要的意義。
本文通過利用西北院與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的海上風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計軟件--FDOW，得出從基礎(chǔ)承載能力方面考慮，海上風(fēng)電多樁基礎(chǔ)斜樁角度應(yīng)不超過12°，且在該范圍內(nèi)隨著角度的增加，水平承載能力相應(yīng)提升；從基礎(chǔ)—塔筒—風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)動力特性控制考慮，樁傾斜角度不宜過大也不能太?。痪C合考慮當(dāng)前海上施工條件及能力的情況下，最終確定9~12°為最合適樁傾斜角范圍，其中一般常用的符合要求的傾斜率有6:1、5.5:1和5:1。
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論文摘要：樁基礎(chǔ)是一種古老、傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型式，又是一種應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速、生命力很強(qiáng)的基礎(chǔ)型式。近二十年來，由于工程建設(shè)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，樁的類型和成樁工藝，樁的承載力與樁體結(jié)構(gòu)完整性的檢測，樁基的設(shè)計水平，都有較大的提高。然而，由于土的變異性及樁基與土相互作用的復(fù)雜性，迄今成樁質(zhì)量的控制與檢測，樁基的計算理論與方法，仍然是不夠完善而有待研究發(fā)展的。本文對單樁和群樁的沉降計算方法進(jìn)行了綜述，并闡述了它們的適用條件。
樁基礎(chǔ)在房屋建筑中是一種很常用的基礎(chǔ)，在樁基設(shè)計中，最主要的是確定豎樁的承載力與沉降，盡管在過去漫長的時間內(nèi)，從事巖土工程的研究者和工程師們，為了精確計算和預(yù)測樁基的沉降，曾進(jìn)行過大量的研究，提出過一系列的計算樁基沉降的方法，但時至今日，對樁基沉降的預(yù)估仍然不熊充分地反映真實(shí)的情況。
1單樁的沉降分析計算
1.1荷載傳遞分析法
荷載傳遞分析法是單樁荷載一變形分析最常用的一種方法，這種方法是從規(guī)定的荷載變形傳遞方式來計算樁對荷載的反應(yīng)。其基本的概念是:將樁離散為一系列等長的樁段(彈性單元)，每一樁段與土之間的聯(lián)系用非線性彈簧來模擬，樁端處土體也用非線性彈簧與樁端聯(lián)系。
在運(yùn)用荷載傳遞曲線中，該法假定任意點(diǎn)的樁位移僅與那一點(diǎn)的摩阻力有關(guān)，而與樁其它位置的摩阻力無關(guān)，故沒有考慮土體的連續(xù)性，所以對分析樁群的荷載沉降關(guān)系是不合適的。
為了獲得現(xiàn)場的荷載傳遞曲線，需要安裝許多的儀器進(jìn)行樁的荷載試驗(yàn)，且試驗(yàn)成果推廣到另外場地并不一定是完全成功的。
1.2剪切變形傳遞法
Cooke(1974)提出了摩擦樁荷載傳遞的物理模型，該模型為了簡化計算，作了一系列假定并認(rèn)為:當(dāng)荷載水平p/pu較小時，樁在軸向荷載尸作用下沉降較小，樁土之間不產(chǎn)生相對位移，亦即樁沉降時周圍土體亦隨之產(chǎn)生剪切變形，剪應(yīng)力從樁側(cè)表面沿徑向向四周擴(kuò)散到周圍土體中;摩擦樁一般在工作荷載作用時，樁端承擔(dān)的荷載比例較小，沉降主要是由樁側(cè)傳遞的荷載所引起。
1.3彈性理論法
彈性理論法是對樁土系統(tǒng)用彈性理論方法來研究單樁在豎向荷載作用下樁土之間的作用力與位移之間的關(guān)系，進(jìn)而得到樁對土，土對樁，樁對樁以及土對土的共同作用模式。以彈性理論法為根據(jù)發(fā)展出一些計算單樁沉降的方法，這些解法雖略有不同，但一般都基于樁的位移與臨近土位移的協(xié)調(diào)條件，為此，借助于軸向荷載下樁身的壓縮求得樁的位移，又應(yīng)用荷載作用于半無限體內(nèi)某一點(diǎn)所產(chǎn)生的Mindlin位移解求得樁周土體的位移。由于彈性理論假定樁土界面普遍滿足彈性即界面不發(fā)生滑移這一條件，沿界面諸相鄰點(diǎn)的樁位移應(yīng)與土位移相等，由此即可求得樁身摩阻力和樁端阻力的分布，并進(jìn)而求得樁的位移分布。
1.4單向壓縮分層總和法
單向壓縮分層總和法就是根據(jù)各土層的參數(shù)分別計算各層的沉降后總和求得總的沉降量。這種淺基礎(chǔ)的最終沉降量的常用計算方法在樁基設(shè)計中，主要用于大直徑的的單樁(墩)，考慮到其樁側(cè)阻力的荷載分擔(dān)比相對較小，樁端底面積大且其荷載分擔(dān)比也較大，因此可仿照擴(kuò)展基礎(chǔ)采用單向壓縮分層總和法計算沉降。當(dāng)用以計算深基沉降的其它條件相同時，用明氏應(yīng)力分布求得的最終沉降與實(shí)側(cè)推算結(jié)果較為接近;而用布氏公式算得的值要比實(shí)測值大1/2至1/3，并且給出的實(shí)用應(yīng)辦計算公式及附加應(yīng)力系數(shù)表格。用分層總和法分析單樁沉降時，要考慮壓縮層的計算深度，可參照文獻(xiàn)[17][20]的有關(guān)規(guī)定確定，或按照一些實(shí)甩的經(jīng)驗(yàn)公式確定。
2群樁的沉降分析計算
2.1彈性理論法
彈性理論法群樁沉降分析的塞本假定與單樁相同，其主要依據(jù)是Mindlin解的位移與應(yīng)力解，以此為基礎(chǔ)形成位移法和應(yīng)力法,此外還發(fā)展了一種簡化彈性理論位移法，以位移解為基本解，但采用應(yīng)力法中關(guān)子樁側(cè)摩阻力為線性的假定，在位移基本解的積分中舍去高階無窮小量。以Poulos,Buterfield,Davis,Geddes等的群樁沉降彈性分析理論為基礎(chǔ)的計算體系中，疊加法是比較成熟和應(yīng)用較廣的一種簡化方法，詳細(xì)闡述了其原理和計算過程，該法在忽略樁對土位移的加強(qiáng)效應(yīng)簡單的假定基礎(chǔ)上，把單樁的分析擴(kuò)展到樁群，2.2實(shí)體深基礎(chǔ)(等代墩基)法
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實(shí)體深基礎(chǔ)法是現(xiàn)在工程界應(yīng)用最廣泛的一種計算群樁沉降的方法該計算模式是將承臺下的群樁及樁間土看作一個等效墩基的一個實(shí)體深基礎(chǔ)，在此等代墩基范圍內(nèi)，樁間土不產(chǎn)生壓縮如同實(shí)體墩基一樣工作，然后按照擴(kuò)展基礎(chǔ)的沉降計算方法來計算群樁的沉降。
由于計算時考慮的前提條件不同，研究者提出和使用著計算的不同模式，其主要差別在于選用的假想實(shí)體基礎(chǔ)底面的位置不同，以及對地基土中附加應(yīng)力的考慮和計算不同根據(jù)樁距地基土的性質(zhì)不同，樁間土實(shí)際上是會產(chǎn)生不同程度的壓縮變形，另一方面假想的實(shí)體基礎(chǔ)存在著側(cè)面剪應(yīng)力的擴(kuò)散作用為了消除這些差別對群樁沉降計算的影響人們采取了一些措施，集中表現(xiàn)在所采用的模式上。這些措施是:
1.變動假想實(shí)體基礎(chǔ)底面的位置，以考慮樁間土存在壓縮變形的可能，這是Peck和Terzaghi等人建議的模式Peck等建議將假想實(shí)體基礎(chǔ)底面置于樁端平面以上高度處，取為樁長的1/3處(樁位于均勻并土中時)或進(jìn)入持力層深度的1/3(樁穿過軟弱土層并進(jìn)入堅(jiān)硬土層時〕這種建議涉及的影響因素過于單一，因?yàn)榧傧牖孜恢蒙仙囊蛩睾芏?，采用此法不能全面反映這些情況。
2.從群樁樁頂按一定斜率(例如角或1:4斜率)向下擴(kuò)散增大假想實(shí)體基礎(chǔ)底面積，以考慮樁群總剪應(yīng)力對沉降分析的影響，這是Tomlinson等人的模式。
3.為了改善地基土附加應(yīng)力估計的精度，近年來國內(nèi)外根據(jù)半無限彈性體內(nèi)集中力的Mindlin公式發(fā)展了一些估計樁基荷載作用下地基土附加應(yīng)力的方法，還有一種將Mindlin解與Boussinesq解對比來估計等代墩基的等效基底附加應(yīng)力。
2.3等效作用分層總和法
等效作用法最早由黃強(qiáng)，劉金礪，(1940)提出，隨后被健既樁基技術(shù)規(guī)范推薦采甩此法系將均質(zhì)土中群樁沉降的Mindlin解與均布荷載下矩形基礎(chǔ)的Boussinesq解之比值用以修正等代墩基的基底附加應(yīng)力，然后按一般分層總和法計算群樁的沉降。
3結(jié)語
本文對目前國內(nèi)外樁基礎(chǔ)的沉降計算理論進(jìn)行了分析，包括單樁和群樁的沉降分析，并對它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行了論述，但應(yīng)該注意，在實(shí)際中，要采用何種理論要看實(shí)際的情況而定。
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【關(guān)鍵詞】抗拔樁；JCCAD；優(yōu)化設(shè)計
一、引言
目前，國內(nèi)外對優(yōu)化布樁問題尚沒有共同的認(rèn)識，在工程設(shè)計中也沒有統(tǒng)一的計算方法，尤其是針對抗拔樁或者兼有抗拔與抗壓樁共同存在的樁筏基礎(chǔ)的優(yōu)化布樁。因此，關(guān)于樁筏基礎(chǔ)的變形特性、筏板內(nèi)力、樁頂反力分布和筏板的變形也是急待解決的一個重要課題。對抗拔樁筏基礎(chǔ)而言，其變形分為平均上浮變形和差異上浮變形，而由于差異上浮變形會引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力甚至?xí)斐善茐?，因而更加為人們所注意?/p>
對于抗拔群樁樁筏基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計，在有關(guān)樁筏基礎(chǔ)設(shè)計與計算方法的研究中，關(guān)于抗拔樁筏基礎(chǔ)非均勻優(yōu)化布樁方式的探討，尚不多見。因此，如何將基礎(chǔ)的平均變形（沉降與上?。┛刂圃诳山邮艿乃剑畲笙薅鹊販p小差異沉降，使基礎(chǔ)在承載熊力和變形兩方面均滿足規(guī)范設(shè)計要求，是一個值得探討而又具有重大現(xiàn)實(shí)意義的問題。
二、本文研究內(nèi)容
本文利用PKPM的JCCAD模塊的抗拔群樁樁筏基礎(chǔ)的有限元分析方法，對單建式地下車庫承受豎向抗荷載進(jìn)行計算與分析，討論與分析下述幾個問題，并且提出以極小化筏板差異變形為目標(biāo)函數(shù)的抗拔樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計方法：
（1）在筏板的相對剛度和樁間距保持不變時，地下水位變化時，等間距均勻布樁樁筏基礎(chǔ)的沉降特性、樁頂反力的分布、筏板內(nèi)力與變形的變化特征等；
（2）分別抽去等間距均勻布樁樁筏基礎(chǔ)的某些特定范圍樁或者加密某些特定范圍樁，比較分析二者對基礎(chǔ)平均變形、差異變形及筏板內(nèi)力的影響；
（3）對樁的優(yōu)化布置方式進(jìn)行討論，比較樁數(shù)相同時，等間距均勻布樁和非均勻布樁對基礎(chǔ)平均變形、差異變形和筏板內(nèi)力的影響及其隨筏板相對剛度的變化特征。
（4）由此，得出一種能夠減小差異變形的抗拔樁筏基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計方法。
三、優(yōu)化原理及目標(biāo)
1.優(yōu)化原理
優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型一般是由設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件三個要素構(gòu)成：
（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中要求解的對象就是參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)，這些對象稱為設(shè)計變量。在抗拔樁筏基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計中，對于樁基，一般選擇樁長、樁徑、樁間距和樁數(shù)作為設(shè)計變量，有時，甚至選擇樁的布置方式作為設(shè)計變量，也即選擇樁的最佳布置方案。
（2）本文所提到的抗拔樁基優(yōu)化設(shè)計的目的是在滿足各種約束條件的前提下，盡可能使基礎(chǔ)造價最低。由于通常筏板厚度是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定，而樁長，和樁徑是根據(jù)特定的地質(zhì)條件決定。為此，本文將針對抗拔群樁基礎(chǔ)的布樁方式進(jìn)行優(yōu)化，以總樁數(shù)的最小化作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。
（3）優(yōu)化設(shè)計中，邊界約束條件是必需的，有了這些邊界約束條件，優(yōu)化設(shè)計才會具有實(shí)際工程意義。對于抗拔樁筏基礎(chǔ)而言，約束條件分為三個方面：一是強(qiáng)度約束，即保證所設(shè)計的基礎(chǔ)有足夠的承載力；二是變形約束，即保證所設(shè)計的基礎(chǔ)不產(chǎn)生過量的變形和差異變形；三是構(gòu)造約束，按現(xiàn)行規(guī)范和施工經(jīng)驗(yàn)確定。強(qiáng)度約束一般通過確定樁數(shù)、樁長、樁徑等上下限來體現(xiàn)；變形約束主要通過允許變形量和筏板最小厚度來反映；構(gòu)造約束可用樁間距、邊樁距周邊凈距等表示。
2.優(yōu)化目標(biāo)
本文主要通過抗拔群樁基礎(chǔ)的有限元分析方法，對抗拔群樁基礎(chǔ)的布樁方式進(jìn)行優(yōu)化，以期在減小筏板彎距，減少差異變形的優(yōu)化目標(biāo)下，提出抗拔群樁樁筏基礎(chǔ)優(yōu)化布樁的方案。針對實(shí)際工程中，地下水位可能變化的幅度較大，本文中假設(shè)了兩種最高最低地下水位，即考慮最高水位和最低水位兩種工況下而得出的優(yōu)化設(shè)計方法。將采用PKPM的彈性地基梁板模型（WINKLER模型）有限元分析方法對抗拔群樁基礎(chǔ)的布樁形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
四、優(yōu)化分析
1.樁筏基礎(chǔ)模型
（1）基本尺寸
柱距：9mX9m，筏板厚度700mm，樁型500mmx500mm方樁。
圖4-1均勻布樁模型平面圖 圖4-2優(yōu)化布樁模型平面圖
（2）參數(shù)選?。?/p>
樁身豎向剛度：Kn=4.0xl03kN/m，樁身彎曲剛度：Km=1.0xl03kN/m，樁底土的壓縮模量：Es=10MPa，土體內(nèi)聚力：c=0.5x104Pa，內(nèi)摩擦角：Ф=140
（3）荷載選?。?/p>
最高水位上浮力：50kN/m2，最低水位上浮力：10kN/m2，筏板自重：17.0kN/m2，柱底力詳圖4-3。
圖4-3柱底反力圖
2.不同布樁型式的樁筏基礎(chǔ)特性分析
（1）筏板的變形特性
對單建式地下車庫，抗拔群樁基礎(chǔ)的變形分為平均上浮和差異上浮，平均上浮過大，雖然不一定引起上部結(jié)構(gòu)的破壞，但會影響建筑物的正常使用；差異上浮過大，則會造成上部結(jié)構(gòu)的損壞，影響建筑物的安全?；A(chǔ)的平均上浮和差異上浮受到眾多因素的影響，在此，本文只討論布樁方式這個因素的影響。
由上圖可知，當(dāng)單建式地下車庫處于最高水位的時候，出現(xiàn)上浮變形的狀態(tài)；而在最低水位時，出現(xiàn)沉降變形的狀態(tài)。對比兩種不同的布樁型式下的變形可知，優(yōu)化后的筏板變形曲線的等值線變化幅度趨緩。即在柱底密布樁的優(yōu)化方式所產(chǎn)生的差異變形比均勻布樁時小許多；但由于總樁數(shù)的減少，因此平均變形（上浮或沉降）比優(yōu)化前略大一點(diǎn)?；谝陨咸攸c(diǎn)，又提出了同時沿周邊區(qū)域布樁方式，這樣對減少基礎(chǔ)平均變形的效果較好。
（2）筏板彎距
筏板是樁筏基礎(chǔ)中的一個重要組成部分，筏板內(nèi)力尤其是筏板的彎矩及其分布情況是樁筏基礎(chǔ)設(shè)計的重要參數(shù)。
由上圖可見，在樁筏基礎(chǔ)處于抗浮或抗壓狀態(tài)下，柱位置下的筏板彎距產(chǎn)生了較大幅度的突變。這是由于柱底反力作用于筏板，而在此集中力作用擴(kuò)散角范圍內(nèi)，并沒有相應(yīng)的樁反力與之平衡。因此，需要靠筏板來傳遞和調(diào)解未平衡的內(nèi)力，由此形成了筏板的彎距突變。相比于均勻布樁，在優(yōu)化布樁的方案下，筏板的彎距有一定程度的減少。這是由于柱底反力作用范圍內(nèi)，設(shè)置了相應(yīng)的樁反力與之平衡，靠筏板傳遞彎距來平衡的作用減少，同時筏板配筋量也可以相應(yīng)減少。筏板彎距比均勻布樁情況下的明顯趨于平緩。
四、總結(jié)
綜上，優(yōu)化方法綜合了以上兩點(diǎn)，在柱底密布樁，沿筏板周邊稀布樁的方式，即減少了差異變形，又使平均變形控制在一個可接受的范圍內(nèi)。優(yōu)化布樁使得筏板彎距變化幅度減少，且總樁數(shù)也相應(yīng)的減少了8%～10%，從經(jīng)性和合理性的角度，在基礎(chǔ)的平均沉降滿足規(guī)范設(shè)計要求、單樁的承載力及樁自身強(qiáng)度足夠的情況下，此優(yōu)化方案應(yīng)是可取的。本文經(jīng)過對比分析提出了能夠適用于實(shí)際工程，符合經(jīng)濟(jì)性，合理性的地下車庫群樁優(yōu)化設(shè)計方案，為工程設(shè)計人員提供了優(yōu)化設(shè)計的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]地基基層 現(xiàn)代建筑 設(shè)計 方法
[中圖分類號] P624 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-107-2
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市土地資源也變得越來越緊張。由于土地資源的緊張，城市的高層建筑也越來越多，為了確保高層建筑物的地基穩(wěn)定性，地基基礎(chǔ)的設(shè)計是建筑設(shè)計的重要部分。
1地基基礎(chǔ)的勘察方法
（1）在建筑工程施工之前，都要求地質(zhì)勘察人員對建筑工程現(xiàn)場表面情況以平面構(gòu)圖的形式表現(xiàn)出來。如即將進(jìn)行建設(shè)的建筑物所處的地形的坐標(biāo)、地形的形態(tài)、地下水的情況等，要取得詳實(shí)的勘察結(jié)果，如地下水分布情況及對建筑的腐蝕程度等，都要提出相應(yīng)的解決方案?？辈斓讲涣嫉牡刭|(zhì)，也要進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)分析，并提出具體可行的不良地質(zhì)的改良方案。
（2）要完成地震效應(yīng)評價工作。根據(jù)地基設(shè)計要求， 需要對地震區(qū)域不同類型的地質(zhì)進(jìn)行類別劃分，如果抗震設(shè)防烈度大于六度（包括六度）時，要劃分場地類型，進(jìn)行抗震設(shè)防烈度評價，恰好是六度時，可不將液化納入分析的范圍。對于乙類的建筑來說，液化判別的標(biāo)準(zhǔn)要按七度的標(biāo)準(zhǔn)來。對于甲類建筑來說，液化判別的標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格，要進(jìn)行液化勘察，并取得液化指數(shù)。
（3）對深基坑開挖尚應(yīng)提供穩(wěn)定計算和支護(hù)設(shè)計所需的巖上技術(shù)參數(shù)，并勘察周圍的建筑分布情況，以及基坑的開挖對周圍建筑產(chǎn)生的影響，做出科學(xué)的評價，提供基坑的承載力和變形參數(shù)等具體可供參考的數(shù)據(jù)，保證工程的順利開工。
2建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計
房屋建筑的地基基層設(shè)計是要綜合考慮工程的地質(zhì)和水文條件、建筑自身體系和功能要求、負(fù)荷能力大小情況、以及相鄰建筑的地基情況、施工技術(shù)及施工材料等因素，通過合理的設(shè)計，選擇出最為經(jīng)濟(jì)合理、切實(shí)可行的地基基礎(chǔ)。
如果地基比較差，為了達(dá)到地基強(qiáng)度和沉降的要求，適宜采用樁基礎(chǔ)，或者使用人工處理復(fù)合地基。如果天然地基或者人工地基的地基基礎(chǔ)承載力或變形達(dá)不到設(shè)計的要求，或經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較采用淺基礎(chǔ)并沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)勢時，都應(yīng)采用樁基礎(chǔ)。
3工程實(shí)例
廣州番禺某住宅樓小區(qū)擬建3棟15層、5棟18層高層建筑物，其高層建筑物對變形的要求較高，而本建筑場地淺部地基土均為低-中等強(qiáng)度土，承載力較低，不能滿足建筑荷載的要求，因此本工程高層住宅樓建議采用樁基礎(chǔ)。
3.1基礎(chǔ)類型選擇建議
擬建15層、18層高層住宅樓：建議采用預(yù)應(yīng)力管樁或鉆（沖）孔灌注樁，以強(qiáng)風(fēng)化巖或中～微風(fēng)化巖作為樁基礎(chǔ)持力層。
預(yù)應(yīng)力砼管樁施工便捷，質(zhì)量易于保證，但易于受地層條件影響；而鉆（沖）孔灌注樁施工期長，施工質(zhì)量相對難于控制，對地層適宜性強(qiáng)。故在地層條件許可、樁基承載力可滿足設(shè)計要求的同等條件下，應(yīng)優(yōu)先選擇預(yù)應(yīng)力砼管樁。
3.2基礎(chǔ)設(shè)計及施工建議
（1）預(yù)應(yīng)力砼管樁
在場地南部基巖為中、微風(fēng)化巖層埋深較大，強(qiáng)風(fēng)化巖埋深適中，建議采用預(yù)應(yīng)力管樁。為取得較大的單樁承載力，可采用錘擊法施工，樁基礎(chǔ)的持力層應(yīng)選擇強(qiáng)風(fēng)化巖層或中、微風(fēng)化巖頂面，樁長因地段而異。終樁標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以沉樁的最后3陣貫入度及最后1米的總錘擊數(shù)作為控制參數(shù)。樁基礎(chǔ)施工前應(yīng)作試樁，以準(zhǔn)確確定單樁承載力。
場地內(nèi)局部區(qū)域由軟弱的淤泥、淤泥質(zhì)土突變?yōu)橛菜軤顨埛e土層或全～強(qiáng)風(fēng)化巖，這種“上軟下硬，軟硬突變”的情況，在樁基施工時，要有足夠的重視。由于持力層頂面起伏普遍偏大，沉樁施工不得強(qiáng)打，以防偏樁、斷樁。對于以上區(qū)域可采用預(yù)鉆孔方式對沉樁的進(jìn)行導(dǎo)正。而對局部區(qū)域樁長偏短、無法達(dá)到設(shè)計承載力的基樁，亦可采用預(yù)鉆孔法控制基樁長度。
（2）鉆（沖）孔灌注樁
在場地北部基巖為混合花崗巖地區(qū)，由于中、微風(fēng)化巖埋深較淺，建議采用嵌巖鉆（沖）孔灌注樁，以連續(xù)性較好的中、微風(fēng)化巖為樁端持力層。
場地內(nèi)人工填土層呈松散狀，鉆孔施工中易于垮孔，故樁基成孔過程中建議采用鋼護(hù)筒護(hù)壁，以防垮孔造成地面蹋陷及樁孔壁坍塌。
3.3單樁豎向承載力估算
（1）單樁豎向承載力估算公式
①預(yù)應(yīng)力管樁
目前廣東省內(nèi)采用的管樁直徑大多數(shù)為Φ600以下，相應(yīng)的豎向承載力設(shè)計值為1500～3000KN。當(dāng)采用強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥巖作持力層時，根據(jù)各土層的平均厚度， 估算各種樁徑管樁的單樁豎向承載力特征值如表1。
②鉆（沖）孔灌注樁
場地北部基巖為混合花崗巖地區(qū)，強(qiáng)、中風(fēng)化巖面埋深較淺，且中風(fēng)化混合花崗巖分布不連續(xù)，不適宜采用預(yù)應(yīng)力管樁，可采用鉆（沖）孔灌注樁，當(dāng)采用中、微風(fēng)化混合花崗巖作持力層時，上部第四系覆蓋層的厚度較小，樁的摩阻力可忽略不計；各種樁徑鉆（沖）孔灌注樁的單樁豎向承載力特征值如表2。
建筑地基基層設(shè)計要合理的關(guān)鍵是上部荷載量要準(zhǔn)確、和場地地質(zhì)巖層情況要了解，上部荷載量的準(zhǔn)確性關(guān)鍵又在建筑的建構(gòu)選型上，也就是要求結(jié)構(gòu)計算模型與軟件的計算條件的吻合程度要高；場地地基土分布不均勻時，會對樁基造成不良影響，設(shè)計及施工時都應(yīng)予注意。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：長短樁；復(fù)合地基；應(yīng)用
Abstract: length pile composite foundation can effectively play pile and soil pile length between the potential and to improve the bearing capacity of the foundation, reduce the foundation settlement, in building engineering in a wide range of applications. The length of the pile composite foundation application design including the selection of appropriate main pile type, sure, pile length and pile diameter pile interval, sure pile Numbers and serveral problems design, etc.
Key words: pile length; Composite foundation; application
中圖分類號：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
長短樁復(fù)合地基是一種新的地基處理形式，既能夠有效地控制沉降，又能夠降低地基處理成本。在建筑工程中采用長短樁復(fù)合地基，有利于縮短工期，節(jié)約資金，確保工程質(zhì)量。
1長短樁基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)計
1.1選用恰當(dāng)?shù)臉缎?/p>
選用恰當(dāng)?shù)拈L樁與短樁的樁型，是長短樁基礎(chǔ)應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)。通常，選擇長樁時，可以采用具有較高樁體強(qiáng)度的半剛性樁、剛性樁。綜合分析長短樁基礎(chǔ)工程所在地的地質(zhì)條件，選用合適的樁身材料，確保樁身的承載力能夠接近端承力、樁側(cè)摩阻力所產(chǎn)生的承載力，有效發(fā)揮樁體材料的作用，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)淺部土層的性質(zhì)，選用短樁，一般可以采用柔性樁或散體材料樁。
1.2確定樁徑、樁長與樁距
建筑物對變形與承載力的要求、設(shè)備條件以及土質(zhì)條件等因素，決定了長樁與短樁的樁長。確定長樁與短樁的長度時，需要充分分析軟弱土層的厚度，長樁與短樁均需要超過淺表層軟弱土層。此外，長樁還需要結(jié)合沉降控制要求，長樁的樁端需要落在承載力較好的持力層上。如果軟弱土層相對較厚，確定長樁與短樁的長度時應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮沉降控制因素。長樁的樁徑與短樁的樁徑可以保持一致，也可以不一致，通常情況下樁徑為350-600mm。長短樁之間的間距應(yīng)當(dāng)是樁徑的3-5倍。在工程實(shí)踐中，施工機(jī)具、土性、變形、復(fù)合地基承載力等共同決定了樁間距的大小。如果承載力設(shè)計要求較大，就應(yīng)當(dāng)采用較小的樁間距；如果承載力設(shè)計要求較小，就可以采用較大的樁間距。較大的樁間距有利于施工，還能夠降低相鄰樁之間的相互影響。此外，還應(yīng)當(dāng)注意等間距布置長短樁。
1.3確定樁數(shù)
可以采用下列方法確定長短樁的具體數(shù)量。首先假定短樁的數(shù)量，接著進(jìn)行短樁復(fù)合地基承載力的計算，按照工程項(xiàng)目設(shè)計的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)算出長樁的置換率，進(jìn)而計算出長樁的數(shù)量，最后驗(yàn)算長短樁復(fù)合地基的沉降能否達(dá)到工程項(xiàng)目的設(shè)計要求。若是長短樁復(fù)合地基能夠達(dá)到工程項(xiàng)目設(shè)計的沉降要求，就可以采用計算得出的長短樁的數(shù)量方案。改變短樁的假定數(shù)量，并且重復(fù)上述計算，找出可以采用的全部設(shè)計方案。綜合分析這些方案的經(jīng)濟(jì)性，確定最佳的長短樁數(shù)量設(shè)計方案。
1.4設(shè)計褥墊層
褥墊層在長短樁復(fù)合地基中發(fā)揮著重要的作用，其有助于將樁間土與樁聯(lián)合起來。褥墊層通常是散體材料，創(chuàng)造了長短樁的樁體向上刺入的條件，能夠確保樁間土和長短樁共同承擔(dān)荷載。褥墊層能夠降低樁頂應(yīng)力集中的程度，改善長短樁的樁體受力情況，有效發(fā)揮樁間土的承受荷載作用。褥墊層的密實(shí)程度、厚度、顆粒組成影響著它的受壓流動性，因此可以通過調(diào)整褥墊層的密實(shí)程度、厚度和顆粒組成調(diào)整荷載比例。在工程實(shí)踐中，根據(jù)長樁樁端土層和土層性質(zhì)確定褥墊層的厚度，通常情況下褥墊層厚度應(yīng)當(dāng)為20-30cm。如果長樁樁端土層堅(jiān)硬，或樁間距過大，就可以適當(dāng)?shù)丶哟笕靿|層的厚度。可以采用級配砂石、碎石、粗中砂作為褥墊層的材料。
2工程應(yīng)用實(shí)例
2.1工程與地質(zhì)概況
某建筑工程項(xiàng)目為小高層住宅，地上一共有12層，地下一共有1層，其建筑面積是9300平方米。建筑主體為框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為箱型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸是40m×20m，基礎(chǔ)埋深是-4.650米。工程項(xiàng)目地基承載力的設(shè)計要求特征值是350kPa，傾斜小于0.002，最終沉降量不得超過50mm。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘察報告，工程項(xiàng)目所在地可以劃分成七個工程地質(zhì)層，由淺到深依次為：雜填土（0~1.5m）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(1.5~3.0m)、粉質(zhì)粘土(3.0~6.5m)、細(xì)砂(6.5~8.0m)、粉質(zhì)粘土(8.0~12.0m)、粘土（12.0~18.0m）、中砂(18.0~25.0m)。
2.2地基處理
由于地基為粉質(zhì)粘土，承載力不足，所以需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，以提高地基的抗變形能力與承載能力。在該工程中，采用長短樁復(fù)合地基是一種合理可行的處理方案。長樁樁長18m，樁端進(jìn)入中砂層，樁距1.2m，控制沉降。短樁樁長8.0m，樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土層，樁距1.2m，正方形布置，提高地基的承載力。在基地和樁基之間鋪設(shè)300mm的砂石墊層。
2.3長短樁基礎(chǔ)施工
首先夯實(shí)水泥土樁，按照1：8（體積比）配置水泥與土料，施工時混合料的含水量應(yīng)當(dāng)控制在15%~20%的范圍內(nèi)。每層的虛鋪厚度不超過30cm，夯實(shí)作業(yè)需要確保擠密效果。長螺旋鉆孔內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，樁身抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于12MPa。樁體施工前，應(yīng)當(dāng)在基礎(chǔ)底面鋪設(shè)50cm保護(hù)土層，確保施工時不擾動樁間土，保證樁頭質(zhì)量。水泥土樁夯實(shí)，樁體施工完成后，鋪設(shè)褥墊層。采用碎石和中粗砂作為褥墊層材料，邊鋪設(shè)邊夯實(shí)，分2~3層鋪設(shè)，總厚度為300mm。
2.4沉降觀測
設(shè)置沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測。建筑工程主體竣工時，沉降累積為13.5mm；半年后，建筑最大沉降是22.3mm；之后建筑趨于穩(wěn)定。沉降符合工程設(shè)計要求。
3結(jié)語
綜上所述，長短樁復(fù)合地基在建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛。通過合理的優(yōu)化設(shè)計，采用針對性、適應(yīng)性較強(qiáng)的長短樁復(fù)合地基，能夠提高地基的承載力，控制地基沉降，從而確保建筑工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量。
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