桩筏基础论文范文
桩筏基础论文范文第1篇
关键词：桩筏基础；不均匀布桩；补偿平衡法；桩土相互作用
1工程概况
自沙花园1#楼，地上主楼十四层，裙楼四层，地下室二层，框架剪力墙结构。2002年五月开始设计。拟建场地从上至下分别人工填土、粉质粘土或含砾质粘土、中粗砂、卵石、粉细砂、粉质粘土、中粗砂、卵石、残积粉质粘土、强化粉砂岩、中风化粉砂岩。粉细砂位于基底0.5～1.5m，厚2～3m，中风化岩位于基底约25m。由于地质条件比较复杂，故需进行综合考虑地基基础设计方案，满足既安全又经济的要求。
2基础设计方案
初步设计时拟采用人工挖孔桩基础，然而在基坑护壁桩开挖过程中发现位于地面下11m左右的粉细砂极不稳定，在土体自重压力作用下，粉细砂自然上涌，10h最大上涌达2m。护壁桩施工虽然采取有效方法控制了粉细砂上涌，但代价太高。建设方要求基础设计采用其它方案，经研究拟采用筏板基础。然而该工程位于山坡上，勘察方及建设方担心过大的基底压应力可能会导致粉细砂从地势较低处涌出，要求作用在粉细砂土层上的最大压应力不能超过200kPa，该应力值与土体的自重应力基本相当。通过对上部结构进行分析计算，主楼部分由于层数多且抗震墙基本布置在主楼部分，导致基底压应力远超过允许值(除非筏板向四周扩展得很大)。而裙楼部分对地基产生的压应力即使在人防荷载作用下亦不到200kPa。由于受到基底最大压应力的及场地范围影响，必须采用桩筏。
3补偿平衡法
作为本工程设计的注册结构工程师，本人查阅了国外类似工程的设计文献，决定采用文献中的基础设计方法-补偿平衡法。经过计算，结构下部六层荷载由地基土承担，六层以上的荷载由桩基承担。这种方法参考了桩同作用，利用天然地基的承载力，使桩基与天然地基互补，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板的厚度得以减少，具有一定的经济效益。
4布桩方式
在建筑工程中采用桩筏基础，是为了确保建筑物不产生过大的不均匀沉降和不超过允许范围的倾斜。在传统的桩筏基础设计中，主要采用等桩径等桩长等桩距布置，然而对本工程而言，由于上部荷载的不均匀性及受场地限制，若采用均匀布桩将导致结构重心与基础形心距离远大于文献《层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ6-99)的要求。同时使有些桩未能充分发挥作用，有时筏板的不均匀沉降也比较大。考虑到主楼和裙楼的荷载差异性，且当前建筑工程中主要采用灌注桩，便于调整桩的桩径和长度，本工程决定采用不均匀的布桩方式，其布置方式大体有如下几种：图1(a)为等桩径等桩长不等桩距；图1(b)为不等桩径等桩长等桩距；图1(c)为不等桩径等桩长不等桩距：图1(d)为桩径桩长桩距均不等。本工程的设计中通过不断调整桩距及桩的承载力，以达到筏板形心与上部结构的基本重合。5桩土复合地基设计
5．1桩土复合地基的优点
5．1．1增强桩身上部桩侧土的结构强度，可以提高桩的承载力，改善桩的变形特性，减少地基沉降。
5．1．2通过对桩的施工，实现对桩间土的挤密加固，充分发挥和利用地基土的承载力，有效地解决软土地基承载力不足的问题。
5．2桩土复合地基承载力计算
按照《建筑桩基基技术规范》(JGJ94-94)52条之规定，对于桩数超过3根非端承桩复合地基，当根据静载试验确定当桩竖向极限承载力标准值时，其复合基桩的竖向承载力设计值为：R=ηspQuk/YS+ηcQck./Yc，其中Qck=qck,·Aco由于qck为承台底1/2宽深度范围内(不超过5m)内地基土极限承载力标准值。由于该范围内土层为粉细砂，所以地基土不管挤密与否，地基土承力允许设计值均控制为200kPa，其极限承载力近似取400kPa。
5．3桩土复合地基及基础沉降设计
设计拟采用φ400钢筋混凝土锤击沉管灌注桩，设计时考虑到若以中风化岩为桩端持力层，虽然可提高每根桩的设计承载力，但桩在设计荷载作用下的沉降量极小，有可能导致地基土尚未开始工作桩就已受压破坏。为此决定所有桩均采用摩擦桩，以粗砂层为桩端持力层。通过计算及静载试验确定单桩承载力特征值为500kN。由于单桩承载力及土极限承载力的确定，通过平衡荷载法初步确定的总桩数就可以求得每根基桩的设计承载力。当基桩的承载力确定后，根据每根柱或每片剪力墙的荷载进行初步布桩。由于为不均匀布桩，所以桩数不能完全由承载力控制，还应通过地基的沉降来调整桩的布置。由于桩在压力为1000kN时测得的位移为35mm，在压力为500kN时的稳定位移为15mm，而无桩部分基础的理论计算位移为22mm。显然在桩同作用下，基础位移肯定会大于桩或土任一种情况下产生的位移，甚至会达到两者位移和。因此把桩与土孤立起来进行设计显然不妥。因而桩同作用下的基础沉降设计成为本工程的一个难点。由于设计桩距一般在3.75～5.5D间，桩对土有较大的挤密作用。挤密系数f=LxS／(LxS-3.14D2/4)(L、S为桩距，D为桩径)，挤密后的平均压缩系数近似=原系数／f。再根据同一土层中的压压缩系数与压缩模量的相对关系，近似的推算出挤密后地基土的压缩模量。桩土复合地基的基础沉降量近似=挤密后土产生的沉降+桩在设计荷载作用下产生的沉降。通过不断的调整桩距及桩的承载力，达到桩土复合地基与无桩地基沉降量的基本一致。为保证理论与实际的一致，要求勘察单位在桩施工完后，重新钻探取样，测顶桩底以上土的压缩模量。通过比较，两者差距完全在允许范围内。
6实际沉降的分析与研究
该工程从投入使用到现在已超过四年，通过对施工及使用阶段的沉降测量，主体竣工时最大沉降量为18mm，最小沉降量为10mm，相邻柱与柱之间的最大沉降差为4mm；竣工一年后最大沉降量为24mm，最小沉降量为14mm，相邻柱与柱之间的最大沉降差为4mm；竣工三年后最大沉降量为25mm，最小沉降量为15mm，相邻柱与柱之间的最大沉降差为4mm，说明沉降已基本稳定。此沉降量稍大于理论计算值，但远小于规范允许值。该工程的沉降规律也与附近的一栋纯筏板基础的房屋基本一致。即四角的沉降量大而中部的沉降量小。
桩筏基础论文范文第2篇
关键词：筏板基础，CFG桩，复合地基
Abstract:With ANSYS finite element programs，Building raft foundation-composite foundation of CFG pile interaction model. Focuses on the analysis of the relationship between the raft thickness and stress of CFG pile top，soil among pile，pile tip soil，and the foundation settlement. The conclusion could be used as a reference for the raft foundation-composite foundation of CFG pile design.
Keywords: Raft Foundation，CFG Pile，Composite Foundation
中图分类号： TU473.1文献标识码：A文章编号：
0 引言
在高层建筑中，过去通常采用桩筏或桩箱基础，现今也采用筏板基础与CFG桩复合地基相联合的基础形式作为高层建筑的基础，并取得了良好的经济效益和社会效益。国内外对桩筏基础共同作用、CFG桩复合地基已经进行了较多的研究，多集中于研究单桩复合地基和多桩复合地基的承载与变形特性以及其破坏模式。然而，筏板基础下CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载传递机理及不同部位桩的工作性状都是有待研究的；CFG桩复合地基的置换率、桩土模量比、褥垫层厚度以及布桩方式的变化对筏板基础的内力和变形有何影响。这些问题都与CFG桩复合地基-筏板基础体系的共同作用有关。因此本文通过建立筏板基础―CFG桩复合地基的共同作用的有限元模型，分析筏板基础厚度变化对CFG桩复合地基性状的影响。
1 工程概况
某建筑物为地上25层，地下1层的剪力墙结构，基础埋深为6.50m，基础为筏板型式，筏板厚度为1.5m，平面尺寸为29m×29m。上部结构的总荷载为376540kN，筏板底面的应力为450kPa，考虑基础的补偿作用后，基底附加应力为400kPa。根据勘察报告，筏板基础坐落在粉质粘土④上，该土层地基承载力为160kPa，地基承载力明显不足。采用CFG桩复合地基进行地基处理，桩长15.0m，桩径为450mm，桩间距为1.6m，桩端进入粘质粉土⑧层内，CFG桩复合地基承载力达到450kPa，单桩承载力特征值为790kN。采用规范公式计算得出总沉降量为38.70mm。
根据《工程地质勘察报告》可知，场地地形较为平坦，地层情况为上部覆盖一定厚度的人工填土，下层为一般第四纪沉积层，主要土层有粘性土、粉土、砂类土及圆砾层。基底典型地层物理力学指标见表1：
基底典型地层物理力学指标 表1
2 有限元模型的建立
2.1 基本假定
(1) 利用对称性，取1/4模型进行计算分析，在筏板表面施加面荷载；
(2) 圆桩截面改用面积相等的方桩代替；
(3) 筏板与褥垫层、桩与土体之间保持位移协调，互不分开；
(4) 桩、筏板的应力应变关系符合广义胡克定律；
(5) 分桩端和桩侧两层土体，桩端、桩侧土体、褥垫层的屈服准则为DP准则；
(6) 约束情况为：顶面为自由面，土体侧面采用链杆约束，底面采用固定约束，土体对称面采用对称约束。
2.2 计算单元划分
采用直接建模的方法，建立了CFG桩复合地基-筏板-褥垫层共同作用有限元模型，先建立节点，然后由节点生成单元体，共有52215个节点，形成47096个单元，其类型均为SOLID45单元。模型尺寸为44.6m×44.6m×30m，模型边界距离筏板边界为一倍的筏板长度，土体深度取为30m，褥垫层厚度为15cm。网格划分见图1和图2。
图1 共同作用有限元模型网格划分图2 CFG桩-筏板-褥垫层模型网格划分
2.3 计算参数选取
根据工程中材料的实际力学性能及当地工程地质经验，本文中各种材料的计算取值见表2和表3。
模型计算的力学参数 表2
地基土DP模型计算参数 表3
3 筏板厚度对CFG桩复合地基性状的影响
本文通过调整筏板的厚度来研究复合地基的性状，筏板的厚度分别取为0.5m、1.0m、1.5m、2.0m。
3.1 筏板的挠度分析
图3 筏板挠度与板厚的关系图
图3表示的是筏板挠度随筏板厚度的变化情况。随着筏板厚度的增加，挠度逐渐减小，同时板上各点的沉降趋于均匀，筏板的沉降差减小，但当筏板达到一定厚度时，筏板厚度对其挠度的影响甚微。
3.2基底桩土应力分析
图4表示的是桩顶应力随筏板厚度的变化情况。角桩桩顶应力最大，边桩次之，中桩最小，产生了拱效应；随着筏板厚度的增加，角桩、边桩与中桩的桩顶应力逐渐减小，这主要是由于筏板厚度调节了基底附加应力的分布，筏板厚度越大，基底附加应力分布趋于均衡。图5、6表示的是筏板底部桩顶应力和桩间土应力随筏板厚度的变化情况。筏板边缘的桩顶应力和桩间土应力最大，逐渐向筏板中间递减，中间桩顶应力和桩间土应力分布均匀；并且随着板厚的增加，筏板中间的桩顶应力减小，桩间土应力逐渐增大，这主要是考虑地基基础共同作用之后，筏板承担了一部分荷载，筏板厚度越大，承担的荷载也越大。
图4桩顶应力与筏板厚度关系图图5板底桩顶应力分布图
图6 基底桩间土应力分布图
3.3 桩土应力比分析
图7 桩土应力比变化
图7表示的是桩土应力比随筏板厚度的变化情况。由图可以看出：随着筏板厚度的增加，桩土应力比逐渐减小，但筏板达到一定厚度之后，桩土应力比变化不再明显。
3.4 桩端土应力分析
图8 桩端平面处土应力分布图
图8表示桩端处土应力随着筏板厚度增大的变化情况。由图中可以看出：筏板厚度的增大，复合地基中桩端平面处土应力的不断减小，并呈现出桩端土应力中部大边缘小的特征。
3.5 桩体沉降分析
图9 中桩沉降与筏板厚度的变化关系
图10 边桩沉降与筏板厚度的变化关系
图11 角桩沉降与筏板厚度的变化关系
图9～11表示的是桩体沉降量与筏板厚度的变化情况，由图可知：各桩的沉降量大小为，中桩>边桩>角桩；随着筏板厚度的增加，各桩沉降量减小。
4 结论
通过建立筏板基础―CFG桩复合地基的共同作用的有限元模型，分析了筏板基础厚度变化对CFG桩复合地基性状的影响，主要得出如下结论：
随着筏板厚度的增加，其挠度减小，且板内各点的沉降趋于均匀；当筏板达到一定厚度时，筏板厚度对其挠度的影响甚微；桩顶应力与桩土应力比减小，桩间土应力增大；复合地基桩端处的应力也不断增加，并呈现出桩端土应力中部大边缘小的特征；桩体沉降量，中桩>边桩>角桩，并随着筏板厚度的增加，各桩沉降量减小。
参考文献：
[1] 吕仲鸣.筏板基础―CFG桩复合地基共同作用初步研究.[硕士论文],昆明:昆明理工大学建筑工程学院,2008.
[2] 闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
[3] 龚晓南.复合地基理论及工程应用(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[4] 范秋雁,刘文连,黄经秋.框架结构―十字交叉条形基础―地基共同作用分析[J].岩土力学,2003,24(2):249～253.
[5] 宋二祥,沈伟,金淮等.刚性桩复合地基-筏板基础体系内力、沉降计算方法[J].岩土工程学报,2003,25(3):268～272.
桩筏基础论文范文第3篇
关键词：桩筏基础；设计思想；布桩方式；优化设汁
1 引言
随着经济建设的发展，高层建筑越来越多，桩筏、桩箱基础由于其在控制沉降和满足承载力要求方面的可靠性而受到了越来越多的重视。目前设计通常采用“均匀布桩”或“等承载力布桩”等传统布桩方式。不少学者、专家及工程设计人员对此提出了质疑，并进行了一系列比较深入的探讨和研究。
2设计思路
采用桩筏基础一是控制建筑物的沉降和不均匀沉降，二是提高地基的承载力。但对一具体工程而言，这两个要求的重要性并不是完全等同的。桩群属于端承桩时，显然沉降量不是主控要素，因此本文讨论指的是摩擦群桩和端承摩擦群桩的桩筏基础。
由于岩土工程问题的复杂性，特别是由于桩筏基础沉降计算的复杂性和不精确性，不少工程设计人员不顾地质条件的差异，一味倾向于将桩基直接嵌入基岩，嵌岩深度有越来越深的趋势。导致这种设计倾向的一个根由是，根本不考虑地基土参与承担荷载的可能性，以及忽略了建筑物可以承受一定沉降量的可能性。事实上，不管是以承载力控制设计的思路，还是以沉降控制设计的思路，都必须满足建筑物对地基的沉降和承载力要求。因为不管采用哪一方面作为主控要素，其另一方面的要求都必然是前提条件。这两种设计思想主要是侧重点不同，设计的着手点不同而已。
图1投资与沉降
在深厚软土地基上建筑物的沉降量与工程投资是成比例的，但不是线性关系，大致如图1所示。
3布桩方式
布桩方式与实际设计息息相关，且意见不一，因此倍受关注。本文就下述几个问题进行探讨。
3．1 “外强内弱”还是“内强外弱”
对这个问题产生不同的意见，主要是基于以下两种不同认识：一是筏基沉降呈现“盆底型”的沉降衄线，即中间大，周边小；二是桩顶反力呈现“倒盆底型”的分布规律，即角桩反力大于边桩，边桩反力太于内部桩。上述现象是与“均匀布桩”的传统布桩方式联系在一起的。如果考虑从控制各桩反力一致的角度出发，为减少角、边桩反力与内部桩之间的差异，则应采用“外强内弱”的布桩方式；如果从减少沉降差异的角度出发，则显然应该采用“内强外弱”的布桩方式。基于这样的分析，似乎两种布桩方式都是合理可行的，但设计者应清楚两者对上部结构受力及整个建筑物经济性的影响。“内强外弱”布桩可有效减少筏基中的弯矩及上部结构的次生应力，而“外强内弱”。布桩可能在筏基中产生较犬的弯矩。很明显后者对上部结构的刚度要求比前者严格。对于上部结构和基础刚度较大的情况下，采用“外强内弱”设计可能是合理的；但是对于次生应力和基础弯矩很大地影响了建筑物造价的情况，必须注意这种设计方法的适用性。三种布桩方式就沉降量而言，“外强内弱”布桩较小，而“内强外弱”布桩的沉降有时稍大于“均匀布桩”的沉降，当然其差异与内外桩群布置的具体情况有关。下面举一算例加以说明。为简便计，将算例考虑为平面应变问题。具体参数如下：Er=EP，EP/ES=5000， ，下标r，P，s分别表示筏、桩、土。桩长l0=24m，长桩、l1=24m，短桩l2=16m，桩边长a=0.5m，桩间距Sa=4a，筏板宽b=16m，厚h=0.5m。
从以上分析可知这两种布桩方式各有优劣，因此布桩方式应视具体情况而定。是采用“外强内弱”布桩还是“内强外弱”布桩应取决于上部结构形式及基础和地基条件，取决于以建筑物经济效益为目标函数的优化设计，设计者应清楚这两种布桩方式的长处和短处，以便扬长避短，充分发挥桩筏基础的设计潜力。
3．2柱墙下布桩方式的讨论
采用“内强外弱”布桩可有效减小筏板基础整体弯矩，而采用柱墙下布桩可有效减小筏板基础局部弯矩。文献[6]探讨了柱墙下布桩的设计原则，即尽量在柱墙下布桩，如在筏板下布桩，则尽量不在跨中央布桩。这种布桩方式减少了筏板跨中的集中荷载，从而减小了筏板的局部弯矩，因此可以减少底板配筋率。从这种减小筏板局部弯矩的设计思想出发，可以引伸出很多设计技巧和设计方法。如可以考虑采用柔性桩加固筏基底部土体的方式来代替筏基底部的刚性桩，又如在柱墙下布长桩，在筏板下布短桩等。考虑到当单桩承载力较大的桩过于密集时会对筏3．2柱墙下布桩方式的讨论
采用“内强外弱”布桩可有效减小筏板基础整体弯矩，而采用柱墙下布桩可有效减小筏板基础局部弯矩。
4优化设计方法
从目前的设计来看，除最常见的方案比较外，比较常用的一种优化方法就是所谓的“抽桩分析”，即首先根据经验确定一种布桩方式，然后根据一定的规律抽去部分桩，从而节省部分基础费用。虽然采用这种优化方式可以获得一定的经济效果，但是由于布桩方式的确定以及抽桩原则都包含了经验因素，采用这种方式得到的结果往往和最优解差距较大。
从提高设计水平的角度讲，很重要的是将设计问题抽象为一个数学模型，采用数学优化方法解决设计问题，采用这种方法可以提高求解的精度，得到较优的设计解。但是由于桩筏基础设计的复杂性，以及桩筏基础沉降计算的不精确性，采用这种优化方法必须考虑到优化计算的可行性。
5结论
本文对桩筏基础的一些热点问题进行了一系列的探讨，主要结论有以下几点：
(1)桩筏基础设计是双控的，从优化角度理解，承载力和沉降条件仅仅是两个约束条件。在特定条件下．承载力和沉降往往只是其中一个起主控作用。在深厚软粘土地基上的桩筏基础，沉降往往是设计的主控要素，应提倡以沉降控制设计的设计思想。
(2)“外强内弱”与“内强外弱”的布桩方式各有其优缺点。应视上部结构刚度和工程地质条件而定，具体工程具体分析。在具体的布桩方法中，以长短桩布置，刚性桩和柔性桩混合布置更为合适一些。
参考文献
1侯学渊，杨敏软土地基变形控制理论设计理论和工程实践、上海：同济大学出版社，1996；
2周正茂．赵福必，侯学渊．桩筏基础设计方法的改进及其经济价值．岩土工程学报，1998，20(6)：70~73；
3阳吉宝．高层建筑桩筏和桩箱基础的优化设计．工程勘察，1996(1)：23~24；
4李海峰，陈晓平．高层建筑桩筏基础优化设计研究．岩土力学，1998，19(3)，59～64；
桩筏基础论文范文第4篇
关键词：桩筏基础；沉降计算；规范；数值模拟
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
随着国民经济的飞速发展，高层建筑就如雨后春笋一般，层出不穷，而桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点，同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。然而，桩筏基础的沉降始终是一个难题，特别是高层建筑桩筏基础的沉降更是如此。传统的理论计算结果与工程实际相差较大，所使用的经验修正系数范围太大。桩筏基础沉降的分析方法，可以分为三类：第一类是根据桩筏基础的各种整体分析方法来预估群桩的沉降，比如有限元、弹性方法等等；第二类是半经验的等代实体墩基法[1,2,3,4]，该方法将桩筏基础视作设置在桩端平面或桩端平面以上某一高程处的实体深基础，然后按浅基础的计算方法计算桩筏基础的沉降。这种方法简单、方便，但预估沉降与实测沉降值往往有一定差距，因此有必要对计算方法进行改进，从而使沉降的计算值与实测值更加接近；第三类是规范规定的方法；规范采用实体深基础的假定来计算桩基沉降，以原位测试确定土的性能参数，并根据统计资料，得出深度修正系数mp，对沉降进行修正。但是，上述各类方法都存在一定的不足，需要进一步改进和加强。
一、计算方法介绍
在结构设计和实际工程当中，桩筏基础的沉降经常采用规范法，规范法一般有等效分层总和法；而在理论研究中，常采用整体分析方法来计算沉降，一般用有限元的方法计算；而等代实体深基础法是最开始时候提出的基本思路，为以后精确方法的改进提供参考。下面对这几种方法作简要介绍。
1.1 等代实体深基础法
把筏板（或桩基承台）、桩群与桩间土作为一实体深基础，实体基础底面与桩端齐平，用分层总和法计算桩端下压缩层土的沉降作为群桩的沉降，其压缩模量用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用下的压缩模量，不考虑桩间土的压缩变形。该方法计算时，桩下地基土按分层总和法计算出的结果均需再乘以一经验系数进行修正，该系数的取值范围为0．3～1．1不等，显示了该方法的精度和可靠性均较差。
1.2 等效分层总和法
桩距小于或等于6倍桩径的群桩基础，在工作荷载下的沉降计算方法，目前有两大类。一类是按实体深基础计算模型，采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力，用分层总和法计算沉降：另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin解为基础计算沉降。但由于这两种都存在着一定的缺陷和不足，故《建筑桩基技术规范》提出了等效作用分层总和法[1]。其计算步骤和计算方法可参照《建筑桩基计算规范》中的规定其思路与等代深基础法基本一致，只是将群桩沉降Mindlin解与等面积承台均布荷载下基础沉降的Boussinesq解之比值，用以修正等代深基础的基底附加应力。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。
1.3 有限元法
在理论研究当中，有限元作为一种成熟的数值分析方法，经常运用到桩筏基础沉降计算中，它不仅可以解决线弹性问题，而且还可以很方便地用于非匀质、非线性问题的分析，同时还能考虑时间效应及动力效应等诸多影响因素，在土与结构物的相互作用问题中得到了广泛的应用。通过邻近场地的工程实测值结合地质勘察报告进行反演，分析出地基土的弹性参数(一般只需反演出地基土的E值)，可较为方便和精确地计算出桩基的沉降。
二、各方法计算结果的对比
此处结合具体的工程实例，分别采用等效作用的分层总和法及有限元法对桩筏的沉降进行计算分析，以对比分析各种计算的方法。
2.1 工程概况及地质条件
某一高层建筑，采用框架结构，建筑总高为46.2m，地上11层，地下1层，地上每层层高4.2米，地下层高4.2米。基础采用桩筏基础，筏板基础的埋深取H=5.0m，横向两端各外挑1.5m，筏板平面尺寸为65m×27m，总面积为1755m2，筏板厚度取h=800mm。由于筏板基础的设计已满足承载力，故桩基只要满足基础沉降即可，采用属于端承摩擦桩的预应力管桩，桩端持力层选择在第9层粉砂，设计桩长为15m，预应力管桩的直径选择为450mm。此时桩的作用是为了控制沉降，故采用减沉复合疏桩基础，设计考虑承台分担荷载，平板式筏基作为桩的承台，平均分给每个桩。采用一柱一桩，每两个柱之间有一根桩，共123根桩。主要土层物理力学指标见表1
表1土层特征
2.2.1 基本思路
由于本工程是满堂布桩的桩筏基础形式，故可采用将上部荷载和筏板的自重平均分配给每一个基桩，用于上部柱的总荷载，每个基桩所占的筏板面积为14.27m2，可以求出基桩承担荷载的标准值为，按照基本假定可知，桩间土要承担大部分竖向力，故基桩所承担的竖向力占总部分的30%，故可计算土层的沉降量和混凝土桩身的压缩量，最后通过乘以经验系数，得到最后的桩筏基础的沉降量。
2.2.2 计算结果
将土层分为12层，最后得到土层的沉降量为31.26mm，桩身的压缩量为0.78mm，沉降经验系数按当地经验，可取1.3；最后，可以通过计算《建筑桩基技术规范》式（5.5.14-1）最后沉降量为41.42mm。
2.3 数值方法求其沉降——即有限元法
本文以大型通用三维有限元软件ABAQUS为平台，采用数值模拟的方法研究桩筏基础的沉降问题。
2.3.1 计算模型及边界条件
模型中土体采用空间8节点缩减积分的实体单元（C3D8R），桩和筏板采用空间8节点实体单元（C3D8）。筏板取计算尺寸长9m，宽2.50m，厚0.8m；桩基为圆柱体，直径0.45m，长15m。为了尽可能的达到正确结果，取土体为筏板长宽的3倍，高取桩长的2倍，故土体模型长为27m，宽为7.5m，高为30m。整个模型分块生成，共有11844个单元，94752个节点，所有构件均为每米划分一个单元。
边界条件采用模型周边侧向约束。四面采用可动滚轴支座边界条件，不允许水平方向位移；底面采用固定支座边界，约束垂直方向变形。
由于在施工过程中，已经采取了有效的降水措施，故本次模拟不考虑地下水的影响。
2.3.2 计算参数
土体的物理力学计算参数如表2所示。容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ的选取参照项目的岩土工程勘察报告而得；根据勘察报告的建议，变形模量E0取为压缩模量的2倍。
表2 土体物理力学参数表
桩和筏板的计算参数：取三根间距为3m的群桩的模型，筏板长9m，宽2.5m，桩和筏板的材料属性相同，同为：重度为2500 kN/m3，弹性模量为210GPa，泊松比取0.2。
2.3.3 其他参数
本模型本构方程采用Mohr—Coulomb模型，M - C模型的优点是简单实用，土体参数c、φ可以通过各种不同的常规试验测定。因此，在岩土力学和塑性理论中得到广泛应用。桩土和筏板与土之间的接触采用法向接触硬接触，摩擦特性选Penalty，值0.42的接触类型；在桩土相互作用计算中，将桩表面定为主接触面，土表面定为从属接触面；而桩与筏板的连接，考虑共同作用，直接将桩与筏板经行绑定。将桩表面定为主接触面，筏板定位从属接触面。
2.3.3 地应力平衡
在使用有限元软件分析岩土工程问题时，初始地应力的施加是计算中的首要问题。在有限元模型中施加初始应力场的时候，始终要满足下面两个条件：(1)平衡条件。由应力场得到的结点力要和结点荷载平衡。(2)屈服条件。所有点的应力不能位于屈服面外。ABAQUS 中有专门进行地应力分析的荷载步，命令为：GEOSTATIC，该步通常为岩土工程分析的第一步，在该步中，对土体施加体应力。理想状态下，该作用力与土体的初始应力正好平衡，使得土体的初始位移为零，但在一些复杂情况中，定义的初始应力场与施加的荷载后很难获得平衡。由于本模型较大，故最后不能达到与土体的初试应力刚好平衡的状态。但是，可以通过初始位移的大小来确定地应力平衡是否完成，本模型地应力平衡后最大的竖向位移为1.110×10-4m，相对于单元每米来划分，已经很小了，故可以认为地应力达到平衡了。
2.3.4 柱荷载的施加
由于筏板的重力已经在材料属性加上去了，故这里的荷载就只有上部的柱子传来的，取最大荷载处的柱荷载，即本模型的边柱上施加荷载。
2.3.5 结果分析
经计算，最后得到桩筏基础的最大沉降为42.01mm，该处位于两个边桩正下方，取边桩桩顶竖向位移。
三、结论
本文通过分析和研究桩筏基础的沉降计算方法，并利用等效分层总和法和有限元法计算了工程实例，并得到各自的沉降结果，为更好的在工程中应用给出了一定的参考。通过对桩筏基础的研究，得到了以下主要结论：
（1）通过两种计算方法得到的沉降量基本相同，有限元结果虽比手算结果大，但差额不超过百分之五，可以满足工程需要；
（2）有限元计算方法考虑了筏板和桩的共同作用，以及桩土的摩擦系数等综合因素，可以很好的为科研方面提出参考；
（3）本文由于缺乏实测值，很难判断那种结果更准确，在利用分层总和法时，将上部荷载的30%施加在桩土上，这个比例是一个经验值，对其他地区不具参考价值；
（4）经分析上述结果，可知有限元计算与等效分层总和法的结果基本一致，即和规范的结果一样，这就可为工程人员和科研人员提供另一种计算桩筏基础的沉降的方法，对工程实践有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 刘金砺，黄强，李华等.竖向荷载下群桩变形性状及沉降计算[J].岩土工程学报，1995,11(176)：1-13
[2] 韩煊，李宁.复合地基中群桩相互作用机理的数值试验研究[J].土木工程学报，1999,4(32):75-80
桩筏基础论文范文第5篇
【关键词】抗拔桩；JCCAD；优化设计
一、引言
目前，国内外对优化布桩问题尚没有共同的认识，在工程设计中也没有统一的计算方法，尤其是针对抗拔桩或者兼有抗拔与抗压桩共同存在的桩筏基础的优化布桩。因此，关于桩筏基础的变形特性、筏板内力、桩顶反力分布和筏板的变形也是急待解决的一个重要课题。对抗拔桩筏基础而言，其变形分为平均上浮变形和差异上浮变形，而由于差异上浮变形会引起上部结构的次应力甚至会造成破坏，因而更加为人们所注意。
对于抗拔群桩桩筏基础的优化设计，在有关桩筏基础设计与计算方法的研究中，关于抗拔桩筏基础非均匀优化布桩方式的探讨，尚不多见。因此，如何将基础的平均变形（沉降与上浮）控制在可接受的水平，最大限度地减小差异沉降，使基础在承载熊力和变形两方面均满足规范设计要求，是一个值得探讨而又具有重大现实意义的问题。
二、本文研究内容
本文利用PKPM的JCCAD模块的抗拔群桩桩筏基础的有限元分析方法，对单建式地下车库承受竖向抗荷载进行计算与分析，讨论与分析下述几个问题，并且提出以极小化筏板差异变形为目标函数的抗拔桩筏基础优化设计方法：
（1）在筏板的相对刚度和桩间距保持不变时，地下水位变化时，等间距均匀布桩桩筏基础的沉降特性、桩顶反力的分布、筏板内力与变形的变化特征等；
（2）分别抽去等间距均匀布桩桩筏基础的某些特定范围桩或者加密某些特定范围桩，比较分析二者对基础平均变形、差异变形及筏板内力的影响；
（3）对桩的优化布置方式进行讨论，比较桩数相同时，等间距均匀布桩和非均匀布桩对基础平均变形、差异变形和筏板内力的影响及其随筏板相对刚度的变化特征。
（4）由此，得出一种能够减小差异变形的抗拔桩筏基础的优化设计方法。
三、优化原理及目标
1.优化原理
优化设计的数学模型一般是由设计变量、目标函数和约束条件三个要素构成：
（1）结构优化设计中要求解的对象就是参与结构优化设计的参数，这些对象称为设计变量。在抗拔桩筏基础的优化设计中，对于桩基，一般选择桩长、桩径、桩间距和桩数作为设计变量，有时，甚至选择桩的布置方式作为设计变量，也即选择桩的最佳布置方案。
（2）本文所提到的抗拔桩基优化设计的目的是在满足各种约束条件的前提下，尽可能使基础造价最低。由于通常筏板厚度是根据工程经验确定，而桩长，和桩径是根据特定的地质条件决定。为此，本文将针对抗拔群桩基础的布桩方式进行优化，以总桩数的最小化作为优化的目标函数。
（3）优化设计中，边界约束条件是必需的，有了这些边界约束条件，优化设计才会具有实际工程意义。对于抗拔桩筏基础而言，约束条件分为三个方面：一是强度约束，即保证所设计的基础有足够的承载力；二是变形约束，即保证所设计的基础不产生过量的变形和差异变形；三是构造约束，按现行规范和施工经验确定。强度约束一般通过确定桩数、桩长、桩径等上下限来体现；变形约束主要通过允许变形量和筏板最小厚度来反映；构造约束可用桩间距、边桩距周边净距等表示。
2.优化目标
本文主要通过抗拔群桩基础的有限元分析方法，对抗拔群桩基础的布桩方式进行优化，以期在减小筏板弯距，减少差异变形的优化目标下，提出抗拔群桩桩筏基础优化布桩的方案。针对实际工程中，地下水位可能变化的幅度较大，本文中假设了两种最高最低地下水位，即考虑最高水位和最低水位两种工况下而得出的优化设计方法。将采用PKPM的弹性地基梁板模型（WINKLER模型）有限元分析方法对抗拔群桩基础的布桩形式进行优化设计。
四、优化分析
1.桩筏基础模型
（1）基本尺寸
柱距：9mX9m，筏板厚度700mm，桩型500mmx500mm方桩。
图4-1均匀布桩模型平面图 图4-2优化布桩模型平面图
（2）参数选取：
桩身竖向刚度：Kn=4.0xl03kN/m，桩身弯曲刚度：Km=1.0xl03kN/m，桩底土的压缩模量：Es=10MPa，土体内聚力：c=0.5x104Pa，内摩擦角：Ф=140
（3）荷载选取：
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，柱底力详图4-3。
图4-3柱底反力图
2.不同布桩型式的桩筏基础特性分析
（1）筏板的变形特性
对单建式地下车库，抗拔群桩基础的变形分为平均上浮和差异上浮，平均上浮过大，虽然不一定引起上部结构的破坏，但会影响建筑物的正常使用；差异上浮过大，则会造成上部结构的损坏，影响建筑物的安全。基础的平均上浮和差异上浮受到众多因素的影响，在此，本文只讨论布桩方式这个因素的影响。
由上图可知，当单建式地下车库处于最高水位的时候，出现上浮变形的状态；而在最低水位时，出现沉降变形的状态。对比两种不同的布桩型式下的变形可知，优化后的筏板变形曲线的等值线变化幅度趋缓。即在柱底密布桩的优化方式所产生的差异变形比均匀布桩时小许多；但由于总桩数的减少，因此平均变形（上浮或沉降）比优化前略大一点。基于以上特点，又提出了同时沿周边区域布桩方式，这样对减少基础平均变形的效果较好。
（2）筏板弯距
筏板是桩筏基础中的一个重要组成部分，筏板内力尤其是筏板的弯矩及其分布情况是桩筏基础设计的重要参数。
由上图可见，在桩筏基础处于抗浮或抗压状态下，柱位置下的筏板弯距产生了较大幅度的突变。这是由于柱底反力作用于筏板，而在此集中力作用扩散角范围内，并没有相应的桩反力与之平衡。因此，需要靠筏板来传递和调解未平衡的内力，由此形成了筏板的弯距突变。相比于均匀布桩，在优化布桩的方案下，筏板的弯距有一定程度的减少。这是由于柱底反力作用范围内，设置了相应的桩反力与之平衡，靠筏板传递弯距来平衡的作用减少，同时筏板配筋量也可以相应减少。筏板弯距比均匀布桩情况下的明显趋于平缓。
四、总结
综上，优化方法综合了以上两点，在柱底密布桩，沿筏板周边稀布桩的方式，即减少了差异变形，又使平均变形控制在一个可接受的范围内。优化布桩使得筏板弯距变化幅度减少，且总桩数也相应的减少了8%～10%，从经性和合理性的角度，在基础的平均沉降满足规范设计要求、单桩的承载力及桩自身强度足够的情况下，此优化方案应是可取的。本文经过对比分析提出了能够适用于实际工程，符合经济性，合理性的地下车库群桩优化设计方案，为工程设计人员提供了优化设计的依据。
参考文献：
[1]张燕平，张宝印.高层建筑桩筏基础桩顶反力及沉降特性的分析与研究.西安建筑科技大学硕士学位论文.2002：19-20。
[2]阳吉宝，赵锡宏，高层建筑桩筏（钧基础的优化设计，计算力学学报，1997年，第14卷，第2期.
[3]建设部颁，中华人民共和国行业标准，建筑桩基技术规范JGJ94-2008，北京：中国建筑工业出版社，2008.
桩筏基础论文范文第6篇
关键词：桩筏基础；优化设计；减沉设计；布桩形式；变刚度调平设计
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the pile raft foundation is the high building by a kind of more basic form, but traditional pile raft design has many unreasonable in, cause unnecessary costs, this paper, from the point of view of the optimization design, from minus sink design, cloth of variable stiffness of pile forms and leveling design in three high-rise building the pile raft foundation optimization design are discussed, have certain reference value.
Key words: the pile raft foundation; Optimization design; Reduce heavy design; Cloth pile forms; The variable stiffness leveling design
当前，我国高层建筑渐增，当高层筏形基础下天然地基承载力或沉降变形不能满足设计要求时，采用筏底加桩的组合基础能使上部结构荷载在平面上扩散及向深层传递，从而能使基础承载能力显著提高有效控制沉降，因此目前桩筏基础己发展为高层建筑的主要基础形式。从上世纪80年代始，国内外学者就不断地对桩筏基础进行各项研究，并取得了一定的科研成果，但因桩筏基础与地基共同作用复杂，承载机理及荷载传递机制尚未完全清楚，这就使得设计中有诸多不合理之处，在资金及材料上造成极大浪费，增加了工程成本，基于此，寻求一种经济、合理、安全的桩筏基础优化设计方法具有重要的理论意义及现实意义。
1 传统桩筏基础设计的不足
传统桩筏基础设计强调“构造为主，计算为辅”，布桩方式为“等承载力布桩”“满堂布桩”，经众多工程实践证明该设计方式不尽合理，往往在资金及材料上造成极大浪费。在当前的桩基础设计中，桩的作用有三，一是承担所有上部结构荷载，二是承担大部分上部结构荷载的同时也减小沉降变形，三桩承担小部分上部结构荷载的同时主要控制或减小沉降变形。但依照现行设计规范，桩基础设计理论对后两种情况是保守的，且在设计概念上较为模糊，而主要按第一种情况处理，即只建立在满足承载力的基础之上。对于后两种情况，在如何有效减少桩基工程费用方面仍有较大的利用及开发空间，而即便是对第一种情况也存在一些问题，比如如何合理、科学地选择布桩方式及桩数等。由于设计人员对桩筏基础与上部结构共同作用的理解上存在差异，导致桩筏基础在理论及实践上存在诸多混乱，而随着当前建筑物高度日趋增加，对应地桩也愈来愈长，基础底板厚度愈来愈大，基础造价急剧增加，浪费严重，因此有必要寻求一种经济、合理、安全的桩筏基础设计方法。
2 桩筏基础优化设计方向
地基基础与上部结构为一个统一的整体，因此，科学合理的桩筏基础设计应是在综合分析桩筏基础、上部结构及土体共同作用基础上的优化设计。基础的内力决定了基础底板的厚度，而合理布桩是减小底板内力的最佳方法，通过合理调整桩基的桩径、桩长、桩间距以及基础形式，能使基础各处沉降均匀，进而使得底板内力减小。在这一过程中，应考虑调整底板厚度，以达到底板及桩基整体造价最优的目的。综上所述，桩筏基础优化设计的方向应是在确保安全的前提下， 降低上部结构次内力、减薄筏板、减少桩数或减小桩径、桩长，从整体上降低桩基造价，从而达到技术及经济效益的双重优化。
3桩筏基础优化设计思考
3.1减沉设计
如前所述，桩的作用主要表现在三方面，从承载角度看，传统的桩基础设计方法以桩承担所有上部结构荷载为主，承台下地基土的作用只在群桩效应中计入，将承台下地基土承担的荷载计入桩的承载力，理论上这样的处理方式较为含混。基于此，许多专家学者提出了按沉降控制原则设计桩筏基础的思路：一是强调天然地基承载能力的充分利用；二是强调桩对地基沉降控制作用的充分发挥及单桩承载能力的充分利用；三是强调天然地基及桩基作用的充分发挥。经实践证明，采用沉降控制来确定的群桩桩数仅为常规设计方法桩数的30%左右，经济效益良好。
3.1.1沉降控制桩筏基础设计方法及步骤。1）桩身断面及桩长选择：为充分发挥桩身材料的承载能力，桩身断面的选择应强调桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力相匹配；选择桩长应强调尽可能穿过压缩性高的土层，桩端持力层压缩性应相对较低，在承台产生一定沉降时桩的全部极限承载力仍能充分发挥并继续保持；2)承台埋深及其地面尺寸的确定：首先按外荷载全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则先对承台的埋深及其底面尺寸做初步的确定，接着明确减沉设计的用桩量，再对承台初步尺寸进行验算，并给予调整；3)不同用桩数量时桩基沉降计算：根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定各种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，得出不同用桩量与桩基的关系曲线，一般减少沉降桩基础的桩距应不小于6d，桩的分布与建筑物竖向荷载相对应；4)按建筑物容许沉降量确定实际用桩数量：从桩数与沉降S的关系曲线出发，按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在确定用桩数量后，再按已选定的桩数及初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载，验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸，以确保合理的安全度。
3.1.2 基于桩筏刚度的筏板厚度的确定。高层建筑基础的造价在总造价中的比例达15%～20%高，合理地确定桩筏基础中筏板的厚度，对基础工程中混凝土的工程量影响极大，并从基础配筋量、基坑降排水、基底标高确定、基础混凝土施工技术措施、土方开挖工程量、基础施工工期等诸多方面决定工程的综合经济效益。目前，桩筏基础的筏板厚度确定仍未有较成熟可靠的方法，基本上由设计师个人经验确定，如此往往会得到相差较大的筏板厚度，比如，高层建筑中很多筏板厚度超过 1.5m，个别厚度甚至达到 4m。为克服以上弊端，筏板厚度的确定可参照如下方法：1) 在已基本确定桩的布置及上部结构的情况下，按照自身已有的经验初选厚度；2) 采用合理的实用简化方法或采用考虑筏―桩―同作用的电算程序甚至采用考虑上部结构―筏―桩―同作用的电算程序，进行计算分析，以初步确定筏板的内力；3) 在上述基础上，对筏板进行抗剪强度、抗弯刚度及抗冲切检验及考虑配筋构造的合理性，并调整筏板的厚度，直至要求趋于合理。
3.2布桩形式
学术界及工程界中，各专家学者对布桩方式也意见不一，目前除了通常的“均匀布桩”这一形式外，还存在“外强内弱”与“外弱内强”这两种截然相反但已付诸实践的观点。“外强内弱”布桩可能在筏基中产生较大的弯矩，因此对上部结构和筏板的刚度要求较高，而“外弱内强”布桩方式能有效减小筏基中的弯矩及上部结构此生应力。在以上布桩方式中，“外强内弱”布桩的沉降量较小，但却增加了差异沉降，而“外弱内强”布桩时的沉降有时虽比“均匀布桩”时的沉降稍微大些，却减小了差异沉降，因此，布桩方式的选择应在了解各种布桩方式的特点的基础上，视具体情况而定，以便扬长避短。总体来说，布桩的“强”“弱”是一个相对的概念，它们主要是通过对桩长，桩径、桩身的刚度及桩间距等参数的调整来实现的，具体采用哪种调整方法应结合现场的施工条件及地质条件，强调在经济合理的基础上尽可能地不增加技术难度。若撇开场地施工因素及地质条件的影响，一般而言，以上几种调整方式中最为合理的是长短桩布置和刚柔桩混合布置，因为其调节沉降的效果较好，可调节的范围也较大。另外采用“外弱内强”布桩方式时，也能有效减小对筏板抗冲切的不利影响。
3.3 变刚度调平设计
依据结构力学的知识，可以对碟形沉降分布特性进行如下分析：地基沉降较大的部分是该处的支承刚度过小所致；而由超静定结构的承载性能分析，地基反力过大部分是因该处刚度过大所致。因此可以认为，造成差异沉降及跨越作用的主要原因为基础下部边角部分的支承刚度较大，中间部分支撑刚度过小。针对传统桩筏基础设计方法所带来的碟形差异沉降问题，最新修订的《建筑桩基技术规范》(JGJ94―2008)提出变刚度调平设计新理念，其基本思路如下：在考虑地基、基础与上部结构的共同作用的基础上，调整影响沉降变形场的主导因素――桩土支承刚度分布，“抑强补弱”，促使沉降趋向均匀。具体来说，高层建筑内部的变刚度调平主导原则主要为：强化中央，弱化。由于核心区荷载较为集中、相互影响较大，因此可实施增大桩长或调整桩径、桩距；对于区，则发挥承台承载作用，少布桩或布较短桩。调平设计过程就是调整布桩，进行共同作用迭代计算的过程。对采用桩基础的建筑物，当采用复合桩基时，桩与土的荷载分担是明确的，这就可能以对基础工作有利的方式合理地布置桩基，人为地调整桩顶反力及基底土反力联合出现的反力分布，结合桩数的调整，综合优化基础设计，进而实现设计的经济合理。在具体工程实践中，变刚度调平设计的一般步骤是：1)按照建筑物的地质条件、荷载、性质等进行初始布桩并确定板厚。2) 分析上部结构、桩筏基础及地基的共同作用，绘制沉降等值线。3)分析沉降等值线，当天然地基局部沉降过大而总体沉降不大时，根据具体条件通过局部加强处理的方式对沉降过大部分进行处理。如采用筏底布桩或复合地基，应在桩基沉降较小部位抽掉一部分桩，或根据土层情况适当地减小桩径或缩短桩长。对沉降较大的部位，应适当加密布桩或根据土层情况对桩长桩径给予适当的增加，重新形成刚度体系。4)进行共同工作迭代计算，直至沉降差减到最小。在这一过程中，可以根据沉降等值线来判断主裙楼间是否设置沉降缝或后浇带，是否需对调整构造及基础板厚等。
参考文献：
【1】钱力航.高层建筑箱形与筏形基础的设计计算【M】．北京：中国建筑工业出版社，2003．
【2】中华人民共和国行业标准．建筑桩基技术规范(JGJ94―2008)【S】．北京：中国建筑工业出版社，2008．
桩筏基础论文范文第7篇
【关键词】 结构设计；高层建筑；基础设计；概念设计
【中图分类号】 TU753【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2013）02-064-02
概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，根据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构总体布置和抗震细部措施的宏观控制。它要求在设计过程中始终贯穿和应用结构概念，是一种定性而非定量的分析，是整体宏观控制和细部构造措施，设计原理和工程实践经验相结合的设计思想。在方案设计阶段就运用概念设计的思想是非常必要和及时的，而且要将它贯穿应用于整个设计过程，才能为建筑结构的安全性、可靠性、适用性和经济性提供有力的保证。本文论述了概念设计在高层建筑基础设计中的应用。
1筏型基础的设计理论
随着城市的发展，高层建筑的地下室一般都被用作地下车库的使用空间。所以设计人员往往倾向于采用筏型基础，而不愿意选择纵横内隔墙较多的箱型基础。筏型基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。计算筏板基础时，常用的方法有“倒楼盖”法、静定法（截面法）、弹性地基梁板方法和有限元分析方法。“倒楼盖”法和静定法都是一种简化计算方法。按“倒楼盖”法进行基础设计时，要求地基土比较均匀、筏板基础的刚度较大、上部结构刚度较大、柱轴力及柱距相差不大、荷载分布比较均匀；按静定法计算的要求与“倒楼盖”法大部分相同，只是静定法适用于上部结构刚度较小、柱轴力及柱距相差较大的情况。用上述两种方法计算的缺点是不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形，“倒楼盖”法夸大上部结构刚度的影响，静定法则完全忽略了上部结构刚度的影响。当不满足上述要求时应按弹性地基梁板计算。近年来，随着计算软件的进步，上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用，该分析法基础按弹性地基上板考虑，地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型，常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等，其中有限元法较为常用。
2桩筏复合基础的设计理论
《建筑地基基础设计规范》第8.5.2条11款规定，桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定，采用的计算方法也不尽相同，多根据当地情况和经验确定，大致有以下两种计算方法。
2.1假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去，而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀，桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。当群桩数量较多时，采用了“外密内疏”的内桩方法，即适当减少群桩中部的桩数而增加桩数。这种方法主要以桩受力为主，这种情况下，没有考虑承台板基础的支承力，将会增加桩的数量，造成浪费。
2.2发挥桩土的共同承载作用，利用天然地基的承载力，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板厚度得以减少。建筑物的沉降一般分为沉降量和沉降差。减沉设计是控制沉降而设置桩基的方法。也即是在设计时由基础的沉降控制值来确定桩数和桩长。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层或小高层建筑的基础设计中，桩在基础中除承担部分荷载外主要起减少和控制沉降的作用，桩可视为减少沉降的措施，或作为减少沉降的构件来使用。同时，承台或筏板也能分担部分荷载，与按桩承担全部荷载设计的桩基相比，根据不同的容许沉降量要求，用桩量有可能减少，桩的长度也可能减短，因而可达到降低工程造价的效果。
2.3减沉设计的内容。
2.3.1桩长及桩身断面选择。选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端置于相对较好的持力层。在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力：选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。
2.3.2承台埋深及其地面尺寸的初步确定。首先按外荷载，全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则，先初步确定承台的埋深及其底面尺寸，然后确定减沉设计的用桩量，再验算承台的初步尺寸，并给予调整。
2.3.3不同用桩数量时桩基沉降计算。根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定若干种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，从而得到沉降s与桩数n的关系曲线图，减少沉降桩基础的桩距一般应大于6d，桩的分布与建筑物竖向荷载相对应。
2.4减沉设计的基本原则。
2.4.1设计用桩数量可以根据沉降控制条件，即允许沉降量计算确定。根据沉降s与桩数n关系曲线，按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在用桩数量确定后，再按已经选定的桩数和初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载，验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸，以确保合理的安全度。减沉桩基础桩距较常规桩筏基础布桩要大，一般至少大于4倍～6倍桩径，故其介于天然地基浅基础与桩基础之间。
2.4.2基础总安全度不能降低，应按桩、土和承台共同作用的实际状态来验算。因而减沉桩基础也称之为控制变形疏桩基础。对于减沉桩筏基础的沉降计算则应结合当地经验考虑桩同作用。
2.4.3为保证桩、土、和承台共同工作，应采用摩擦型桩，使桩基产生可以容许的沉降，承台不致脱空，在桩基沉降过程中充分发挥桩端持力层的抗力。在上部土层为松软土质、次固结土以及承载力太低土组成时，桩与桩间同作用得不到保证时，就不能考虑桩与桩间同作用，而应该按现行桩基设计。
在共同工作分析中要重视的问题是如何根据共同工作分析的成果优化设计，而优化设计的关键乃是尽量减小沉降差，从而降低筏板内力和上部结构次应力，减小筏板厚度和配筋，提高桩筏基础的可靠性。为此，提出变刚度调平设计的概念和方法。这也是发展控制变形设计的一个重要内容。
3变刚度调平设计
3.1变刚度调平设计的内容。对无限大地基上的局部区域，其沉降应与该区域的荷载成正比，而与其刚度成反比。地基局部区域沉降较大，是该处荷载较大而刚度较小所致。削减该处的荷载或增大该处的刚度就可以减少该处的沉降。变刚度调平设计旨在减小差异变形、降低承台内力和上部结构次内力，以节约资源，提高建筑物的使用寿命，确保正常使用功能。
高层建筑桩筏基础的荷载分布是由上部结构确定的。而上部结构由于受到功能的限制，一般很难进行调整。只能调整基础的刚度，对于桩筏基础，可通过变化板厚、设置肋梁，缩小墙距等调整基础刚度分布。但费用往往很高，因此减少某处的沉降或进行调平设计主要是针对筏底布桩与筏底地基土。调整地基桩土刚度分布不仅可行而且调平效果显著，是变刚度调平设计的中心内容。变刚度调平设计总体思路：以调整桩土支承刚度分布为主线，根据荷载、地质特征和上部结构布局，考虑相互作用效应，采取增强与弱化结合，减沉与増沉结合，刚柔并济，局部平衡，整体协调，实现差异沉降、承台（基础）内力和资源消耗最小化。
3.2变刚度调平设计的步骤。
3.2.1根据设计资料，按上部结构的性质、荷载分布情况、地质条件、基础埋置深度等进行初始布桩并确定板厚。
3.2.2对上部结构、桩筏基础与地基共同作用进行分析，绘制基础沉降图形。
3.2.3对基础沉降图形进行分析，按“强化主体，弱化裙房”的原则进行设计。当天然地基总体沉降不大而局部沉降过大时，根据具体条件，对主体沉降过大部分采用局部加强处理。如采用筏底布桩或复合地基，在桩基沉降较小部位，应抽掉一部分桩；或视土层情况适当缩短桩长或减小桩径。对沉降较大的部位，应适当加密布桩或视土层情况，适当增加桩径桩长，重新形成刚度体系。是改变桩的平面布置、桩数、桩长、桩径以改变桩土刚度，还是采用复合地基改变筏底地基土和桩—土界面的性质，选择的标准只能是根据技术可行性与经济合理性。一般来讲，对桩筏基础，桩在基础中占主导地位，改变基桩的参数效果显著。
3.2.4进行共同工作迭代计算，直至沉降差减到最小。在此过程中，可根据沉降图形，判断主裙楼间是否设置后浇带或沉降缝，是否需对基础板厚和构造进行调整等。显然，调平设计的关键在于合理地计算桩筏基础的沉降分布与沉降差。
3.3变刚度调平设计的优点。减小核心筒冲切力，降低承台整体弯矩；优化承台设计，降低造价；减小地基差异变形，降低上部结构刚度次应力，提高耐久性；合理发挥桩、土、承台共同作用。
4上部结构、地下室、地基基础的相互作用
高层建筑的基础上部整体连接着层数很多的框架、剪力墙或筒体结构，地下室四周很厚的挡土墙有紧贴着有效侧限的密实回填土，下部又连接着沿深度变化的地基。无论在竖向荷载还是水平荷载作用下，它们都会有机的共同作用，相互协调变形。尽管在这方面的设计理论仍不够完善，但如果在把基础从上部结构和下部地基的客观边界条件中完全隔离出来进行计算，是根本无法达到真正设计要求的目的的。现在结构设计人员所用的一体化计算机结构设计程序仍是沿袭着不具体充分考虑相互作用的常规计算方法，所设计的计算结果往往和工程实测结果相差甚远。在诸多工程实例中可以看出，高层建筑基础底板实际所承受的弯曲内力都远远小于常规设计值，有很大的内在潜力。同时，设计中应充分挖掘地下室的潜在功能，利用它的有利作用。
5结语
对于实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，可以运用优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的，弥补现行结构设计理论与计算理论之间存在的某些缺陷或不可计算性。
参考文献
1国家标准.建筑地基基础设计规范.GB50007-2011.北京：中国建筑
工业出版社，2011
2国家标准.建筑桩基技术规范.JGJ94-2008.北京：中国建筑工业出版
社，2008
3林同炎.S.D.思多台斯伯利.结构概念和体系.中国建筑工业出版社
4高立人.方鄂华.钱稼茹.高层建筑结构概念设计
桩筏基础论文范文第8篇
关键词：上部结构；桩筏基础；影响
中图分类号：TU473 文献标识码：A
随着建筑行业的发展，桩筏基础施工在实际施工过程中得到了广泛的应用。在对高层建筑结构设计分析中，主要采用上部结构与桩筏基础分开研究，不仅要考虑到二者的力平衡关系，还要考虑到位移协调关系。在实际桩筏基础分析过程中，要结合实际情况，采用合理的方法进行相应的变形和强度验算，保证高层建筑与桩筏基础之间的协调。
一、上部结构刚度改变对桩筏基础的影响
在通常情况下，上部结构的刚度矩阵可以采用多种建立方法，具体包括有限差分法、有限单元法、解析方法等。在实际过程中，计算人员可以结合变形协调和地基的刚度矩阵。还可以结合建筑物的性质和特点利用有限差分法、有限单元法建立刚度矩阵。但是根据传统的方法，主要结合力学结构法，建立柔度矩阵，再根据求逆的方法，得到模型的刚度矩阵，从而与上部结构的刚度矩阵进行结合，从而反映出地基的沉降情况。在具体分析过程中，计算人员可以结合实际情况，不断简化分析上部结果。
随着我国建筑行业的迅速发展，桩筏基础方法不断被优化，上部结构刚度改变对桩筏基础影响已经获得不小的成就。随着计算机技术的应用，波前法、结构法以及分块分解法得到了广泛的应用，可以有效消除计算机储存量小于高层建筑结构之间的问题，可以真实地反映高层建筑在施工过程中，随着层数的增加，上部结构与基础荷载之间的变化。
二、建筑上部结构优化设计
在通常情况下，建筑工程主要包括上部结构和地基基础两个部分。尤其在高层建筑工程施工过程中，上部主体结构的安全性主要取决于自身构件的强度和桩筏基础的稳定性。在通常情况下，目前主要采用有限元分析法，这种方法受到建筑行业的普遍认可，成为当前高层建筑领域重要的数据分析工具。
第一，整体优化设计研究。在进行连续建筑上部结构设计过程中，截面优化设计理论得到有效发展。就目前而言，连续性变量上部结构理论研究主要表现在局部优化和形状优化等方面。另外，离散变量建筑上部结构发展速度比较慢，也是当前需要解决的重要问题。
第二，非线性离散性变量结构优化设计。在通常情况下，建筑上部结构优化设计方法具体表现在以下几个方面：首先，数学规划基本法，具体包括布格朗日乘子法、函数法以及可行方向法。其次，最优准则法，就是在建筑上部结构设计过程中，选择最优的设计方法，必须要满足最优的准则，在这些准则下，完成迭代公式，从而得出正确的结论。
三、桩筏基础优化设计
对桩筏基础而言，在实际过程中发挥着重要作用，可以有效地控制建筑物的沉降，提升地基基础的承载能力，避免出现过大沉降。在通常情况下，桩筏基础沉降量主要包括桩体的压缩量、桩端对下卧土层的压缩量以及下卧土层的压缩量。
（一）桩筏基础设计。
1.在进行桩长和桩身断面选择过程中，桩长要尽量选择穿过压缩性的土层；对桩身断面，要控制好桩身的强度，保证单桩容许承载力与地基土对桩身的承载力相匹配。
2.在确定承台埋深尺寸过程中，要保证外荷载全部由承台的极限承载力具有一定的安全储备，最大限度地消除安全隐患，再确定承台的埋深和尺寸，对承台的初步尺寸进行验算，进行适当地调整。
3.在计算不同用桩数量的桩基沉降过程中，要结合开始确定的承台埋深和地面尺寸，结合施工的具体情况，确定不同的用桩数量方案，然后分别计算沉降量，得到沉降与桩数之间的关曲线，从而确定减沉桩基础的桩距，保证建筑的竖向荷载对应相应的桩数。
4.设计人员要结合建筑物容许沉降量确定桩数，根据沉降与桩数的曲线，按照容许的沉降量确定实际用桩量。
（二）变刚度调平设计
在进行高层桩筏基础设计过程中，通常采用均匀等长和等直径分部的桩。但是在实际应用过程中，虽然有的桩数不少，但是在存在单碟沉降。因为地基属于一个三维形状，在各个点相互作用下，对某一点的荷载就会产生位移，导致中间出现明显地沉降，而对角点附近，沉降却很小，从而导致筏板中心与筏边出现沉降差，使得基础内力和上部结构次应力增加，进一步增加板的厚度和配筋。由于桩筏基础的沉降，在通常情况，施工单位会通过增加筏板的厚度或者布桩的数量来解决沉降问题，会导致刚度过剩，存在浪费的情况。
在通常情况下，在无限大地基上的局部区域，沉降量与荷载是正比例关系，与所产生的刚度成反比，对地基局部而言，如果沉降增加，主要因为刚度较小造成的。因此，在施工过程中，施工人员可以适当削减荷载或者增加刚度来避免出现了沉降。对高层建筑而言，桩筏基础的荷载分布主要是由上部结构决定。在实过程中，上部结构受到其他方面的影响，很难进行合理地调整，只能根据桩筏基础进行适当地调整，比如可以调整桩筏基础板的厚度，缩小墙距等方式，调整基础刚度的分部，但是会增加工程造价。因此，为了有效地减少桩筏基础局部沉降，主要采用调平设计方式，控制好筏底部桩的布置和基土。在通常情况，变刚度调平设计主要包括以下几方面，首先，设计人员要结合建筑物的荷载和地址条件，确定桩筏板的厚度；其次，要对建筑物的上部结构和桩筏基础改变进行分析。最后，设计人员要结合当天沉降情况，对沉降等值线进行科学分析，对沉降的大部分，加强局部的处理，从而做好桩的布置，增加桩长，建立新的刚度体系。
结语
在进行这类建筑设计过程中，要采用变刚度调平设计，针对主楼中心区和边缘受力差别，设计人员可以调整桩长、间距以及桩径，不断优化桩筏基础设计，从根本上控制沉降差，有效地降低工程造价，节约资源。另外，由于主楼与裙房刚度不容，受到施工顺序的印象，需要做好相互之间的协调，表面交接处出现变形情况，导致裂缝，影响到施工质量。
桩筏基础论文范文第9篇
关键字:地下室；桩筏基础；桩间土；补偿作用
引言
随着城市建筑的规模在日益增大，高层建筑越来越普遍，对其地下室的补偿基础设计的研究也越来越多。传统的地下室补偿基础通常采用的是摩擦桩和端成桩，桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物，但是在地下室补偿基础设计中，设计员的设计完全由桩本身承重，没有考虑到实际情况下桩间土体也承受了部分负荷的情况。在地下室补偿基础设计时，一般为了降低地下室基础的沉降，通常会按照规范所规定的桩距来分布桩基，同时认为桩基越多越密就越安全。然而事实并非如此。
1 桩筏基础桩―土反力实测结果分析
筏型基础又叫板型基础，即满堂基础，是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。由底板、梁等整体组成。建筑物荷载较大，地基承载力较弱，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降。筏板基础分为平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板类型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平两种形式。一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用筏板型基础。而且筏板型基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。
根据桩筏基础实际测量结果分析结果可知，对于一般的非欠固结土桩基土，无论是摩擦桩还是端承桩，客观上桩间土反力是存在的，并且能稳定分担15%―35%的上部荷载。这样看来，桩间土承载力发挥着不可忽视的作用，如果不考虑其影响在增加工程耗费的同时也降低了工程的效率。
以福州某地的某高层建筑为例，该建筑结构为23层，地下负一层，建筑物高83m，筏板由358根钢筋混凝土预制桩组成，该桩厚1.25m，直径为5dm。由结果（表1）可知，桩的承载力发挥效率为43.7%―59.9%，桩间土分担的比例为15.4―32.5%，也就是说桩间土承载了接近四层的负荷。而设计人员进行设计时完全没有考虑桩间土的承重。桩间土承重的原因主要是因为桩在上部荷载压力下，发生了变形和沉降，这样就使得它也承受了一部分荷载。
表1 桩―土反力计算值与实测结果
2 现行桩筏基础设计存在的问题
现行桩筏基础的设计已经全面考虑建筑上部结构和地基基础的相互作用，但是还存在着若干问题：
① 现阶段我国关于高层建筑上部结构与地基基础的相互作用的理论模型，但是，需要通过许多假设的理论模型尚不能完全反映实际情况。例如通过很多实际测量的结果可知，桩筏基础和箱筏基础底板的整体弯曲率都非常小，比如甘肃地区的一些高层建筑的箱筏底板钢筋应力为20―30MPa，这个数字是预设钢筋强度的十分之一，即便少数钢筋应力很大的工程其数值也小于70MPa。
② 很多有关设计人员考虑不够周全，比如说地下室深基坑的开挖，会对原本建筑地基起到卸荷和补偿作用，这样可以降低原本建筑地基的负荷，以致降低了地基的附加应力。并且在地下室设计时，地下水对桩筏基础的浮力作用并没有予以考虑，而是仅仅片面的考虑了局部作用力，造成工程的不必要支出。
③ 地下室外墙和回填间的摩擦力影响到了建筑物的沉降，同时补偿地基基础，但是这点在相关文献中都没有提及。
3混凝土收缩应力对地下室底板钢筋应力的影响
在高层建筑构建桩筏基础的视乎，由于底部筏板没有受到出自身重力之外的其他竖直方向的应力，这样就使得混凝土在硬化的过程中能够自由收缩，收缩应变为：
其中，t为天数， 为任意天数使混凝土的收缩应变（mm/mm）, 为混凝土基本收缩方程， 分别为混凝土强度、温度、养护方法、构件尺寸和配筋率影响系数。
地下室的混凝土强度为C40，即 =1，配筋率约为0.26%，则 为0.863，常温条件下， 约为1.143，养护为自然养护，则 为1.3，底板厚0.6m，则 为1.2。此时，当t分别为7天、14天、28天时，混凝土的收缩应变则分别为0.115/1000、0.152/1000、0.181/1000，当t区域无穷大时，收缩应变为0.223/1000。
现假设，钢筋与混凝土没有相对位移，则混凝土收缩就会使钢筋出现 的预压应力，此时，当t分别为7天、14天、28天时， 分别为23.0MPa、30.4MPa、36.2MPa，并且当t趋于无穷大时，钢筋产生的预应压力为44.6MPa。
由于其他约束条件的存在，实际情况下钢筋预应力并不可能达到44.6MPa.
4 桩筏基础地下室受力特征
4．1 地下室底板与桩及桩间土体的相互作用
地下室底板的上部荷载越大，则底板沉降越大，反作用力也就越大，桩间土摩擦阻力也越大，从而对桩的约束就越强。
4．2 地下室外墙回填土的摩擦力作用
由于在对地下室进行必要的回填的时候，回填土经过层层夯实，这样回填土与地下室外墙的摩擦力使得外墙不易水平移动，从而增加了建筑基础的牢固性。由日本计算桩基抗震方法可知，当地下室周边土受标准锤击进入土体深度为20时，单层地下室承担的地震剪力降低至30%，两层地下室则可以忽略抗震中地震剪力问题。并且，外墙和回填土的摩擦力，可补偿地基基础。陕西省电信网管中心大楼的外墙摩擦力平均值大于100KPa。
4．3 地下室对地基或桩基的补偿潜力
地下室的开挖，降低了原本地基的承载力，减轻了地基的负荷，从而对建筑地基或桩基的要求也会随之有所下降。
4．4 上部结构对桩筏基础变形的约束作用
桩筏基础论文范文第10篇
关键词：软土地区；变电站综合楼；筏形基础；桩基础
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.098
1 引述
如图1所示，超深补偿式筏形基础，以下简称筏形基础，是软土地区变电站常用的基础形式。按照是否有梁，可分为平板式筏板和梁板式筏板，另外按照梁与板的位置关系，梁板式筏板又分为上位板筏板和下位板筏板。筏形基础利用自身的刚性，可以抵抗不均匀沉降，同时传递平衡上部结构传递下来的荷载。应该指出的是，由于地基承载力会随着深度的增加进行修正，超深开挖可以起到一种承载力的“补偿”，从而提高软土的地基承载力，满足要求。这种筏板基础通过地垄墙的，使得整体的材料用量不会增加太多，在电缆夹层所需的设计标高处设置预制板，也近似一种箱型基础。
由图2可见，桩基础是指在地基中设置的柱型构件，依靠地基土体提供的侧摩阻力和端阻力承担荷载。这种基础形式具有可提供较大的承载力、工后沉降小、能较好控制由荷载不均或由压缩性土层厚度差异较大可能造成沉降差的优点。对于长三角地区，因为软土深度较大，桩基础主要依靠侧摩阻力，亦即摩擦桩；而对于珠三角地区，软土厚度不大，一般可以在15～25m左右达到基岩，所以该地区的桩基础的端阻力贡献较大，亦即端承摩擦桩。在变电站的电缆夹层地面，同时是桩承台和防水板的顶面，桩承台之间则通过连系梁形成一个基础体系。
2 方案对比
施工总周期：筏形基础在基坑支护及开挖、井点降水完毕后，可以浇注素混凝土垫层，然后支模和架设钢筋，浇注筏板及深地梁的混凝土，施工周期体现在基坑支护的工作量较大；桩基础在打桩设备进场后打桩，如果是预制桩则在打桩完成后需要等待28天然后补充桩基检测，如果是灌注桩的施工周期会更长，待成孔后放置钢筋笼，浇注混凝土，等待强度达到设计值进行桩基检测。桩基检测合格后，开挖基坑，浇注桩基承台和连系梁和防水板。综合上述比较，可以看出桩基础方案的施工周期大于筏形基础方案。
排水排油便利性：为了增加地基承载力而超深开挖，筏形基础的结构底板标高大都在-4.5～-5.0m之间，相应地，筏形基础以下的集水坑或者主变基础的集油坑的底板标高在-5.3～-5.8m的范围内。另一方面，雨水管、井的底标高大都处于-3.0m，这使得集水坑的积水无法直接排到雨水管网，需补充水泵机械排水。桩基础的结构底板标高则在-1.8，集水坑底标高在-2.6m，可以排入雨水管网。通过比较可知筏形基础方案的排水排油便利性不如桩基础方案。
材料用量：相比较而言，筏形基础的底板一般较厚，800～1000mm，甚至达到1200mm，而地基梁因为需平衡传递上部结构的不平衡弯矩，截面尺寸较大，梁高一般在1500～1800mm范围内，计算配筋较多。桩基础由于在承台处就衡了上部结构传递下来的荷载，所以连系梁只起到在构造上增强整体性的作用，截面较小；承台处的厚度大都与筏形基础的厚度一致，其余的底板是采用防水板，板厚按跨度的二十分之一取值，亦即450～500mm范围内。由此可见，筏形基础方案的材料用量及造价大于桩基础方案。
3 两种方案需要处理的细节
筏形基础需要处理好的细节包括：基坑的支护、预制板与地垄墙的配合。对比桩基础方案，筏形基础方案的基坑深度增加约2m，用于支护的钢板桩在考虑嵌固深度的影响，需增加的总长度为6m，同时需考虑水平拉结构件。另外，电缆夹层所在的地面需先铺设预制板，再将预制板作为底模，浇注底板，这里面的预制板的支撑构件，即是地垄墙，地垄墙的布置要综合预制板的尺寸和地梁的布置来决定，同时还要做好整个底板的排水组织布置。桩基础要处理好的细节包括建筑地面排水及集水坑的重力排水的防倒灌设置。还有，集水坑的积水如若采用重力自排的方式接入外部的管网系统，需要设置防倒灌设施，也可采用加设水泵机械排水的方式，但是这样的设置相比筏形基础的排水排油就不再具有相对优越性。
4 结论
软土地区的变电站综合楼的基础形式选择，要综合考虑项目建设各方面的因素，在建设周期紧张且地基承载力允许的条件下，优先选择筏板基础。在地基土的力学指标不理想，对沉降指标要求严格的条件下，优先选择桩基础。
参考文献：
桩筏基础论文范文第11篇
关键词：结构设计 高层建筑 基础设计概念设计
前言
概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，根据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构总体布置和抗震细部措施的宏观控制。它要求在设计过程中始终贯穿和应用结构概念，是一种定性而非定量的分析，是整体宏观控制和细部构造措施，设计原理和工程实践经验相结合的设计思想。在方案设计阶段就运用概念设计的思想是非常必要和及时的，而且要将它贯穿应用于整个设计过程，才能为建筑结构的安全性、可靠性、适用性和经济性提供有力的保证。本文论述了概念设计在高层建筑基础设计中的应用。
一、筏型基础的设计理论
随着城市的发展,高层建筑的地下室一般都被用作地下车库的使用空间。所以设计人员往往倾向于采用筏型基础，而不愿意选择纵横内隔墙较多的箱型基础。筏型基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。
计算筏板基础时，常用的方法有“倒楼盖”法、静定法(截面法)、弹性地基梁板方法和有限元分析方法。“倒楼盖”法和静定法都是一种简化计算方法。按“倒楼盖”法进行基础设计时，要求地基土比较均匀、筏板基础的刚度较大、上部结构刚度较大、柱轴力及柱距相差不大、荷载分布比较均匀；按静定法计算的要求与“倒楼盖”法大部分相同，只是静定法适用于上部结构刚度较小、柱轴力及柱距相差较大的情况。用上述两种方法计算的缺点是不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形,“倒楼盖”法夸大上部结构刚度的影响，静定法则完全忽略了上部结构刚度的影响。当不满足上述要求时应按弹性地基梁板计算。近年来,随着计算软件的进步，上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用，该分析法基础按弹性地基上板考虑，地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型,常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等，其中有限元法较为常用。
二、桩筏复合基础的设计理论
《建筑地基基础设计规范》第8.5.14条规定，桩基设计时,应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定，采用的计算方法也不尽相同，多根据当地情况和经验确定，大致有以下两种计算方法。
1、假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去，而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀，桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。当群桩数量较多时，采用了“外密内疏”的内桩方法,即适当减少群桩中部的桩数而增加桩数。应该说，这种方法主要以桩受力为主，这种情况下，没有考虑承台板基础的支承力,将会增加桩的数量，造成浪费。
2、发挥桩土的共同承载作用，利用天然地基的承载力，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板厚度得以减少。
建筑物的沉降一般分为沉降量和沉降差。减沉设计是控制沉降而设置桩基的方法。也即是在设计时由基础的沉降控制值来确定桩数和桩长。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层或小高层建筑的基础设计中，桩在基础中除承担部分荷载外主要起减少和控制沉降的作用，桩可视为减少沉降的措施，或作为减少沉降的构件来使用。同时，承台或筏板也能分担部分荷载，与按桩承担全部荷载设计的桩基相比，根据不同的容许沉降量要求，用桩量有可能减少，桩的长度也可能减短，因而可达到降低工程造价的效果。
3、减沉设计的内容
（1）桩长及桩身断面选择。选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端置于相对较好的持力层。在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力：选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。
（2）承台埋深及其地面尺寸的初步确定。首先按外荷载，全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则，先初步确定承台的埋深及其底面尺寸，然后确定减沉设计的用桩量,再验算承台的初步尺寸，并给予调整。
（3）不同用桩数量时桩基沉降计算。根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定若干种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，从而得到沉降s与桩数n的关系曲线图，减少沉降桩基础的桩距一般应大于6 d,桩的分布与建筑物竖向荷载相对应。
4、减沉设计的基本原则
（1）设计用桩数量可以根据沉降控制条件，即允许沉降量计算确定。根据沉降s与桩数n关系曲线,按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在用桩数量确定后，再按已经选定的桩数和初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载，验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸，以确保合理的安全度。减沉桩基础桩距较常规桩筏基础布桩要大，一般至少大于4倍~6倍桩径，故其介于天然地基浅基础与桩基础之间。
（2）基础总安全度不能降低，应按桩、土和承台共同作用的实际状态来验算。因而减沉桩基础也称之为控制变形疏桩基础。对于减沉桩筏基础的沉降计算则应结合当地经验考虑桩同作用。
（3）为保证桩、土、和承台共同工作，应采用摩擦型桩，使桩基产生可以容许的沉降，承台不致脱空，在桩基沉降过程中充分发挥桩端持力层的抗力。在上部土层为松软土质、次固结土以及承载力太低土组成时，桩与桩间同作用得不到保证时，就不能考虑桩与桩间同作用，而应该按现行桩基设计。
在共同工作分析中要重视的问题是如何根据共同工作分析的成果优化设计，而优化设计的关键乃是尽量减小沉降差，从而降低筏板内力和上部结构次应力，减小筏板厚度和配筋,提高桩筏基础的可靠性。为此，提出变刚度调平设计的概念和方法。这也是发展控制变形设计的一个重要内容。
三、变刚度调平设计
1、变刚度调平设计的内容
桩筏基础论文范文第12篇
【关键词】小高层建筑；桩筏基础；基础设计
基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于小高层建筑层数多、上部结构荷载较大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，小高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：
（1）基础的总沉降量和差异沉降量满足规范规定的允许值；
（2）满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；
（3）地下结构满足建筑防水的要求；
（4）预先估计在基础施工过程中对毗邻房屋或市政设施的影响，并尽可能避免或减轻这种影响和干扰。
1 基础的选型
应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用；必要时也可采用箱形基础；当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形的要求时，也可采用交叉梁基础或其它基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。
基础是否发生倾斜是小高层建筑是否安全的关键因素。小高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中，建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载重心与基础平面形心相重合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层规程》规定，在地基土比较均匀的条件下，箱形基础、筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，偏心距e宜符合下式要求：
――与偏心方向一致的基础地面边缘抵抗矩（）；
A――基础底面面积（）。
对低压缩性地基或端承桩基的基础，可适当放宽偏心距的限制。按上式计算时，裙房与主楼可分开考虑。
2 基础的埋置深度
小高层建筑基础必须有足够的埋置深度，这主要是考虑了以下几方面的因素：
2.1 增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载（风和地震作用）作用下的地基稳定性，减少建筑的整体倾斜，防止倾覆和滑移，利用土的侧限形成嵌固条件，保证小高层建筑的稳定；
2.2 由于基础增大埋深，可使地基的附加压力减小，且地基承载力的深度修正也加大，则可以提高地基的承载力，减少基础的沉降量；
2.3 增大基础埋深，可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大，从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动，使基础底面上反力分布趋于平缓；
2.4 地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，增大埋深，可使阻尼增大，结构的地震反应减小，而且土质越软，埋置深度越大，地震反应减小得越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明，有地下室的建筑地震反应可降低（20―30）％。
基础的埋置深度对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深，还会增加房屋的造价；而埋置太浅，通常又不能保证房屋的稳定性。因此，基础设计时应根据实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时，可以不考虑埋深的要求，但一定要做好地锚，保证基础不发生滑移。
3 小高层建筑常用基础形式
3.1 筏形基础设计
筏形基础也称为片筏基础或筏式基础，是小高层建筑中常用的一种基础形式，它适用于小高层建筑地下部分用做商场、停车场、机房等大空间房屋。筏形基础具有整体刚度大，能有效地调整基底压力和不均匀沉降，并有较好的防渗性能；
3.1.1 筏形基础尺寸的确定
筏形基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布等因素确定。在确定基础平面尺寸时，为避免基础发生过大的倾斜和改善基础受力状况，应使基础平面形心与上部结构竖向荷载重心之间的偏心距满足要求。
当满足地基承载力时，筏形基础的周边不宜向外有较大的伸挑扩大。当需要外挑时，其外挑长度一般不宜大于同一方向边跨柱距的1/4―1/3,同时宜将肋梁伸至筏板边缘；周边有墙的筏形基础，其外挑长度一般为1m 左右，也可不外伸。
3.1.2 筏形基础的基底反力及内力计算
筏形基础的设计方法，根据采用的假定不同可分为刚性板方法和弹性板方法两大类。弹性板方法又可分为经典解析法、数值分析法（如有限差分法、有限单元法和样条函数法）和等代交叉弹性地基梁法等；弹性板方法虽未考虑上部结构的作用，但考虑了地基与基础的相互作用，与实际情况较为符合。
当地基土比较均匀，上部结构刚度较好，平板式筏形基础的厚跨比或梁板式筏形基础的肋梁高跨比不小于1/6，柱间距及柱荷载的变化不超过20％时，小高层建筑的筏形基础可仅考虑局部弯曲作用，按倒楼盖法（即刚性板方法）进行计算。按刚性板方法计算时，假定基础底板相对于地基而言是绝对刚性的，则筏形基础的内力可按基底反力直线分布进行计算。当不符合上述条件，如地基比较复杂、上部结构刚度较差，或柱荷载及柱间距变化较大时，筏形基础的基底反力宜按弹性板方法进行计算。
梁板式筏形基础内力计算当框架的柱网在纵横两个方向上尺寸的比值小于2，且在柱网单元内不再布置次肋梁时，可将筏形基础近似地视为一倒置的楼盖，地基净反力作为荷载，筏板按双向多跨连续板计算，肋梁按多跨连续梁计算，如下图所示。由于基础与上部结构的共同作用，致使基础端部处的基底反力增加，
3.2 箱形基础设计
箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整体结构，是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式。它具有很大的刚度和整体性，能有效地调节基础的不均匀沉降，常用于上部结构荷载大，地基软弱且分布不均匀的情况；由于箱形基础的埋置深度较大，周围土体对其具有嵌固作用，因而可以增加建筑物的整体稳定性，并对结构抗震有较好的效果。
3.2.1 箱形基础的一般规定
箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求，并根据建筑使用要求确定。为了使箱形基础具有一定的刚度，能适应地基的不均匀沉降，满足使用功能上的要求，减少不均匀沉降引起的上部结构附加应力，一般不宜小于箱基长度（不计墙外悬挑板部分）的1/20，且不宜小于3m。
3.2.2 箱形基础基底反力计算
确定基底反力是箱形基础设计的关键问题，由于影响基底反力的因素较多，如土质、上部结构的刚度、荷载分布和大小、基础埋深、尺寸和形状等，精确地确定箱形基础基底反力是一非常复杂和困难的问题，可以按照弹性地基上的梁板理论计算，不仅工作量大，且计算结果与实测值比较差别较大，因此，至今尚没有一种可靠而实用的计算方法。
实测结果表明，在软土地区，纵向基底反力一般呈马鞍形，反力最大值离基础端部的距离约为基础长边的1/9―1/8，最大值为平均值的1.06―1.34 倍（图(a)）；在第四纪粘性土地区，纵向基底反力分布曲线一般呈抛物线形，最大反力值约为平均值的1.25―1.37 倍（图(b)）
3.2.3 箱形基础内力分析
箱形基础顶板和底板在地基反力和水压力及上部结构传下来的荷载作用下，上部结构刚度对基础内力有较大影响，由于上部结构参与共同作用，分担了整个体系的整体弯曲应力，基础内力将随上部结构刚度的增加而减小，但这种考虑共同作用的分析方法计算上比较复杂，距实际应用还有一定的距离。目前在实际工程中是根据具体的上部结构体系分别采用下述两种计算方法。
（1）按局部弯曲计算
考虑到整体弯曲的影响。纵横方向支座钢筋尚应有1/3 至1/2 的钢筋连通，且连通钢筋的配筋率分别不小于0.15％（纵向）、0.10％（横向），跨中钢筋按实际需要的配筋全部连通。
（2）同时考虑局部弯曲和整体弯曲计算
对不符合上述要求的箱形基础，应同时考虑局部弯曲和整体弯曲作用。计算整体弯曲时应考虑上部结构与箱形基础的共同作用。
3.3 桩基础设计
桩基础是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式，适用于上部结构荷载较大，地基在较深范围内为软弱土且采用人工地基无条件或不经济的情况下。桩基础由承台和桩身两部分组成，承台承受上部结构传来的荷载，并把它分布到各根桩，在通过桩传到深层土上；因此，在承受竖向荷载时，桩基础的作用是将上部结构的荷载通过桩尖传到深层较坚硬的地基中，或通过桩身传给桩身周围的地基中；对于水平荷载，主要是依靠承台侧面以及桩上段周围土体的挤压力来抵抗。
桩基承台是上部结构与桩之间相联系的结构部分，桩基承台的构造，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外，承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm；对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。承台的配筋，对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置(图(a))，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm；对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内(图(b))；承台梁的主筋除满足计算要求外，尚应符合混凝土结构设计规范关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于6mm(图(c))。承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm，当有混凝土垫层时不应小于40mm。
4 小高层基础设计实例
4.1 工程概况
某住宅楼，地下一层，地上8层（其中地下一层为人防地下室；地上均为住宅）。住宅楼为框架―剪力墙结构，建筑总面积为5665。建筑物耐久年限为50年；建筑类别为一类；建筑耐火等级为一级；建筑抗震烈度为8度。
4.2 基础设计
4.2.1 基础选型
本设计上部结构荷载适中，但地基土软弱，持力层较深，用天然浅基础或仅作简单的人工地基加固仍不能满足要求，该上部建筑物对沉降要求严格。因此选用桩基础，又由于上部结构是框架―剪力墙结构，承受荷载的既有框架柱又有剪力墙，故优先考虑桩筏基础。本设计采用平板式桩筏基础。
4.2.2 桩筏基础设计
此桩筏基础采用不考虑共同作用的计算方法，即上部结构视为柱底（墙底）固端约束的独立结构，用结构力学方法求出外荷载作用下结构内力和柱底及墙底反力，然后将求出的柱底（墙底）固端力作用于基础，假设外荷载全部由桩承担，由外荷载和单桩承载力确定桩数，再按材料力学要求或构造要求确定承台的尺寸和配筋。
4.2.3 桩型选择、施工工艺和承台埋深
桩型选择端承摩擦桩，施工工艺选择钻孔灌注桩（采用泥浆护壁），承台底面埋深6.3m。
4.3 初步选择桩断面及持力层，估算单桩承载力，确定桩数并进行平面布置
4.3.1 选择桩端持力层，估算单桩承载力
桩基持力层宜选择在压缩性较低的土层中，且需综合考虑桩基承载力的要求以及布桩条件。分别选择第层（粉质粘土）、第层（粉质粘土）、第层（粉质粘土）作为桩端持力层，桩长分别为20m、26m、33m。按照《建筑桩基技术规范》JGJ94―94中的经验公式确定单桩承载力标准值。
然后分别计算个桩长下所需桩数
4.3.2 桩数的初步确定及其平面布置
按照以下原则进行桩的平面布置①尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合；②尽量将桩布置在靠近承台（筏板）的边缘部分，以增加桩基的惯性矩；③保持桩矩=（3～4）d左右为宜，桩在平面上的布置多采用行列式。初步选定桩长10m，桩径400mm的桩，极限承载力为629.9kN，桩数20根。
4.3.3 筏板尺寸
板厚取1.4m（待冲剪验算后最终确定），纵向外伸350mm（到外柱外边缘），横向外伸取800mm（到外柱外边缘）。其下设100mm后的素混凝土垫层。
4.4 桩顶作用效应验算
4.4.1 上部荷载及基础自重完全由桩来承担（即不考虑底板下土的分担作用），桩顶反力按直线型分布计算
桩顶作用效应满足
4.4.2 群桩中单桩竖向承载力的验算
在荷载作用下，存在群桩效应问题，群桩承载力并不等于单桩承载力之和。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的规定
（式7）
经计算10m的桩不能满足要求，改选12m长的桩满足要求。单桩承载力为735.6kN。
4.5 桩筏基础沉降验算
对于桩-筏基础的整体沉降计算，现行规范没有给出明确的规定。目前主要有两类计算方法。一类是从桩-筏基础的受力机理出发得到“简易理论法”；一类是从弹性理论出发得到的半经验半理论公式。本设计采用的沉降计算的简易理论方法。首先根据外荷P与地基总抗力T的大小关系确定计算模式。 一种模式为P>T的实体深基础模式；一种模式为P≤T 的复合地基计算模式。经计算知本设计为P≤T的复合地基计算模式。整体最终沉降量
其中：为桩身压缩量; 为桩段平面一下压缩厚度范围内的压缩量。按轴心受压构件轴力按三角形分布计算；按分层总和法计算。计算结果为7.84cm，满足规范中要求高层建筑整体沉降量不大于20cm的要求。
5 结论
小高层建筑由于既能适应现代居住生活要求，又可以在一定的程度上提高土地利用率、节约土地资源，得到人们的青睐。建筑基础作为上部结构和地基之间的纽带，其质量优劣直接关系到上部结构的安全与否。设计人员在进行小高层基础设计时应当根据建筑物所处的地区、业主的要求以及地质条件，在满足国家规范及强制性条文的要求下，进行恰当的选型，科学的计算和验证分析进行基础的设计。随着人们对地基基础研究的不断深入，小高层建筑基础设计也会取得新的发展。
参考文献
[1]李红伟. 浅议多高层建筑的基础设计[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(16).
[2]晏文锋. 高层建筑基础选型与设计[J]. 中外建筑, 2007,(01) .
桩筏基础论文范文第13篇
1工程概况
本工程位于广西柳州市，为地上35层、地下2层的商住楼，建筑高度为132m，属于超高层建筑，建筑占地面积为1113.7m2，总建筑面积为37052.06m2。本工程的抗震设防烈度为6度，设防类别为丙类，结构型式为剪力墙结构，抗震等级为三级。场地类别为二类。
2地质概况
2.1地形地貌根据场地附近工程的地质资料，拟建场地位于柳江正断层下盘，上覆第四系河流冲积的粘性土和碎石土，下伏地层为石炭系中统黄龙组白云岩。第四系和石炭系呈角度不整合接触。地貌上属于柳江右岸Ⅱ级冲积阶地。
2.2场地岩土层分布特征场地各岩土层分布及特征自上而下分述如下(土层剖面图见图1):(1)粘土①(Qal):黄色，可塑—硬塑，切口光滑，无摇震反应，高干强度，高韧性。分布于整个场地。层厚11.5～21.7m，平均15.83m。属中等压缩性土;(2)粘土②1(Qal):棕黄色，夹有灰白色，可塑，摇震反应中等，低干强度，低韧性。层厚约4.4m。属高压缩性土;(3)粉土②(Qal):黄色、棕黄，稍湿。摇震反应中等，中等干强度，中等韧性。层厚0.9～5.0m，平均2.81m。属密实性粉土;(4)卵石③(Qal):黄色，松散，饱和，有粘性土及粉土填充。层厚1.8～9.4m，平均5.5m;(5)白云岩④(C2h):灰白色，隐晶质结构，强风化，裂隙十分发育，岩体极破碎，属硬岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，钻机跳动，岩芯钻干钻可钻进。层厚2.0～5.6m，平均3.5m;(6)溶洞充填物⑤1:以软塑状粘性土、粉土及砂类土充填，夹有碎石块;(7)白云岩⑤(C2h):灰白色，胶结好，隐晶质结构，中风化，裂隙发育，部分裂隙方解石充填，岩石较完整，属于硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，钻机钻进较平稳，局部跳动，漏水。钻探未揭露该层。
2.3场地水文地质条件在钻探深度内共揭露两层地下水，第一层属上层滞水，主要受大气降水补给;第二层属孔隙承压水，透水性强，水量大，与柳江水互补联系。但基底为弱透水层，厚度大。地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无腐蚀性。抗浮设计水位为85.0m(基础面标高为79.10m)。
2.4岩土参数岩土主要参数取值见表1、表2。
3基础方案比较
3.1方案可行性基底持力层为粘土①，其承载力特征值fak=270kPa，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)中5.2.4式计算，修正后粘土①的承载力特征值fa=300kPa。Pk＞fa，不满足承载力要求，须对其进行地基处理以提高地基承载力或采用承载力较高的白云岩⑤作持力层。
3.1.1桩基础该场地的地下水水位较高，岩溶裂隙水含水层厚度大，而且水量丰富，对人工挖孔桩成孔影响很大，在成桩过程中须穿过位于地下水位以下的土层，以白云岩⑤为持力层，在地下水没有排干的情况下很难成孔;地下水对钻(冲)孔灌注桩成桩影响不大。本工程适合采用钻(冲)孔灌注桩。但是建筑层数多，结构荷载大，剪力墙间距相对小，按桩基础布置后，承台已经碰撞在一起，故须按桩筏基础设计。
3.1.2桩筏基础采用钻(冲)孔灌注桩，以白云岩⑤为桩端持力层，桩侧土层为粘土①、粉土②、卵石③和白云岩④，承载力特征值Ra=9000kN，桩径1.1m，共94根。筏板外挑2.5m，面积为1456㎡，筏板厚度为2.2m，筏板底持力层为粘土①，承载力特征值fak=270kPa。输入PKPM-JCCAD基础模块，验算桩顶冲切满足要求;采用“桩筏、筏板有限元计算”模块验算桩基承载力，桩顶压力为7000～8200kPa，满足设计要求;地基反力为130～160kPa，满足设计要求。沉降计算结果表明最大沉降在核心筒部位，为13mm;最小沉降在部位，为10.5mm，满足规范要求。综上所述，采用桩筏基础是可行的。但是该场地属于岩溶地区，基岩中溶洞发育，很多桩均遇到溶洞，桩长较长，因此采用桩基成本较高，工期较长，无法完成业主对施工进度的要求。
3.1.3CFG桩+筏板基础CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩的适用范围很广，主要适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土亦有应用。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。(1)根据土层分布情况，CFG桩桩端置于白云岩④上，以处理后的粘土①作为基础持力层。采用PKPM-JCCAD基础模块，筏板厚度2.2m，经计算，基底反力Pk=700～750kPa，核心筒位置最大，较小。(2)CFG桩复合地基承载力特征值fspk计算。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79－2002)，采用经验公式fspk=mRaAp+β(1－m)fsk进行计算，其中:β为桩间土承载力折减系数，因地基承载力较高，β可取0.90;fsk为处理后承载力特征值(kPa)，CFG桩采用长螺旋钻成孔泵送混凝土成桩施工工艺，属于非挤土成桩工艺，fsk取天然地基承载力特征值，fsk=300kPa。以正方形布桩，桩径d=0.5m，桩间距s=1.15m，面积置换率为14.80%，平均有效桩长13.5m，单桩竖向承载力特征值Ra=798.5kN。则复合地基承载力特征值fspk=832.2kPa＞750kPa。承载力计算满足要求。(3)CFG桩复合地基变形计算。地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)的规定执行，复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，加固区土层采用各向同性均质线性变形体理论。经计算，复合地基的沉降如下:1#(东南角)的沉降量s=39.1mm，压缩模量的当量值为34.4MPa。11#(西北角)的沉降量s=32.6mm，压缩模量的当量值为37.6MPa。4#(东北角)的沉降量s=35.8mm，压缩模量的当量值为39.2MPa。6#(核心筒)的沉降量s=32.0mm，压缩模量的当量值为44.9MPa。8#(西南角)的沉降量s=62.1mm，压缩模量的当量值为32.4MPa。最大倾斜率为0.00114(6#和8#钻孔)，平均沉降量为40.1mm，建筑物平均沉降量和整体倾斜率满足规范要求。(4)采用此基础方案须解决如下问题:1)按地基处理规范，桩距宜取3～5d(桩径)。本例因桩长受到限制，按正方形布置，置换率m≤8.7%，处理后地基承载力fspk=600.5kPa＜Pk=750kPa。经分析研究:处理范围的土层土质较好;可采用非挤土成桩工艺(长螺旋钻成孔泵送混凝土成桩)，对桩间土不产生扰动或挤密;在CFG桩施工结束后，采用注浆对桩间土进行加固，孔深至基岩面。具备以上条件，桩间距可取为1.15m(2.3d)，置换率m=14.8%，承载力fspk=750kPa，提高了2.7倍。2)场地抗浮设计水位较高，水头达到8.1m，对成桩效果影响很大，为确保CFG桩桩身质量，采取在场地布置降水井的办法，将地下水降至施工标高以下。在筏板施工完成后注浆封井。综上所述，采用CFG桩+筏板基础是可行的。
3.2优缺点比较
3.2.1桩筏基础(1)优点1)单桩承载力较高，传力较直接。可布设于墙柱下，上部结构竖向荷载的80%以上可由桩承担，桩间土只需承担小部分竖向荷载。2)桩与筏板共同作用，基础刚度大，调节不均匀沉降能力强。(2)缺点1)成桩速度慢，溶洞、溶沟等不良地质地基的成桩困难，施工工期难以控制。2)施工产生大量泥浆，须妥善处理以免污染环境;冲孔桩产生振动，可能会对原有相邻建筑产生不利影响。3)冲(钻)孔灌注桩容易产生卡钻、漏浆甚至引起地面塌陷等，桩底沉渣清理困难。
3.2.2CFG桩+筏板基础(1)优点1)经济性。由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3～1/2，经济效益和社会效益非常显著。2)适用性广，承载力提高幅度大。处理后，复合地基的承载力与原地基承载力相比，可提高2～5倍。3)施工简便，工期短。CFG桩施工方法一般为长螺旋钻成孔泵送混凝土法，成孔成桩一次完成减少了成桩时间，加快了施工速度。(2)缺点1)CFG桩单桩承载力低，对于超高层等上部荷载较大的建筑，CFG桩数量较多。2)长螺旋钻孔灌注桩施工时，如果混凝土输送的速度和螺旋钻杆的提升速度控制不当，则桩容易出现扩径或者缩径现象。
3.3经济性比较
3.3.1桩筏基础桩径1.1m，平均桩长20m，一共94根桩，筏板厚2.2m，混凝土及钢筋用量见表3。
3.3.2CFG桩+筏板基础CFG桩的桩径0.5m，平均桩长13.5m，一共1057根桩，筏板厚2.2m，混凝土及钢筋用量见表3。各技术指标表3基础桩混凝土量(m3)筏板混凝土量(m3)总混凝土量(m3)桩含钢量(t)筏板含钢量(t)总含钢量(t)桩筏基础1785.73203.24836.989.3289.4378.7CFG桩+筏板2800.43203.26003.615.6249.9265.5
3.3.3经济性比较混凝土单价按400元/m3，钢筋的单价(考虑加工)按6500元/t计算，桩筏基础总造价为439.7万元，CFG桩+筏板基础总造价为370.7万元，后者的造价为前者的84%3.4超前钻比较本工程位于岩溶发育地区，采用桩筏基础时，必须对每桩均进行超前钻，溶洞发育复杂处还须增加超前钻数量，而采用CFG桩+筏板基础则需进行详细勘察，钻孔间距可控制在20m左右。采用桩筏基础，钻孔数至少在100个以上，而采用CFG桩+筏板基础的钻孔数仅为11个，前者的超前钻数量至少为后者的9.1倍，换言之，采用桩筏基础时，超前钻的成本和钻探的工期至少分别为CFG桩+筏板基础的9.1倍。同时桩的施工难度亦较CFG桩增加许多。
3.5溶洞影响比较本工程位于岩溶发育地区，根据现场钻探情况，场地土层内未发现土洞;钻探揭露的覆盖层较薄，溶洞埋藏较深，顶板岩石破碎，均有填充物，地下水位高，为承压水，基本不受地下水活动的影响，因此可不考虑溶洞对天然地基稳定性的影响。采用桩筏基础，桩端应穿越溶洞，置于白云岩⑤中，由于桩的荷载大而且集中，溶洞的存在相对风险大，仅凭有限的超前钻资料难以准确判断桩端持力层范围有无溶洞，存在一定的安全隐患。而CFG桩的单桩荷载小、桩数多、荷载分散，溶洞存在的风险小，可将桩端置于强风化岩顶面，既可靠又经济。3.6施工工期比较本例中两种基础型式的筏板施工工期相当，可比较钻(冲)孔桩与CFG桩的工期。桩长15m左右的CFG桩，一天可施工40～50根桩，本例CFG桩工期可控制在20～25d，检测时间为30d。桩筏基础中的桩遇溶洞率高，施工桩的时间不少于60d，检测时间不少于40d。采用CFG桩可节省一半左右工期。通过以上分析，采用CFG桩+筏板基础的经济效益及工期均优于桩筏基础。
桩筏基础论文范文第14篇
【关键词】高层建筑 基础设计 探讨
一、前言
高层建筑基础选型的主要依据
在基础工程设计中，根据各地区不同的地质条件，选择合理的基础形式，是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件：高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求，上部荷载分布应尽量均匀；基础应支承在较坚固或较均匀的地基上，应考虑持力层及其下卧层的整体稳定性，同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础形式；应满足建筑物使用上的要求，因此，应考虑深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响，以及地下水造成施工难度的增加和对工程质量的影响。
二、高层建筑基础选型
在高层建筑基础设计中，常用的基础类型有嵌岩桩基础、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础以及桩筏基础等。在基础选型时必须考虑建设场地的地质条件，合理选择基础持力层，同时还应考虑施工周期，工程投资等综合因素。
1、嵌岩桩基础
在高层建筑基础设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。
2、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础
我国广东省部分地区由于特定的地质历史条件，形成了一种典型的上软下硬的岩土地层，该地层结构硬塑残积层或强风化软岩埋深较浅，较为适合选择作具有两层地下室的高层建筑基础持力层。选择采用天然地基作基础持力层时，需特别注意考虑地基承载力确定及地基变形验算问题。天然地基块式或筏式基础具有施工方便、工期短、节约投资等优点，建议设计人员在条件允许情况下尽量选用。
3、桩筏基础
在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。
三、高层建筑箱（筏）形墓础设计建议
通过对一 些工程高层建筑箱（筏）基与地基共同作用计算资料和实测研究资料的分析可知，高层建筑箱（筏）基采用共作用方法设计可使设计结果更符合实际，今提出一些设计建议。
1、地基强度校核：当场地具有比较稳定的地下水位，高层建筑箱（筏）形基础，埋深5m左右的地基强度可按下式校核，以进一步挖掘地基的潜在能力。
P- Pw =py≤R （1 ）
上式中：P-— 基底平均总压力
Pw — 基底的水浮力；
py- 基 底的有效压力；
R— 经 过修正后的地基容许承载力。
2、地基反力确定：地基反力的确定对高层建筑箱形基础的设计十分重要。对于矩形箱形基础，根据实测地基反力分布的特点。自重应力阶段的地基反力分布与结构竣工时的地基反力分布基本相同的事实，在引用箱基反力系数表时可以这样来计算结构竣工时任一区格i的地基反力Pi
Pi= aiP1+ P （2）
上式 中 ：P1—自重应力阶段的平均地幕反力；
P1+ P — 结构竣工时的平均地基反力；
ai— 区格i的地基反力系统
用上式求得的边缘地基反力 Pi是小于ai（P1+P ）的，因为在箱基边缘的地基反力系数大多数是大于1的，用式（2）求得地基反力分布更平缓些。除此外，亦可用共同作用分析方法来计算地基反力分布和大小。如采用刚性板弹塑性地基模型共同作用分析得到的地基反力可以作为软土地基设计用地基反力分布。
3、上部结构传来的荷载重心应尽量与箱基底板形心重合：为了防止发生不利于使用的横向整体倾斜。若重心和形心相差太大，可采用箱基底板悬挑或箱基悬挑的方法。底板悬挑长度与底板厚底之比不宜大于4a。
4、高层框架结构箱基底板钢筋应力的计算高层框架结构箱基底板钢筋应力计算除采用规范方法外，建议采用共同作用整体计算。为了简化起见。计算单元可采用箱基加上1-3层上部结构来计算底板钢筋应力。实测和理论分析表明：这样计算的整体弯曲箱基底钢筋应力是符合实际的。
5、上部结构的次应力问题：共同作用分析表明：上部结构底下两层的边墙、边柱会出现过大内力。建议用共同作用方法获得边墙、边柱的内力，以进行配筋设计。否则，用常规设计应适当提高其安全系数。
四、高层建筑桩箱（筏）甚础设计建议
共同作用 的设计方法正在逐步形成，并在工程中可以使用，有的已在使用。通过对高层建筑桩箱（筏）基础与地基共同作用的工程设计和实测研究结果的分析，本文提出如下建议：
1、加大桩间距，减少桩数，充分发挥筏（或箱）底的地基承载力是可行的。具体设计时，根据当地工程设计的实践经验和试验而定。目前出现的减少沉降桩或疏桩均是共同作用实践的例子。
2、若仍采用常规设计，桩承担的荷载可适当减小为：
Pp =P -P wA-（5-10）%P =（9 5- 90 ）% P -Pw . A
上式 中 ：P— 上部总荷载（包括箱（筏）基）；
Pp—— 桩 承担的荷载；
Pw—— 浮力；
A—— 箱 （筏）基础平面面积。
3、高层建筑桩箱（筏）基础的容许沉降可适当加大，可采用[S]=20-30cm。
4、一般的高层住宅或宾馆，当标准层的平面面积与箱（筏）平面相同时，内桩可排得稀疏些。
5、高层建筑桩箱基础尽可能采用轴线桩，高层/建筑柱筏基础尽可能采用柱对桩的排列方法。
6、高层建筑桩箱基础底板设计时只计局部弯矩，整体弯矩可略。用26%的总荷载或地下水浮力作为
地基反力来设计桩箱基础的箱基底板。
7、高层建筑桩箱（筏）基础沉降计算建议分别计算建筑物竣工时的沉降和最终沉降。
8、当箱基内墙间隔为3.3～ 3.5m总荷载为250-500KPa时，高层建筑桩箱基础桩沿轴线布置时，箱基底板厚度H可按下式确定：
H=30 （p≤250KPa）
H=0.12P （250KPA≤P≤500KPa）
上式中：P-- 高层建筑总荷载（KPa） ；
h— 箱基底板厚度（cm），
9、 高层建筑桩箱（筏）基础的底板埋置深度
《高 层 建 筑箱形与筏形基础技术规范》指出：对于桩基，基础埋置深度不宜小于H/18（H为建筑物地面以上的高度）。通过研究建议基础埋置深度不宜小于H/30。可见，基础埋置深度不宜小于H/18的建议是保守的。
结论
桩筏基础设计是双控的，从优化角度理解，承载力和沉降仅仅是两个约束条件。在特定条件下，承载力和沉降往往只是其中一个起主控作用。在深厚软黏土地地基上的桩筏基础，沉降往往是设计的主控要素，应提倡以沉降控制设计的设计思想。桩同工作理论在桩筏复合基础设计中具有明显的效益。在高层建筑设计中，基础方案十分重要，应采用稳妥可靠经济的方法，充分发挥地基潜力，降低造价。
【参考文献】
[1]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范 [s]
桩筏基础论文范文第15篇
摘要：本文结合粤北山区某综合楼基础施工案例，就岩溶地形高层建筑基础施工方法与质量监控措施进行了论述，以供同仁参考。
关键词：粤北山区；岩溶地形；桩筏地基基础形式；施工方法；质量监控
一、前言
岩溶地形由于具有溶洞、溶沟、溶隙十分发育，且溶洞与裂隙、断层相互贯通，溶洞内充填状况和充填物差异较大；岩面埋深不一，起伏大，无规律性；含水层多为岩溶溶洞裂隙水，赋存于断裂破碎带中，呈网状、树枝状分布；大多数拟建场地的承压水水位较丰富等特点，使桩基施工难度大，工期长；在桩基施工过程中，时有危及相邻建筑物安全的现象。《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）把“岩溶地区的桩基”列为“特殊条件下的桩基”，这足以说明岩溶地区桩基设计与施工的复杂性和特殊性。
桩筏地基基础形式是桩基和筏板基础的合称。桩基是一种人工地基，具有基础深，承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物；板型基础结构，整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降，多用于地基承载力不均匀或者地基软弱的时候。桩基与筏板共同作用组合成桩筏地基基础形式，整体性强，刚度大，调节地基不均匀沉降能力强，因此，筏板基础作为建筑结构（尤其是高层和超高层建筑）首选的基础方案，应用越来越广泛。本文结合粤北山区某综合楼基础施工案例，就岩溶地形高层建筑基础施工方法与质量监控措施进行了论述，以供同仁参考。
二、工程概况
粤北山区某小区为A、B两幢组成。地上17层，地下1层，建筑面积19000m2，为框架剪力墙结构，地下室基础平面示意图见图1。该楼为柱下单桩，共28根人工挖孔灌注桩，桩径1.0～1.5m，桩底扩径为1.9m的有6根，1.7m的有16根，1.4m的有6根，最短的为14.4m，最长的为31.4m，平均桩长23.7m。桩长根据成孔情况而定，要求桩端进入灰岩层0.5～0.8m，在孔底打超前钻，要求桩底下面3～5m内为完整灰岩。桩身混凝土强度等级为C25。上部结构荷载分布相对于⑥轴左右对称，轴线G与轴线④的交点（简称G4）的柱荷载最大为12640kN，J4，E5，D4，D3，G3，J3，K3，K4 和K5 的柱荷载分别为10550kN，7830kN，8820kN，6240kN，9120kN，7020kN，3830kN，5260kN和5140kN。
图1、地下室基础平面（单位：mm）
三、工程地质特征
该场地岩土性质自上而下为：第一层为杂填土层：层厚 0～1.3m，结构杂乱，强度不均，力学性质差；第二层为粘土层（Qal）：层厚13.7～21.3m，呈浅黄色、褐色、棕红等色，含铁锰质结核或铁锰质薄膜，并含网纹状高岭土。呈稍湿或湿状态，硬塑状。硬土层在10m以内，?k为300～400kPa，10m以下，?k为250kPa。该工程桩筏基础的筏板位于此层中（自然地面下4.2～5.3m）；第三层为高岭土、可塑状粘土及残积土夹少量孤石。该层较密实地冲填、残积于岩溶溶槽内；第四层为碳酸盐灰岩层：呈紫红色、浅灰色，凡遇有溶洞的钻孔，岩层溶蚀，溶裂较发育。未遇溶洞的钻孔，岩层岩芯完整，节理裂隙和溶裂均不发育。岩石单轴抗压强度?r=6.12～8.48MPa。在对溶洞进行恰当的加固处理后，该层作为桩端持力层。由于地质条件复杂，基岩面起伏大，岩溶发育，故在钻探等常规勘察的基础上，又采用地质雷达、瞬变电磁、直流电法、浅层地震等方法进行了综合物探，探明桩基岩溶地质情况如下：
（1）岩溶在水平方向的发育主要受构造破碎带的影响，地下水径流运动方式沿破碎带走向运动，破碎带构成了地下水流动的通道，灰岩岩溶岩层在地下水动力作用下，不断地溶滤、侵蚀而形成地下溶洞。岩溶分布面积占场地总面积的15%，破碎带面积占场地总面积的18%。
（2）岩溶在垂直方向上的发育规律由钻孔揭露资料可得，岩溶溶洞顶板埋置深度17.2～22.3m，溶洞底板最大深度为47.5m。整个场地钻孔13个，遇见溶槽、溶洞的钻孔有9个，溶槽、溶洞钻孔遇见率为70%。钻孔揭露岩层总厚度178.5m，其中遇到溶洞的总厚度137.1m，岩溶率为76.8%。钻孔遇到岩溶空洞的总厚度24.2 m，空洞率为17.6%，溶洞充填率为82.4%。充填物主要为高岭土，可塑状粘土及碎石等。场地主要含水层为碳酸盐灰岩含水层，属岩溶裂隙水类型。地下水的补给、径流、排泄方式主要受构造破碎带的影响，在水平方向沿破碎带走向运动，在垂直方向沿岩溶裂隙、溶洞走向运动。由于场地地层无粉土及细砂，因而不存在地震液化问题。
四、桩基础施工方法
（1）挖孔及护壁
①挖孔前先测量基准点和测量基线放样定位，确定挖孔桩的范围。
②每次下井施工前均进行抽水、通风和毒气等检测工作，如发现异常，应返回井面报告，待查明情况、采取有效措施后，方可继续作业；挖孔桩第一米开挖、护壁、锁口砼是整根挖孔桩的开始，也是护壁砼成功的关键。因此，开挖到位后，要立即埋设锁口钢筋，在每节护壁与下一节护壁之间埋，要埋设连接钢筋（间距20cm）；为保证挖孔的可操作性，挖孔、护壁节与节之间采用锯齿形（锯齿形也能增加桩的摩擦力）；在开挖过程中应经常检查挖孔桩尺寸和垂直度，发现偏差，应及时纠正；孔内排水一般采用明排，如渗水量过大，准备好手动葫芦、铅桶、手推运渣车及抽水泵（如地下水位高时要在桩周围打井点降水）。
③根据设计规范要求，挖孔桩的安全距离为4.5m或2.5D（D为桩径）中的最大值，为了提高工作效率与工程进度，可采用循环换孔施工；为了成孔安全，一般地层，每层开挖深度为1m；砂层和淤泥质土层，每节开挖深度不得超过0.5m，挖好后要及时浇筑砼护壁，护壁厚度15cm，混凝土强度C25，并于当天浇筑好砼（夜晚是护壁砼最好的养护时间）；护壁时，第一节孔圈护壁应高出地面50cm，以防地面水漫入孔内；在放线定位后，应在桩周围设80cm左右高的防护栏，防止行人进入，确保施工安全。
④在挖孔达到一定深度时，如碰到坚硬的岩石，则可采用风镐掘进或用小药量爆破方法进行施工；如开挖至设计标高仍未碰到岩层，要根据实际情况超挖。
⑤浇灌护壁砼时，应采用钢筋插实法浇灌，并用镐击模板或用插入式振捣器振捣；当桩孔水淹没模板的情况下，不得灌注混凝土；每一节护壁高度控制在100cm，对不利土层（淤泥、砂层等），应加厚护壁，加大、加密护壁钢筋，并将每一节的护壁高度调整为50cm；护壁砼浇筑尽量采用速凝剂。
⑥护壁的厚度、配筋、砼强度要符合设计要求，护壁强度达到安全要求后方可进行下一节施工；当护壁砼强度达到4Mpa以上时方可拆模；当发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。
（2）成孔、浇筑桩身砼
①成孔施工。挖孔达到设计标高后，要及时对成孔的各项数据（桩径、偏差、桩底渗水量）进行分析，以便及时采取补救措施；成孔时不能超挖，每挖一米即及时浇筑挖孔桩的护壁；孔口周围2 m内不得堆放土石方及杂物，要保持壁面高出地面50cm，挖出的土石方应及时运力孔口；孔内设软梯上落，并设置与孔壁锚固的半圆形网作遮拦，上落吊桶时工人只允许在网下操作；挖到设计要求深度后进行成孔验收，成孔的允许偏差应满足规范要求，合格后进行混凝土封底。
②浇筑桩身砼。每个桩孔验收后，应彻底清理沉渣，然后立即封底和灌注桩身砼；在浇注砼前，要安放好导筒，要再次检查做孔底渗水测定，渗水量0.3公升/s时，要采用水下砼浇注；如检测需要，可埋设声测管。
五、桩基础施工质量监控与分析
该场地地质条件复杂，桩基持力层起伏大，桩的长短相差1.18 倍，有产生不均匀沉降的可能性。在对该工程全部基桩进行了桩身质量及完整性检测，I类桩3 根，占10.7%，II 类桩20根，占71.4%，III类桩5根，占17.9%。III类桩的缺陷主要是离析型蜂窝、麻面和孔洞，缺陷分布于桩身的表面，深度50～200 mm，桩中心有效直径范围内混凝土强度等级在C20以上。在分析了地质资料和桩基施
工、检测报告后，从确保工程安全度的角度，我们提出了如下建议：一是在有较严重缺陷的基桩附近补桩，共补桩6 根；二是将筏板厚度由原设计的1.0m增加到1.3m，将筏板的双向面筋、底筋由原设计的Φ16@200改为Φ25@150，加粗了主筋，减小了主筋间距，筏板可承受较大的弯矩，筏板下的土反力得以充分的利用，大楼的不均匀沉降也减小；三是在大楼建造前，对桩筏基础进行监测，监测信息及时反馈，指导后续施工，确保工程的质量和安全。主要监测结果如下：
（1）筏板变形监测：在相邻4柱的中心（板表面）布置沉降观测点，共布置13个测点。板中心点的累积沉降比相邻4柱的沉降小3.0～4.8mm。换言之，相对于6m间距的四柱而言，板中心点向上的反拱挠度最大为4.8 mm，与开间间距之比为
0.8‰，小于 2‰的设计允许值。
（2）筏板主筋的应力-应变监测：分别在G8点、H6点、H轴线上⑧⑨的中点、E G和⑦⑧的中点4个点共安装了16个钢筋应力计（X，Y 方向的面筋、底筋上各安装1个）。主筋的最大拉应力为14.4MPa，拉应变为72 ?ε。在室内进行钢筋混凝土梁的模拟试验时，对于C35混凝土，当主筋拉应力达到23.0MPa时，拉应变达到115?ε，这时受拉侧的混凝土开始出现细小的拉裂纹，混凝土开裂后，主筋的应力-应变的增幅变大。可以推测，该工程筏板实际受到的弯矩不大，筏板混凝土尚未开裂。
（3）基桩桩顶应力监测：选择了8根桩进行测试。桩顶轴力监测值与单桩高应变极限承载力检测值之比较见表1。单桩极限承载力检测值与桩顶轴力监测值之比在1.63至3.60之间，扣除K9号桩后平均比值为1.84，说明基桩有较好的安全度。
表1 桩顶轴力监测值与单桩极限承载力检测值之比较
桩位 桩长/m 桩径/m 桩顶轴力监测值/MPa 桩顶轴力监测值/KN 单桩极限承载力检测值/KN
D3 22.0 1.35 3.99 5710
E5 26.0 1.40 3.72 5730 9670
D9 14.4 1.30 4.41 5850
G4 22.8 1.50 4.43 7830 15210
G8 24.5 1.45 4.69 7740 12580
J4 25.0 1.50 4.41 7790
J8 21.6 1.45 4.79 7910 16520
K9 24.0 1.20 2.96 3350 12050
（4）筏板下土压力监测：在H6点、D轴上③④的中点、EG③④的中心点，H轴上③④的中点、⑥轴上EG的中点、G轴上⑧⑨的中点、J轴上⑧⑨的中点和H轴上⑧⑨的中点等8处筏板下埋设了土压力盒，H6点的实测土压力最小为110kPa，J轴上⑧⑨的中点的实测土压力最大为136kPa。筏板下土压力的分布比较均匀，8 处土压力的平均值为127kPa，将其乘以筏板的净面积（扣除所有桩截面面积）得到筏板下地基土对主楼筏板的总土反力为73540kN，土反力对主楼起支撑作用，相当于增加了8根承受9190kN 荷载的桩。由此可见，增加筏板厚度、加粗主筋和减小主筋间距的措施是完全必要的，不仅是增加了筏板下的土反力，而且，确保了基桩具有足够的安全度。
六、结语
目前我市高层建筑中多采用这种由桩和筏板基础共同作用的桩筏地基基础形式。其中人工挖孔灌注桩在大直径灌注桩中所占比例较高，适用于粘性土、粉土、填土中等密实以上砂土、风化岩层。但因人工挖孔安全隐患大，其他土质情况如无可靠设计方案和施工安全措施应慎用或不用。总之，基础工程应充分考虑地质条件、施工技术与环境因素、因地制宜的选择桩型，提高工程质量和安全意识，制定切实、合理、有效、可行的施工方案和应急预案，并组织富有经验、熟练的操作人员，强化施工质量控制与管理，从根本上杜绝隐患。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
