1樁和樁基的構(gòu)造基本要求:
(1)摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍;擴(kuò)底灌注樁的中心距不宜小于擴(kuò)底直徑的1.5倍,當(dāng)擴(kuò)底直徑大于2m時(shí),樁端凈距不宜小于1m。在確定樁距時(shí)尚應(yīng)考慮施工工藝中擠土等效應(yīng)對鄰近樁的影響。
(2)擴(kuò)底灌注樁的擴(kuò)底直徑,不應(yīng)大于樁身直徑的3倍。
(3)樁底進(jìn)入持力層的深度,根據(jù)地質(zhì)條件、荷載及施工工藝確定,宜為樁身直徑的1~3倍。在確定樁底進(jìn)入持力層深度時(shí),尚應(yīng)考慮特殊土、巖溶以及震陷液化等影響。嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體的最小深度,不宜小于0.5m。
(4)布置樁位時(shí)宜使樁基承載力合力點(diǎn)與豎向永久荷載合力作用點(diǎn)重合。
(5)預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30;灌注樁不應(yīng)低于C20;預(yù)應(yīng)力樁不應(yīng)低于C40。
(6)樁的主筋應(yīng)經(jīng)計(jì)算確。定打入式預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.8%;靜壓預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.6%;灌注樁最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直徑樁取大值)。
(7)配筋長度:①受水平荷載和彎矩較大的樁,配筋長度應(yīng)通過計(jì)算確定。②樁基承臺下存在淤泥、淤泥質(zhì)土或液化土層時(shí),配筋長度應(yīng)穿過淤泥淤、泥質(zhì)土層或液化土層。③坡地岸邊的樁、8度及8度以上地震區(qū)的樁、抗拔樁、嵌巖端承樁應(yīng)通長配筋。④樁徑大于600mm的鉆孔灌注樁,構(gòu)造鋼精的長度不宜小于樁長的2/3。
(8)樁頂嵌入承臺內(nèi)的長度不宜小于50mm。主筋伸入承臺內(nèi)的錨固長度不宜小于鋼筋直徑(Ⅰ級鋼)的30倍和鋼筋直徑(Ⅱ級鋼和Ⅲ級鋼)的35倍。對于大直徑灌注樁,當(dāng)采用一柱一樁時(shí),可設(shè)置承臺或?qū)逗椭苯舆B接。樁和柱的連接可按本規(guī)范第8.2.6條高杯口基礎(chǔ)的要求選擇截面尺寸和配筋,柱縱筋插入樁身的長度應(yīng)滿足錨固長度的要求。
(9)在承臺及地下室周圍的回填中,應(yīng)滿足填土密實(shí)性的要求。
2樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工中經(jīng)常發(fā)生的問題
(1)樁基達(dá)到其極限承載力而無法壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。這里可能存在兩種情況,其一是地質(zhì)報(bào)告有誤,樁實(shí)際承載力大于計(jì)算值,必須先做試樁以確定其合理的樁長及承載力。其二則可能由于土層本身原因,譬如說飽和砂土產(chǎn)生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入,這就需要我們從施工措施上去解決。首先是必須制定合理的施工順序,譬如說跳打,使先期施工的樁產(chǎn)生的水壓力消散后再施工下一根樁;其次對靜力壓樁來說必須選擇有足夠壓樁力的施工機(jī)械,要避免抬機(jī)等現(xiàn)象出現(xiàn);另外可以采取引孔,設(shè)置排水孔等措施盡量減少空隙水壓力。當(dāng)然壓樁時(shí)必須注意壓樁力應(yīng)控制在樁身極限強(qiáng)度范圍以內(nèi),且應(yīng)注意壓樁擠土作用對周邊建筑物的影響。
(2)沉降計(jì)算。建筑物對沉降差和沉降反應(yīng)比較敏感,因此規(guī)范GB5007-2002第3.0.2條、第5.3.10條、第8.5.10條對沉降計(jì)算進(jìn)行了嚴(yán)格的界定,但由于沉降計(jì)算方法和土工參數(shù)的準(zhǔn)確測定目前還不完善,因此設(shè)計(jì)中不可避免的存在不少問題如:摩擦型樁未進(jìn)行沉降計(jì)算違反了GB50007-2002第8.5.10條;高層基礎(chǔ)與裙樓基礎(chǔ)未設(shè)置沉降縫,未采取有效措施減少差異沉降及影響,違反了JGJ3-2002第12.1.8條規(guī)定;在同一整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟高層和低層建筑,未按GB50007-2002第5.3.10條規(guī)定進(jìn)行變形計(jì)算;同一結(jié)構(gòu)單元采用了不同的基礎(chǔ)形式,未進(jìn)行沉降計(jì)算,違反GB50011-2001第3.3.4條;同一結(jié)構(gòu)單元部分用天然地基部分用樁基,不符合GB50011-2001第3.3.4條,未進(jìn)行沉降差計(jì)算,不滿足GB50007-2002第5.3.4條;某工程由于主樓與裙樓上部結(jié)構(gòu)荷載差異很大,二者樁型、樁長、樁持力層均有較大差異,未進(jìn)行沉降驗(yàn)算,后澆帶是實(shí)際解決此類問題較為實(shí)用的方法,但總說明中也未見后澆帶的施工要求;結(jié)施說明地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級,未進(jìn)行沉降驗(yàn)算,違反GB50007-2002第8.5.10條;勘察報(bào)告揭示土層坡度大于10%,未按GB50007-2002進(jìn)行地基變形計(jì)算。
(3)樁的長細(xì)比??刂茦兜拈L細(xì)比是已作廢的舊規(guī)范《工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ4-80)的要求,新的《地基規(guī)范》及《樁基規(guī)范》均取消了長細(xì)比的限制。一些設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)中仍以長細(xì)比來控制樁長或樁徑,造成工程樁的不必要的浪費(fèi)。長細(xì)比限值主要是為了保證樁身不產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),以及考慮施工條件的要求,對于端承樁因有一較堅(jiān)硬的不變形的持力層,在樁頂豎向荷載的作用下,樁身若過于細(xì)長,可能會像壓桿一樣出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。而對于摩擦型樁,樁身應(yīng)力向下衰減,且樁會隨著荷載加大而產(chǎn)生沉降,不會產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),所以不需考慮長細(xì)比的限制。隨著高層建筑的發(fā)展,超長樁及長樁應(yīng)用廣泛,而長細(xì)比限值制約了長樁的使用。根據(jù)我國的實(shí)際情況,迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量正常的低承臺樁在使用過程中出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)的例子,所以兩本規(guī)范不再提長細(xì)比的要求了。但具體應(yīng)用中如遇到樁周土軟弱或可液化,或8度以上地震區(qū)的情況,當(dāng)樁身強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)時(shí),仍應(yīng)慎重對待,可按相關(guān)規(guī)范驗(yàn)算樁身壓屈。
(4)施工質(zhì)量難以得到保證。質(zhì)量保證措施有:①教育職工牢固樹立“百年大計(jì),質(zhì)量第一”的觀念,嚴(yán)格按照各項(xiàng)施工規(guī)范和操作規(guī)程作業(yè)。②各施工操作人員進(jìn)行上崗教育,技術(shù)交底,堅(jiān)持持證上崗,嚴(yán)禁無證上崗。③每天施工前對要施工的樁位進(jìn)行仔細(xì)放樣和復(fù)核,糾正因土體受擠和人為影響的樁位偏差,每三天對場區(qū)控制點(diǎn)進(jìn)行一次復(fù)測、校正。④樁基施工時(shí)樁距偏差允許值在200以內(nèi),標(biāo)高允許偏差范圍在(+100,-50)以內(nèi)。⑤及時(shí)辦好各項(xiàng)手續(xù),做到職責(zé)分明。⑥施工各類資料(如工程文件、施工記錄、隱蔽工程驗(yàn)收、成果圖等)的收集做到完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、整潔。⑦打樁結(jié)束后,及時(shí)整理好齊全,符合要求的打樁各種資料,提請總包審核。
(5)樁間距。為了避免擠土效應(yīng)對成樁質(zhì)量的影響,設(shè)計(jì)中應(yīng)控制樁間距在允許范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)中存在的問題如:某工程項(xiàng)目大部分預(yù)應(yīng)力管樁樁距不滿足DB32/112-95第9.6.8條,尤其02棟B-D/2-5軸間樁距過小,考慮到施工的實(shí)際情況,采用跳打方式不是解決問題的途徑,首先應(yīng)考慮調(diào)整布樁。某工程有部分樁間距不能滿足JGJ94-94第3.2.3.1條;某工程01棟與05棟間二排樁之間樁間距不足;某項(xiàng)目采用的“A”型壓樁,根據(jù)97G3611圖集說明,應(yīng)用“B”型,相鄰?fù)诳讟稊U(kuò)大頭凈距小于1m,違反GB50007-2002第8.5.2.1條等。
(6)關(guān)于樁基豎向偏差的控制和處理:樁基施工中對樁的偏差必須嚴(yán)格控制,特別是對于承臺樁及條形樁,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)。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,特別對于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來說,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。而我們設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中對施工誤差亦應(yīng)有所考慮,建議針對目前的施工質(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?,避免了大量不必要的工作?
(1)摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍;擴(kuò)底灌注樁的中心距不宜小于擴(kuò)底直徑的1.5倍,當(dāng)擴(kuò)底直徑大于2m時(shí),樁端凈距不宜小于1m。在確定樁距時(shí)尚應(yīng)考慮施工工藝中擠土等效應(yīng)對鄰近樁的影響。
(2)擴(kuò)底灌注樁的擴(kuò)底直徑,不應(yīng)大于樁身直徑的3倍。
(3)樁底進(jìn)入持力層的深度,根據(jù)地質(zhì)條件、荷載及施工工藝確定,宜為樁身直徑的1~3倍。在確定樁底進(jìn)入持力層深度時(shí),尚應(yīng)考慮特殊土、巖溶以及震陷液化等影響。嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化硬質(zhì)巖體的最小深度,不宜小于0.5m。
(4)布置樁位時(shí)宜使樁基承載力合力點(diǎn)與豎向永久荷載合力作用點(diǎn)重合。
(5)預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30;灌注樁不應(yīng)低于C20;預(yù)應(yīng)力樁不應(yīng)低于C40。
(6)樁的主筋應(yīng)經(jīng)計(jì)算確。定打入式預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.8%;靜壓預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.6%;灌注樁最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直徑樁取大值)。
(7)配筋長度:①受水平荷載和彎矩較大的樁,配筋長度應(yīng)通過計(jì)算確定。②樁基承臺下存在淤泥、淤泥質(zhì)土或液化土層時(shí),配筋長度應(yīng)穿過淤泥淤、泥質(zhì)土層或液化土層。③坡地岸邊的樁、8度及8度以上地震區(qū)的樁、抗拔樁、嵌巖端承樁應(yīng)通長配筋。④樁徑大于600mm的鉆孔灌注樁,構(gòu)造鋼精的長度不宜小于樁長的2/3。
(8)樁頂嵌入承臺內(nèi)的長度不宜小于50mm。主筋伸入承臺內(nèi)的錨固長度不宜小于鋼筋直徑(Ⅰ級鋼)的30倍和鋼筋直徑(Ⅱ級鋼和Ⅲ級鋼)的35倍。對于大直徑灌注樁,當(dāng)采用一柱一樁時(shí),可設(shè)置承臺或?qū)逗椭苯舆B接。樁和柱的連接可按本規(guī)范第8.2.6條高杯口基礎(chǔ)的要求選擇截面尺寸和配筋,柱縱筋插入樁身的長度應(yīng)滿足錨固長度的要求。
(9)在承臺及地下室周圍的回填中,應(yīng)滿足填土密實(shí)性的要求。
2樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工中經(jīng)常發(fā)生的問題
(1)樁基達(dá)到其極限承載力而無法壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。這里可能存在兩種情況,其一是地質(zhì)報(bào)告有誤,樁實(shí)際承載力大于計(jì)算值,必須先做試樁以確定其合理的樁長及承載力。其二則可能由于土層本身原因,譬如說飽和砂土產(chǎn)生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入,這就需要我們從施工措施上去解決。首先是必須制定合理的施工順序,譬如說跳打,使先期施工的樁產(chǎn)生的水壓力消散后再施工下一根樁;其次對靜力壓樁來說必須選擇有足夠壓樁力的施工機(jī)械,要避免抬機(jī)等現(xiàn)象出現(xiàn);另外可以采取引孔,設(shè)置排水孔等措施盡量減少空隙水壓力。當(dāng)然壓樁時(shí)必須注意壓樁力應(yīng)控制在樁身極限強(qiáng)度范圍以內(nèi),且應(yīng)注意壓樁擠土作用對周邊建筑物的影響。
(2)沉降計(jì)算。建筑物對沉降差和沉降反應(yīng)比較敏感,因此規(guī)范GB5007-2002第3.0.2條、第5.3.10條、第8.5.10條對沉降計(jì)算進(jìn)行了嚴(yán)格的界定,但由于沉降計(jì)算方法和土工參數(shù)的準(zhǔn)確測定目前還不完善,因此設(shè)計(jì)中不可避免的存在不少問題如:摩擦型樁未進(jìn)行沉降計(jì)算違反了GB50007-2002第8.5.10條;高層基礎(chǔ)與裙樓基礎(chǔ)未設(shè)置沉降縫,未采取有效措施減少差異沉降及影響,違反了JGJ3-2002第12.1.8條規(guī)定;在同一整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟高層和低層建筑,未按GB50007-2002第5.3.10條規(guī)定進(jìn)行變形計(jì)算;同一結(jié)構(gòu)單元采用了不同的基礎(chǔ)形式,未進(jìn)行沉降計(jì)算,違反GB50011-2001第3.3.4條;同一結(jié)構(gòu)單元部分用天然地基部分用樁基,不符合GB50011-2001第3.3.4條,未進(jìn)行沉降差計(jì)算,不滿足GB50007-2002第5.3.4條;某工程由于主樓與裙樓上部結(jié)構(gòu)荷載差異很大,二者樁型、樁長、樁持力層均有較大差異,未進(jìn)行沉降驗(yàn)算,后澆帶是實(shí)際解決此類問題較為實(shí)用的方法,但總說明中也未見后澆帶的施工要求;結(jié)施說明地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級,未進(jìn)行沉降驗(yàn)算,違反GB50007-2002第8.5.10條;勘察報(bào)告揭示土層坡度大于10%,未按GB50007-2002進(jìn)行地基變形計(jì)算。
(3)樁的長細(xì)比??刂茦兜拈L細(xì)比是已作廢的舊規(guī)范《工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ4-80)的要求,新的《地基規(guī)范》及《樁基規(guī)范》均取消了長細(xì)比的限制。一些設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)中仍以長細(xì)比來控制樁長或樁徑,造成工程樁的不必要的浪費(fèi)。長細(xì)比限值主要是為了保證樁身不產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),以及考慮施工條件的要求,對于端承樁因有一較堅(jiān)硬的不變形的持力層,在樁頂豎向荷載的作用下,樁身若過于細(xì)長,可能會像壓桿一樣出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。而對于摩擦型樁,樁身應(yīng)力向下衰減,且樁會隨著荷載加大而產(chǎn)生沉降,不會產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),所以不需考慮長細(xì)比的限制。隨著高層建筑的發(fā)展,超長樁及長樁應(yīng)用廣泛,而長細(xì)比限值制約了長樁的使用。根據(jù)我國的實(shí)際情況,迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量正常的低承臺樁在使用過程中出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)的例子,所以兩本規(guī)范不再提長細(xì)比的要求了。但具體應(yīng)用中如遇到樁周土軟弱或可液化,或8度以上地震區(qū)的情況,當(dāng)樁身強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)時(shí),仍應(yīng)慎重對待,可按相關(guān)規(guī)范驗(yàn)算樁身壓屈。
(4)施工質(zhì)量難以得到保證。質(zhì)量保證措施有:①教育職工牢固樹立“百年大計(jì),質(zhì)量第一”的觀念,嚴(yán)格按照各項(xiàng)施工規(guī)范和操作規(guī)程作業(yè)。②各施工操作人員進(jìn)行上崗教育,技術(shù)交底,堅(jiān)持持證上崗,嚴(yán)禁無證上崗。③每天施工前對要施工的樁位進(jìn)行仔細(xì)放樣和復(fù)核,糾正因土體受擠和人為影響的樁位偏差,每三天對場區(qū)控制點(diǎn)進(jìn)行一次復(fù)測、校正。④樁基施工時(shí)樁距偏差允許值在200以內(nèi),標(biāo)高允許偏差范圍在(+100,-50)以內(nèi)。⑤及時(shí)辦好各項(xiàng)手續(xù),做到職責(zé)分明。⑥施工各類資料(如工程文件、施工記錄、隱蔽工程驗(yàn)收、成果圖等)的收集做到完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、整潔。⑦打樁結(jié)束后,及時(shí)整理好齊全,符合要求的打樁各種資料,提請總包審核。
(5)樁間距。為了避免擠土效應(yīng)對成樁質(zhì)量的影響,設(shè)計(jì)中應(yīng)控制樁間距在允許范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)中存在的問題如:某工程項(xiàng)目大部分預(yù)應(yīng)力管樁樁距不滿足DB32/112-95第9.6.8條,尤其02棟B-D/2-5軸間樁距過小,考慮到施工的實(shí)際情況,采用跳打方式不是解決問題的途徑,首先應(yīng)考慮調(diào)整布樁。某工程有部分樁間距不能滿足JGJ94-94第3.2.3.1條;某工程01棟與05棟間二排樁之間樁間距不足;某項(xiàng)目采用的“A”型壓樁,根據(jù)97G3611圖集說明,應(yīng)用“B”型,相鄰?fù)诳讟稊U(kuò)大頭凈距小于1m,違反GB50007-2002第8.5.2.1條等。
(6)關(guān)于樁基豎向偏差的控制和處理:樁基施工中對樁的偏差必須嚴(yán)格控制,特別是對于承臺樁及條形樁,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)。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,特別對于預(yù)應(yīng)力管樁等空心樁來說,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。而我們設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中對施工誤差亦應(yīng)有所考慮,建議針對目前的施工質(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?,避免了大量不必要的工作?