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摘要：在上部豎向荷載對地基產生的應力分布很不規則導致筏板基礎形心與結構重心距離很大，通過不均勻布置摩擦樁，采用樁土共同作用的復合基礎調整基礎荷載重心，從而使筏板形心與上部結構重心基本重合，本文介紹了一種設計經驗，旨在為類似工程提供參考和借鑒。

關鍵詞：樁筏基礎；不均勻布樁；補償平衡法；樁土相互作用

1工程概況

自沙花園1#樓，地上主樓十四層，裙樓四層，地下室二層，框架剪力墻結構。2002年五月開始設計。擬建場地從上至下分別人工填土、粉質粘土或含礫質粘土、中粗砂、卵石、粉細砂、粉質粘土、中粗砂、卵石、殘積粉質粘土、強化粉砂巖、中風化粉砂巖。粉細砂位于基底0.5～1.5m，厚2～3m，中風化巖位于基底約25m。由于地質條件比較復雜，故需進行綜合考慮地基基礎設計方案，滿足既安全又經濟的要求。

2基礎設計方案

初步設計時擬采用人工挖孔樁基礎，然而在基坑護壁樁開挖過程中發現位于地面下11m左右的粉細砂極不穩定，在土體自重壓力作用下，粉細砂自然上涌，10h最大上涌達2m。護壁樁施工雖然采取有效方法控制了粉細砂上涌，但代價太高。建設方要求基礎設計采用其它方案，經研究擬采用筏板基礎。然而該工程位于山坡上，勘察方及建設方擔心過大的基底壓應力可能會導致粉細砂從地勢較低處涌出，要求作用在粉細砂土層上的最大壓應力不能超過200kPa，該應力值與土體的自重應力基本相當。通過對上部結構進行分析計算，主樓部分由于層數多且抗震墻基本布置在主樓部分，導致基底壓應力遠超過允許值(除非筏板向四周擴展得很大)。而裙樓部分對地基產生的壓應力即使在人防荷載作用下亦不到200kPa。由于受到基底最大壓應力的及場地范圍影響，必須采用樁筏。

3補償平衡法

作為本工程設計的注冊結構工程師，本人查閱了國外類似工程的設計文獻，決定采用文獻中的基礎設計方法-補償平衡法。經過計算，結構下部六層荷載由地基土承擔，六層以上的荷載由樁基承擔。這種方法參考了樁土共同作用，利用天然地基的承載力，使樁基與天然地基互補，采用控制沉降的方法將上部荷載由樁和筏板共同互補承擔，使樁的數量及筏板的厚度得以減少，具有一定的經濟效益。

4布樁方式

在建筑工程中采用樁筏基礎，是為了確保建筑物不產生過大的不均勻沉降和不超過允許范圍的傾斜。在傳統的樁筏基礎設計中，主要采用等樁徑等樁長等樁距布置，然而對本工程而言，由于上部荷載的不均勻性及受場地限制，若采用均勻布樁將導致結構重心與基礎形心距離遠大于文獻《層建筑箱形與筏形基礎技術規范》(JGJ6-99)的要求。同時使有些樁未能充分發揮作用，有時筏板的不均勻沉降也比較大。考慮到主樓和裙樓的荷載差異性，且當前建筑工程中主要采用灌注樁，便于調整樁的樁徑和長度，本工程決定采用不均勻的布樁方式，其布置方式大體有如下幾種：圖1(a)為等樁徑等樁長不等樁距；圖1(b)為不等樁徑等樁長等樁距；圖1(c)為不等樁徑等樁長不等樁距：圖1(d)為樁徑樁長樁距均不等。本工程的設計中通過不斷調整樁距及樁的承載力，以達到筏板形心與上部結構的基本重合。5樁土復合地基設計

5．1樁土復合地基的優點

5．1．1增強樁身上部樁側土的結構強度，可以提高樁的承載力，改善樁的變形特性，減少地基沉降。

5．1．2通過對樁的施工，實現對樁間土的擠密加固，充分發揮和利用地基土的承載力，有效地解決軟土地基承載力不足的問題。

5．2樁土復合地基承載力計算

按照《建筑樁基基技術規范》(JGJ94-94)52條之規定，對于樁數超過3根非端承樁復合地基，當根據靜載試驗確定當樁豎向極限承載力標準值時，其復合基樁的豎向承載力設計值為：R=ηspQuk/YS+ηcQck./Yc，其中Qck=qck,·Aco由于qck為承臺底1/2寬深度范圍內(不超過5m)內地基土極限承載力標準值。由于該范圍內土層為粉細砂，所以地基土不管擠密與否，地基土承力允許設計值均控制為200kPa，其極限承載力近似取400kPa。

5．3樁土復合地基及基礎沉降設計

設計擬采用φ400鋼筋混凝土錘擊沉管灌注樁，設計時考慮到若以中風化巖為樁端持力層，雖然可提高每根樁的設計承載力，但樁在設計荷載作用下的沉降量極小，有可能導致地基土尚未開始工作樁就已受壓破壞。為此決定所有樁均采用摩擦樁，以粗砂層為樁端持力層。通過計算及靜載試驗確定單樁承載力特征值為500kN。由于單樁承載力及土極限承載力的確定，通過平衡荷載法初步確定的總樁數就可以求得每根基樁的設計承載力。當基樁的承載力確定后，根據每根柱或每片剪力墻的荷載進行初步布樁。由于為不均勻布樁，所以樁數不能完全由承載力控制，還應通過地基的沉降來調整樁的布置。由于樁在壓力為1000kN時測得的位移為35mm，在壓力為500kN時的穩定位移為15mm，而無樁部分基礎的理論計算位移為22mm。顯然在樁土共同作用下，基礎位移肯定會大于樁或土任一種情況下產生的位移，甚至會達到兩者位移和。因此把樁與土孤立起來進行設計顯然不妥。因而樁土共同作用下的基礎沉降設計成為本工程的一個難點。由于設計樁距一般在3.75～5.5D間，樁對土有較大的擠密作用。擠密系數f=LxS／(LxS-3.14D2/4)(L、S為樁距，D為樁徑)，擠密后的平均壓縮系數近似=原系數／f。再根據同一土層中的壓壓縮系數與壓縮模量的相對關系，近似的推算出擠密后地基土的壓縮模量。樁土復合地基的基礎沉降量近似=擠密后土產生的沉降+樁在設計荷載作用下產生的沉降。通過不斷的調整樁距及樁的承載力，達到樁土復合地基與無樁地基沉降量的基本一致。為保證理論與實際的一致，要求勘察單位在樁施工完后，重新鉆探取樣，測頂樁底以上土的壓縮模量。通過比較，兩者差距完全在允許范圍內。

6實際沉降的分析與研究

該工程從投入使用到現在已超過四年，通過對施工及使用階段的沉降測量，主體竣工時最大沉降量為18mm，最小沉降量為10mm，相鄰柱與柱之間的最大沉降差為4mm；竣工一年后最大沉降量為24mm，最小沉降量為14mm，相鄰柱與柱之間的最大沉降差為4mm；竣工三年后最大沉降量為25mm，最小沉降量為15mm，相鄰柱與柱之間的最大沉降差為4mm，說明沉降已基本穩定。此沉降量稍大于理論計算值，但遠小于規范允許值。該工程的沉降規律也與附近的一棟純筏板基礎的房屋基本一致。即四角的沉降量大而中部的沉降量小。

7結論

通過本工程可以看出，當上部豎向荷載不均時完全可以采用不等距布樁的筏板基礎，從而減少筏板的內力及不均勻沉降；摩擦型樁筏基礎的沉降規律與純筏板基礎基本一致。