减沉桩筏板基础设计DesignofSettlementReducing-piled-raftFoundation赵东亮(山东省中鲁建筑设计院济南250013)[提要]一、概要桩基础的设计主要用于以下三种目的：）桩承担全部荷载，此即为传统的设计方法；2）桩和承台共同承担全部荷载，此时桩不仅用于承担部分荷载，而且也用于减少建筑的沉降。《建筑桩基技术规范》JGJ94-94即考虑了承台的共同作用，它一般适用于小桩距（≤6d）条件下；3）桩用来减少沉降，承台承担大部分或主要荷载。目前，桩基础设计主要用于承担上部荷载，基于以减少沉降为目的的减沉桩设计应用还比较少，本文主要探讨减沉桩筏板基础设计。在大多数桩筏基础设计中，通常不考虑筏板以下地基土的作用，单独由桩承担全部荷载，特别是对筏板下土层尚具有一定承载能力情况下，完全不考虑地基土的分担作用，过分增大桩数或增加桩长，致使基础工程价过高且延长了工期，造成过大浪费。采用桩基础的建筑物一般沉降较少，对于一般建筑物对沉降要求并不十分严格情况下，可以考虑筏板下地基土的分但作用，从而减少桩数。二、桩数与基础沉降的关系比较采用桩基础的沉降一般均较小，从理论上分析，桩数的减少所引起的沉降增加并不十分显著；同时，当桩数达到一定数量后，再增加桩的数量对减少沉降的作用非常小，尤其对于较短的桩表现的更为明显。从桩数与沉降关系曲线上可以找到一个临界点，当桩数小于临界点时，桩数对减少沉降较为显著；超过临界点后，曲线变缓，此时，桩数对减少沉降的贡献非常小。文献［4］中给出了某工程短桩桩基沉降Ｓ与桩数ｎ的关系式：Ｓ＝356.46-000542n(1)从（１）式中可以看出桩数增减10%，则沉降减增在１％以内；对于长桩，约为3%，即桩筏基础的沉降是一个相对稳定值，它为以减少沉降为目的的减沉桩基础设计提供了一个理论依据。三、减沉桩筏板基础设计方法减沉桩筏板基础中的桩基仅适用于纯摩擦桩或摩擦端承桩，且筏板底土层具有一定承载能力；端承桩或筏板底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土等情况时则不适用。减沉桩桩距一般可取6～10d,此时可以认为桩与桩之间互不影响，桩的群桩效应系数可以取为1.0。减沉桩筏板基础设计应满足承载能力要求和沉降变形要求；其设计方法如下。1、减沉桩筏板基础极限承载力Ｑｕ及整体安全系数Ｋ的确定极限承载力Ｑｕ为：Ｑｕ＝nＰu+fuA(2)式中n－桩数；Pu－单桩极限承载力；fu－筏板底面处地基土极限承载力；A－筏板基底面积。天然地基极限承载力fu约为2.5ｆ（ｆ为设计值），为安全起见，天然地基承载力须满足ψ≥0.5，ψ＝fA/Q，Ｑ为筏板底以上竖向力设计值，（2）式可写为：Ｑu=2.5Ψq+nPu(3)设天然地基承载力设计值ｆ的利用系数为ξ,单桩极限承载力ＰU的利用系数为ζ（一般取ζ＝0.8～0.9）,则桩数n可按下式确定：n＝（1－ξψ）Q/ζＰu(4)减沉桩总的承载力为nζＰu，其余不足部分由筏板基底土承担，则Ｑ＝ψξＱ＋ζnＰu(5)故减沉桩筏板基础整体承载力安全度Ｋ为：Ｋ＝Ｑu/Ｑ＝1/ζ＋（2.5－ξ/ζ）ψ（6）对于ζ=0.8和ζ=0.9时，有Ｋ＝1.25+(2.5+1.25ξ)ψ(当ζ=0.8)（7）Ｋ＝1.11+(2.5+1.11ξ)ψ(当ζ=0.9)(8)一般取ξ≤0.5，ψ≥0.5，对（7）和（8）式均有Ｋ≥2.0。减沉桩筏板基础应进行整体安全度和沉降量双重控制，Ｋ的取值不应小于2，沉降验算应满足规范容许值。2、减沉桩筏板基础沉降量Ｓ的计算减沉桩或疏桩基础沉降计算方法有多种，如上海民用院法，Ｐoulous弹性理论法等。本文介绍利用单桩载荷试验成果的大桩距基础沉降计算方法。减沉桩筏板基础的沉降分为桩所产生的沉降和筏板基础底土产生的沉降两部分，分别计算，其和为总沉降。对于桩距≥6d情况下，桩与桩之间的相互影响较小，群桩中的单桩承载力和沉降特性与单桩静载试验结果相接近。由于用以减少沉降为目的的桩基设计尚处于尝试阶段，一般用于层数≤12层的一般建筑物，其桩径不大。通过大桩距摩擦群桩试验结果显示，Ｐ－Ｓ曲线初期阶段同单桩相似，当进一步加载，由于桩达Ｐｕ保持常量，其余荷载由承台承担，其Ｐ－Ｓ曲线变缓。对于纯摩擦桩和桩端有较厚沉淤的钻孔桩，桩端一般呈刺入破坏，其Ｐ－Ｓ关系呈陡...
