按沉降变形控制设计桩基础
关于建筑施工中桩基础沉降问题与对策分析
关于建筑施工中桩基础沉降问题与对策分析摘要：建筑物的根基非地基基础莫属，它是地下的隐蔽工程，其勘察、设计以及施工质量对建筑物的安危具有举足轻重的影响。
根据统计，在世界各国的建筑工程事故中，地基基础的工程事故位居首位，可见其重要程度。
本文通过详细探究地基工程的施工，以增加相关工作人员对其重要性的认识。
关键词：建筑；桩基沉降；处理措施正确认识地基基础不均匀导致的沉降危害，能够对其进行有效的预防及治理。
由于各个建筑物的负载量不同，对土层的压缩性也就不尽相同，一旦发生地基沉降事故，其位于建筑物的下方，补救措施将会异常困难，并且很有可能出现灾难性的后果。
这就需要我们防患于未然，采取相应措施将地基基础沉降对建筑物造成的损害减小到能够控制的范围内。
下面以具体实例为例，对有关措施进行阐述。
1.工程背景概况某建筑的主建筑占地空间为309m×125m的矩形地块，建筑的柱基采用桩承台基础，基桩为500mm的钻孔灌注桩，桩长32.6m，由于生产工艺对地面平整度要求较高，该建筑地面采取了无缝设计，地面板为连续的钢筋混凝土结构整板，结构层厚250mm，面层厚40mm，双层双向配筋。
地面地基选用粉喷桩复合地基：粉喷桩桩径500mm，桩长15m，桩间距1.2m。
在柱基承台部位，设计采用了搭接方式处理。
该建筑交付使用的第三年经过我单位的勘察监测，发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
2.沉降发生的理论分析该处建筑的原设计是运用粉喷桩复合地基加固处理了原地面地基。
提高粉喷桩复合地基的承载力最主要的因素是取决于粉喷桩桩体的水泥土质量与置换率。
因为饱和软土的可塑性强，在使用搅拌机对其进行强制搅拌时，不容易被搅碎，并且与水泥粉进行均匀混合时很难形成要求所规定的水泥土。
此时的实际施工中，人为影响粉喷桩成桩质量的因素较大，施工人员如果不按照具体的施工规程操作，比如使用喷粉的量过少，就会造成地基土得不到加固，相反地，又会扰动原状土，使地基承载力降低。
YJK沉降计算的使用要点及案例
（2）沉降计算方法的规范规定 《地基规范》第 5.3.5 条
计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。其最终变形量可按下式 进行计算：
s ss , s
i 1
n
p
0
E si
(zi i zi 1 i 1 )
式中：
s——地基最终变形量(mm)； s′——按分层总和法计算出的地基变形量(mm)； ψs——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可根据变形计算深度范
（1）沉降计算基本原理
在荷载作用下，地基土将在 x，y，z 三个方向发生变形，其中 z 向的变形将引起基础的沉降。过大的沉 降不仅影响建筑物的正常使用，而且还会造成建筑物结构的损坏，为保证建筑物的安全性和正常使用，必 须对地基变形特别是不均匀沉降加以控制。 沉降的大小主要取决于土的压缩性（地质资料中的压缩模量参数）和建筑物的荷载，并与基础的面积、 埋深和形状有关。沉降的计算示意如下图：
[ ]
式中：
（1）
[] — 地基的允许变形值，按《建筑地基基础设计规范》5.3.4 条取值。
《地基规范》表 5.3.4 给出了建筑物的地基变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾 斜。 《桩基规范》表 5.5.4 给出了建筑桩基沉降变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾 斜。 YJK 基础软件统一给出所有基础的沉降验算结果，见下图：
而上海市的《地基基础设计规范》第 7.4.3 条：压缩层厚度应自计算点所处桩位的桩端平面算至土层附 加应力等于土层自重应力的 10%处止。附加应力计算时应考虑相邻基础的影响。
沉降经验系数的规范规定
1） 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 第 5.3.5 节 给出了分层总和法的沉降计算经验系数计算方法，见表 5.3.5。
变形控制桩基础设计理论浅析
４ 结 语
学出版社，９８ １９ ．
对于复杂基坑开挖过 程 的模 ２ 刘 波 ， 韩彦辉 ， Ｌ Ｃ原理 、 ＦＡ 实例 与应用指南［ ． Ｍ］ 北京 ： － ， Ｘ ｌ ￣ 构共 同作用 、 水平支撑 和预加 轴力 、 开挖土 体等复 杂 的力 学响应 父逋 出版社 ，０ ５ ２０ － 过程 ， 到的结构水平位 移与实测 位移趋势 比较吻合 。因此 ， 得 对 ［ ］ ３ 周宏益 ， 软土地基处理及其 应用 ［］ 山西建 筑，０ ６ ３ （０ ： Ｊ・ ２ ０ ，２ ２ ）
桩基础设计理论 。这些 以变形 为主要控 制因素 的桩基 础设 计理 这里 以宰金珉的“ 塑性支承桩” 观点 ， 阐述这类疏桩基础 的 来
论都突破 了传统桩基础设计理论的两个特点 。 设计原理。塑性 支承 桩 的核心概念 就是人 为地令 单桩工 作荷载 这些 纷繁 的新 型桩 基础 设计概念 ， 一方 面反 映了国内学界对 Ｐ接近或等于单桩的极限荷载 Ｐ 。对特大桩距 的复合桩基 ， 可认
控制因素 的。随着高层建筑和体 型复杂建筑 的发展 ， 地基及 基础 桩基础概念 ， 其作用原 理基本 接近 ， 其名称 可按一 般称谓 统称 为
的不均匀沉降 问题也越发被重视起 来 ， 国内又发展 出了变 刚度调 疏桩基础 。
按控制沉降原则设计桩基在工程中的应用
分析比较 ， 为工程 设计提供参考 。 ［ 关键词 ］ 控 制沉 降 桩基 二元联 立方程 组法 沉 降分析
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｐ ｌ ａｉｎｏ ｉ ｃ ｏｄｎ ｒ ｃｐｅｏ ｅｔ ｍｅ ｔｃｎｒｌｉ ｎ ｉｅｒｎ ｓｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｅｔ ｍｅ ｔｉ ｓｒｃ ：Ｔ ｅ ａ ｐｉ ｔ ｆｐｌ ａ ｃ ｒｉｇｔ ｐ ｎ ｉｌ ｆｓｔｅ ｎ ｏ ｔ ｎ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｉ ｎｒｄ ｃｄ ｉ ｈｓ ａ ｅ．Ｔ ｅｓｔ ｅ ｎ ｓ ｃ ｏ ｅ ｏ ｉ ｌ ｏ ｉ ｌ
二 元 联 立 方 程组 法 的 原 理 如 下 ：
△ 、 △ ～ 承台底作用单位压力时 引起 的 点沉 降和 点沉降 ； ６ ６ 、 ～分 别为 各桩 同时在 单位 荷载 作用 下 点 点 的沉 降量 。 根据桩土共 同作用原则 ， 顶沉 降与相邻 桩 间土 沉 降相 桩 等， Ｓ Ｓ Ｓ 即 ： ＝ 。针对某 一 具体 工程 ， 已知 上部结 构荷 载 ， 当桩数 、 桩径 、 桩长确定后 ， 联立求解方 程组 ， 即可得到基础 沉 降 Ｓ和桩顶荷载 Ｐ。当桩径 、 桩长不变 ， 也就可求 解 出不 同桩 数对应 的基础沉 降 Ｓ ， 从而得 到桩数 与沉 降的关 系 曲线 。由 所得 的曲线可看 出 ， 在桩数较 少时 ， 桩数 的增加对减少 基础沉 降 的作用非常显著 ； 当桩数 达到一定 数量时 ， 但 进一步增加 桩 数对减少沉 降的作用 就变 得小 了， 而在设计 中根 据计算 得 从 到 的桩数与沉降关 系曲线 ， 和上 部结构 对地基 变形 的适应 能 力和使用上 的沉 降控 制要求 ， 可确定 一个经 济又合 理 的实 就 际用桩数量 。
ａ ａｙ ｅ ｙ ｄ ａ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｅ ｕ ｔ ｎ ，ａ ｄ ｔ ｅｃ ｍｐ ｒ ｏ ｄ ｃ ｎ ｍｙ ｈ ｅｒ ｓ ｌ ｗ ｌ ｐ ｏ ｉｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｆｒｅ ｎ ｅ ｉ ｇｄ ｓｇ ． ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ｕ ｓｍｕ ｔ ｅ ｕ ｑ ａｉ ｓ ｎ ｏ ａ ｓ ｎ ｉ ｍａ ｅ ｉ ｅ ｏ ｏ ．Ｔ ｅ ｕ ｔ ｉ ｒ ｖｄ ｅｅ ｅ ｃ ｎ ｅ ｒ ｅ ｉｎ ｌ ａ ｏ ｈ ｉ ｓ ｎ ｌ ｏ
地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力
0.002l0 0.007l0 0.005l0
府 溶 咋 托
根
单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm） 120
橡 蟹
弦
适
地
基
处
理
桩
基
4.4.1 单桩沉降的计算
在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成： （1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降； （2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力
扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降； （3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端
N0影响很小可忽略不计， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式变为：
N0 H0
M0
x
承台底面
EId4x5zx0
z
dz4
其中： 5 mb1 为桩的水平变1形 /m ） 系。 数（
EI
下醚牙侨母付切各秧依秦蒸 克眷缨逸索抄捉瑞惮炼末坯 抗荧邦映临蹬蛛攀地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水平 承载力地基处理桩基沉降、 负摩阻力、水平承载力
③ “m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长．目前我国应用较多， Kx =mz。
H0
x
t
Kx=mz
（c）”m”法
突全两颧蚤括模团护镇买 盲间足紧稀糟辈畦辐艘名 肮翰郧顺薄因献襄今亭地 基处理桩基沉降、负摩阻 力、水平承载力地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水 平承载力
④ “c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh =cz1/2 ，c为常数，随土类不同而异。在 我国多用于公路交通部门。
赶绪咸橱称剂湘绷零扛叫璃台 咏鸥疆容杯丘凝枣晋沈之筏峰 脑倾辩搞齐款地基处理桩基沉 降、负摩阻力、水平承载力地 基处理桩基沉降、负摩阻力、 水平承载力
换 算 深 度 h 和 最 大 弯 矩 系 数 C M （3）桩身最大弯矩及位置
沉降控制复合桩基础的设计应用
（ ）桩 可按 单桩 极 限 承载 力 设 计 ， 桩 的承 载 ２ 使 能 力得 到充 分 的发挥 ；
（ ）减 少 了用桩 的 数量 ， 常 规桩 设 计 方 法 相 ３ 与 比， 一般 减 少用 桩 数量 ３％ 以上 ， 大 降 低 了基 础 ０ 大 的工程 造价 ， 可减少 对 环境 的影 响 ； 并 （ ４）与 水 泥 土 搅 拌 桩 或 粉 喷 桩 等 地 基 处 理 相 比， 由于沉 降控制 复 合桩基 一 般采 用钢 筋混 凝 土桩 ， 其 质量控 制 能够 得到 较好 的保 证 。
桩承担的荷载作用下 的沉降量 ， 即单桩桩顶 附加荷 载 为 （ Ａ ）ｋ＋Ｇ ｋ根 桩 的沉 降 （ 一 承 台 Ｐ一 ／ 。的
合桩 基 的优 点主 要有 ：
（ ）充 分 利 用 和 发 挥 了桩 控 制 基 础 沉 降 的 能 １
力；
承担荷 载 ， 同时 也起 到减少 沉 降变形 的作 用 ； （ ）桩 用 于减 少 或控 制 沉 降 ， 础 的承 载 力 主 ３ 基 要 由基 础板 来 承担 。 目前 的桩基 础设 计理 论都 建立 在满 足承 载力 的 基础 上 的 ， 即按第 一 种情 况处 理 ， 全 由上部结 构 荷 完 载来 确定桩 数 及桩 长 。显 然这 对 于沉 降过大 而采 用 桩基 的情况 来 说 ， 采用这 种传 统 的桩 基 过于保 守 了 ， 造成 了过 高 的基础工 程 费用 。沉 降控 制 复合桩 基 就
度能基 本 满足 或相 差 不 大 ， 但地 基 变形 验 算 往 往 沉
ｌ 沉降控 制复合桩基的优点和特点
沉 降控 制 复合桩 基 这项新 型 基础 形式 和地 基处 理 技术 在我 国的上海 和温 州 等地 区 已得到 广泛 的工
软土地基减沉复合疏桩基础设计
软土地基减沉复合疏桩基础设计深厚软土地基多层建筑在天然地基承载力满足要求或相差不大的情况下，为减小沉降而采用疏布摩擦型桩，由桩和桩间土共同承担荷载（相应的承台面积减小），称此为减沉复合疏桩基础或沉降控制复合桩基。
软土地区的多层单栋建筑，天然地基承载力多能满足设计要求，如果按常规桩基设计，桩数过多；此类建筑对差异控制要求不严格，仅需要对绝对沉降进行控制本文在桩基础试验基础上，并且结合理论，研究软土地基减沉控制复合疏桩基础设计方法。
1减沉复合疏桩基础的设计原则减沉复合疏桩基础的设计应遵循两个原则，一是桩和桩间土在受荷变形过程中始终确保两者共同分担荷载，因此单桩承载力宜控制在较小范围，桩的横截面尺寸一般宜选择①200～①400(或2 00×200～3 00×3 00)，桩应穿越上部软土层，桩端支承于相对较硬土层；二是桩Sa>5～6d，以确保桩间土的荷载分担比足够大，即承台效应系数εr>0.6。
减沉复合疏桩基础承台型式可采用两种，一种是筏式承台，多用于承载力小于荷载要求和建筑物对差异沉降控制较严或带有地下室的情况；另一种是条形承台，但承台面积系数(与首层面积相比)较大，多用于无地下室的多层住宅。
在确定承台型式后按下式计算承台面积A：按下式计算桩数n：δ为承台面积系数，ξ=0.60～1.00。
由式(5.6.1-2)导得如下复合桩基承载力计算式桩数除满足上述承载力要求外，尚应经沉降计算最终确定。
2减沉复合疏桩基础的沉降计算对于复合疏桩基础而言，与常规桩基相比其沉降性状有两个特点。
一是桩的沉降发生塑性刺入的可能性大，在受荷变形过程中桩、土分担荷载比随土体固结而使其在一定范围变动，随固结变形逐渐完成而趋于稳定。
二是桩间土体的压缩固结受承台压力作用为主，受桩、土相互作用影响居次。
由于承台底平面桩、土的沉降是相等的，桩基的沉降既可通过计算桩的沉降，也可通过计算桩间土沉降实现。
桩的沉降包含桩端平面以下土的压缩和塑性刺入(忽略桩的弹性压缩)，同时应考虑承台土反力对桩沉降的影响。
基础工程桩基变形(1)
' j 1 i 1 m n
z ij ij z i 1 i 1 j E si
（5-59）
桩基变形验算
其中等效附加压力近似取承台底平均附加压力，以矩 形为例有： F G
P0 A B md
（5-58）
当计算矩形桩基础中心点的沉降时,（5-59）可 简化为：
（5-62） 附录C P272 （5-63）
为什么群桩的距 径比范围是3-6？
- 桩基沉降经验系数，当 无可靠经验时，按下表 确定。对于采用注浆施 工工艺的灌注桩，
桩基沉降计算经验系数 应根据桩端持力土层类 别乘以0.（砂、砾、卵石） 7 0.8(粘性土、粉土）折减系 数； 饱和土中采用预制桩（ 不含复打、复压、引孔 沉桩）时，应根据桩距 土质沉桩速率和顺序等 因素， 乘以1.3 - 1.8挤土效应系数，土的渗 透性低、桩距小、桩数 多、沉降速率度快时取 大值。
桩基沉降基本要求
1.建筑桩基沉降变形允许值
桩基沉降基本要求
由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起 的地基沉降变形，不同结构形式控制因素不同，详细见下表：
03
桩基变形 验算
桩基变形验算
一般桩基础的沉降由三部分组成： 1.桩身材料的弹性压缩 2.桩端以下土层在桩侧阻力和桩端阻力两者反力作用下的压缩变形 3.桩周土在桩侧阻力的反力和承台底部压力共同作用下的压缩变形 分析沉降的三个组成部分: 1.桩材的弹性压缩与桩长成正比、与桩材的弹性模量成反比，如桩不是 很长（小于40m）计算得桩材的弹性压缩量很小，可忽略不计。 2.对嵌岩桩可忽略桩端以下土层的沉降、或端承型桩基的地质条件不复 杂、荷载均匀、桩端以下没有软弱土层，也可以不计桩端以下土层的沉 降。 3.桩周土的沉降在不计前两种沉降的条件下，只会引起承台底的脱空， 不产生桩基础的沉降。 综上：一般桩基可不进行沉降验算，只需按承载力计算，但是重要建 筑必须验算。
桩基础的桩基础的沉降和变形控制
桩基础的桩基础的沉降和变形控制桩基础的沉降和变形控制随着现代建筑技术的不断发展，桥梁、高层建筑等大型工程的建设已经成为了城市发展的标志。
而这些项目的基础，通常是大型的桩基础工程。
在桩基础施工完成后，桩基础的沉降和变形，是非常关键的一项问题。
沉降和变形是所有基础工程所要面对的问题，而桩基础工程更加需要重视。
因为桩基础的承载力和变形特性，对工程的安全经济性、服务性等都会有直接的影响。
因此，如何控制桩基础的沉降和变形，是桩基础工程中值得探究的问题。
桩基础沉降的原因桩基础沉降的原因，通常分为四个方面：地基压缩沉降、桩身剪切沉降、桩端沉降和桩身弯曲变形。
地基压缩沉降是指当桩基础施工完毕后，地基会因为桩的荷载而出现一定程度的压缩变形。
桩身剪切沉降是指桩在承受工程荷载时，由于固结区变形，而导致剪切沉降。
桩端沉降是指当桩基础施工完毕后，由于桩的长度不足，桩端的基础不稳定，桩端所承受的荷载会导致桩沉降。
桩身弯曲变形是指由于桩身承受的拉、压应力超过了钢筋的抗拉、抗压强度，而导致桩身发生弯曲变形。
这些因素会共同导致桩基础的沉降和变形。
桩基础变形的影响桩基础的变形大大影响了工程的使用寿命、安全性、可靠性和经济性。
当桩基础受到荷载时，弯曲、剪切、压缩等变形会导致桩的刚度减小，从而影响工程的整体刚度和稳定性。
更进一步地，桩基础的变形会直接影响到结构的承载能力和使用寿命，甚至会引发设备的损坏或是灾害事故的发生。
因此，为了保证工程的安全、可靠和经济性，需要通过合理的设计和施工控制桩基础的沉降和变形。
桩基础沉降和变形的控制方法为了控制桩基础的沉降和变形，通常采用以下方法：1.合理的设计：首先需要对设计标准进行严格的执行，并根据工程实际情况做出合理的设计。
例如，对于承受大量水平荷载的结构，对桩的又侧支撑也需要进行设计。
2.桩基础监测：通过基础监测，收集并分析桩基础的实际沉降和变形情况。
对于异常的沉降和变形情况，及时采取补救措施，以控制沉降和变形的程度。
结构施工过程中的沉降与变形监测与控制
结构施工过程中的沉降与变形监测与控制结构施工是建筑工程中一个重要的环节，其中的沉降与变形监测与控制是必不可少的部分。
本文将介绍结构施工过程中沉降与变形的监测与控制方法。
一、沉降与变形监测的重要性在结构施工过程中，沉降与变形的监测对于保障结构的安全与稳定具有重要意义。
合理的监测与控制可以及早发现结构变形的异常情况，有助于提前采取相应的措施，以确保结构的正常运行。
二、沉降与变形监测的方法1. 沉降监测沉降监测是指测量结构的沉降情况。
常用的沉降监测方法包括建立沉降观测点并实时监测、使用激光测距仪等设备进行测量等。
通过监测测点的沉降情况，可以了解结构的整体沉降趋势以及可能存在的问题。
2. 变形监测变形监测是指测量结构发生的各种变形情况，包括水平变形、垂直变形等。
常用的变形监测方法包括全站仪测量、摄影测量、应变测量等。
这些方法可以精确地测量结构的各种变形情况，为后续的控制提供有效的数据支持。
三、沉降与变形监测与控制的原则1. 提前规划在施工前，应根据结构的特点和设计要求，制定相应的沉降与变形监测计划。
通过提前规划，可以合理安排监测设备的布置位置和监测频率，以及制定相应的控制措施。
2. 实时监测施工过程中，应及时收集并分析监测数据，实时了解沉降与变形的发展情况。
监测数据的准确性和及时性对于采取相应的控制措施至关重要。
3. 控制措施根据监测数据的分析结果，制定相应的控制措施。
例如，对于较大的沉降或变形情况，可以采取加固措施或者调整施工方法，以减缓或控制结构的变形。
四、案例分析以某大型桥梁施工为例，该桥梁在施工过程中，出现了较大的沉降与变形情况。
根据监测数据的分析，发现主要原因是施工时的不当操作导致了材料的不均匀沉降。
为了解决这个问题，施工方采取了加固措施，并调整了施工方法，最终成功控制了结构的沉降与变形，确保了桥梁的安全与稳定。
结构施工过程中的沉降与变形监测与控制是一项重要的技术工作，对于保障结构的安全与稳定具有重要意义。
3修改建筑桩基新规范设计技术要点
3.1.1 桩基设计的两类极限状态 （变化）
1 承载能力极限状态 原《建筑桩基技术规范》JGJ94—94 采用桩基承载能
力概率极限状态分项系数的设计法，相应的荷载效应采用 基本组合。本规范改为以综合安全系数 K 代替荷载分项 系数和抗力分项系数，以单桩极限承载力和综合安全系数 K 为桩基抗力的基本参数。这意味着承载能力极限状态 的荷载效应基本组合的荷载分项系数为 1.0，亦即为荷载 效应标准组合。
图 3.1-6 等桩长与变桩长桩基模型试验（P=3250kN）
（2）核心筒局部增强模型试验 图 3.1-7 为试验场地在粉质
粘土地基上的 20 层框架结构 1/10 模型试验，无桩筏板与局部 增强（刚性桩复合地基）试验比 较。从图 3.1-7（c）、（d）可 看出，在相同荷载（F=3250kN） 下，后者最大沉降量 Smax=8mm， 外围沉降为 7.8mm，差异沉降接 近于零；而前者最大沉降量 s max =20mm，外围最大沉降量 s min =10mm，最大相对差异沉降 Δs max / L0=0.4％>容许值 0.2％。 可见，在天然地基承载力满足设
本规范作这种调整的原因如下： （1） 与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007）的设计原则一致，以方便使用。 （2） 关于不同桩型和成桩工艺对极限承载力的影响，实 际上已反映于单桩极限承载力静载试验值或极限侧阻力与 极限端阻力经验参数中，因此承载力随桩型和成 桩工艺
的变异特征已在单桩极限承载力取值中得到较大程度反映， 采用不同的承载力分项系数意义不大。
➢桩基设计等级
根据建筑物规模和功能特征以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或 影响正常使用的程度区分。
设计等级
建筑类型
甲级
桩基础的适用条件
桩基础的适用条件桩基础是一种常见的土木工程基础形式，适用于各种建筑物、桥梁、码头等工程的基础设计。
然而，桩基础并非适用于所有工程项目，其适用条件需要根据实际情况进行评估。
本文将探讨桩基础的适用条件及其相关问题。
一、适用条件1. 土层性质桩基础适用于土质较差的地区，如沉积土、软土、淤泥等。
这些土质具有较大的沉降变形和不均匀沉降的趋势，因此需要采取一种能够抵消沉降变形的基础形式。
桩基础能够通过桩的长径比、桩的材料和桩的类型等参数的调整，来适应不同的土层性质。
2. 建筑物的荷载桩基础适用于承受较大荷载的建筑物，如高层建筑、大型桥梁等。
这些建筑物的荷载较大，需要采取一种能够承受大荷载的基础形式。
桩基础能够通过增加桩的数量、桩的直径和桩的深度等参数的调整，来满足建筑物的荷载需求。
3. 地下水位桩基础适用于地下水位较高的地区。
当地下水位高于地面时，土层的稳定性将受到影响，需要采取一种能够抵御地下水压力的基础形式。
桩基础能够通过桩的深度、桩的直径和桩的材料等参数的调整，来适应地下水位的要求。
4. 土层的稳定性桩基础适用于土层稳定性较差的地区。
当土层的稳定性受到影响时，需要采取一种能够增加土层稳定性的基础形式。
桩基础能够通过桩的长径比、桩的材料和桩的类型等参数的调整，来提高土层的稳定性。
二、桩基础的种类桩基础根据其施工方式和桩的材料，可分为多种类型。
常见的桩基础类型包括钢管桩、混凝土桩、复合桩、预应力桩等。
1. 钢管桩钢管桩是由钢管制成的桩，具有较高的强度和刚度，适用于承受较大荷载的场合。
钢管桩施工方便，能够在较短时间内完成，适用于工期紧张的项目。
2. 混凝土桩混凝土桩是由混凝土制成的桩，具有较高的强度和耐久性，适用于承受较大荷载和抵御地下水压力的场合。
混凝土桩施工周期较长，需要经过一定的养护期才能达到设计强度。
3. 复合桩复合桩是由多种材料组合而成的桩，具有多种优点，如强度高、抗腐蚀性好等，适用于各种建筑物的基础设计。
桩基的沉降与变形控制
桩基的沉降与变形控制桩基作为一种常用的地基处理方法，能够有效地分散建筑物的荷载至地下，确保建筑物的稳定性和安全性。
然而，在桩基设计与施工过程中，沉降和变形问题一直是需要关注与解决的核心难点。
本文将就桩基的沉降与变形控制展开阐述，探讨几种常见的控制方法。
一、桩基沉降原因分析桩基沉降主要由以下因素引起：荷载、桩身轴心偏心、土体本身的力学性质等。
首先，荷载是引起桩基沉降的主要原因之一。
建设物的荷载会通过桩基传导至土体中，进而导致桩基的沉降。
其次，桩身轴心偏心也是一个重要因素。
如果桩身未能垂直于地面，就会导致沉降和变形。
最后，土体本身的力学性质也会对沉降产生影响。
不同类型的土体具有不同的压缩性和抗剪性，这将直接影响到桩基的沉降情况。
二、桩基沉降与变形的控制方法1. 合理选择桩型和桩径在桩基设计阶段，应根据具体工程的要求和地质条件，合理选择桩型和桩径。
例如，在承载力要求较高的情况下，应考虑采用大直径桩或组合桩，以增加桩基的承载能力，减小沉降和变形的风险。
2. 控制施工过程中的水平位移桩基施工过程中，应采取措施控制桩身的水平位移。
水平位移不仅会导致桩基的沉降和变形，还可能影响到周围建筑物的稳定性。
因此，在施工过程中应使用相应的工艺和设备，确保桩身垂直于地面，避免水平位移的产生。
3. 加固地基及地基处理通过加固地基和采取地基处理措施，可以有效改善地基的力学性质，减小桩基的沉降和变形。
例如，可以采用预压桩技术，在桩身周围施加一定的压力，使地基土体产生一定的固结和加固效果。
此外，还可以采取土体改良措施，例如喷浆灌注桩等，以提升土体的稳定性和承载能力。
4. 监测与控制桩基沉降和变形的控制过程中，监测是非常重要的一环。
通过桩基的监测，可以及时发现和解决沉降和变形问题。
监测方法可以包括现场观测、传感器监测等。
通过对监测数据的分析和评估，可以采取相应的控制措施，及时调整桩基设计或施工方案，确保桩基的稳定性。
结论桩基沉降与变形控制是桩基设计与施工过程中需要重点关注的问题。
各类桩基础介绍
3）钢桩 工程常用的钢桩有H型钢桩以及下端开口或闭口的钢管桩等。 H型钢桩的横截面大都呈正方形，截面尺寸为200×200mm
~ 360×410mm，翼缘和腹板的厚度为9~26mm。H型钢桩贯人各 种土层的能力强，对桩周土的扰动亦较小。由于H型钢桩的横截 面面积较小，因此能提供的端部承载力并不高。
1、桩的长径比很大，桩端分担的荷载很小； 2、桩端下无较坚实的土层； 3、桩底有较厚虚土和残渣的灌注桩； 4、打入邻桩使先前设置的桩上抬，桩端脱空。
端承型桩： 桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力
分担荷载较多的桩。
这类桩的侧摩阻力虽属次要，但不可忽视。主要由桩端阻力 分担荷载，而侧阻力很小可以忽视不计时的桩称为端承桩。
换、调整分配于各桩，由穿过软弱土层或水的桩传递到深部较坚
硬的、压缩性小的土层或岩层，从而保证建筑物满足地基稳定和
变形允许值的要求。
桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、抗震能
力强、便于机械化施工、适应性强等特点，在工程中得到广泛的
应用。
对下述情况，一般可考虑选用桩基础方案：
①天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物； ②天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基
三、桩基设计原则
桩基是由桩、土、承台共同组成的基础，应结合地区经验考虑 三者的共同作用。由于桩基承载力都较高，通常大多数桩基的首要 问题是在于控制其沉降量，因此，桩基设计应按变形控制设计。 桩基设计应满足下列条件： 强度要求：单桩承受竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值； 变形要求：桩基础的沉降不得超过建筑物沉降允许值； 对于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。
高层建筑基础与地下车库整体基础设计技术要点
Zi i Z i -1 i -1 ——（5.5.7） Esi
对甲级设计等级的桩基础应进行沉降计算， 受较大水平作用或对水平变位有严格要求 的建筑桩基，应验算其水平变位。 (15).基础要有一定的埋置深度，在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体形、 地基土质、地震设防烈度等因素，埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要 求，桩基础可取房屋高度 1/18（不包括桩长在内） ，高宽比大于 4 的高层建筑，基础底面 不宜出现零应力区，高宽比不大于 4 的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应 超过基础底面积的 15%，计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。 (16).高层建筑的基础与其相连的裙房基础，可通过计算确定是否设置沉降缝，当设
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、大底盘地下车库基础设计
在一些住宅和商住楼的楼群中，为了有较好的生活环境，建筑物之间设置庭园、绿化， 充分利用地下空间设置地下车库，并与各楼房连通，地下部分形成了大底盘地下车库，在 许多工程中，大底盘地下车库长达 200～400m，宽达 200 以上，平面尺寸很大，远远超过 了《混凝土结构设计规范》设置伸缩缝间距的要求，属于超长超宽混凝土结构。由于地上 高层楼房与纯地下车库的荷载和刚度差异很大， 常常会造成基础内力和基底反力差异且变 化很大，导致基础发生过大的不均匀沉降，对上部结构造成不利影响。因结构超长超宽会 使混凝土收缩和温度应力大大超过砼的抗拉能力，造成结构处在不安全状态。大底盘地下 车库的结构必须采取有效的技术措施， 把大底盘地下车库的基础差异沉降控制在工程结构 允许范围内，不致造成对上部结构的有害影响，把超长结构的混凝土收缩控制在满足使用 要求范围内，做到安全、适用，确保质量、经济合理、技术先进。 2.1 大底盘地下车库的基础设计概述 ⑴ 高层主楼桩基设计 软土地基条件下，大底盘地下车库基础必须采用桩基础。 大底盘地下车库，上部为独立高层楼房，单体荷载很大，必须采用桩基础，应根据上 部结构荷载特征，结构类型受力特点，工程地质情况、场地周边环境要求、施工能力及技 术装备和经济造价约束等条件，选择中低压缩性土层作为桩基持力层。确定桩型、桩长桩 径和桩距，估算单桩竖向承载力特征值，按柱下、墙下布桩，形成柱下承台， 、墙 下条形 承台及局部桩筏承台和满堂桩筏承台，构成梁板桩筏基础或板式桩筏基础。验算桩顶反力
大直径扩底桩的沉降变形控制设计法
１ 大直径扩底桩在 竖向荷载 作用下的工作机理
工程中通常采用的大直径扩底桩 的形状如 图 １ 所示。桩身直径 ｄ ． ｍ， ≥Ｏ ８ 一般为 ０ ８ ３０ 扩底 ．ｍ～ ．ｍ，
端直径 Ｄ ３ ， ｈ 一般取 １３— ／ （ ≤ ｄａ 。 ／ ／ １２ 砂土约取 １３ 粉 土、 ／， 粘性土约取 １２ ， ／ ） 扩底端底面一般呈锅底状 ， 矢高 ｈ 取 （．Ｏ一 ．５ Ｄ 桩长 Ｌ ｂ Ｏ１ ０１） ， 一般超过 ５ 通常为 ５— ０ 。 ｍ， ２ｍ 试验研究和数值分析［２ 明， １表 ． 大直径扩底桩桩端 以下 的地基 变形 和破坏模式 既不 同于扩展式浅基 础的整体剪切破坏 ， 同于常见桩基础的刺人破坏或深层剪切破坏。在竖向外荷载作用下 ， 也不 桩端底下的 土体以竖向压缩变形为主 ， 伴随有侧向挤压 ， 向上隆起 ， 无 即使在大变形 时也形不成连续滑动面 。扩大头 侧面与土体间有拉应力， 扩底端底面外侧有锥形拉应力区。当荷载达到到一定程度时， 扩大头侧面与土体 间产生缝隙， 由于土拱作用和土的粘聚力作用而不会倒塌 ， 扩底端底面外侧产生锥形拉裂缝 ， 图 ２ 见 。 在桩顶外荷载 Ｐ 作用下 ， 大直径扩底桩桩周 土和桩底 土的竖 向应力和位移 的有效范围较小 ， 在正 常使用荷载作用下 ， 在平面上 ， 竖向应力有效范 围约为 １５ ， ． Ｄ 当桩距 Ｓ ≥１５ ． ． Ｄ时 ， 群桩效应极小 ， 一般工
程大直径扩底桩桩距均可满足该要求 ， 因此从工程意义上讲可以忽略群桩效应。扩底桩桩底面 以下 的应 力非常集 中， 桩底地基 中的附加应力沿深度衰减很快 ， 就有工程意义的应 力区而言 ， 为桩底 以下约 ２ Ｄ深 度范围， 即桩底压密影响深度约为 ２ 。大直径扩底桩这种 以压缩起主导作 用的工作特性 ， Ｄ 使其荷载一位 移 曲线表现为缓变形 ， 无明显特征点 ， 随桩顶荷载的不断增加 ， 沉降也不断增大 ， 限荷载作用下沉降可 在极 达 ２０ ｍ。现场测试研究表明， ０ｍ 大直径桩桩侧摩 阻力完全发挥所需的桩土间相对 位移较小 ， 无论对粘性
沉降控制理论在某高层建筑中的运用和探讨
ห้องสมุดไป่ตู้
・ ｌ ５ １ ．
沉降控制理 论在某高层建筑 中的运用和探讨
孟 繁 琦
（ 大庆建筑安装 集团有限责任公 司， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 近年来的社会 发展 中， 随着社会科学技术的进 步 ， 人 类物质 文明也得 到 了很 大的提 高， 同时建筑工程设计和施工技 术水平也 日臻成 熟。但是在建筑工程施工设计理论和技 术逐 步完善 的新世 纪， 由于城 市土地 资源 日益减 少和城市人 口急剧增加之 间的矛盾也不断 激烈 ， 这就促使 了高层建筑结构的 出现 与发展 ， 也为其发展提供 了广 阔的基础平 台。本 文就 沉降控 制理论在高层建筑施 工 中的应用进 行 了分析 ， 并结合工程 实例进 行 了全面 系统 的总结与规划 。 关键词 ： 沉 降控 制 理 论 ； 高层 建 筑 ； 施工； 结 构 理 论 ｔ ３ ０ ， 桩端 进入⑥ 一 ２层 ｆ 砂砾 石混粘性 土） 持力 层 ５ ０ ０ ｍ ｍ， 要 新世纪 以来 ， 随着人 民生 活水平的提高 ， 对 于各种建筑 施工质 混凝 土 Ｃ 量和安全也提 出了新的看法和认识 。 在 目前的建筑 工程施工 中为 了 求单桩承 载力标准值 ８ ０ ０ ｋ Ｎ 。由于在 桩基 的施 工过程中 ， 桩沉至③ 层ｆ 砂砾石混粘性 土 ， 厚度 ０ ． ５～３ ． ４ ｍ） 时出现不 能穿透到达原设 确保建筑物 的正常使用功能和建筑构件 的安全性 ， 建筑结构沉降观 １ 计 的⑥一 ２层 ，故工程建设单位邀请 国内另一 家建筑设 计研究 院的 测控制技术 的施工必要性显得越来越 明显 ， 已成为保证建筑工程设 计、 施工 和监 理质量 的关键 环节 ， 更是整个工程 施工 中不 可缺少 的 有关专家在对地质资料分析 基础上 ， 提 出工程桩基 的修改 和处理 办 法： 桩持力层 为③一 １ 层（ 砂砾石 混粘性土） ， 主楼基础改 为桩筏基础 部分和重点 。 １沉 降 控 制 理 论 概 述 ｆ 桩距 １ ８ ０ ０ ｍ ｍ×１ ８ ０ ０ ｍ ｍ ） ， 要求单 桩承载 力标准值 ６ ０ ０ ｋ Ｎ（ 后 经静 沉降控制理论在 目前 的建筑工程项 目中较为 常见 ， 是基于沉 降 载试验 已达到要求） 。 ３ ． ２ 工程地质及场地 观测技术为基础的一种新型的理论 体系。 在现行 的建筑工程施工规 范 中明确的表示 出高层建筑结构 以及 重要 的建 筑物在施工 的过程 该 工程在施工 的过程 中其 场地布置特 征主要是 场地地 向较 为 中对于基础 、 动力设备 以及 滑坡 监测 等方面必须要进行合理有效 的 平坦 ，其在工作中地貌类型较为平坦是隶属于冲积平原的一部分。 沉降观测和沉降控制 ， 然后方可进行 施工 。特别是在高层建筑工程 在我们工作 中根据勘察单位揭露 的情 况进 行分析 ， 将 图纸分为层表 施工 中 ， 沉 降控制理论 的应 用对于提高工程施 工进度 、 施工 质量 和 粘土 、 淤泥土 、 粘性 混砂 砾石层 、 软弱夹层 以及层粘 土等等 ， 这些土 同时也造成 了工程在 施工效益十分关键和重要 ， 同时有效 的预防了在施工 中由于地基施 质 的不 同所引起的工程施工 质量 也不尽相 同 ， 工和控制不合理形成 的工程质量缺陷以及沉降隐患。 在高层 建筑工 施工 中极容易 出现沉降现象 ， 给工程 的施工带来极 大的不便 。 程中， 沉 降现象一旦产 生不仅容易造成工程 施工质量 缺陷 ， 也容 易 ３ ． ３ 设 计 理论 及 方 法 给工程施工质量带来一定 的隐患和缺 陷， 甚至造成施工人员人身威 针对 以上工程 条件和现状 ， 采 取了 四种措施 ， 以满足建 筑物 的 胁等 。 沉 降变形和下卧层强度要求 。 ３ ． ３ ． １应用沉 降变形控制设计理论 ２沉 降控 制 理 论 要 点 社会 的进步和人类 文明的发展极 大的促进 和提高 了建筑工程 先将桩 一承台基 础改 为桩筏基础 ，充分发挥筏板和地基 间 、 桩 施工技术和施工水平 。 但是 与此 同时所引起的环境问题与城市人 地 间土 的承载能力 。 按沉降变形控制设计 的桩基础是按控制地基沉 降 矛盾 日益严峻 ， 因此在 目前为 了确保城 市的健康持续 发展 ， 以高层 的原则设计 的桩基础 ， 也 即在设计 时由基 础的沉 降控制值来确定桩 化、 大跨 度 、 深基坑为 主的建筑工程体 系不 断的涌现了出来 ， 成 为当 数和桩长 。 桩在基础 中除承担部分荷载外 主要起减少和控制沉降的 前建筑工程事业 中最为常见 的环节 。 在高层建筑工程施 工中为了保 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 。 证建筑物 的施工质量和使用寿命 ， 构建建筑物安全性和质量 问题 已 ３ ． ３ ． ２措 施 成 为人们关 注的重点 ， 也是 目前工程施工 中最值得我们关 注和研 究 … １ 通过将桩 一承台基础改为桩筏基础和运用沉降变形控制 理 的话题 。 在 目前的建筑工程施工项 目中， 沉 降事故不 断发生 ， 不但 给 论设 计方法 ， 使 ｄ （ ｎ Ｐ ｕ ＋Ａ ｆ ｕ ） 项 比原来 的设 计（ 所有 荷载由桩承担） 建筑施工企业带来 了效益影 响，还容 易造成 极为恶劣的社会影响 。 值增 大 ， 充分发挥单桩 和地基土 的极限承载力 。 因此在 目前 的工程施工 中做好沉降控制理论 认识 十分关键 和重要 。 （ ２ ） 减少 Ｆ ： 采 用减轻上部结构 重量方法， 将框剪 结构改为框架结 ２ ． １ 沉降观测技术 构， 将部分砖 墙改为轻质 隔墙 。 ． 沉 降观 测是 目前工程施工 中至关 重要的环节 ， 其通 常都 指的是 ３ ． ４展 望 在 工程施工之 前采用科学合 理的设备和技术 方法对土 质进行勘 测 本 文介绍 的设 计方法 ， 虽 属于为 了工程 处理 目的 ； 但 经过进 一 与判断 ， 对土壤 中存在的沉降量进行深入系统 的分析 与总结 。沉 降 步深入研究和实践考验 ， 相 信可以推广应 用。 目前 该工 程已进入 基 观 测技术在工作 中通常是 以遵循 基准点为 主要 目标一 工作 的基 点 础开挖 阶段 。 但 由于某些计算 理论 的不 成熟 和缺乏实际工 程的实 和被观测物沉 降点 的沉降要求控制 ，并且采 用仪器设备要稳定 ， 观 践经验 ， 为了较详细地 了解其真 实受力 、 变形过程 ， 与设计计算值 比 测人员 基础水平要稳定 以及土体稳定等多个方面进行分析。 较， 并 为研究同类 问题提 供借鉴和经验 ， 在施工 和使 用的规定 时期 ２ ． ２ 沉降观测时间控制 内除 了常规 的检测外 ， 有意识地设置 了部分 仪器和测点 ， 进行沉 降 在建筑 物施工 的过程 中 ， 对于沉降观测时 间的控制也较 为关 键 观察 和压力测试 。 最后 的结果要等到太楼结顶 和投入使用一段时期 和重要 ， 通常情况下在工作 的过程 中都是对于 时间进行严格 限制的 后才 能得 到和验证 。 过程 ， 特别是对于首次观测的地质环节需要进行深入 系统 的研究 和 结束语 探索 ， 负 责沉降观测 点将无法得到 实际有用 的数据 ， 同时在这些 数 通 过这一工程的设计和处理 ， 虽然运 用了 目前先进 的变形控 制 据之 中也存在着一定 的不足与 问题 ， 需要我们在工作 中加 以完 善和 理论 和实 时调控方法 ， 但要 推广使用 ， 仍有许多 问题值得研究。 如增 优化 ， 从 而使得工程项 目中各种问题都能够达到应有 的工作标准 和 加一 层地下室 ， 虽可减轻一层 土体重量 ， 但对基坑开挖 和支护增加 工程质量模式 。在现代化 的社会发展 中， 以沉降观测控制为 主的理 了难 度和费用 ； 对１ ８层建筑 ， 将 原框剪结构 改为框架结 构后 ， 结构 论知识越来越受到人们的关注和重视 。 的抗侧 刚度和侧 向变形较难 处理 ： 对较 高地震设 防区 ， 在地震 发生 ３沉 降 控 制 理 论 在 实 际 工 程 中 的应 用 时是否会引起不均匀沉 降和倾斜甚 至倒塌 （ 即如何考 虑地震效应１ ； ３ ． １ 工 程 概 况 另外 ， 如果在建筑物邻近处挖深坑 ， 到底会产生多大 的影 响等等 ， 欢 某 市某公 司综合楼工程 的原设计单 位是 国内某建筑设计院 ， 主 迎大家共 同探讨 。 楼地 下 １ 层（ 层高 ４ ． ４ ５ ｍ ）， 地上 １ ６层（ 总高 ５ ９ ． １ ｍ ） ， 裙 房 ３层 ， 框 剪 结构 ， 柱下承 台基础 。桩采用 ４ ５ ０ ｍｍ×４ ５ ０ ｍｍ的空心预制桩 ， 桩身
桩基变形计算工程应用分析
量。
桩端平面的作用与承台底面等效，等效作用面积取桩基承台的投影面积。
等效作用面的附加应力等于承台底面平均附加应力，且应力分布采用各向同性均质直线变形体理论，按布辛奈斯克解进行计算。
同浅基础变形计算的假定条件和理论。
2 等效作用分层总和法桩基沉降变形计算2.1 变形计算的主要步骤桩基沉降变形计算深度取按应力比确定的地基压缩层厚度，即根据桩基承台底附加应力和上覆土层有效自重应力的比值来控制。
当土具中低压缩性时，可取应力比为20%的深度；当土具高压缩性时，可取应力比为10%的深度。
(1)桩基变形计算规范法引入了桩端平面以下各分层计算深度范围内平均附加应力系数的概念。
在计算沉降变形时，可直接采用天然土层数进行分步计算，从而大大简化桩基变形计算过程；(2)计算桩基变形计算深度范围内各层土的平均自重应力；(3)计算承台底平均附加应力，首先假定地基土为均质，各向同性，半无限的直线变形体，以线性弹性理论为分析基础，采用布辛奈斯克解进行计算。
采用角点法进行桩端平面下各分块面积长期效应组合的附加应力计算；p 0—对应于荷载效应准永久组合时的桩基承台底面处的附加应力(kPa)(4)根据试验e-p 压缩曲线求取桩端平面以下压缩层深度范围内各计算土层的平均自重应力至自重应力与附加应力之和的压力范围相应的孔隙比和压缩系数，进一步求出对应土层的压缩模量；(5)根据上面求得的承台底平均附加应力p 0、各分层土的压缩模量及按规范查表插值求得的a i , a i-1—桩基承台底面计算点至第i 层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，计算桩端平面以下各分层变形沉降量；按应力比法估算地基变形最终计算深度z n ；(6)确定桩基沉降计算经验系数ψ和桩基等效沉降系数ψe ；(7)计算总沉降量。
2.2 实际工程中的应用2.2.1 工程实际概况工程项目规模较大，安全性要求高，主体三层、局部四层，建筑总高度为36m ，采用钢筋混凝土框架结构，单柱荷载6000KN ，基础形式采用桩基础。
沉降变形控制与评估
沉降变形控制与评估引言概述：沉降变形是指土地在承受荷载作用下发生的垂直位移或者水平变形，是工程施工中常见的问题。
沉降变形的控制与评估对工程质量和安全具有重要意义。
本文将从控制与评估两个方面进行详细介绍。
一、沉降变形的控制：1.1 合理设计荷载结构：在工程设计阶段，应根据实际情况合理设计荷载结构，避免超载导致沉降变形加剧。
1.2 采取适当的加固措施：在土地沉降较大或者变形速度较快的区域，可以采取加固措施，如灌浆加固、桩基加固等，以提高土地的承载能力。
1.3 控制施工质量：在施工过程中，应严格按照设计要求施工，避免施工质量不合格导致沉降变形问题。
二、沉降变形的评估：2.1 实地勘察与监测：在工程建设前，应进行详细的实地勘察，了解土地的地质情况和承载能力，同时在施工过程中进行实时监测，及时发现沉降变形情况。
2.2 数值摹拟与分析：通过数值摹拟软件对土地沉降变形进行摹拟与分析，可以预测土地变形情况，为工程设计和施工提供参考依据。
2.3 专业评估机构的参预：在工程建设过程中，可以邀请专业的评估机构对土地沉降变形进行评估，提供专业的意见和建议。
三、沉降变形控制与评估的重要性：3.1 保障工程质量：通过控制和评估沉降变形，可以有效保障工程的质量，避免因土地变形导致工程质量问题。
3.2 保障工程安全：沉降变形可能会导致建造物倾斜或者裂缝，严重影响建造物的安全性，因此控制和评估沉降变形对于保障工程安全至关重要。
3.3 降低工程风险：通过控制和评估沉降变形，可以有效降低工程施工和运营过程中的风险，保障工程的顺利进行。
四、沉降变形控制与评估的未来发展：4.1 新技术的应用：随着科技的不断发展，新技术如人工智能、大数据等将在沉降变形控制与评估中得到更广泛的应用，提高评估的准确性和效率。
4.2 规范的建立：建立完善的沉降变形控制与评估规范，对于规范行业发展、提高工程质量具有积极意义。
4.3 专业人材培养：加强沉降变形控制与评估领域的专业人材培养，提高行业整体水平，为工程质量和安全提供更有力的保障。
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仍应保持接触或连接,即在接触或连接点上满足变形协调条件。
倘若桩基由于某种条件或某种因素的影响,承台、筏板与地基土脱离接触,这时上部荷载由桩承担,就谈不上桩、土与筏板的共同作用。
因此变形协调条件是共同作用发生的前提。
本工程在建设过程中,随着上部荷载的增加,桩顶压力与土压力逐渐增大,桩尖亦有一定的刺入位移(例如施工至第三层时,沉降值为1.67mm ),说明桩、土、筏能共同作用,本工程的基础设计是成功的。
2、桩与筏的荷载分担是一个复杂问题,它涉及诸多影响因素,如地基条件,孔隙水消散、施工方法、桩的数量、桩的间距、桩长与压缩性以及上部结构刚度等等。
根据福州地区近二十座工程的实测资料,其基础底板的荷载分担比在15%-35%之间,本工程在装修阶段所测得的土压力值为71.49kpa ,计算其筏板分担比为71.49×1279/326236=28%,也在此范围之内。
3、采用同济启明星计算软件SCPF v2.0,它基于以边界积分法为基础,以Mindlin 应力解作为初始基本解,并引入沉降调整系数,较符合桩筏基础共同受力的特性。
用分层总和法计算地基变形也较好地反映基底下不同土层的变化特性。
该设计方法在上海经过大量工程的检验,获得了许多成熟的经验,并已广泛使用。
SCPF v2.0软件在本工程中应用,尽管因不同地区地质条件及地基上的差异性,与测试数据相比仍有一定的误差,但仍不失为福州地区设计高层建筑基础首选的方法,尚需在今后有更多的工程实践和经历一段检验与反复修正的调整阶段。
必须注意的是,该程序在计算中具有“专家选项”的功能,点击该按钮,可在对话框设置“桩基土弹性模量系数”,即E s /E 1-2及“单桩极限承载力”,以便根据本地区实际的地质情况,修改计算参数。
4、在福州地区的地质条件下,采用桩筏与地基的共同作用理论设计基础,由于充分利用了地基土的承载力,可以降低基础的工程造价,缩短工期,具有显著的经济效益和社会效益。
以本工程为例,常规的基础设计需要的桩数为364根,桩基造价112.3万元,桩基部分所含建筑物每平方米造价为70.2元/m 2。
而考虑桩筏土共同作用设计的桩基,仅需桩数232根,桩基造价75.2万元,每平方米造价为47元/m 2,经济效益是显著的,可节省桩基造价25%-30%左右。
参考文献[1]董建国、赵锡宏 高层建筑地基基础———共同工作理论与实践 同济大学出版社 1997年[2]杨敏、艾智勇 沉降控制设计桩基础的理论、方法与计算 同济大学地下建筑与工程系 1997年[3]同济启明星SCPF v2.0用户手册及理论方法 上海同济大学地下建筑与工程系1998年[4]宰金珉宰金璋 高层建筑分析与设计———土与结构物共同作用的理论与应用 中国建筑工业出版社1993・地基基础・按沉降变形控制设计桩基础杨建峰 林颖孜 张善庆 (福建省建筑设计研究院 350001)提要:在基础设计中,根据工程的特点及工程地质条件,按沉降变形控制设计桩基础。
采用桩-土-筏板共同作用的模型,降低基础造价,取得了较明显的经济效益。
关键词:沉降 复合基础 桩-土—筏板共同作用To Design Piles Foundation By Controlling Subsidence And Deform ationY ang Jian feng Lin Y ingzhi Zhang Shangqing (Fujian Architectural Design &Research Institute 350001)Abstract :On foundation design ,according to the feature and geological situation of each project ,piles foundation is designed by the controlling of subsidence and deformation.By using the combined action m ould of piles ,s oil and raft ,the building reduces it ’s foundation costs ,thus ,gains it ’s outstanding econonic benefit.K eyw orks :Subsidence C om posite foundation C ombined action of piles s oil and raft 一、工程概况某住宅为一幢八层半框架结构的建筑物,建筑平面尺寸为50.6m ×16.7m 。
底层为开敞的停车间,建筑总高为24.8m 。
二、工程地质概况及基础型式确定1.本工程场地地貌上属福州平原西部,为一套全新和上更新统冲、海积以及更新统残积层,周边无明显断裂构造。
地质剖面如图1所示,物理力学性能详见表1。
图1 工程地质剖面2.基础选型(1)采用天然地基设计筏板基础,表层填中粗砂分层灌水振实,经计算建筑物整体沉降为250mm ,沉降较大,不满足使用要求。
(2)采用Φ500沉管灌注桩,以粉质粘土为持力层,按常规桩进行设计,因单桩承载力设计值不高,约为500kN ,桩数较多,若以残积砂质粘性土为持力层,桩长太长,桩身质量难以保证。
各土层物理力学性能 表1指标岩土层名称qs(kPa )qp (kPa )fk(kPa )E s1-2(MPa )E s2-3(MPa )杂填土20110 3.27淤泥10532.04粉质粘土5527002107.012.16淤泥质土15703.96.59残带砂质粘性土402300220 4.639.89 (3)本工程确定采用桩—筏—土共同作用,按沉降变形控制来进行桩基设计,采用Φ500沉管灌注桩,桩长15m 左右,桩端进入粉质粘土层≥2.5m 且离下卧层面的距离亦≥2.5m 。
基底与现有地面之间高差采用粗砂分层灌水振实。
桩基平面布置图见图2。
图2 桩基平面布置图三、计算分析(1)采用同济大学桩土相互作用实用公式程序(SCPFV2.0)计算,该计算方法基于桩土相互作用原理和上海软土地区的桩基工程实践提出。
假定上部结构的荷载首先由桩群来承担,当超过桩群的极限承载力时,桩承担极限荷载,余下部分由板承担。
桩群承担的荷载假定均匀分布在每根桩上,再通过G eddes 相互作用方法计算桩身反力;板承担的荷载也假定是均匀作用在板底。
对桩身反力引起的沉降采用Mindlin 应力解应用分层总和法来计算(压缩层厚度自计算点下算至附加应力为土层有效自重应力10%处),对板底反力引起的沉降采用Boussinesq 应力公式计算。
对于由n 根桩组成的桩基,桩端平面以下,任一点的竖向应力有σz =Σni =1(σzp ,i +σzs ,i )σz ———桩端平面以下任一点的竖向应力σzp i ———第i 根桩的桩端阻力在计算点所产生的竖向应力σzp i ———第i 根桩的桩侧摩阻力在计算点所产生的竖向应力在上式中引入Mindlin 应力解,并假定群桩中各桩具有相同的结构和受荷特性则上式成为σz =Q/L 2Σni =1[αI p ,i +(1-α)Is ,i ]L ———桩长Q ———单桩竖向荷载作用下的沉降计算荷载,由桩端阻力和桩侧摩阻力共同承担Qp ———桩端阻力:Qp =αQQs ———桩侧摩阻力:Qs =(1-α)Q α———桩端阻力比I p ,i ,Is ,i ———分别为第i 根桩的桩阻力和桩侧摩阻力对应力计算点的应力影响系数,即G eddes 应力积分系数。
经计算得出本工程的沉降～桩数关系曲线,见图3图3 沉降～桩数关系曲线(2)复合地基的强度验算:F +G ≤γd (nPu +Ar ×fu )式中:γd ———综合承载力系数Pu ———单桩坚向承载力极限值fu ———基底土的极限承载力基底面有效接触面积Ar =A -n ×ApAp =π(1.5d )2/4A ———基底面积Ap ———桩的有效影响面积d ———桩身直径实际上认为沉降控制复合桩基承载力等于天然地基容许承载加上各桩的单桩容许承载力之和。
(3)根据福州地区软土地基的设计经验及大量实测结果,假定地基土是弹性、均匀、连续、各向同性的半无限体,桩侧摩阻力为梯形分布,桩与相邻土体之间的位移协调一致,承台底面地基土反力均匀分布,承台为刚性,对boussin 2lesq 及Mindlin 应力解模型的地基柔度矩阵进行简化计算。
本工程通过计算,得出桩基承担上部结构荷载的70～75%,余下荷载及基础自重由基础底板承担。
四、计算结果比较计 算 方 法沉降量(mm )单桩竖向承载力极限值(kN )底板附加压力(kN/m )桩筏荷载分担比例桩筏同济桩土相互作用公式190100034.087.412.6福州地区经验45100074.572.327.7 桩基经济分析比较:设 计 方 法桩长桩数桩基部分所占建筑物每平方米造价元/m 2按沉降变形控制1520240元/m 2常规桩基础设计1527060元/m 2 五、几点看法:1.采用按沉降变形控制理论进行桩基础设计与常规桩基础设计比较,考虑综合经济效益,可节省桩基造价25～30%左右。
2.结构基础的安全度关键在于沉降值能控制在安全的范围内,因此沉降值的准确预估在基础设计中是至关重要的。
3.在福州地区一般桩基分担上部结构总荷载的比例为75%～80%,底板分担20～25%左右。
4.按沉降变形控制理论进行桩基础设计,应按疏桩原理进行布桩。
桩距大于4倍桩径时能更好的反映桩土共同工作的特性。
5.该设计方法在上海经过大量工程的实测检验,获得了许多成熟的经验,且程序SCPFV2.0的沉降～桩数关系曲线较能符合工程的实际情况。
但由于不同地区地质条件及地基上的差异性,该方法在福州地区基础设计中还存在一定的误差。
本工程拟在桩顶及基底埋设压力盒,测出桩顶反力和土反力,再综合以往工程的实测结果以得出一套符合福州地区土质情况的参数,使其能更准确地反映福州地区建筑物的沉降情况。
参考文献[1]土力学与基础工程 中国建筑工业出版社[2]董建国、赵锡宏,高层建筑地基基础———共同工作理论和实践 同济大学出版社 1997年[3]杨敏、艾智勇,沉降控制设计桩基础的理论、方法和计算 同济大学地下建筑与工程系 1997年[4]同济启明星SCPF V2.0用户手册及理论方法 上海同济大学地下建筑与工程系 1999年。