高層建筑混凝土樁的復合地基設計
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摘要：在復合地基中，樁體類型的選擇經常會成為一大難題，畢竟不同的樁體，對土層承載能力提高程度也不一樣。工程應用實踐比較發現，素混凝土樁復合地基造價較低，效果好效率高，適合高層建筑施工，能有效加固軟弱地基。
混凝土樁復合地基比起其他地基處理方案，優勢明顯，設計人員在對其進行方案設計時，需要根據工程實際情況，使相關的設計參數符合要求。本文主要針對高層素混凝土樁復合地基的設計進行分析。
1素混凝土樁復合地基
在高層建筑施工中，使用素混凝土樁復合地基，先要利用混凝土原材料制成粘性樁，采用長螺旋鉆孔管內泵壓漿體的方式在土層內澆注，并在樁頂采用級配碎石褥墊層[1]，樁體與土層結合形成復合地基，會共同對負荷進行承擔。將這種復合地基應用在軟土層形成的地基處理上，樁體不僅可以承擔上部荷載，而且樁體使軟土地基中的軟土都得以置換出去，并且該處土體結構在樁體施工中越來越緊密，最后土體結構會形成一個整體，密實性也會越來越強，更重要的是復合地基起到了褥墊層作用，褥墊層是軟土地基中樁土共同分擔荷載的保證，如此基礎底面應力也會得到分散，地基穩定性加強，地基承擔力度一致，就不會出現不均勻沉降現象，另外樁、土對荷載的分擔量也可以通過改變褥墊層厚度來調整控制。所以在復合地基施工中，應著重注意褥墊層的施工，對施工材料進行合理選擇，保證褥墊層施工厚度均勻。褥墊層在素混凝土樁地基中的作用也是如此，在對其方案進行設計時，也要保證相關技術的實施效果。素混凝土樁復合地基要比夯實水泥土樁復合地基承載的力要大，比高壓噴射注漿復合地基要環保，施工也簡單許多。高層建筑樓層高，這意味著地基要承受很大的荷載，所以復合地基承載力一定要高，在采用素混凝土樁復合地基方案時，設計人員還要對這種復合地基的以下幾個方面進行詳細設計。主要包括四個方面，這些參數是樁的基礎參數：①樁徑。其數值大小主要和制樁設備有關，與長螺旋鉆孔管的直徑一般大小，管的直徑為0.4m，所以樁徑也要與該數值保持一致[2]。②樁長。樁長分為保護樁長和有效樁長，這兩種參數是針對樁端持力層而言。樁端的位置要符合規定，相關人員要將其與承載力高，壓縮性小的土層連接在一起。在該復合地基中，一般選擇粉土層為樁端持力層，這種選擇和現場地質剖面圖等要求指標是相符合的。③樁體強度，這是直接關系到樁體有效性的參數值，要做好設計和計算。④褥墊層參數，指材料選擇和厚度設計，該數值設計計算會直接關系到復合地基對荷載的承擔效果。
2地基處理方案的選擇
結合高層建筑的地質條件、埋深情況等，地下室底板之下的主要持力層是：厚度是7.0m的2號粉質粘土層、厚度是5.0~12.0m的3號稍密狀態粉土層與厚度20.0m的4號粉質粘土層。若按照天然地質設計筏板基礎來看，選擇3號粉土層視為下臥層承載力驗算無法滿足具體要求，僅僅考慮沉管灌注樁或按預制管樁設計，結合周邊工程錘擊樁的試樁情況，要求樁身進入到4號粉砂土層深度為3.0m位置，單樁承載性能偏低，樁體數量不斷增加，會產生明顯的擠土效應。施工完成后所施打的樁體來將所施打樁體向上抬并擠斷。開展錘擊樁施工時，會對旁邊的安裝房子構成極大的威脅，因此，此種地基是不合適的。結合地質實況，若選擇采用筏板基礎，只是3號土層是無法滿足承載力要求的，此時，需作加固處理，全面考慮在3號土層內使用素混凝土灌注樁，將其視為增強體，進而形成了素混凝土樁與3號土層全面承擔荷載的復合性地基，以增強3號土層地基承載性能。
3高層建筑素混凝土樁復合地基設計
城市化進程的不斷推進，城市的高層建筑工程數量不斷增加，對高層建筑工程質量提出了更高的要求。當前，為保證高層建筑工程結構質量，做好素混凝土樁復合地基設計變得極其關鍵，其直接影響著高層建筑工程結構的穩定性與安全性。3.1素混凝土樁的相關參數設計（1）樁徑d：樁徑直接影響著成樁設備，可選擇長螺旋鉆孔管內泵混凝土成樁，要求樁徑要控制到400.0mm。（2）樁長L：素混凝土樁要求相關的樁端要坐落于壓縮性小、承載力高的土層之上。結合場地地質剖面圖與土的物理學指標，要求素混凝土樁最好選擇第10層中砂作為樁端的持力層，要求樁長控制到12.5m，而保護樁的長度控制到0.5m，要求有效樁的長度控制在12.0m。（3）樁體強度。（4）褥墊層材料與厚度。3.2素混凝土樁設計計算在計算中涉及到的計算公式都要符合相關技術規范，如《長螺旋泵壓混凝土復合地基技術規范》等。在這些公式中，有針對單樁方面的，如對其豎向承載力特征值Ra進行計算的公式，也有針對復合地基承載力特征值fpk進行計算的公式。分別如下所示：Ra=（upni=1Σqni×li+qpAp/γsp）公式中的U代表樁周長，n為土層數，q為土層的極限側阻力，qn和qp分別代表計算值和標準值，l為土層厚度，γ為調整系數，有固定值。fpk=jRa/Ap+β（1-j）fakj在公式中代表面積置換率，Ap為樁的截面積，β為樁間土承載力折減系數，fak是地基承載力特征值。將相關數值代入公式中，對承載力特征值進行計算，根據復合地基承載力特征值計算公式，對復合地基面積置換率進行換算，然后將其帶入樁間等校圓面積計算公式A=Ap/j中，求出j值，將其作為素混凝土樁在地基中布設的參考依據[3]。3.3樁體強度設計計算在樁體強度設計中要按照公式fz≥3Ra/Ap相關公式，對fz進行計算，fz代表的是抗壓強度平均值。根據此計算值，可以對樁體混凝土型號進行選擇，對其強度進行控制。3.4褥墊層材料選擇及厚度設計在對褥墊層進行設計時，應先對整樁土荷載分擔比例進行調整，對基礎底面應力進行集中。在材料選擇方面，應用級配砂石，設計人員還要對其配合比進行設計，砂石的粒徑也要控制在一定范圍。褥墊層厚度要與工程實際要求相符合。3.5素混凝土樁復合地基變形計算素混凝土樁復合地基只是起到提高承載力的作用，并不能阻止地基沉降或變形，只是在一定程度上降低變形速度或減輕沉降變形后果。所以還要對其進行變形計算，主要包括兩方面：一方面是對復合土層的壓縮模量進行計算，這種復合模量法會對地基變形量進行計算。在計算中，需要將復合地基施工之前的天然地基作為參考對象，計算出其壓縮模量，然后根據天然地基和復合土層分層模量關系，計算復合地基的壓縮模量，該壓縮模量用E表示[4]。相關公式如下.λ=fpk/（βfak）E=λE′復合土層分層壓縮模量為天然地基壓縮模量的λ倍。另一方面還要對地基中心點的沉降量進行計算，地基中心點變形深度計算出后，還要和設計要求進行對比，只有小于設計值，素混凝土樁復合地基設計才算合理。
4結語
混凝素土樁復合地基對高層建筑地基處理來說，應用效果明顯、性價比高，但要保證地基起到顯著效果，還要對地基方案進行合理設計，樁基大小、強度、布置、褥墊層設計等使復合地基承載能力，建筑沉降變形滿足建筑要求，安全可靠。因此，從長遠角度來看，為打造更為穩定、牢固的高層建筑結構質量，應重視對混凝素土樁復合地基的設計，只有打好地基，才可充分凸顯高層建筑的應用價值。
參考文獻
[1]張青松.素混凝土樁復合地基在高層建筑中的應用[J].中國高新技術企業，2015（18）：147~149.
[2]邸海燕，馬潤勇.某高層建筑素混凝土樁復合地基的設計[J].土工基礎，2016，23（02）：32~34+72.
[3]周林生，宋國棟，嚴益民.高層住宅素混凝土樁復合地基設計[J].建筑技術，2017，40（01）：53~55.
[4]萬罡.素混凝土樁復合地基在鄭州某超高層建筑中的應用[J].西部探礦工程，2015（S1）：50~51.
作者:能 單位:貴州省城鄉規劃設計研究院