巧用减沉桩基轻松节省千万造价

背景介绍

南方平原地区尤其是沿海地区，由于土质较差淤泥质土较多，地基的天然承载力普遍不高（通常在50~70KPa），对于多层建筑或单层地库而言，往往会给设计人员带来一种纠结：采用天然基础又“不放心”、采用桩基又“有点浪费”。

因为，天然地基即使满足承载力要求，基础沉降也可能偏大不满足要求或者担心软件“沉降算不清”而让人“不放心”，因此建筑基础多以常规桩基居多，既满足了承载力，同时也满足沉降要求，在抗浮不足的情况下，还可以提供抗拔力，但是未考虑桩间土的作用。

本文今天要探讨的就是，同时考虑桩和桩间土共同承担荷载的基础，即减沉疏桩复合基础，使得基础设计更“让人放心”、又不会觉得“有点浪费”。

沉降控制复核桩基

在天然地基承载力基本满足要求，但沉降不满足的情况下，通过设置适当数量的疏桩，利用桩沉降较天然地基小很多的特点，来改善整个基础的沉降使之满足要求，同时桩还可以提供抗拔力。

减沉桩基设计要求

1 、复合桩基中的桩宜采用桩身截面边长小于等于250mm~400mm、长细比在80~100左右且桩身质量有可靠保证的预制方桩。

桩距不宜小于5d~6d，并应按桩端穿过高压缩性淤泥质土层、并进入压缩性相对较低的持力层的要求选择桩端埋深。复核桩基承台埋深不宜小于建筑高度的1/15。

2 、桩与承台下地基土共同承担外荷载的原则如下：

当作用在承台地面的荷载准永久值大于复合桩基中各桩的单桩极限承载力标准值之和时，桩承担相当于各单桩极限承载力标准值之和的荷载、承台下地基土承担余下之荷载；

当作用在承台底面的荷载准永久组合值小于等于复合桩基中各桩的单桩极限承载力标准值之和时，桩承担全部荷载。

复合桩基单桩极限承载力标准值Rk图

减沉桩基受力特征

桩土复核基础的受力情况是与时间有关系的，其承担荷载的比例是随着时间变化的。初始加载状态时，桩土共同分担上部荷载，随着时间推移桩承担荷载慢慢增加，土承担荷载慢慢减少，当桩达到承载力极限时桩身产生刺入变形，此时上部多余荷载由土承担，既取初始状态与终状态包络就可求得基础最不利内力。桩土分担比例随时间变化如图所示。

桩土分担比例随时间变化图

减沉桩基沉降计算

最终状态下，桩土分担的荷载比例已经明确。由于桩土的共同变形，此时基础的总沉降为桩的沉降量加土的沉降量。桩与土的沉降用其各自承担的荷载分别计算即可。

减沉桩基使用条件

天然地基承载力基本满足要求，但是沉降过大。桩距大于6d。桩总承载力小于上部荷载。

相关项目情况

某多层带地下室建筑，原设计采用常规桩基，单柱下设置4桩，上部荷载全部由桩承担。

原设计桩基方案图（桩径400，单柱下4根）

项目调整后

采用减沉疏桩复合基础，桩土共同承担上部荷载，单柱单桩，土主要承担荷载，利用桩来控制沉降。使得桩数减少了3/4。取得了良好的经济效应。

调整后桩基方案图（桩径400，单柱下1根）

江浙沿海地区项目情况

以江浙长兴地区某项目的10万平小区为例；一层地下车库3万平，柱距为6X8米，柱子数约700。以本公司项目经验计算，单柱下单桩长度40~50米直径400~500管桩或单柱下两桩基础，桩长20~30米，采用减沉疏桩复合基础后，采用单柱单桩桩长20米左右，桩径400左右。以江浙地区管桩单价450元/米计算，3万平地库仅桩基部分可节省约800万造价，效益明显！

附：采用梳桩减沉基础实测沉降与计算沉降值对比工程案例

注：本表引自岩土工程学报中国建筑科学研究院刘金砺、邱明兵相关论文。