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建筑物樁基的設(shè)計應(yīng)滿足以下幾個方面的要求:
1. 樁基的安全性方面:首先樁與地基土之間的作用是穩(wěn)定的,即當(dāng)樁基受到建筑物傳來的各種荷載作用時,樁與土的相互作用應(yīng)保證樁有足夠的承載力;同時應(yīng)保證樁基不致產(chǎn)生過大沉降和不均勻沉降,水平荷載作用下不致產(chǎn)生過大的彎矩和撓曲變形,上拔荷載作用時不致產(chǎn)生過大上拔量;其次是樁自身的結(jié)構(gòu)承載力是足夠的,即樁基的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須在材料強度的容許范圍內(nèi)。
2. 樁基設(shè)計的合理性方面:首先是樁型和施工方法的選擇,應(yīng)根據(jù)建筑物對荷載和沉降的要求及基礎(chǔ)尺寸選擇合適的樁型??紤]到各種類型的樁和其成樁方法都有適用的土層條件,必要的巖土勘察資料將是樁基設(shè)計的主要依據(jù),如地下水水位深度和腐蝕性、各土層的物理力學(xué)指標(biāo)、砂土的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)等都是必須查明的指標(biāo)。環(huán)境條件是影響施工方法的主要因素之一,如施工所帶來的振動和噪聲、廢泥漿的排棄都會對場地周圍的環(huán)境造成污染。另外,施工的技術(shù)力量、施工設(shè)備和材料供應(yīng)的可能性也會影響樁型和施工方法的選擇;其次是樁的幾何尺寸和樁的布置。樁徑和樁長是樁基設(shè)計的兩個重要指標(biāo),受樁頂荷載特性、地質(zhì)條件、樁的類型及成樁方法等多種因素影響;樁徑的大小應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、樁基造價與單位承載力之比、樁的長徑比等因素綜合確定;樁長的確定關(guān)鍵在持力層的選擇上,一般在承載力滿足設(shè)計要求的前提下,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察資料選擇壓縮性小、強度高、較穩(wěn)定的土層或巖層作為樁端持力層,且樁端全斷面進入持力層的深度應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范的要求,如對于黏性土和粉土不宜小于2倍樁徑,砂土不宜小于1.5倍樁徑,這對提高樁的承載力,減少沉降和不均勻沉降起很大作用。但當(dāng)存在軟弱下臥層時,樁端以下硬持力層的厚度不宜小于3倍樁徑。另外,確定樁長時要考慮地基土特性的影響,如樁應(yīng)穿過可液化土層、濕陷性黃土等非穩(wěn)定土層。樁的布置應(yīng)和基礎(chǔ)平面形狀及基礎(chǔ)上荷載的分布規(guī)律相適應(yīng),盡量使群樁的承載力合力點與長期荷載的重心重合,并使樁基受水平力和力矩較大方向有較大的抗彎截面模量,以增加上部結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力,減少不均勻沉降。樁中心距的確定是布置樁的關(guān)鍵;樁距不能太小,否則將造成樁間土的應(yīng)力重疊,出現(xiàn)明顯群樁效應(yīng),影響樁承載力的充分發(fā)揮;在軟土地區(qū)打樁,特別是擠土樁,樁距過小會使樁周土產(chǎn)生過高的孔隙水壓力而引起地面隆起,使打下的樁發(fā)生側(cè)向偏位和上浮,對樁的進一步施工帶來不利影響;而在粉土和砂土中的擠土樁,擠土效應(yīng)可能使沉樁阻力逐步增大致使樁無法沉至設(shè)計標(biāo)高;但樁距也不宜過大,否則會加大承臺尺寸和承臺彎矩,提高工程造價。最后,同一結(jié)構(gòu)單元宜避免采用不同類型的樁。
3. 樁基設(shè)計的經(jīng)濟性方面:對特定的地質(zhì)條件,可以有多種樁基方案滿足建筑物的使用要求,這時就應(yīng)從施工的可靠性和經(jīng)濟性、樁型的地區(qū)性等方面進行多方案的比較,力求樁的承載能力最大限度的發(fā)揮,減少樁基造價。