桩筏基础设计方案优化若干问题

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1、桩筏基础设计方案优化若干问题摘要：对于高层建筑的基础设计，桩筏基础应用越来越广泛，源于其在控制沉降和满足承载力方面的可靠性。但基于设计优化的角度，桩筏基础设计中的一些问题值得进行探讨，诸如设计思路中对承载力提高与沉降控制两种思想的侧重，布桩方案中所谓“外强内弱”与“内强外弱”择选，及设计优化方法优劣探讨等。关键词：桩筏基础设计方案优化问题中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：基于实践，对于桩筏基础设计的探讨方向及问题，归纳为以下几个方面：设计思路的选择，主要为侧重于沉降控制，还是侧重承载力控制的设计思路；布桩方式的选择；对筏基下土体承载能力的考虑和相应举措；柱墙下

2、面布桩的合理与可行与否；还有如何实现更好的优化设计。以上各问题与模块相互关联，互相影响，通常需整体考虑，互相借衬。1设计思路的选择桩筏基础的设计思路，关键的有两个方向：一以考虑建筑物沉降还有不均匀沉降的控制为主；二为基于地基的承载力提高为主。两种设计思路的选择，基于具体的设计条件，这里排除沉降量不需作为主体考虑因素的端承桩，主要探讨端承摩擦群桩和摩擦群桩和桩筏基础设计。7由于岩土工程充满复杂性，桩筏基础沉降的计算也较为繁杂，且充满不准确性，很多的设计人员并没有顾及到地质条件的不同，只是单纯将桩基直接与基岩结合，造成嵌岩深度有越来越深的趋势，产生这种现象的原因是丝毫没有考

3、虑地基土参与荷载的可能。对此，应提倡沉降控制为主体的设计思想，以帮助矫正上述不正当的设计倾向。对于深厚土层尤其是深厚软土层，其桩筏基础的失效结果，很大部分都是因为总体的沉降过大而造成的。在这种的情况下，采取承载力控制为主的设计思想显然就不合适。桩筏基础的沉降量主要包括桩体压缩量、下卧土层的刺入量和压缩量。而下卧土层压缩量是深厚软土地基沉降的最为主要的组成部分。同时，深厚软土地基上面的建筑物，其沉降量和工程的投资是呈非线性关系的，过大的沉降量不但会影响建筑物的使用功能，还会导致安全隐患；轻者产生了不均匀的沉降，重者会破坏工程的整体效果。此时，应重视沉降量的分析，将沉降量控

4、制在一个合理的值域是具有很大意义，应采取沉降量控制为主的设计思路。2布桩方案的讨论7布桩方式其实与实际设计的联系非常密切，这里探讨两种不同的布桩方式：即“外强内弱”式及“内强外弱”式。以上源于两种工程力学现象的经验认识，一是筏基的沉降会表现出盆底状的沉降曲线，也就是中间大而周围小；二是外桩顶的反力则表现为倒盆底，就是角桩的反力大于边桩。当然以上均是基于“均匀布桩”传统布桩方式而言的。如此，若考虑从控制各个桩反力相同的角度来说，为使角、边桩以及内部桩之间表现为不同的差异，一般都会采用“外强内弱”的方式，如果单单从减少沉降的差异，就采用“内强外弱”的方式。对两种不同的布桩方

5、式进行相对比较，“内强外弱”式可以减少筏基当中的弯矩还有上部分结构所产生的次生应力；另外一种“外强内弱”式比较容易在筏基中产生大的弯矩，所以对上部结构的刚度要求会很严格。图1基础底部沉降分布图2基础顶面应力分布7从图1可明显的看出，“外强内弱”的布桩方式可以有效的减少沉降量，但是同时却增加了差异沉降量；“内强外弱”的方式减少了差异沉降，但是在沉降量方面却略有增加。再从图2我们可以看出改变布桩的方式会对基础应力影响较大的结论，其中“外强内弱”布桩基础的弯矩是最大的，“内强外弱”呈现出弯矩最小。所以我们总结：“外强内弱”的方式可以减少总体沉降的数量，但是差异沉降大而且基础弯

6、矩增加，影响到了整体的经济效益。“内强外弱”的方式总体沉降量较增加些，但是差异沉降以及基础弯矩都不会太大，所以，当对于总体沉降量要求不高的时候，就可以采用“内强外弱”的布桩方式。要注意两种不同方式的选择，关键在于上部结构的形式以及地基条件。对于布桩强弱的调整，包括桩长、桩径、桩间距以及桩身的刚度。在经济合理、不增加技术难度、抛开现场的地质与施工条件的前提下，采取长短桩结合和柔性桩刚性桩的混合布置最合适。此外，“内强外弱”可以有效的较少筏板基础的整体弯矩，如果这时采取柱墙下布桩，则可以有效的减少筏板基础的局部弯矩。在筏板下布桩，可以减少筏板跨中的集中荷载，进而减少筏板的局

7、部弯矩和底板配筋率。从这样的设计思想出发，可以考虑采用柔性桩来加固筏基底部的土体，这样可以替代筏基底部的刚性桩，也可以在柱墙的下面布长桩，筏板之下布短桩等等。同时还要考虑到一点，单桩承载力大的部分太过密集可能就会对筏板抗冲切带来不好的影响，这时我们可以将那些筏基做成格构式的基础形式，这样可以增加基础的抗冲切能力。3筏基下土体的承载能力和筏基设计优化方法3.1筏基下土体的承载能力7随着理论水平以及实践经验的丰富，从现场实测和模型试验都提示土体承受能力的重要性。总体而言，在工程基础中桩和土共同分担承载力的比例由地质条件、布桩形式还有施工的方式