建筑桩基沉降验算初探_建筑设计论文发表

建筑桩基沉降验算初探

1 王文俊2 陈江

【摘要】桩基础的沉降问题是岩土工程的一个复杂的理论问题，并有重要的实际工程意义。本文通过工程实例，按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）要求，分别按实体深基础法和明德林应力公式法，进行了桩基沉降计算，并与沉降观测资料进行对比，对桩基沉降计算方法的合理选择取得了较高的参考价值。

【关键词】 桩基沉降验算、实体深基础法、明德林应力公式法

一、前言

桩基础的沉降问题是岩土工程的一个复杂的理论问题，并有重要的实际工程意义。建筑工程中大多采用的是群桩基础，群桩的沉降是桩、承台、地基土共同作用的结果，建筑物类型、桩基础的规模、桩数、桩距、桩长、桩的类型、地质条件等均对群桩沉降有影响。群桩沉降由桩间土及桩端以下土的压缩、桩端土刺入变形及桩身弹性压缩等组成。由于建筑物设计时采用的设计原则不同，其变形特征可能有很大差别，更增加了群桩沉降计算的难度。因此，如何选择合理的计算方法较准确的预测沉降是当前岩土工程研究的一个重要课题。

二、桩基沉降验算的相关要求及方法

（一）规范规定的验算要求及计算方法

《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）要求对建筑物的桩基验算提出如下要求：

1、以下建筑物的桩基应进行沉降验算。

（1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；

（2）体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基；

（3）摩擦型桩基。

2、桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值。

3、计算桩基础沉降时，最终沉降量宜按单向压缩分层综合法计算，地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论按实体深基础法（桩距不大于6d）或其他方法（如明德林应力公式法）计算。

（二）实体深基础法和明德林应力公式法的区别

1、实体深基础法

实体深基础用于（桩距不大于6d）的群桩基础，将群桩与桩间土是为一个整体，桩端处为实体基础的埋深，土中应力仍采用各向同性均质线性变形体理论计算，按单向压缩分层总和法计算桩基最终沉降量。计算公式如下：



s —— 桩基最终沉降量； s，—— 按分层总和法计算出的桩基沉降量；

ψp—— 桩基沉降计算经验系数； n —— 桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数；

Esi—— 实体基础支撑面以下第i层土的压缩模量，采用地基土在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量。

2、明德林应力公式法

根据桩在土中的工作性状，可将桩侧阻力和桩端阻力简化为作用在半无限空间体内的不同深度处的各集中力。按弹性理论的明德林解可以求得由各集中力作用下叠加而形成的土中应力场，用分层总和法计算桩端以下压缩层范围内各土层的压缩量。该法能考虑桩基中桩数、桩距、不规则布桩及不同桩长等对沉降计算的影响。计算公式如下：



s —— 桩基最终沉降量；ψm —— 桩基沉降计算经验系数；

m —— 桩端平面以下压缩层范围内土层总数；

Esj，i—— 桩端平面以下第i层土的压缩模量，采用地基土在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量。

三、计算实例

温州市某学校教学楼，建筑物5层，楼高23.30m，框架结构，基础类型为柱下承台，最大柱荷载2000kN/柱。根据设计方案该工程采用端承摩擦桩，桩型采用预应力管桩，桩径600mm，桩长52m。沉降计算选取代表性钻孔地质情况见下表

 

压缩层厚度Z=6.00m，桩基最终沉降量为5.65mm。

经计算，两种方法所得沉降量均小于建筑物的沉降允许值，满足规范要求。但从计算结果来看，计算所得沉降量差别较大，实体深基础法计算结果明显大于明德林应力公式法计算结果。

该工程施工期间进行多次沉降观测，竣工时沉降变形已趋于稳定。根据沉降观测结果，最大沉降量为14mm，最小沉降量为11mm，介于两种计算结果中间。

四、结束语

通过该工程实例的理论计算和实际观测结果对比，两种理论计算方法计算结果与实际情况虽有一定偏差，但均能满足要求，偏差值也在可接受范围内。因工程实际情况比较复杂，理论计算模型并不能完全反应实际条件，故在桩基沉降验算中如何选用更合理的计算方法，如何确定相应的参数值，更准确的预测沉降变形，是一个长期而艰巨的研究课题。本文对该理论的研究有一定的参考价值。

参考文献

1、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002），中国建筑工业出版社，2002

2、《建筑地基基础设计规范》DB 33/1001-2003，浙江大学出版社，2003

3、顾晓鲁等主编，《地基与基础》（第三版），中国建筑工业出版社，2003

4、《工程地质手册》（第四版），中国建筑工业出版社，2007