墩基础的设计及构造探讨.doc

墩基础的设计及构造探讨【提要】在建筑工程设计中，常会遇到因地质条件复杂，持力层较深，采用独立基础时土方开挖量较大，而采用挖孔桩基础时桩的长度相对较短，这时基础的承载力是按桩基础计算还是按墩基础计算，是设计人员必须认真对待的问题。墩基础是介于桩基础和独立基础之间的一种基础形式，其外形类似于桩基础，而承载力计算却与桩基础有很大差异。本文根据相关规范及实践经验总结了墩基础的设计和构造，供设计人员参考。【关键词】墩基础桩基础独立基础【中图分类号】tu97【文献标识码】a 文章编号：墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后浇注混凝土而形成的，由于截面尺寸较大，长度相对较短，粗大似墩，故称为墩基础，墩基础形式如图1。全国民用建筑工程设计技术措施-结构规定：挖孔桩长度小于6m及l/d3时，按墩基础设计； 建筑地基基础设计规范理解与应用指出：对于大直径墩基础，其设计原理是按照深埋的独立基础进行计算的，其端阻力按修正后的地基承载力特征值进行计算，在变形可以控制的条件下，墩基础的中心距不必限制。墩基础按是否嵌岩，可分为嵌岩墩基础和非嵌岩墩基础，按是否扩底可分为扩底墩基础和直墩基础。由于墩基础施工方便，施工机具简单，施工时无噪音，速度快，无振动，并且容易探明是否达到设计要求的持力层，必要时可做试验测定其物理特性，因而被广泛的用于各种工业与民用建筑工程、桥梁工程、煤矿建设等工程中。一、墩基础的设计基于墩基础的设计原理是按照深埋的独立基础进行计算，设计时应满足一般独立基础的设计规定：1、单墩承载力特征值（ra）计算时不考虑墩身侧摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的地基承载力特征值(fa)或按地基土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值进行计算。岩石持力层地基承载力特征值不进行深宽修正。单墩承载力特征值按下式计算：ra = faapfa修正后的地基承载力特征值， ap墩底横截面面积2、墩基础地基承载力特征值的确定应符合国家标准建筑地基基础设计规范gb500072002第5.2.3条的规定。3、墩身混凝土强度应满足墩基础承载力的设计要求，验算应符合国家标准建筑地基基础设计规范gb500072002第8.5.9条的规定。4、在水平荷载作用下，墩基础的受剪承载力计算应按混凝土结构设计规范gb500102010第7章第5节的有关规定计算。5、墩基础的混凝土强度等级小于其上部的柱的混凝土强度等级时，尚应按照gb500072002的有关规定验算墩基础顶面的局部受压承载力。6、当墩基础受力层范围内有软弱下卧层时，应按建筑地基基础设计规范gb500072002第5.2.7条进行验算。7、墩基础沉降验算尚应按照gb500072002第5章第3节的有关规定计算二、墩基础的构造1、墩基础的直径一般为8002000，扩底直径d与墩身直径d之比宜小于3，扩底墩的底面宜挖成锅底形，其矢高c可取（0.150.20）d，且不小于200mm。2、扩底墩端侧面的斜率应根据实际土体成孔及土体自立条件确定，a/h可取1/41/2，砂土可取1/4，粉土、黏性土可取1/3 1/2。3、墩身混凝土强度等级不得低于c25，钢筋保护层厚度不得小于50mm。4、墩基础的主筋应按计算确定，纵向钢筋配筋率宜取0.5%0.2%，且不小于1216mm，纵向钢筋应沿墩身周边均匀布置，箍筋810200mm。5、墩基础成孔宜采用人工挖孔、机械钻孔的方法进行施工，并应采取适当的安全措施。6、对于一柱一墩的墩基础，柱与墩的连接应按设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定。当墩与柱直接连接时，柱边至墩边之间的最小间距应不小于200mm，并应进行局部承压验算。7、柱下独立墩基础，墩顶处应在纵横两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定，梁高不小于柱间跨度的1/12，配筋不小于按柱上最大轴力的0.1（8度、9度）、0.05（6度、7度）为拉力计算的配筋，当柱间距较大设置连系梁有困难时，应将承台加高做大，原槽浇灌或采取其他有效措施。8、墩基础与上部柱采用插筋连接，其插筋的数量、直径以及钢筋的种类应与上部柱的纵向受力钢筋相同，插筋锚于墩基础内的长度应按受拉钢筋考虑。9、相邻墩的墩底标高一致时，墩位按上部结构要求及施工条件布置，墩中心距可不受限制。持力层起伏很大时，应综合考虑相邻墩的墩底高差与墩中心距之间的关系，进行持力层稳定性验算，不满足时可调整墩距或墩底标高。10、墩底进入持力层的深度不宜小于300mm。当持力层为中风化、微风化、未风化岩石时，在保证墩基础稳定性的条件下，墩底可直接置于岩石面上，岩石面不平整时，应整平或凿成台阶状。三、结语在建筑结构设计中，应根据工程地质实际情况，采用适合的基础设计方法，这样才能保证基础结构设计合理，保证整个结构的安全。在特殊情况下，只有持力层相同且承载力特征值不小于200kpa及控制住沉降差及墩底的高差时，允许墩基础和挖孔桩基础混用。按墩基础设计比按挖孔桩基础设计的承载力要小很多，按墩基础设计是偏于安全的。参考文献：1全国民用建筑工程设计技术措施-结构 m北京：中国计划出版社，20092 gb50007-2002 建筑地基基础设计规范 s北京：中国建筑工业出版社，20023 gb50010-2010 混凝土结构设计规范 s北京：中国建筑工业出版社，20104 j