挖孔墩基础在深圳某电力工程中的应用

摘要：本文就挖孔墩基础在深圳某电力工程中的应用进行探讨。

关键词：墩基础；持力层承载力

Abstract: this paper based in shenzhen dug hole pier a power application are discussed.

Keywords: pier foundation; Bearing capacity

中图分类号：U443.22 文献标识码：A文章编号：

概述

墩基础是利用人工或机械事先挖掘成孔，然后在孔中灌注混凝土而形成的短粗构件。相对于灌注桩基础而言，其截面尺寸较大而长度相对较短，可看作是灌注桩基础的特殊形式；也可视为深埋的扩展基础。

从桩长与桩径之比的角度对墩基础做出限定的有：

《全国民用建筑设计技术措施-结构（地基与基础）》（2009年版）附录H（挖孔桩基础）中规定：桩长少于6m及L/D≤3时按墩基进行设计（L-桩长、D-扩大头直径）。

《深圳市地基基础勘察设计规范》SJG01-2010 第11.5.1条规定：桩的设计直径大于0.8m、有效桩长小于6.0m时，宜按墩基础或独立基础设计。

《湖北省地基基础设计规范》DB42/242-2003第10.5.1条规定：埋深大于3m、直径不小于800mm、且埋深与墩身直径的比小于6或埋深与扩底直径的比小于4的独立刚性基础，可按墩基进行设计。墩身有效长度不宜超过5m。

墩基础近年来广泛应用于工业与民用建筑、桥梁等工程建设，在良好持力层深度适当、无软弱下卧层、地下水位标高低于持力层底标高时尤为有利。良好持力层包括岩石类，中密以上的碎石土、砂类土，中硬以上的粘性土等地层。

墩基础的设计

墩基础属于深基础，《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002及《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008均未对墩基础设计作出明确规定。

1.墩基础的竖向承载力：

墩基础的承载力介于桩基与天然基础之间，以端承为主。墩基础准确的竖向承载力可通过载荷试验方法确定，试验方法包括孔内墩底平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验、或单桩竖向载荷试验方法。但这些方法耗时长、费用较高。

目前墩基础多采用近似法即经验公式进行计算：墩基础被视为深埋的独立基础，单墩承载力特征值采用根据《建筑地基基础设计规范》GB50007―2002第5.2节修正后的持力层承载力特征值或由抗剪强度指标确定的承载力特征值（而非桩的极限端阻力特征值）。由于其计算结果与实际受力情况有一定的差异，偏于保守，墩底持力层承载力特征值可依据当地地基基础规范乘以大于1的调整系数予以调整。但岩石持力层不予调整，其承载力也不进行深宽修正。

当墩长在墩与桩临界值附近时，其承载力应分别按深基础及不考虑墩身侧摩阻力的桩基础（端承桩）计算，取小值，且需进行桩身承载力计算。

2.墩身承载力:墩身混凝土强度验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007―2002第8.5.9条的规定，即按照桩基础的桩身混凝土强度要求验算。

3.墩基础的沉降计算、墩底压力的计算、墩底软弱下卧层验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007―2002第5章地基计算中的有关规定。

挖孔墩基础的构造要求

挖孔墩基础的构造遵循挖孔灌注桩的构造规定，各地地基基础规范根据当地情况在《建筑桩基技术规范》JGJ94的基础上于细部有所调整。

1.墩基成孔宜采用人工挖孔、机械钻孔的方法施工，墩底扩底直径不宜大于墩身直径的2.0倍，桩身轴线与扩底斜边的夹角，在强风化岩层中不宜大于30o，在土层中不宜大于15o；

2.墩基础一般应设计为一柱一墩，柱与墩的连接以及墩帽（或称承台）的构造，应视设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定，可设置承台或将墩与柱直接连接。当柱与墩的连接不能满足固接要求时，则应在两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定。当设置承台时；墩嵌入承台内的长度不宜小于100mm；墩顶纵向主筋应锚入承台内的长度不宜小于35d；

2.墩身混凝土强度等级不应低于C25，水下灌

注混凝土时不应低于C30；

3.墩身的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注混凝土不得小于50mm，宜取70mm；

4.配筋要求：

(1) 按构造配筋时，纵筋长度不小于三分之一墩高；当需配置受压钢筋时应通长配筋；穿过较厚填土层或软土层而进入硬土层较浅时应通长配筋；

(2)配筋率：墩身按构造配筋时，纵向钢筋直径不应小于12mm，根数不应少于6根，间距不宜大于300mm，净距不应小于80mm，沿桩身圆周均匀布置；墩身配筋率不应小于0.2%；对承受竖向荷载特别大的墩基础，配筋率应由计算确定；

(3)箍筋宜采用螺旋式，直径不小于8mm，间距宜为200～300mm，墩顶1.0-1.5m范围内箍筋宜适当加密；应每隔2m左右设置一道直径不小于12mm的焊接加强箍筋；

5.相邻墩墩底标高一致时，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。

6.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。

工程实例

1.深圳某电力工程，工业厂房，三层框架结构。所在区域抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35s。场地原始地貌单元为山区高丘陵坡地前缘，原为采石场地，后经填方整平。地下水埋藏较深，勘察深度内未量测到地下水位。场地地层自上而下为人工填石层，加里东期混合花岗岩的中、微风化层。其各岩土层工程地质特征如下：

①人工填石：灰褐、黄褐、杂色，填石成份为中-微风化混合花岗岩，粒径一般2-40cm，个别大者可达60cm以上，不均匀含粉质粘土及砂砾，局部粉质土及砂砾富集为人工填土，稍湿，松散~稍密状态。

②中风化混合花岗岩（）：褐红、褐黄色，裂隙发育，裂隙及岩石面铁质浸染，岩芯呈碎块、饼状，岩块坚硬，合金钻进困难。承载力特征值2000kPa。

③微风化混合花岗岩（）：灰色，见有少量裂隙发育，裂隙面铁质浸染，岩芯呈短柱、碎块状，岩石新鲜、坚硬，需用金刚石钻进。承载力特征值5000kPa。

场地内加里东期混合花岗岩的中、微风化层沿东南-西北走向呈由浅至深变化。

2.基础设计：根据场地地质条件、施工环境情况等因素，基础选用人工挖孔扩底灌注桩基础，一柱一桩，桩身直径1.2m，扩底直径2.2m，以中、微风化混合花岗岩为桩端持力层，桩端进入持力层深度不小于1.0m。但由于中、微风化混合花岗岩层东南-西北向由浅至深变化，导致人工挖孔灌注桩有效桩长在4m-12m范围内变化。因此，本工程基础形式为人工挖孔扩底灌注桩基础+人工挖孔扩底墩基础。扩底墩基础的墩身直径取1.2m，扩底直径2.6m，墩底进入持力层深度不小于0.5m，配筋及构造做法均同于人工挖孔扩底灌注桩基础。施工完毕经检测得知：承载力及变形均符合规范要求，满足工程要求；按天然基础的设计方法计算所得承载力远低于载荷试验实测值，是偏于安全的。

结语

如上所述，挖孔墩基础作为一种特殊的基础形式，按天然基础的设计方法进行计算是可行的。在工程设计中，设计人员应认真分析地质情况，综合考虑场地、施工工期、施工环境、工程造价等因素，选择安全，经济、合理的基础方案。

参考文献

[1] GB50007-2002建筑地基基础设计规范；

[2] 全国民用建筑设计技术措施-结构（地基与基础）（2009年版）；

[3] SJG01-2010深圳市地基基础勘察设计规范；

[4] DB42/242-2003湖北省地基基础设计规范；

作者简介

韩晓晶（1970-）、女、一级注册结构工程师、中国建筑技术集团有限公司广西设计院、广东、深圳、