长短桩在工程策划中的适用性

作者：武志玮 刘国光 徐有华 单位：中国民航大学机场学院机场工程研究基地 嘉德置地管理(上海) 有限公司

沉降控制原理(a)和3(b)给出了常规桩基设计(长桩方案)和长短桩基设计对地下室底板变形的影响，可见，在地下水位较高地区，高层建筑塔楼范围的竖向向下荷载大于裙房及地下室区域，考虑地下水浮力，引起塔楼范围内桩基抗压，离塔楼较远处的地下室区域桩基抗拔，两者之间的桩基存在抗拔兼抗压、从抗压到抗拔的压力渐变区域。由于长桩侧摩阻力较大且所进入土层压缩模量较低(表1中⑦层)，对地下室底板的弹性支撑作用比短桩强。将阴影部分所对应位移由正转负(向下为正)的底板区域定义为位移渐变区，如(b)所示。如果在位移渐变区采用长桩基础(桩端进入表1中⑧2层)，则地下室底板的变形速率将超过采用长短桩基的情况，从而加剧地下室底板变形不协调，直接造成配筋增加。

长短桩基对底板配筋的影响

基础抗压长桩选PHC－A600(110)－45b，抗压短桩选PHC－B400(80)－20。通过有限元分析，得到以下结果:1)底板厚度为800mm和700mm时，底板x向配筋。其中，图4配筋以构造为主，图5配筋以计算为主。可见，在相同桩基布置条件下，减小板厚引起位移渐变区计算配筋量增加，而对纯地下室区域的配筋影响较小，即减小底板厚度后，底板钢筋总用量略有增加。2)底板厚度与成本关系拟合曲线如图6所示，底板沉降位移分布。如仅考虑底板厚度和成本的关系，底板厚取740mm时经济性最好。然而，由于影响成本的因素较多，每一种影响因素和成本之间均存在与图6类似的关系曲线，本算例中综合考虑了5种影响工程成本的主要因素(钢筋用量、土方、混凝土、基坑和桩)，最终将底板厚度确定为700mm，使得底板变形更加均匀，从而充分发挥了混凝土和钢筋的材料性能，降低了底板厚度。3)底板成本影响因素对比如图8所示。由图8可知，尽管底板厚取800mm时钢筋总量低、抗拔桩数量少，但综合考虑土方开挖、混凝土用量、基坑维护和桩基成本等因素，底板厚选用700mm时经济性更高。综上可见，长短桩基础虽增加了位移渐变区的沉降量和配筋值，但明显节省了工程总费用，效果显著。

试验检测

不同试验点曲线变化规律接近，无显著变形异常，说明长桩和短桩工作性状稳定，试验结果可作为桩基设计和底板沉降控制的依据。抗压桩最大沉降量为9.97mm，最大回弹量为4．64mm，回弹率为46.5%。桩身结构完好、桩头填芯加固处理后，长桩竖向抗压极限承载力标准值为7680kN，短桩竖向抗压极限承载力标准值为2000kN，均满足设计要求。通过桩基检测试验可知，桩基工作性状达到设计要求，满足承载力及底板沉降控制目标，保证了结构设计的安全性。

结论

采用长短桩基础并选择合理底板厚度可有效优化成本，因素—成本曲线是普遍存在的。由于影响成本的因素较多，项目条件各有不同，难以归纳统一的公式对成本进行定量计算。因此，可根据项目特点抓住主要因素，通过枚举试算，获得相应的因素—成本关系曲线。长短桩基础可主动控制底板变形，符合规范要求并能充分发挥材料性能，在保证结构安全的同时避免了无效投资。