减少沉降桩基础的设计目标12429.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.n 当前文档修改密码：8362839附录一 控制沉降为为设计目目标的减减少沉降降桩基础础之研究究* 国家教委跨世纪优秀人才基金、国家教委优秀青年教师基金和上海市科技启明星计划资助98上海海科技论论坛活动动之一: 桩基基设计新新思路“以沉降量量为控制制指标的的复合桩桩基设计计学术研研讨会”大会特邀报报告杨敏（同济大学学地下建建筑与工工程系，上上海20000992）提要 减减少沉降降桩基础础是现代代桩土相相互作用用理论研研究的重重要成果果之一，是是建立在在桩土相

2、相互作用用理论基基础上以以控制沉沉降变形形为设计计原则的的一种新新型基础础形式，本本文简要要介绍了了减少沉沉降桩基基础的发发展和设设计方法法，提出出了设计计建议，并并指出了了有待进进一步研研究的问问题。关键词 减少沉沉降桩 桩土相相互作用用 沉降一. 引言言减少沉降桩桩基础是是指按控控制地基基沉降的的原则设设计的桩桩基础，也也即在设设计时由由基础的的沉降控控制值来来确定桩桩数和桩桩长。减减少沉降降桩基础础目前在在工程界界也往往往被称为为沉降控控制复合合桩基、以以沉降量量为控制制指标的的复合桩桩基或疏疏桩基础础，在国国外称为为Creeep pille ffounndattionn，有时时也称为为

3、Friictiion pille ffounndattionn，Pilled rafft ffounndattionn，等等等。减少沉降桩桩基础是是现代桩桩土相互互作用理理论研究究的重要要成果之之一。众众所周知知，在实实际工程程中设计计采用桩桩基础的的原因不不外乎有有二个：或是因因为地基基承载力力不够，需需要采用用桩将上上部结构构荷载传传到深层层土或支支撑于坚坚硬持力力层，或或是因为为地基土土将会发发生较大大的沉降降变形，需需要采用用桩来减减少沉降降。因此此，合理理和恰当当的桩基基础设计计应根据据采用桩桩基的目目的不同同而分三三种不同同的情况况处理：1) 所有荷载由由桩承担担;2) 桩和筏板基

4、基础分担担上部结结构荷载载，桩既既要承担担荷载同同时也起起到减少少沉降变变形的作作用;3) 桩用于减少少或控制制沉降，基基础的承承载力主主要由基基础板承承担。然而，目前前的桩基基础设计计理论都都是建立立在满足足承载力力的基础础上的，也也即在桩桩基础设设计时均均按上述述第一种种情况处处理，完完全由上上部结构构荷载来来确定桩桩数和桩桩长。显显然，对对于由于于沉降过过大而设设计采用用桩基础础的情况况来说，采采用这种种传统的的桩基础础设计方方法是过过于保守守的，造造成了过过高的基基础工程程费用，并并且在设设计概念念上也不不甚明确确。减少少沉降桩桩基础就就是以沉沉降控制制为基础础并在设设计方法法上也有有

5、别于上上述常规规桩基础础的一项项新型技技术和基基础型式式，可用用于天然然地基强强度能满满足设计计荷载要要求但沉沉降却过过大的情情况下的的地基基基础设计计，即在在桩基础础设计时时按上述述的第三三种情况况处理。二. 减少少沉降桩桩基础的的研究及及发展1977年年英国BBurllandd教授等等学者根根据桩土土相互作作用理论论的研究究指出，对对于天然然地基的的强度能能满足设设计荷载载要求但但沉降却却过大的的情况，可可以采用用少量的的桩用于于减少基基础沉降降变形。1979年Hooper教授根据有限元的模拟分析，指出为了建立竖向刚度较大的桩土混合地基而需要的桩数并不多，桩数的进一步增加对减少最大沉降和差

6、异沉降的作用非常小。七、八十年代英国建筑研究所（BRE)对桩筏基础进行了一系列现场实测试验、室内模型试验和理论研究，1986年R.W. Cooke总结了他对对伦敦硬硬土地区区高层建建筑桩基基础研究究的几十十年成果果，认为为按照目目前强度度控制的的桩基常常规设计计方法设设计的桩桩基础的的实际的的安全系系数要远远大于设设计中所所取的22或3，并且且指出，“在桩基础纯粹用来减少基础沉降的地方，均质土中模型桩的试验表明，在桩间距为4倍桩径时再加入更多的桩并不能显着地减少沉降。试验结果和简单的分析方法均表明，6倍桩径或8倍桩径的桩间距几乎与小桩径时一样有效”。进入八十年代后各国学者加强了对桩土相互作用课

7、题的研究，并进行了大量的工程实践探索，取得了大量的研究成果。上述采用少少量的桩桩以减少少基础沉沉降的理理论观点点至今已已被发展展成减少少沉降桩桩技术。八八十年代代初在瑞瑞典进行行了大量量有关减减少沉降降桩基础础的理论论和现场场试验的的系统研研究，并并由J&W设计计顾问所所提出了了Creeep Pille（屈屈服桩、或或称蠕变变形桩）的的设计概概念和方方法，在在瑞典得得到了应应用。其其设计基基本原则则是：最最大限度度地充分分发挥桩桩的承载载能力，使使桩的安安全系数数等于11。提出出的设计计方法为为：brrubSi (i=1m)式中，bb 为建筑筑物总重重量，b 为建建筑物基基底面积积，m 为桩数

8、数，ii 为第第i桩的屈屈服荷载载，按土土长期抗抗剪强度度计算的的桩破坏坏荷载计计算（设设计时取取折减系系数0.8)，ru 为在不不产生大大沉降的的情况下下允许施施加的最最大基底底荷载值值。1980年年澳大利利亚著名名学者HH.G. Poouloos教授授根据筏筏-桩-土相互互作用的的分析提提出了仅仅用于减减少沉降降桩基础础的沉降降计算公公式：rg=RGPPAr1+0.9466(Pw-PA)(11-n2)/BEE式中，rg 为基础础沉降，r1为单桩在单位荷载下的沉降，PA是各桩的极限承载力之和，RG 是群桩沉降与承担相同总荷载的单桩沉降之比，Pw是工作荷载。在上式中，当PA Pw时，PA换成P

9、w，Pw换成PA，由于减少沉沉降桩基基础所具具有的巨巨大经济济效益，减减少沉降降桩在我我国比在在国外得得到了更更大的重重视，进进行了更更多的工工程实践践。早在在19779年我我国著名名岩土工工程前辈辈童翊湘湘先生基基于群桩桩基础工工作机理理的分析析，提出出了分不不同情况况按沉降降设计桩桩基的初初步想法法，例如如，“当容许许建筑物物产生较较多下沉沉，仅由由天然地地基不足足而采用用桩基时时，可令令土与桩桩共同承承担外荷荷载，土土的许可可压力可可用2-3T/ m22,余下的的荷载由由桩承受受，每支支桩可发发挥其极极限承载载力Pu，同时时应验算算整个桩桩基的整整体强度度；在估估算桩基基下沉量量时，要要

10、考虑土土与桩两两者共同同传来的的应力”。八十年代中中后期上上海民用用建筑设设计院黄黄绍铭等等人在所所提出的的以Geeddees应力力解为基基础的桩桩基沉降降计算方方法的基基础上，提提出减少少沉降量量桩基的的设计思思想和方方法，并并开始进进行了工工程实践践尝试。1991年在“减少沉降量桩基的设计与初步实践”（第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集）一文中将其研究进行了总结，认为减少沉降量桩基实质上是以变形控制为原则、考虑桩与承台共同作用、介于天然地基上浅基础与桩基之间的一种基础形式，基础的极限荷载Pu和基础沉降Sg分别可按下列公式计算：Pu=n(lPsu+Ppu)+RdFSg=Sszgg,iD

11、HHi/Es,ii (ii=1,m)式中，l为修修正系数数，在软软土中可可近似取取1.00；Psu、Ppu分别别为单桩桩桩侧极极限阻力力和桩端端极限阻阻力；RRd、F分别为为承台底底埋深处处地基土土极限承承载力和和承台底底面积；m为从桩桩端算起起的压缩缩层深度度范围内内土体分分层数；szg,i为第第层土土的竖向向应力平平均值，由由桩基中中的群桩桩所承担担的荷载载在土中中产生的的应力和和承台所所承担的的荷载在在土中产产生的应应力所累累加；DHHi和Es,ii 为第层土的的厚度及及其相应应的压缩缩模量。从八十年代代初开始始同济大大学展开开了桩土土相互作作用课题题的研究究。19988年年杨敏等等在“

12、上海地地区桩箱箱基础的的沉降与与整体倾倾斜分析析”（工程程勘察，1988年第4期）一文中讨论了在目前的桩基础设计中减少桩数节约工程造价的问题，指出“对于由沉降控制而确定用桩数量的桩箱基础来说，如果建筑物对沉降并不特别敏感，则在地基强度能够满足的情况下，减少用桩数量，基础的沉降虽有增加，也不会引起建筑物发生使用上的困难”，并于1989年开始在上海的多层和小高层建筑物的基础设计中应用减少沉降桩的概念进行了实际工程的应用实践，为交流和推动减少沉降桩基础的发展，1996年9月又在同济大学召开了我国首次“软土地基变形控制设计理论和工程实践学术讨论会”，较明确提出了在岩土工程中按变形控制设计桩基础和基坑支

13、护结构的问题。1992年年南京建建筑工程程学院宰宰金珉教教授提出出了复合合桩基的的设计方方法，并并将“复合桩桩基”定义为为系按大大桩距（5-6桩径及其以上）布置的低承台摩擦群桩或端承作用较小的端承摩擦桩与承台底土体共同承载的桩基础。在总体安全度K2和总沉降小于容许沉降的双重控制下，单桩近似取用极限承载力，对于给定的基底面积A和总荷载Q，当地基承载力设计值为f的天然地基的承载力满足率y=fA/Q0.5时，桩数确定如下：（z）（x）式中,z为基基底土承承载力利利用系数数，一般般取小于于0.55; x为为桩承载载力利用用系数，一一般取小小于0.8-00.9。此外，九十十年代初初浙江温温州市建建筑设计

14、计院管自自立工程程师基于于充分利利用温州州地区浅浅埋硬土土层良好好承载力力的考虑虑，提出出了疏桩桩基础的的设计思思想，提提出对由由传统桩桩基设计计所确定定的桩的的数量和和间距进进行精减减与疏布布。相对对于传统统的桩基基设计法法，管自自立定义义疏桩率率h为：h =（n桩桩-n疏)/ n桩管自立认为为，在饱饱和软土土地基中中，地基基土对桩桩的容量量存在一一个“最佳桩桩容量”，对应应于这个个“最佳桩桩容量”时的建建筑物沉沉降为最最小，但但就目前前由于还还处于推推广疏桩桩基础的的阶段，他他建议疏疏桩率以以控制在在30%-455%为宜宜。但应应该指出出，管自自立提出出的疏桩桩与前面面所述的的减少沉沉降桩

15、并并不完全全一样，疏疏桩的设设计目的的主要是是着眼于于利用浅浅层硬土土层的承承载力，而而后者是是指完全全按照沉沉降控制制的原则则确定桩桩数，从从理论上上来说不不存在可可以预先先确定的的“疏桩率率”。显然，减少少沉降桩桩基础所所具有的的控制沉沉降性态态是桩土土相互作作用体系系内各桩桩及土相相互作用用的结果果，因此此按沉降降控制设设计桩基基础的理理论和方方法必须须充分考考虑桩筏土系统统内的相相互作用用问题，使使桩数、桩桩长和基基础板的的设计与与实际土土的性态态与分布布及基础础的沉降降和稳定定等要素素直接联联系起来来。19997年年杨敏根根据近似似的桩土土相互作作用弹塑塑性分析析从机理理上讨论论了桩

16、数数变化对对基底下下地基土土中应力力场的影影响问题题，如图图12，从中中发现，桩桩数的多多少直接接影响基基础板以以下的地地基土中中的应力力场，从从而将导导致不同同桩数时时有不同同的沉降降结果，这这与我们们传统的的实体深深基础模模型中所所采用的的基本假假定是完完全不同同的。图1 基底底下地基基土中的的附加应应力等值值线 (N=550)图 2基基底下地地基土中中的附加加应力等等值线 (N=2766)减少沉降桩桩这项新新型基础础形式和和地基处处理技术术在我国国的上海海和温州州等地区区已得到到较广泛泛的工程程应用，至至目前设设计建造造的多层层建筑物物已超过过数百万万平方米米，19994年年上海市市地方

17、标标准地地基处理理技术规规范（DBJ4094）也已将减少沉降桩基础列入其中，取名为“沉降控制复合桩基”，并根据至今所取得的科研成果和工程应用情况，对使用减少沉降桩基础的范围等进行了必要的规定和建议如下：“第12.1.11条 沉降降控制复复合桩基基是指桩桩与承台台共同承承担外荷荷载、按按沉降要要求确定定用桩数数量的低低承台摩摩擦桩基基，目前前上海地地区沉降降控制复复合桩基基中的桩桩，宜采采用桩身身截面边边长2550mmm、长细细比在880左右右的预制制混凝土土小桩。第12.11.2 沉降降控制复复合桩基基主要适适用于较较深厚软软弱地基基上、以以沉降控控制为主主的八层层以下多多层建筑筑物。”减少沉

18、降桩桩基础的的优点主主要有：1) 充分利用和和发挥了了桩对控控制基础础沉降的的能力；2) 桩可按单桩桩极限承承载力设设计，使使桩的承承载能力力得到充充分的发发挥；3) 减少了用桩桩数量，与与常规桩桩设计方方法相比比，一般般可减少少用桩数数量300以上上，大大大降低了了基础的的工程造造价，并并可减少少环境影影响；4) 与水泥土搅搅拌桩或或粉喷桩桩等地基基处理相相比，由由于减少少沉降桩桩一般采采用钢筋筋混凝土土桩，其其质量控控制能够够得到较较好的保保证。1998年年5月在广广州召开开了国家家标准建建筑地基基基础设设计规范范编制制组第二二次工作作会议，会会议建议议将变形形控制设设计原则则纳入新新的国

19、家家标准建建筑地基基基础设设计规范范（220000版），119988年10月在在上海召召开了桩桩基础专专题编制制组会议议，这意意味着变变形控制制设计将将在我国国走向较较全面的的工程应应用。三. 减少少沉降桩桩基础的的设计综上所述，至至目前为为止学术术界和工工程界在在桩土相相互作用用理论和和按沉降降控制设设计桩基基础方面面已有许许多研究究和成果果，而减减少沉降降桩基础础就是建建立在桩桩土相互互作用理理论基础础上以控控制沉降降变形为为设计原原则的一一种新型型基础形形式和地地基处理理技术，其其对桩的的处理是是按前述述三种处处理方法法的第三三种，即即“桩用于于减少或或控制沉沉降，基基础的承承载力主主要

20、由基基础板承承担”。为使使用上的的方便，我我们现在在可以将将在工程程中使用用的桩基基础按设设计原则则界定为为常规桩桩基础、复复合桩基基础和减减少沉降降桩基础础：常规桩基础础：按满满足承载载力（强强度）要要求的原原则设计计的桩基基础，也也即在设设计时由由上部结结构和基基础的荷荷载来确确定桩数数和桩长长，并且且认为上上部结构构和基础础的荷载载完全由由桩承担担。复合桩基础础：考虑虑桩和承承台底地地基土共共同承担担荷载的的原则设设计的桩桩基础，设设计时主主要由上上部结构构和基础础的荷载载确定桩桩长和桩桩数。减少沉降桩桩基础：按控制制沉降的的原则设设计的桩桩基础，设设计时主主要由建建筑物的的沉降控控制要

21、求求确定桩桩长和桩桩数。从前述的减减少沉降降桩基础础的发展展过程可可以看到到，减少少沉降桩桩基础主主要是针针对于天天然地基基的强度度能满足足设计荷荷载要求求但沉降降却过大大的情况况，因此此其应用用对象也也是天然然地基的的强度能能满足设设计荷载载要求但但沉降却却过大的的情况。在在设计减减少沉降降桩基础础时，关关键和重重要的工工作是计计算出基基础沉降降与使用用桩数之之间的关关系曲线线。目前前在设计计中采用用的方法法是近似似和实用用型的，可可将基础础沉降SS分为两两部分，一部分分为桩群群分担的的荷载所所引起的的地基沉沉降S11，而另另外一部部分为承承台分担担的荷载载所引起起的地基基沉降SS2，即即：

22、SS1S2 对对于减少少沉降桩桩，单桩桩承担的的荷载比比常规设设计中桩桩承担的的荷载要要大，其其值可表表示为：P1gPuu 式式中，PPu为单桩桩极限承承载力；g为单桩桩承载力力发挥程程度系数数，理论论上可取取1，实际际设计时时可取g0.7751.00。减少沉降桩桩S1部分分的沉降降计算必必须考虑虑桩土之之间的相相互作用用，可近近似采用用根据MMinddlinn解答或或Gedddess解答建建立的桩桩土相互互作用理理论方法法进行求求解，而而承台分分担的荷荷载所引引起的地地基沉降降S2可按按地基基基础规范范规定的的天然地地基浅基基础的方方法来计计算（即即由承台台底面附附加压力力所引起起的沉降降S

23、2的计计算方法法不考虑虑桩的存存在，而而是直接接使用一一般浅基基础的沉沉降计算算方法）。这这样做，实实质上是是考虑了了桩达到到极限荷荷载状态态时桩侧侧土的应应力应应变关系系为理想想弹塑性性，假定定在单桩桩承担的的荷载达达到P1时，各各桩承担担的荷载载不能再再增加，桩桩不再起起进一步步承担荷荷载的作作用，余余下的荷荷载只能能由基础础底板（梁梁）承担担。利用上述计计算公式式，可以以计算出出使用不不同的桩桩数时所所对应的的基础的的沉降量量，从而而可得到到如图33所示的的桩数与与沉降关关系曲线线，由图图中曲线线可见，在在桩数较较少时桩桩数的进进一步增增加对减减少基础础沉降的的作用非非常显着着，但在在桩

24、数较较多时，进进一步增增加桩数数对减少少沉降的的作用就就变得小小了，在在实际工工程设计计时应从从控制沉沉降的角角度来综综合选择择一个既既经济又又合理的的桩数，即即按沉降降控制设设计桩基基础。减少沉降桩桩基础的的地基强强度验算算可采用用以下的的方法：方法1：上上海市标标准“地基处处理技术术规范（DBJ084094）”方法：式中，x为沉沉降控制制复合桩桩基承载载力经验验系数，可可取2.0 2.2；为单桩桩极限承承载力。该该法实际际上认为为沉降控控制复合合桩基承承载力等等于天然然地基容容许承载载力加上上各桩的的单桩容容许承载载力之和和。方法2：如如前所述述，减少少沉降桩桩基础的的出现及及目前一一般也

25、是是多用于于天然地地基的强强度能满满足设计计荷载要要求但沉沉降却过过大的情情况，因因此设计计时可只只考虑桩桩起到减减少沉降降的作用用，桩实实际承担担的一部部分荷载载则视为为安全储储备。基基底下天天然地基基土的承承载力验验算可按按下式进进行：式中，P为为作用在在基底的的总荷载载，F为基础础面积，f为基底地基土的承载力设计值。然而，必须须指出的的是，由由于在减减少沉降降桩基础础中已采采用桩来来控制地地基土的的沉降，因因此在确确定地基基土的承承载力时时不需要要再考虑虑为控制制沉降而而对承载载力的折折减，也也就是说说，此时时的地基基土承载载力应完完全由地地基的极极限稳定定状态确确定。方法3 第二种种方

26、法考考虑桩分分担荷载载的作用用，减少少沉降桩桩基础的的地基强强度可按按下式计计算：式中，P11为单桩桩所承担担的荷载载，n为桩数数，A为单桩桩的横截截面积，为考虑置入桩体以后对原状土体强度的影响系数。笔者认为，上上述第三三种减少少沉降桩桩基础的的地基强强度验算算方法可可能更能能反映减减少沉降降桩基础础的实际际情况和和机理，但但其中的的系数如如还有待待于进一一步研究究确定，第第二种方方法可能能过于保保守，第第一种方方法验算算减少沉沉降桩复复合地基基的强度度非常简简便，实实践表明明在多层层住宅的的基础设设计中是是完全可可行的。至至于地基基土的强强度计算算，可供供选择的的计算公公式很多多，而且且不同

27、的的计算公公式所得得到的结结果也会会有所不不同，一一般可采采用太沙沙基公式式和汉森森公式。图3 同同济启明明星桩基基础沉降降计算软软件SCCPF给给出的减少沉降桩桩基础的的沉降桩数关关系曲线线必须指出，减减少沉降降桩基础础实际上上是相对对于我们们目前广广泛采用用的完全全以上部部结构荷荷载确定定桩数和和桩长的的常规桩桩基础设设计方法法而出现现的一种种桩基础础处理方方法，其其实质是是认为如如仅对于于沉降控控制而言言，少量量的桩所所组成的的桩基础础所起的的作用与与很多桩桩所组成成的桩基基础的作作用几乎乎一样有有效。因因此，在在减少沉沉降桩基基础的设设计中，有有关常规规桩基础础的通用用设计方方法，如如

28、桩承台台的设计计、桩的的结构设设计等等等都是同同样可以以采用的的。另外，在此此也应该该指出，减减少沉降降桩基础础与目前前工程界界习惯的的复合桩桩基础的的概念和和设计思思想并不不完全是是一回事事，复合合桩基础础是指考考虑桩和和承台底底地基土土共同承承担荷载载的原则则设计的的桩基础础，也就就是指设设计时考考虑分担担问题，其其桩数和和桩长仍仍然由上上部结构构和基础础的荷载载确定，无无非是分分担比例例不同设设计的桩桩数也不不同，因因此严格格说来复复合桩基基础仍是是按强度度控制设设计的，而而减少沉沉降桩基基础则是是指主要要按控制制沉降的的原则设设计的桩桩基础，并并且单桩桩按极限限承载力力设计，设设计时桩

29、桩数和桩桩长由建建筑物的的沉降控控制要求求确定。四. 工程程应用90年代中中期以来来，减少少沉降桩桩基础在在上海软软土地区区已得到到较广泛泛的应用用，特别别是近年年来地基基处理（如如粉喷桩桩工程）技技术由于于施工质质量不易易控制造造成工程程质量问问题较多多的情况况下，减减少沉降降桩基础础由于造造价与地地基处理理方法相相当但质质量控制制有保障障的显着着优点使使其工程程应用更更受重视视，19997年年上海市市建委为为提高建建筑住宅宅的工程程质量，曾曾下文件件要求在在上海行行政辖区区内所有有拟建建建筑物的的地基基基础都必必须进行行沉降验验算和沉沉降控制制设计。目目前在上上海采用用减少沉沉降桩基基础的

30、多多层建筑筑物已超超过百万万平方米米，节省省的基础础费用数数以亿计计，减少少沉降桩桩基础已已发展成成为上海海地区控控制住宅宅建筑物物基础沉沉降的主主要基础础型式之之一。下述的两个个减少沉沉降桩基基础是笔笔者作为为技术咨咨询做的的两个实实际工程程，其中中一个是是多层厂厂房，一一个是小小高层办办公楼，它它们原都都已按现现行地基基基础设设计规范范完成了了桩基设设计，后后由笔者者采用减减少沉降降桩技术术重新进进行了设设计，减减少了桩桩数，节节省了基基础投资资。1. 工程程1 上上海某厂厂主厂房房为5层钢筋筋混凝土土框架结结构，局局部6层。厂厂房的长长度和宽宽度分别别为522.64425.10mm2。根

31、据据地质勘勘探报告告，主厂厂房地区区存在较较好的硬硬表土层层，其承承载力基基本上可可以满足足厂房荷荷载的要要求，可可以作为为浅基础础的持力力层。但但在浅部部硬土层层的下面面存在较较厚的下下卧软土土，按照照上海市市地基基基础设计计规范中中给出的的浅基础础沉降计计算方法法对沉降降进行验验算，其其沉降值值达到5550mmm以上上，超过过规范所所容许的的沉降范范围，因因此不能能完全采采用浅基基础。为为了将沉沉降减少少到规范范所容许许的范围围内，上上海市某某设计院院决定采采用桩基基础，根根据上海海市地基基基础设设计规范范及实际际地质条条件，设设计采用用30003000mm钢钢筋混凝凝土预制制桩，桩桩长2

32、11米，总总桩数为为2366根。该该套设计计图于119922年4月4日完成成，并由由设计院院发给建建设单位位。从浅基础到到采用桩桩基础，尽尽管能将将沉降减减下来（见见图4），但但造价同同时也增增加较多多。为了了尽可能能降低造造价，设设计人员员与同济济大学讨讨论研究究，决定定采用减减少沉降降桩理论论对桩基基础重新新进行设设计。仍仍然采用用30003000210000钢钢筋混凝凝土预制制桩，但但认为单单桩承担担的荷载载比常规规桩基础础中承担担的荷载载大，对对本工程程的桩基基础进行行用桩数数量与沉沉降之间间关系曲曲线的计计算结果果如图44所示（该该曲线完完全是当当时提供供给建设设单位的的计算结结果）

33、，由由该图可可见，如如果不采采用桩基基础，总总沉降值值将达到到5500mm以以上，远远远大于于规范允允许的沉沉降值范范围。由由图中曲曲线还可可见，采采用桩基基础后，沉沉降减少少明显，尤尤其在用用桩数量量较少的的范围内内采用桩桩对减少少沉降的的作用十十分有效效，而当当用桩数数量超过过一定值值时沉降降减少的的幅度就就变得很很小，表表明在用用桩数量量超过一一定值时时再增加加桩数实实际上已已对减小小沉降没没有多大大的作用用。沉降降曲线开开始变得得平缓的的初始点点是一个个临界值值，超过过该临界界值再增增多桩数数对于减减少沉降降的作用用已不甚甚明显。图4 上海海某多层层厂房沉沉降与用用桩数量量的设计计计算

34、曲曲线由图4可以以看到，对对于本工工程这个个临界值值约为770余根根桩，根根据这个个计算结结果，在在第一次次设计修修改中将将桩数从从2366根减到到72根，强强度验算算也符合合设计要要求。该工程的修修改设计计将原桩桩基础的的用桩数数从2336根减减到722根，具具有很好好的经济济效应。为为了验证证这种新新的设计计理论和和方法，更更好地总总结经验验，同时时也为了了能够时时刻监测测实际大大楼基础础的受力力和沉降降发展过过程，保保障大楼楼的安全全，经建建设单位位同意，在在设计中中同时也也拟定了了从节省省的基础础造价中中拿出一一部分钱钱来进行行基础现现场测试试研究。此此外，应应建设单单位的要要求，作作

35、为对大大楼安全全的参考考, 我们们还预估估了大楼楼在建设设施工时时期和竣竣工后各各个时期期的沉降降范围，见见图5。但后后来该工工程的设设计条件件发生了了变化，由由于种种种原因，建建设单位位取消了了原定的的进行现现场测试试的计划划，在这这种情况况下，该该工程的的基础设设计再次次进行了了修改，将将用桩数数72根调调整到1138根根。该大大楼工程程自19992年年11月开开始打桩桩施工，至至次年110月结结构竣工工。至竣竣工时基基础的总总（平均均）沉降降为466mm，与与预估的的最小值值接近。根根据上海海以往的的桩基沉沉降特性性来推算算，本建建筑物的的最终沉沉降不会会超过1120mmm。由由此可见见

36、，本工工程的基基础是绝绝对安全全可靠的的。19994年年初，经经上海市市有关单单位的评评选，该该厂房工工程获“白玉兰兰”奖。使使用至今今完好正正常。图5 上海海某多层层厂房沉沉降与时时间的关关系曲线线2. 工程程2上海嘉定区区某业务务楼主楼楼设计为为地面八八层（局局部有九九层、十十层）、地地下一层层的高层层综合楼楼。该建建筑物大大楼的设设计由上上海市某某设计院院承担，其其基础设设计按照照现行地地基基础础设计规规范进行行，设计计的基础础采用柱柱下独立立承台桩桩基础，桩桩采用直直径为6650mmm的钻钻孔灌注注桩，总总桩数为为1100根，有有效桩长长27.00m。根根据建设设单位的的委托，同同济大

37、学学对该工工程桩基基础的设设计进行行了修改改设计，在在控制沉沉降的基基础上，减减少一定定桩数，以以减少基基础的造造价。设设计院所所提的沉沉降控制制标准为为基础沉沉降要求求不大于于10ccm，修修改设计计即按此此要求进进行。修修改后的的基础设设计采用用桩筏基基础，桩桩仍然采采用原定定的直径径6500mm、有有效长度度为277.0米米的钻孔孔灌注桩桩。对该该工程的的桩基础础进行用用桩数量量与沉降降之间关关系曲线线的计算算结果如如图6所示（该该曲线完完全是当当时提供供给建设设单位的的计算结结果）。图6 上海某某小高层层用桩数数量与沉沉降关系系的设计计计算结结果 由该图可以以看出，用用桩数量量基本上上

38、在达到到60根（此此时的计计算沉降降约为77.3ccm）以以后，随随着用桩桩数量的的增加，基基础沉降降的减小小不显着着，也即即桩用来来减小沉沉降的作作用效果果不明显显。根据据整体安安全性及及布桩上上的考虑虑，该工工程最后后设计采采用766根桩，此此时基础础的总沉沉降为661mmm。该工工程同时时还采用用了考虑虑桩极限限承载力力的筏桩土土相互作作用分析析方法进进行计算算分析，其其结果表表明：基基础沉降降比较均均匀，沉沉降量大大部分为为51.3mmm左右，最最大值达达到544.7mmm，差差异沉降降或局部部倾斜在在荷载变变化较大大的地方方一般也也都小于于0.0001。该该工程于于19997年底底结

39、构基基本竣工工，竣工工实测的的沉降小小于155mm，完完全满足足设计要要求。该该工程经经建设单单位的核核算，修修改后的的桩基础础比原设设计节省省（直接接）费用用约600万元人人民币。五. 设计计建议1998年年10月26日28日，国国家标准准“建筑地地基基础础设计规规范”编制组组在上海海召开了了桩基础础专题会会议，在在该会上上讨论了了桩基础础的沉降降计算和和按变形形控制设设计桩基基础的问问题，下下列给出出的桩基基础沉降降计算和和减少沉沉降桩基基础设计计建议是是提供给给该规范范编制组组的讨论论初稿，它它们是由由同济大大学杨敏敏和上海海建筑设设计研究究院裴捷捷共同完完成的，在在此给出出以供工工程设

40、计计人员参参考。X.X.55 桩基基础沉降降计算X.X.55.1 桩基基础的计计算沉降降量不应应大于当当地的沉沉降容许许值。X.X.55.2 桩基基础的沉沉降容许许值，应应根据当当地经验验，根据据上部结结构对地地基变形形的适应应能力和和使用上上的要求求确定。桩基础的沉沉降容许许值确定定后，应应对上部部结构的的布置、结结构形式式、构造造要求及及管线安安装提出出相应措措施与之之匹配。当经验不足足时，桩桩基础的的沉降容容许值在在高压缩缩性土上上为2550mmm；在中中、低压压缩性土土上为1150mmm；当当高低相相差较大大的主楼楼和群房房连成一一体时为为1000mm，且且最大差差异沉降降不得大大于5

41、00 mmm。X.X.55.3 计算算桩基础础沉降时时，地基基内的应应力分布布，应采采用各向向同性均均质的直直线变形形体理论论按Miindllin公公式计算算。其最最终沉降降量宜按按单向压压缩分层层总和法法计算。X.X.55.4 附加加应力计计算时应应考虑相相邻基础础的影响响。 X.X.55.5 计算算桩基础础沉降时时，压缩缩层厚度度应根据据当地经经验确定定。当经验不足足时，压压缩层厚厚度可按按自计算算点所处处桩位的的桩端平平面算至至土层自自重应力力的100处止止的办法法确定。X.X.66 减少少沉降的的摩擦桩桩基础X.X.66.1 减少少沉降的的摩擦桩桩基（简简称减少少沉降桩桩基）是是指以正

42、正常使用用状态根根据建筑筑物容许许沉降量量按控制制地基沉沉降的原原则设计计的摩擦擦桩基础础，桩的的长度和和数量应应按沉降降控制的的要求确确定，同同时应进进行考虑虑桩基础础承载力力极限状状态的强强度验算算。X.X.66.2 设计计减少沉沉降桩基基时应计计算出基基础不同同用桩数数量与基基础沉降降之间的的关系曲曲线，实实际的用用桩数量量设计值值应根据据关系曲曲线按建建筑物的的沉降控控制要求求确定。X.X.66.3 减少少沉降桩桩基的设设计考虑虑桩土共共同工作作，桩与与承台共共同承担担建筑物物荷载。单单桩承载载力设计计值P1可按下下式确定定：P1gPuu式中，g为单单桩承载载力发挥挥程度系系数，可可取

43、0.801.00，Pu为单桩桩的极限限承载力力。桩与承台分分担建筑筑物荷载载的比例例可按下下述规定定确定：1、当上部部结构和和基础总总荷载小小于或等等于各单单桩承载载力设计计值之和和时，所所有荷载载由桩承承担；2、当上部部结构和和基础总总荷载大大于各单单桩承载载力设计计值之和和时，多多出的部部分荷载载由承台台分担。X.X.66.4 减少少沉降桩桩基的沉沉降计算算应考虑虑桩土相相互作用用的影响响，并应应结合当当地经验验采用可可靠的方方法。当经验不足足时，可可按下述述规定计计算减少少沉降桩桩基的沉沉降：1、当上部部结构和和基础总总荷载小小于或等等于各单单桩承载载力设计计值之和和时，其其沉降按按常规

44、桩桩基础的的沉降计计算方法法计算。2、当上部部结构和和基础总总荷载大大于各单单桩承载载力设计计值之和和时，其其沉降宜宜采用各各向同性性均质的的直线变变形体理理论按叠叠加方法法计算。X.X.66.5 减少少沉降桩桩基础的的承载力力强度验验算应按按桩土共共同工作作的极限限状态进进行。当经验不足足时，可可按下式式验算减减少沉降降桩基础础的承载载力：FG gd ( nPuu+Affu )式中，F作用于于桩基承承台顶面面的竖向向荷载设设计值；G桩基承承台和承承台上土土自重设设计值；Pu单桩桩极限承承载力；gd综合承承载力系系数；A承台基基础面积积；fu 基基底土的的极限承承载力。X.X.66.6 当为为

45、下列情情况时，不不应采用用减少沉沉降桩基基础。1、现场的的地质情情况不能能保证形形成以侧侧摩阻力力为主的的桩；2、存在对对桩极限限承载力力有明显显影响的的的液化化土层；3、承台底底的土体体未完全全固结；4、在沿海海软土地地区，建建筑物层层数不宜宜多于113层。X.X.66.7 减少沉沉降桩基基础的桩桩距一般般应大于于4倍桩径径，桩的的分布应应与建筑筑物的竖竖向荷载载相对应应。X.X.66.8 桩的构构件设计计须保证证在单桩桩极限承承载力作作用下不不产生桩桩身结构构强度破破坏。X.X.66.9 桩基承承台和地地基梁构构件设计计应考虑虑在基础础沉降未未达稳定定的很长长时间内内建筑物物荷载作作用在桩

46、桩和土上上的比例例是变化化的，构构件设计计应考虑虑这一变变化对各各构件的的不良影影响。六. 结束束语在软土地区区除高层层建筑外外绝大多多数建筑筑物，如如多层住住宅和110层左左右的小小高层建建筑物，都都是由于于沉降太太大而设设计采用用桩基础础或进行行地基加加固处理理的，对对于这类类量大面面广的建建筑物，如如果采用用减少沉沉降桩技技术将可可大幅度度减少用用桩数量量，节省省基础造造价，具具有显着着的经济济效益；而相对对于地基基加固处处理方法法如粉喷喷桩复合合地基，减减少沉降降桩基础础在工程程造价上上相差不不大，但但施工质质量上较较易有保保证，从从而使住住宅基础础工程的的质量可可大大提提高，这这一个

47、优优点对于于在目前前地基处处理施工工中施工工质量普普遍不高高的情况况下可能能显得尤尤为宝贵贵，因此此减少沉沉降桩基基础有十十分广泛泛的应用用前景。然而，就目目前来说说对以变变形控制制设计桩桩基础这这一课题题的研究究应该说说是初步步的、局局部的，有有大量的的理论和和技术问问题有待待深入研研究，例例如目前前一般还还局限于于对多层层房屋基基础的讨讨论，不不仅国内内而且国国外的学学者也还还只将研研究局限限于在地地基强度度保证的的情况下下的讨论论，笔者者认为这这是不够够的。笔笔者认为为，以变变形控制制为基础础的设计计思想和和以强度度承载力力为基础础的设计计思想是是不一样样的，是是一种新新的设计计体系，以

48、以变形控控制为基基础的设设计方法法是近代代岩土力力学发展展的必然然，是近近代岩土土力学的的工程应应用。就就桩基础础而言，笔笔者认为为以变形形控制为为基础的的设计不不仅适用用于多层层或小高高层，应应该也可可以用于于高层的的桩基础础设计，严严格说来来，目前前的以强强度为基基础的桩桩常规（弹弹性）设设计方法法和充分分利用桩桩极限承承载力的的减少沉沉降桩基基础都是是桩基设设计的两两种极端端做法，前前者是针针对于承承载力极极限状态态问题并并按承载载力极限限状态设设计，而而后者是是针对于于正常使使用极限限状态问问题并按按正常使使用的要要求设计计，应该该说对不不同沉降降要求的的建筑物物的基础础可以采采用不同同变形状状态下的的桩基，此此也即应应为构筑筑未来以以沉降控控制为基基础