墩基础的设计探讨

谷春涛苏永章

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

综合论述

墩基础的设计探讨

谷春涛苏永章

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

通过查阅一些资料及规范，对墩基础计算及构造要求进行探讨。

墩基础；墩基础计算；构造要求

0 概述

在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》中，关于“墩”的定义是：“用人工或机械在岩土中成孔现场灌注的直径一般大于800mm的混凝土柱，亦称为大直径桩”。由于截面尺寸较大、桩长相对较短，粗大似墩，故称为墩基础。由于墩基础具有施工方便，承载力高，节省造价，施工质量较容易控制等优点，因而在实际工程中应用还是比较广泛的。《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇（地基与基础）3.11.1条注明“人工挖孔桩桩长少于6m，或桩长虽大于6m,但柱长L与扩底直径D之比小于3的,均应按墩基础考虑”。墩基础的基底面积按照天然地基设计方法进行计算，而墩身构造要求按人工挖孔桩标准执行。这里就墩基础的设计方法及构造要求做一些分析及探讨。

1 墩基础的计算

1）单墩承载力特征值或墩底面积计算不考虑墩身侧摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力层承载力特征值或按抗剪强度指标确定的承载力特征值。持力层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》GB50007-2002第5.2.3条的规定。岩石持力层承载力特征值不进行深宽修正。国内外大量的资料和文献表明，通过静载试验确定的墩基竖向承载力最为准确，但是耗时较长，费用较高，因此很少采用。

2）对于置于坚硬土层或岩层上的墩基础，其承载力可能是由墩身材料强度控制，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》GB 50007-2002第8.5.9条的规定。

3）墩基础变截面处冲切应满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8章有关规定；当墩基础混凝土强度小于上部柱混凝土等级时，墩的局部受压承载力应符合《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010有关规定；墩底压力的计算、墩底软弱下卧层验算及单墩沉降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；墩基础水平承载力计算可参照《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008设计方法。

2 墩基础的构造要求

1）墩身混凝土强度等级不宜低于C25，墩身的混凝土保护层厚度不得小于50mm；

2）墩基础的主筋应通过计算确定，当采用构造配筋时，配筋率宜在0.2%～0.65%之间，大截面取小值，小截面取大值；墩身配筋长度不应小于墩长的1/3和3.5D（D为墩身直径）中的较大值。

3）墩基础宜设计成一柱一墩，墩顶应设墩帽，且嵌入应不小于100mm,墩帽每边大于墩身不应小于200mm，厚度不宜小于350mm，墩身主筋锚入墩帽内长度不应小于35倍主筋直径。

4）墩基础成孔宜采用人工挖孔、机械钻孔的方法施工。根据《建筑桩技术规范》JGJ94-2008第4章有关规定，对于持力层承载力较高、上覆土层较差的抗压桩和桩端以上有一定厚度较好土层的抗拔桩，可采用扩底；扩底端直径与桩身直径之比D／d,应根据承载力要求及扩底端侧面和桩端持力层土性特征以及扩底施工方法确定，挖孔桩的D／d不应大于3，钻孔桩的D／d不应大于2.5。扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定，a／hc可取1／4～1／2，砂土可取1／4，粉土、黏性土可取1／3～1／2。扩底端底面一般呈锅底形，矢高hb可取(0.15～0.20)D。

5）应尽量选择较硬的土层或岩层作为墩端持力层。墩端全断面进入持力层深度，对于黏性土、粉土、砂土、全风化及强风化软质岩等，不宜小于2d；对于卵石、碎石土、强风化硬质岩等，不宜小于1d。墩端进入中、微风化岩时，墩全断面嵌入岩层的深度不宜小于0.4d及0.5m。

6）墩的最小中心距应满足《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第3章有关规定。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。

3 结语

这里主要从墩基础的概念及设计方法出发，对墩基础的计算及构造要求进行探讨。墩基础仍属于天然地基，因此免去了单墩荷载试验，大大缩短了工期。此外，墩基础可降低工程造价，施工质量也有保证。因此，在岩层埋深较浅，介于桩基础及浅基础之间时，设计人员可优先考虑墩基础方案。

[1]JGJ84-92,建筑岩土工程勘察基本术语标准[S].

[2]全国民用建筑工程设计技术措施[M].结构篇（地基与基础）,中国计划出版社.

[3]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[4]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].