巖土工程反思錄

巖土工程反思錄1．余姚某工程余姚某三層聯立式住宅，共四幢。因靠近附近居民住宅而無法使用沉管灌注樁，故采用筏基。其中二幢建至二層時，最大沉降已達九厘米，沉降差已超過規(guī)范規(guī)定?，F已采用錨桿靜壓樁補強。具體數據見附圖。

按規(guī)范規(guī)定，該工程可不作沉降計算。但我們(我與浙江大學朱向榮)認為，低層建筑是否進行沉降計算，實際因素似還應包括:

1、雖然業(yè)主一般不會提出沉降要求，但對于聯立式住宅等高檔建筑，最終沉降似應小于十厘米。

2、建筑物的體量。顯然體量越大，沉降控制要求應該越嚴。

3、壓縮模量的大小與軟土層的厚度。我們的初步想法是，較厚的流塑—軟塑狀軟土，壓縮模量Es小于3Mpa，似仍應計算沉降。

其實，沉降計算并非難事，算一下沉降總不會錯的。主要困難可能還是在正式設計前，通過沉降計算來進行優(yōu)化設計。如上述聯立式住宅，因某些原因不能采用沉管灌注樁，則最合適的基礎似應為箱形基礎和沉降控制復合樁基(逆作法錨桿靜壓樁復合樁基)。由此可見，有時優(yōu)化設計反而將增加造價，但降低了風險。

2．正確判讀地質報告不能完全排除地質勘察報告數據出錯或不夠全面的可能，因此存在對地質勘察報告如何正確判讀的問題?，F舉三例試說明之。

1、勘察報告未提供各種樁型的沉降估算。路橋某二層廠房，根據勘察報告建議采用21m長沉管灌注樁，靜載試驗合格。但建成后尚未投入使用，兩邊墻面已出現對稱的貫通墻體的斜裂縫。而同一廠區(qū)采用三十余米長樁的六層辦公樓則無恙。該地質監(jiān)站工程師說，此地多層建筑采用三十米左右長樁較可靠。該工程設計人員事先未考慮收集本地經驗，又未進行沉降計算，確乎有點象“盲人騎瞎馬”了。

2、勘察報告符合規(guī)范規(guī)定，只是未建議對采用天然地基的低層住宅控制沉降。余姚某三層聯體式住宅的勘察報告給出持力層的fk=80kPa，下臥層的fk=60kPa。并建議若由于靠近民居而不能打樁的話，則可采用天然基礎。但建至二層時實測平均沉降已達70mm，最大沉降差37mm已超過規(guī)范規(guī)定。于是停下來采用錨桿靜壓樁按復合樁基補強。該工程設計人員對勘察報告判讀失誤的原因在于，未注意高檔住宅的最終沉降應小于10cm，而當土的當量模量小于3Mpa時欲采用天然基礎，仍應計算沉降以便判斷能否采用天然基礎。更何況該工程的基底附加壓力62.2kPa已遠遠超過該處下臥層淤泥質粘土的結構強度了。

3、勘察報告的數據局部出錯。上海松江某二層廠房，根據勘察報告提供的各土層樁側摩阻力與樁端阻力計算得單樁承載力為500kN；但打完樁后靜載試驗所得單樁極限承載力僅為500與750kN。于是重新進場補樁。再由勘察報告提供的雙橋靜力觸探數據，按“JGJ94-94樁基規(guī)范”的（5.2.7）式計算得到的單樁極限承載力為790kN，確與靜載試驗所得單樁極限承載力相近。由此可見勘察報告建議的各土層樁側摩阻力與樁端阻力有誤。然而勘察報告永遠不會忘記指出，單樁承載力應以靜載試驗結果為準。何況勘察報告提供的雙橋靜力觸探數據并未出錯。該工程設計人員對勘察報告判讀失誤的原因在于，既然你為了滿足業(yè)主搶進度的要求而同意先打樁后進行靜載試驗，那么為了規(guī)避由此而必然產生的風險，就必須采用各種方法去正確判讀勘察報告提供的數據了。舍此別無良方。3．上海老建筑復合樁基實例《復合樁基設計和施工指南》（龔曉南主編，2003年，人民交通出版社）第262頁指出，上海地區(qū)于廿世紀三、四十年代建造了包括上海外灘沿江建筑的一系列高大建筑物，其中許多采用樁基（大多數用洋松木樁）。而當時樁基礎設計計算方法是：承臺下土體承受每平方米八噸，余下的荷載由樁群允許承載力承擔。與近年來許多“樁土共同工作”的研究者提出的種種方法相比，上海廿世紀三、四十年代設計方法的計算用樁量是最少的。這些已穩(wěn)固地站立了六，七十年的老建筑的工程實踐表明，問題可能是我們的設計理論不完全符合實際。

我幸運地接觸過一些老建筑數據與老工程師的經驗。為了不割斷歷史，現將偶然收集的上海地區(qū)三，四十年代復合樁基的四個工程實例提供給同行，希望有點用處。

1、上海滬南冷庫一庫，建于1932年，八層無梁樓蓋，活載為10～15kN每平方米，片筏基礎，采用18.288m長的洋松木樁共約650根，樁端位于Es=3.56Mpa的粘土層。該冷庫一直使用到九十年代，現已改建為旅館?；A圖與地質報告見附圖。

2、上海滬南冷庫二庫，六層，活載為20kN每平方米，條形基礎，采用3.66m長的楔形木樁。使用情況一直良好?；A圖見附圖。順便說，采用這樣長度的短樁，現在簡直難以想象。

3、上海東海大樓（即上海南京東路新華書店所在大樓），原名“遲淑大樓”，由著名猶太人哈同建于三、四十年代。六層，八十年代加二層。條形基礎，采用6.1m長的木樁。又是一個現在難以想象的復合樁基。

4、上海河濱大樓，位于蘇州河邊，4.5萬平方米，平面尺寸約為19×260m。八層商住樓，片筏基礎，采用2000根15m長的木樁。上世紀八十年代還加建了三層。

復合樁基在上海地區(qū)有數十年成功與失敗的經驗，教訓，再加上上海民用建筑設計院原軟土研究室前輩們的多年默默努力，也就難怪沉降控制復合樁基的設計方法會產生在上海了。讀俞調梅先生的《上海地區(qū)的基礎工程》時，摘抄過以下一段話：上海在30～50年代，在樁基設計計算中，就曾考慮作用在基礎底面全部面積上的地基承載力（早期為100Kpa，后來減小到80Kpa），有時也考慮基礎的凈面積，即全面積減去樁頭的截面積。同時，當考慮樁間土的（或樁群間的土）的承載力時，把樁側的摩阻力允許值（10Kpa）適當降低。書中還提到過許多早期的工程實例，還有當時工部局的設計經驗?？梢娫缙诘脑O計思想雖然“簡單、粗糙”。但是大量現存的老建筑足以證明，那些設計是成功的。還有一個著名的工程實例，就是著名的上海錦江飯店，當初設計的是26米的木樁，營造場老板偷材料，用13米的木樁代用，幾十年了，建筑物的沉降雖然大一些，但結構還是安然無恙。還有更極端的例子，上海展覽館（中蘇友好大廈），箱基，50年來已經沉降2米，當初援建的蘇聯專家雖然當時就受到處分，但這座著名的建筑至今仍然發(fā)揮著重要作用。4．天然淺基礎沉降計算對天然淺基礎沉降計算常聞異議，認為沉降計算經常不準，因此算出來沒有什么實用價值。這除了有時因為竣工沉降不大而質疑計算沉降（這可能源于將竣工沉降與最終沉降搞混了），確實也反映了一個現實：即有時計算值確實明顯大于實測值。同時請注意一個重要信息，實測值明顯大于計算沉降的現象對于天然淺基礎尚未聽說過。

現舉出部分工程實測數據試圖說明之。

1、上海絹花廠，七層廠房，格筏基礎，計算沉降55cm，實測推算最終沉降為59cm（沉降觀測近八年）；

2、上海第五服裝廠，格筏基礎（按七層設計，先造五層），計算沉降（按五層）約70cm，建成后三年實測最大沉降已達48cm；

3、上海襯衫三廠，片筏基礎（按七層設計，先造五層），計算沉降（按五層）72cm，建成后六年實測平均沉降已達35cm；

4、上海康樂大樓，箱形基礎，十二層，計算沉降21cm，實測推算最終沉降為16cm；

5、上海四平大樓，箱形基礎，十二層，計算沉降21cm，實測推算最終沉降為12cm；

6、上海華盛大樓，箱形基礎，十二層，計算沉降19.2cm，實測推算最終沉降為24cm；

7、上海胸科大樓，箱形基礎，十層，計算沉降49.2cm，竣工時沉降已達35cm；

8、溫州華僑飯店，條形基礎，雖然采用1.2m厚的砂墊層解決地基土的強度問題，但當然不可能解決沉降問題，實測沉降歷時二十年，計算沉降130cm，實測推算最終沉降為113cm；

9、上海衡器廠，片筏基礎，三層廠房，計算沉降37cm，竣工時沉降6cm，且數年后回訪目測發(fā)現沉降無明顯增加；

10、上海部分淺層粉土地區(qū)（粉土厚6~9m，下臥層為軟土），六~七層住宅采用天然淺基礎，實測沉降量明顯小于計算沉降。

由上述工程實例可知，相當部分的天然淺基礎計算沉降與實測推算最終沉降還是符合得較好的。

有的工程如上海衡器廠的實測沉降明顯小于計算值，原因有二：該廠房建于單層廠房舊址上，地基土已經固結；其次，該工程的基底附加壓力為56kPa，小于軟弱下臥層淤泥質粘土的結構強度（60kPa）。可見實測值小于計算值并非事出無因。

淺層粉土地區(qū)多層建筑的計算沉降遠小于實測值一事，據《上海巖土工程勘察規(guī)范（DBJ08-37-94）》介紹，與該地區(qū)土層的應力歷史對粘性土壓縮性的影響有關。該規(guī)范還提供一套分別用于正常固結土，超固結土，欠固結土計算沉降的公式，并通過一些工程實例驗算，證實計算沉降與實測值較為接近。

總之，只要掌握了土層的應力歷史，計算沉降還是能夠反映實際情況的。即使計算值有所偏差，也是偏于保守。因此不能說天然淺基礎的沉降計算沒有實用價值。比如“設計反思錄一：軟土地區(qū)低層建筑的沉降計算“所述的余姚某三層聯體式住宅，若事先計算出未乘以經驗系數的沉降值為45cm，那么即使經驗系數取為0.5，則最終沉降還將達到20多厘米。由此就應覺得該工程采用片筏基礎的風險太大，可以考慮選用箱形基礎或復合樁基了。5．上海短樁復合樁基上海地區(qū)廿世紀五十年代后期起，多層建筑地基由強度控制，多采用天然淺基礎。到了八十年代，因沉降較大影響使用，而開始注意控制沉降量；加之六、七層的住宅，其基底附加壓力常超過軟弱下臥層強度，于是開始另尋途徑。

三、四十年代的老建筑多采用樁尖未達到暗綠色硬土層的“懸樁式”中短樁復合樁基，情況似乎都不錯；老工程師又有“樁間土承擔30%，樁承擔70%”的傳統(tǒng)經驗，于是一些多層建筑逐步開始采用“懸樁式”中短樁復合樁基。近十年的實踐，有經驗也有教訓。現介紹一些典型的工程實例：

1、上海新成五金廠與肇方塑料廠，二幢六層廠房，筏基加八米短樁，樁端土為淤泥質粘土，竣工時沉降約10cm，數年后目測沉降已超過20cm。

2、上海第二服裝廠，五層廠房，筏基加八米短樁，樁端土為淤泥質粘土，竣工時沉降約20cm，數年后目測沉降已超過30cm。值得注意的是，該廠房長達80米，雖然沉降較大，但完全沒有出現因沉降差引起的裂縫。而附近采用天然淺基礎的廠房均有裂縫，無一例外。這說明短樁復合樁基能夠調整沉降差。

3、上海東華皮件廠，四層廠房，筏基加八米短樁，樁端土為淤泥質粘土，竣工后三年實測沉降約25cm。

4、上海梅隴小區(qū)，六層住宅，筏基加八米短樁，樁端土為淤泥質粘土，竣工時實測沉降已達15cm。但其沉降差比同一小區(qū)內采用天然淺基礎的五層住宅要小些，這可以從住宅墻面上裂縫的多少與大小看出來。

5、上海梅隴路倉庫，三層，活載每平方米10~20kN，條基加六米短樁，樁端土為粉砂，下臥層為淤泥質粘土。竣工時實測沉降小于5cm，后期幾乎未增加多少沉降量。

6、上海嵐皋路5#、6#六層住宅，條基加七米短樁，樁端土為粉砂，下臥層為淤泥質粘土。實測推算最終沉降為4cm。

7、上海永興路口琴廠八層商住樓，條基加6.5.米短樁，樁端土為粉砂，下臥層為粘土?？⒐r沉降遠小于5cm，多年來目測，沉降也沒有多少發(fā)展。

8、上海苑南華僑新村六層住宅（三幢），十七米樁，樁端土為粉砂，下臥層為粉質粘土。實測推算最終沉降為6cm。

由以上工程可以看出，當樁端土為軟土時，雖然短樁復合樁基解決了強度問題，但是沉降量還是相當大。當樁端土為上海的淺層粉土時，盡管下臥層仍為軟土，但實測推算最終沉降均小于10cm，令人滿意。

這與三，四十年代老建筑的實踐經驗似乎不同。但究其原因，首先由于未能收集到老建筑的實測沉降，因而并不能說明老建筑的沉降都較??；其次，老建筑似多位于老城區(qū)，可能其土層因為數百年舊建筑與人類活動的影響，屬于超固結土。如前述滬南冷庫一庫，表層填土厚3.9m，其物理力學指標已接近上海的表土硬殼層，而且其下還沒有淤泥質土。由此看來，部分老建筑的實際沉降量可能較小這一點還是完全可以解釋得通的。

事實上，目前上海在多層住宅中經常采用的0.2×0.2×16m微型樁復合樁基就仍然是樁尖未達到暗綠色硬土層的“懸樁式”6．浙江規(guī)范樁基沉降計算經驗系數《浙江地基規(guī)范（DB33/1001-2003）》對于樁基沉降計算給出兩個方法：“實體深基礎法”與“明特林應力公式法”。

“實體深基礎法”的沉降計算經驗系數直接套用《全國地基規(guī)范（GB50007-2002）》。但沉降計算經驗系數的保證率可能只達到50%左右，且偏于不安全。見帖子“樁基沉降計算問題”。

對于明特林應力公式法的沉降計算經驗系數，《浙江地基規(guī)范（DB33/1001-2003）》第275頁指出，當采用明特林公式計算地基附加應力且類似上海地質情況時，沉降計算經驗系數的取值可參照《上海地基規(guī)范（DGJ08-11-1999）》。這當然是浙江地區(qū)沒有長期沉降觀察數據之下的臨時舉措。然而《浙江地基規(guī)范（DB33/1001-2003）》既不作為附錄列出明特林應力公式法的沉降計算經驗系數，又沒有列出上海地質的一般情況。按說這也不算難事，頂多借上海規(guī)范來復印一下有關章節(jié)就行了。但是有一點恐怕不是每一位注冊結構工程師都知道的：上海地區(qū)（不含松江，崇明，南匯等原縣城）的地質情況，據《上海地基規(guī)范（DGJ08-11-89）》條文說明，可分成四種類型；而且對于其中兩種類型的土層，樁基沉降計算經驗系數似乎至今也還未完全解決其偏離平均保證率的問題。如“D”類型土層的建筑，當樁尖未進入第八層粉砂時，沉降計算值可能偏??；又如“B”類型土層的建筑，當樁尖持力層為淺埋粉性土時，至少對于八層及八層以下的建筑，沉降計算值可能明顯偏大，有時導致設計難以進行（這一點下文將另行討論之）。

為了供未能得到《上海地基規(guī)范（DGJ08-11-89）》條文說明的同行參考，附圖給出上海地質情況的簡單介紹，以便大家參照著合適的土層選擇合適的明特林解沉降計算經驗系數。

由于無論全國地基規(guī)范還是浙江地基規(guī)范，其樁基沉降計算經驗系數均直接參照上海地基規(guī)范的數據，由此可見熟悉上海的地質情況與樁基情況，對于樁基沉降計算經驗系數就不再是知其然不知其所以然，而僅僅按照樁長去將上海的經驗系數生搬硬套到浙江來了。這也是此前一直不厭其煩地介紹上海樁基情況的原因之一。

7．“上硬下軟”土層沉降計算上海、杭州存在著所謂“上硬下軟”土層（浙江其它地區(qū)是否存在不清楚），即6~20m左右處有一層3~10m厚的淺埋粉性土，其下又是軟弱下臥層淤泥質土或粘土?，F收集了上海二十幢和杭州一幢建筑的情況，見附圖。

“上硬下軟”淺埋粉性土中樁基沉降計算問題，自從“89年上海地基規(guī)范”中提出這個問題后，至今似乎仍未得到完全解決。從附圖的表一可以看出，影響計算沉降與實測沉降相符程度的主要因素為：基底總壓力和持力層厚度?？梢耘袛嗯c樁長的關系不大，因為無論7~8m樁或是15~19m樁的工程，均出現計算值遠大于實測值的現象。本來下臥層的厚度似乎應是個影響因素，但恰好上?？谇倏倧S綜合樓與永興路高層僅隔一條馬路（相距30~40m），兩者的地質條件基本相同，唯一的不同之處是基底總壓力相差一半以上。由此可以看出下臥層厚度不是主要影響因素。當初設計上海口琴總廠綜合樓的工程師就是擔心軟弱下臥層影響沉降而堅持采用二十余米長樁，僅僅由于實在打不穿這十米厚的粉砂層而被迫修改設計，沒想到實際情況比其最大膽的想象還要好。

又根據上?？谇倏倧S綜合樓與永興路高層的情況，我們推論，當基底附加壓力小于某一數值時，沉降計算經驗系數應該另行確定。按此設想去反推手頭一些有地質資料的工程，計算沉降與實測值有所接近，且偏于安全?？上П硪凰猩虾Ａ硗馐宕苯ㄖ臄祿c地質資料掌握在編寫上海地基規(guī)范的專家手中，無緣一見。

限于篇幅，杭州打鐵關某商住樓的沉降計算問題將另行討論。

順便說，這些工程若采用全國地基規(guī)范“實體深基礎法”的樁基沉降經驗系數來計算沉降，其保證率可能只有50%。附圖還給出了永興路高層與嵐皋路高層的樁位圖與地質資料，并給出沉降計算過程，有興趣者不妨一試。計算結果如下：

永興路高層計算沉降14.0cm，實測沉降34.0cm

嵐皋路高層計算沉降21.5cm，實測沉降39.7cm

計算值太小，保證率只有41~54%。若按此計算值去決定沉降控制標準，設計人員的風險未免太大了。討論：恰好俺的論文課題是關于存在軟弱下臥層的樁基設計，可惜沒有得出很好的結果。我想探討一下以下幾點：

1、不要只看重沉降驗算，變形與反力是不可脫離的。我認為，楊同新提出的存在軟弱下臥層的樁基極限承載力的計算方法對設計工作有一定的意義。

2、軟土地基一般較符合文克勒地基模型的變形規(guī)律，彈簧模型是沒辦法考慮軟土層的厚度。實際上，軟弱層的厚度并不是樓主認為那樣重要。還有不明白的是，怎么把淺基礎里面的基底總壓力扯進來，是不是指樁尖處土體的附加應力還是指樁端處的。

3、按照實體基礎進行沉降驗算是針對群樁基礎提出來的方法，這樣子算不出現那么小的沉降量才奇怪呢。答復：1、由于地基土與單樁豎向承載力特征值的安全系數為2（見全國地基規(guī)范138頁），故總能找出理論論證某個需要的承載力。

2、我的帖子原文是：“由此可以看出下臥層厚度不是主要影響因素”。故你的話落空了。

3、附加應力或基底總壓力是一回事，可以互相轉換。提到基底總壓力是因為我們（我與浙江大學朱向榮）摸索出一套方法，可以由基底總壓力判斷計算沉降的折減，使之與實際情況較為接近。舉個極端的例子，如永興路廿層高層樁基沉降量為34cm；而在同一地區(qū)建八層住宅，也采用8m短樁，其實際沉降量必然遠小于計算沉降。而《上海地基規(guī)范》對于樁長小于30m的樁基沉降計算經驗系數均取1.1。這就是關鍵之所在。

4、“實體深基礎法”的問題僅僅在于樁基沉降經驗系數的大小，由《上海地基規(guī)范》的樁基沉降經驗系數計算帖子所列的兩幢高層，計算沉降與實測沉降較為接近。見本論壇中我的另一帖子“樁基沉降問題”。8．

杭州地區(qū)“上硬下軟”土層的工程實例現介紹杭州地區(qū)一例位于“上硬下軟”土層的工程實例：打鐵關某商住樓。樁位圖,地質條件,與明特林應力公式法計算沉降步驟見附圖.

該工程設計時，無論哪級設計審查均未按規(guī)范規(guī)定要求計算沉降。同時，設計人員也未收集周圍建筑的地質條件，樁長與實際沉降情況（其實哪怕是現場目測沉降也可作為參考），而仍按強度控制取淺埋粉性土作為樁端持力層，軟弱下臥層為18m厚的淤泥質粘土，采用0.377x11m沉管夯擴樁。然而，該工程由于是二幢六層底框夾一幢一層框架，不設沉降縫的建筑物，故最終沉降不應超過10cm。而由附圖的明特林應力公式法計算結果可以看出，按“浙江地基規(guī)范”推薦的經驗系數，則計算沉降達26.5cm，大大超標了。

幸運的是，由于淺埋粉性土層厚達18m，與“設計反思錄七”所述上海那些淺埋粉性土層上的多層建筑相比，地質條件要優(yōu)越得多，因此根據我們的經驗，該工程的計算沉降可修正為12cm，且?guī)缀蹩梢钥隙ㄆ诎踩?/p>

不知打鐵關地區(qū)在類似“上硬下軟”土層的條件下，采用淺埋粉性土層作為樁端持力層的已建工程，最高達多少層？實測沉降多大？請同行加以注意，對今后的設計很有參考價值。若能將數據公布出來，則功莫大焉。

要不是在工程的實際沉降方面吃足了苦頭，大約誰也不會真正關心計算沉降與實際沉降之間的關系。因為即使沉降大些也很少對使用功能有較大的影響。舉兩個極端的例子；上海展覽館最終沉降達1.8m，溫州華僑飯店最終沉降近1.2m，然而結構良好，使用至今。因此只要業(yè)主不響，設計人員很少會去關心計算沉降是否反映實際情況。

而設計審查人員的態(tài)度似乎是；只要進行過沉降計算，無論是手算還是采用如“啟明星“等大牌軟件計算，就不會去追究計算結果是否正確了。這恐怕與缺少快捷的手段去復核沉降計算結果有關。

倒是房產商由于事關切身利益，對此卻十分注重，只是他們尚不大清楚如何去要求設計人員在控制沉降指標的前提下優(yōu)化設計。據聞有的大房產公司對他們建設的住宅小區(qū)已經進行長期沉降觀測，只可惜我們看不到這些極其有用的數據。似乎此次“浙江地基規(guī)范“編寫時，也未加以收集。9．微型樁沉降控制復合樁基礎上海大華二村毫康商住樓為兩幢五~六層底框建筑，采用0.25×0.25×20m微型樁復合樁基礎，樁位圖，地質報告，沉降觀測數據見附圖。

該地區(qū)在地面以下4～5m處存在有3m厚淺埋粉性土，軟弱下臥層為14m厚的淤泥質粘土和粘土；另一特點是第六層暗綠色硬土層距地面僅18~19m，在上海地區(qū)屬于較淺的。設計前踏勘了周圍已建成五年以上采用天然淺基礎的多層住宅，發(fā)現一般目測沉降均不明顯，墻面也基本未發(fā)現裂縫。這說明淺埋粉性土雖僅3m厚，但對沉降的影響還是較明顯的。而同樣采用天然淺基礎的大華房產公司大樓（六層）與一層輔房之間卻出現較大的沉降差。于是考慮到本工程為底層框架，根據以往經驗，最終沉降量應控制在10cm以內，加之暗綠色硬土層埋藏較淺，決定采用樁端土為硬土層的微型樁沉降控制復合樁基礎。

該工程的樁數僅為同樣條件下常規(guī)樁基樁數的37.4%，應該說已達到了極限，因為有兩根柱下均僅布置一根樁，無法再優(yōu)化了。該工程的A幢由于業(yè)主提出的總體布置要求，在打完樁后又要求整體南移500mm。由于采用的是復合樁基，故修改設計時只要求補打16根樹根樁，且已完成的樁中只有9根樁作廢。

該工程結構封頂后因故停工三個月，因此沉降觀測數據比一般竣工時的沉降觀測值更能反映沉降趨勢。實測推算最終沉降為59mm和65mm，與計算值較接近。應該說這是個十分成功的沉降控制復合樁基工程實踐。業(yè)主對基礎設計始終非常滿意。

“上海地基規(guī)范（1999）”對于沉降控制復合樁基的樁端持力層要求是；“進入壓縮性相對較低但不十分堅硬的持力層”，不過并未給出具體的數值要求。根據我們收集的一些工程實例（見附圖表一），似可以得出這樣一個初步結論：對于樁端持力層以下存在軟弱下臥層的情況，已成功的實踐經驗是，可取壓縮模量Es小于等于10Mpa的土層作為樁端持力層；對于樁端持力層以下無軟弱下臥層的情況，已成功的實踐經驗是，可取壓縮模量Es大于10Mpa的土層作為樁端持力層。此外，若欲以堅硬土層作為樁端持力層，可采用在樁頂與基礎底面之間設置褥墊層的剛性樁復合地基。

10．水泥攪拌樁設計問題從對水泥攪拌樁帖子的點擊率來看，關心這種復合地基的同行還不少?，F將自己手頭有關水泥攪拌樁沉降的資料選一些公諸同好。

溫州某六層住宅，采用12.5m長的水泥攪拌樁，沿墻下單排布置，條基寬1.0m。地質資料為：1、粘土，厚0.7~1.2m，Es=2.9MPa；2、淤泥，厚6.3m，Es=1.12Mpa；3、粘土，厚1.0m，Es=3.5MPa；4、淤泥，厚17m，Es=1.36Mpa；5、粘土，Es=8.9Mpa。實測推算最終沉降為6.4cm。這是一例出乎意料的工程，主要是沉降量之小用現有規(guī)范的沉降計算公式無法計算的。我孤陋寡聞，不知溫州地區(qū)對此經驗的推廣情況如何？類似工程的長期沉降觀測結果如何？只是知道去年同屬溫州土的黃巖地區(qū)建議慎用水泥攪拌樁。

《地基處理手冊》（1988年版）第424頁報道，南京某小區(qū)六、七層住宅采用9m長水泥攪拌樁，地質資料為：1、人工填土，厚1.5~3m；2、淤泥質粘土，厚度大于30m，Es=2.09Mpa。使用一年半后實測沉降量10cm左右。長期觀測結果未見報道。順便說一下，《地基處理手冊》（1988年版）第424頁的沉降計算，是以整幢房屋條基中間的一條基礎計算沉降，去代表整體的沉降計算值。這恐怕不符合規(guī)范規(guī)定，似乎有以計算值去湊合實測沉降之嫌。

上海浦東金楊新村的十一幢六層住宅，采用11.5m長的水泥噴粉樁，地質資料為：1、填土，厚0.65m；2、粉質粘土，厚0.92m，Es=4.76Mpa；3、粘土，厚0.53m，Es=3.32MPa；4、淤泥質粘土，厚2.02m，Es=2.49Mpa；5、砂質粉土，厚1.15m，Es=6.06Mpa；6、淤泥質粘土，厚14.1m，Es=1.81Mpa；7、粉質粘土，厚5.02m，Es=4.02Mpa；8、粉質粘土，Es=6.56Mpa。由三家不同的施工隊施工，結構封頂時，普遍沉降16cm，最大沉降20cm以上，且沉降率仍為1~2mm/天。以后未見長期沉降觀測報道。設計單位稱計算沉降為25cm，看來要超過了。以后上海地區(qū)規(guī)定水泥攪拌樁必須計算沉降，這一來等于讓這種地基處理方法退出多層建筑的基礎設計，因為沉降計算結果多半超出25cm。而淺埋粉性土區(qū)又無法采用水泥攪拌樁。

看來，水泥攪拌樁的“罩門”還是其沉降計算問題。而且確實有失敗的工程實例。11．紹興某復合樁基設計紹興興文公寓位于紹興市區(qū)，由三幢六層磚混與兩幢六層底框住宅組成。其中三幢磚混住宅采用沉降控制復合樁基礎，兩幢底框住宅采用常規(guī)樁基礎。樁位圖，地質報告見附圖。

根據地質報告選用0.426×12m沉管灌注樁。而其中磚混住宅若采用常規(guī)樁基需布置253根樁。采用沉降控制復合樁基礎后的1#,2#樓各布置142根樁，3#樓布置162根樁。沉降控制復合樁基的樁數平均為常規(guī)樁基的59%。

沉降控制復合樁基的計算沉降約為17cm。最初還在小區(qū)邊打了一根12m長的樁作為基準樁，以便進行長期沉降觀測?？上Щ鶞蕵对谑┕て陂g遭到破壞，從而導致沉降觀測未能進行下去。但是該工程建成數年后，無論誰到現場去，都可以發(fā)現地坪,臺階并未因為住宅沉降而出現裂縫，這說明該工程的沉降確實不大。更明顯的是，拿兩幢常規(guī)樁基的底框住宅與三幢復合樁基的磚混住宅來比較，實在看不出二者的沉降量有多大區(qū)別。

該工程最大的特點是由浙江大學土木系組織了樁土應力測試，以便研究樁與承臺分擔上部荷載的比例關系，而且在工程竣工以后一直堅持了五~六年。最終得出的樁土分擔比例約為11.9%左右。

12．上海復合樁基沉降計算上海某住宅小區(qū)與上海金橋出口加工小區(qū)某通用廠房均采用沉降控制復合樁基礎，地質報告，見附圖。

上海金橋出口加工小區(qū)某通用廠房，六層，長達80余m。采用0.2×0.2×16m微型樁復合樁基礎，布置的樁數為常規(guī)樁數的58%。樁端土為壓縮模量Es=2.40Mpa的粘土?？⒐r（此時活載每平方米8kN尚未施加）實測沉降達8cm，更不利的是墻面已出現裂縫。而采用0.2×0.2×8m短樁筏基的上海第二服裝廠，雖然沉降達到25~30cm，但墻面始終無裂縫。由此可見金橋通用廠房的沉降差比第二服裝廠大。等廠房投入使用后，沉降與沉降差將進一步加大。該工程的計算沉降為33cm，看來實測推算最終沉降很可能超出設計值。因此這項沉降控制復合樁基礎是個存在缺點的工程。

上海某住宅小區(qū)在設計前踏勘了周圍二百米范圍內的十余幢住宅。隔壁兩幢六層住宅竣工三年以上，三幢七層底框住宅竣工一年以上；附近七幢六~七層住宅已竣工十年以上。發(fā)現一個規(guī)律，凡六層住宅的墻面均無明顯裂縫，但目測沉降約為15cm（注意，這沉降未包含室外地坪施工完成前的實際沉降）；凡七層住宅均有“八”字形裂縫。于是決定四幢住宅均采用0.25×0.25×20m微型樁復合樁基礎。其中兩幢底框住宅按經驗本應選取10cm作為沉降控制指標，但為了降低造價，業(yè)主堅持改用15cm。布置的樁數為常規(guī)樁數的40~60%。樁端土為壓縮模量Es=3.21Mpa的粉質粘土。竣工時沉降情況尚可。可是一年多后房產商反饋回來的信息是，底框住宅的外墻出現由沉降差引起的典型斜裂縫。幸虧當時房價大漲，故住戶也不敢抱怨了。但從結構師的角度來看，應該承認沉降較大是個不小的缺點。原因之一就是未能堅持以10cm作為沉降控制指標。

兩項工程均按《上海地基規(guī)范》的沉降控制復合樁基計算方法計算，卻發(fā)現計算值很可能小于實測值，于是回顧這兩項工程，得出的經驗之一是樁端應盡量進入壓縮模量更大些的土層。如某住宅小區(qū)應采用0.3×0.3×25m樁，樁端土選用Es=6.76Mpa的硬土層；又如某通用廠房應采用0.3×0.3×25m樁，樁端土選用Es=5.76Mpa的硬土層。這樣效果更好。此后的上海大華新村豪康商住樓與浙江紹興興文公寓等工程就是這一次反思后的成功實踐。

反思的另一收獲就是發(fā)現《上海地基規(guī)范》的沉降控制復合樁基計算方法另有奧妙，進而摸索出一些竅門來。限于篇幅，這一點將另文探討。

13．復合樁基設計的上海規(guī)范法《全國民用建筑工程設計技術措施（結構）》第73頁指出，沉降控制復合樁基“具體計算可參考上?！兜鼗A設計規(guī)范》（DGJ08-11-1999）”。（以下簡稱“上海規(guī)范法”）

“上海規(guī)范法”于1989年通過上海市科委鑒定，1994年列入《上海市地基處理技術規(guī)范（DBJ08-40-94）》，1999年列入《上海市地基基礎規(guī)范（DGJ08-11-1999）》?！渡虾５鼗?guī)范》（條文說明）第239頁還給出一個工程實例（即上海康健新村十二街坊12#樓，沉降觀測時間2202天）的計算過程。

該工程實際布置152根0.2×0.2×16m微型樁。但以上所述兩本上海規(guī)范均只給出133根樁的計算過程。我在實際工程設計中屢次發(fā)現計算沉降有時可能小于實測沉降，于是按規(guī)范步驟計算152根樁的復合樁基沉降，并繪出樁數與沉降曲線圖，見附圖。

從附圖可以看出，152根樁的計算沉降為101.3+38.4=139.7mm。既小于《上海地基規(guī)范》（條文說明）第264頁給出的164.3mm，也小于實測推算最終沉降160mm。這并非太大問題，由于《上海地基規(guī)范》例題計算時取樁基沉降計算經驗系數1.0，若按《上海地基規(guī)范》第73頁表6.4.2規(guī)定取樁基沉降計算經驗系數1.1，則可得計算沉降為150mm了。然而問題是樁數從133根到152根，僅增加19根（增加12.5%），計算沉降驟降29mm（減少20%）。如附圖之圖二,圖三所示，樁數與沉降的曲線太陡了，尚未見到有資料表明這個結果得到實測數據的支持。難怪兩本上海地基規(guī)范始終不給出152根樁的計算結果，因為無論如何都得不出預想中的樁數與沉降曲線圖。

此外，該工程上部結構總重43500kN，建筑面積2559平方米，折合每平方米重17kN，似乎超出這類住宅（采用實心粘土磚）的一般重量（每平方米重16kN左右）。若按上部結構總重39000kN計算，則152根樁的沉降為111mm，比實測值160mm小多了。樁數與沉降曲線見附圖之圖四。

這么一來，以往設計中所遇到問題的癥結找到了：當樁端土為上海地區(qū)第五層粘土（Es<6MPa）時，計算沉降確實可能偏于不安全。當樁端土為上海地區(qū)第六層硬土時，計算沉降與實測值可能較為接近。

總結一下，應用“上海規(guī)范法”進行沉降控制復合樁基計算的竅門是：

1、雖然《上海地基規(guī)范》第207頁11.6.5條規(guī)定：“復合樁基樁數的確定，應先按11.6.4條所述沉降計算基本原則計算復合樁基中假定布有不同樁數時的沉降量，求得樁數與沉降量的關系”，并建議樁基沉降計算經驗系數取1.0；但竅門是，在實際使用時只能先分別計算常規(guī)樁數與三分之一常規(guī)樁數的沉降量，然后按線性變化假定求得近似的樁數與沉降量關系，一定不可直接求出某一樁數的沉降量；

2、若樁端土的Es<6MPa，應考慮由竅門1得出的沉降量小于實測推算最終沉降量20%的可能性，即確定最終樁數時留點余地，或取樁基沉降計算經驗系數為1.1甚至1.2。

當然，以上計算過程中存在著一個邏輯漏洞。由于整套計算方法是以常規(guī)樁數與三分之一常規(guī)樁數的沉降量，按線性變化假定求得兩者之間任意樁數的沉降量，而能夠這樣做的前提是，常規(guī)樁數樁基與三分之一常規(guī)樁數復合樁基的計算沉降應經過實測沉降驗證。常規(guī)樁數樁基計算沉降經過上海地區(qū)69幢建筑實測數據的驗證，沒有問題；然而三分之一常規(guī)樁數復合樁基計算沉降未得到實測數據的驗證，并非不證自明的。好在“上海規(guī)范法”的實質仍是一種經驗擬合的方法，因此上述邏輯漏洞并非關鍵，只要按實際情況加以調整，并留有余地，還是能夠在工程中使用的。14．沉降計算軟件計算精度劈頭就說對大牌沉降計算軟件應有所選擇與對其計算精度進行測試，似乎有點狂妄吧？且看下文?！蹲≌萍肌?001年7期文：“減沉樁設計原理及工程實踐”給出一幢采用復合樁基的小高層，用“Pile2000”軟件計算，得出樁數與沉降等值線圖。見附圖。

由附圖可發(fā)現幾點不明白之處：

1、“Pile2000”軟件的介紹稱，該軟件系根據上海《地基基礎設計規(guī)范》（DGJ08-11-1999）的沉降控制復合樁基原理（以下簡稱“上海規(guī)范法”）編制的。然而上海《地基基礎設計規(guī)范》（條文說明）第80頁指出，“不能用這種方法計算建筑物的不均勻沉降，因為這種算法不考慮上部結構剛度?！薄癙ile2000”軟件既然能夠給出建筑物由中心到邊緣的沉降等值線，那就說明它考慮了上部剛度的影響。這對于設計人員當然是好事。

2、由“設計反思錄十三”的討論可知，應用“上海規(guī)范法”只能先分別計算常規(guī)樁數與三分之一常規(guī)樁數的沉降量，然后按線性變化假定求得近似的樁數與沉降量關系。而“Pile2000”軟件能夠根據樁數直接算出相應的沉降量，那就是說明軟件對“上海規(guī)范法”動了不小的手術。至于引入了什么假定，不得而知。

3、從附圖之圖一（223根樁的最大沉降154mm）與圖二（160根樁的最大沉降100mm）所示結果看，樁數多的計算沉降反而比樁數少的計算沉降大，不知是否文章的筆誤？若無誤，則軟件計算結果有違常理。采用該文的數據按“上海規(guī)范法”計算得常規(guī)樁基沉降為133mm，復合樁基沉降為137mm。當然該文未給出全部數據，故難以判斷問題之所在。只能存疑。

4、由附圖之圖一、圖二可以看出，對于常規(guī)樁數與復合樁基，小高層中心與邊緣的沉降差分別為54mm與40mm，均遠遠超出規(guī)范規(guī)定的允許沉降差約24mm。由于一般在設計中，只要上部荷載與各個對應部位的樁抗力基本匹配，沉降差就應該不會太大的。因此，若“Pile2000”軟件的計算結果未能得到實測數據的支持，則說明軟件計算值可能夸大了沉降差，也就是說，建筑物中心與邊緣的沉降中至少有一個是不可靠的。若在送審時將這份沉降等值線圖和盤托出，雖然各級設計審查未必有力量追究其中疑問，但有這么個缺憾留著，萬一有事對設計人員就是個禍胎。

由以上討論可見對任何軟件確實應該有個選擇與測試的過程。選擇其實可以不論，那是單位總工的事。對于設計人員來說，為了盡量保護自己，有幾件事只要愿意可以很方便地做到：

A、無論計算軟件由哪級機構認可推薦，只要它說是根據“上海規(guī)范法”原理編制的，就可以先以“上?？到⌒麓濉钡臄祿ㄒ姟霸O計反思錄十三”附圖）用軟件算一下，看看結果與上?！兜鼗A設計規(guī)范》的計算值差多少，然后就可以知道如何去修正或留多少余地了。

B、若發(fā)現軟件計算的建筑物中心與邊緣沉降差超出規(guī)范規(guī)定，只要自己設計的各局部樁抗力與上部對應荷載基本匹配（當然，樁端以下土層的均勻是不言而喻的前提），就刪去邊緣的沉降等值線，只保留中心的沉降等值線。否則萬一被認真的校審者發(fā)現，就得無休止地調整各部位的樁數，以便湊出合適的沉降等值線來。其實調整后的實際效果未必理想。

總之，設計人員或許沒有選擇采用哪種沉降計算軟件的權利，但可以設法保護自己。沒有必要去承擔那種由于軟件編制者不同學術觀點而產生的莫名其妙的風險。對不對？

15．樁土分擔比的問題以往按強度為控制指標設計復合樁基時，設計人員最關心的是樁土分擔比例，于是就有“三七開”，“二八開”的傳統(tǒng)經驗?，F在復合樁基設計已轉為同時以沉降量和強度為控制指標，但設計人員由于慣性思維首先關心的仍然是樁土分擔比例。大量的實測數據已證明不存在一個固定的分擔比。復合樁基設計的第一指標應該是沉降量。

然而關心樁土分擔比本身并不錯，因為復合樁基中的樁若布置于承臺或承臺梁下，則筏基底板或條基基礎板的內力就應由樁土分擔比得出了。但是由于現在還無法直接求得樁土分擔比，因此這確實是個問題?，F將收集的樁土分擔比的一些數據給出，見附圖。

多層建筑復合樁基的基礎板內力，可根據《上海地基規(guī)范》（條文說明）第238頁的假定得出：“應注意其承臺與樁分擔荷載關系是隨荷載作用時間變化的特點，在建筑物竣工初期承臺要承擔較大外荷載（此時計算承臺底面地基反力，可根據部分工程實測結果按經驗去全部外荷載的50%考慮）。高層建筑的基礎底板的內力（當樁布置于承臺或承臺梁下時）則似乎尚無正式規(guī)定。雖然一般較少將高層建筑設計成復合樁基，但從附圖之表一、表二可以看出，基礎底板仍可分擔8~29%的上部荷載。上海地區(qū)關于高層建筑樁筏基礎底板內力計算，以往有個經驗公式，如下：

q=0.2×(∑N—-水浮力)+水浮力[引自《上海八十年代高層建筑結構設計》（上海科技普及出版社，1994年5月）第312頁]

順便指出，《上海地基規(guī)范》第205頁的假定；“當作用在承臺底面的荷載長期效應組合值大于各單樁極限承載力標準值之和時，樁分擔相當于各單樁極限承載力標準值之和的荷載，承臺下地基土分擔余下之荷載”，僅僅是根據現場小規(guī)模樁—承臺試驗結果作出的假定，并未得到復合樁基實測樁土分擔比的證實，見附圖之表一、表二中多層建筑部分數據。即使《上海地基規(guī)范》（條文說明）第240頁中作為例題的工程所在的上海康健新村，據報道共實測了兩幢住宅的樁土分擔比，而實測單樁反力也僅為142kN，比單樁極限承載力250kN小多了。

16．高層樁基承臺板設計與優(yōu)化（一）——不經濟的高層建筑樁基承臺板設計

從論壇的討論看，不少同行對高層樁基，承臺板基礎的底板內力計算方法多有興趣，眾說紛紜?，F介紹上海地區(qū)成熟的計算方法與一些工程實踐。

上海地區(qū)對于高層建筑多采用樁－厚筏基礎。其實只要樁布置得合理，樁－厚筏基礎的造價并不一定高于樁－承臺基礎，且施工難度比樁－承臺加反地梁要小得多，施工難度小實際上就意味著施工中不易出現問題。筏板的厚度可按上部結構每層折合60mm的筏板厚度估算。

《建筑結構》2002年5期文“高層建筑樁基承臺板的簡化計算法”指出，上海地方規(guī)范《鋼筋混凝土高層建筑筒體結構設計規(guī)程（DGJ08-31）》采用的“彈簧常數法”，是將單樁簡化為一個彈簧，承臺板彎矩按支承于彈簧上的彈性平板來計算。該方法的關鍵——彈簧常數K近似地由沉降驗算參數來計算。彈簧常數確定后，可用一般彈性有限元方法計算承臺板內力與配筋。計算結果包括承臺板單元的彎矩,各單樁的樁頂反力與沉降量。

工程實例：上海川沙某大樓，主樓十一層，裙房四層，地下室一層，不設沉降縫。核心區(qū)底板厚達1.3m，其余部分底板厚1.1m。地質資料，樁位圖以及“彈簧常數法”計算的底板內力簡圖，樁頂反力及樁沉降量見附圖。

由底板內力簡圖可以看出，最大彎矩（位于核心區(qū)）為1475kN，最小彎矩（位于裙房）為1kN，明顯不合理，原因當然是樁的布置不妥。這還是先在上海申元巖土工程公司采用“彈簧常數法”計算過一次，修改樁位布置后第二次計算的結果。上海申元巖土工程公司的計算意見為：“1、底板內力分布不均勻，差值較大，較不經濟，建議優(yōu)化布樁并減小底板厚度；2、裙房樁頂反力較小，可進一步優(yōu)化；3、由于車道板和基礎底板連接位置受力及變形較復雜，存在許多不確定因素，建議將車道板和基礎底板脫開?！?/p>

第二次計算結果出來后，認為仍有較大改進余地，試著調整樁位、樁長等，發(fā)現樁的工程量可減少1210立方米，底板改為900mm后可減少砼工程量375立方米，共可降低基礎造價約120萬元，折合總建筑面積每平方米降低92元。原擬去建議業(yè)主委托進行優(yōu)化咨詢，后因對方只肯支付一、二萬元而作罷。房產商為了少出十萬元咨詢費而寧愿多花百萬元造價，這未嘗不是該工程設計人員和單位的好運氣。但這種好運氣會一直伴隨著我們嗎？《建筑結構》2002年5期文“高層建筑樁基承臺板的簡化計算法”指出，上海地方規(guī)范《鋼筋混凝土高層建筑筒體結構設計規(guī)程（DGJ08-31）》采用的“彈簧常數法”，是將單樁簡化為一個彈簧，承臺板彎矩按支承于彈簧上的彈性平板來計算。該方法的關鍵——彈簧常數K近似地由沉降驗算參數來計算。彈簧常數確定后，可用一般彈性有限元方法計算承臺板內力與配筋。計算結果包括承臺板單元的彎矩,各單樁的樁頂反力與沉降量。

浙江有人采用“啟明星”計算每根樁的沉降量，再代入“PKPM”的筏板基礎計算程序，計算出筏板的內力。此法忽略了由于計算沉降量的變化引起的樁頂反力變化，從而導致計算沉降量以及筏板內力的變化。這需要多次疊代才能獲得較好的結果。樓主剛剛在樓上提到的“浙江有人采用”的方法，我推測并非先計算“每根樁的沉降量”，而是先計算每根樁的沉降“剛度”，然后將這些剛度值代入PKPM的JCCAD中的“樁－筏基礎”的分析中（該程序提供了修改各根樁的豎向剛度的功能）。這樣，就不存在“樁頂反力與筏板沉降無關”的問題了，當然也不必反復迭代了。

17．高層樁基承臺板設計與優(yōu)化（二）——合理的高層建筑樁基承臺板設計

從論壇的討論看，不少同行對高層樁基、承臺板基礎的底板內力計算方法多有興趣，眾說紛紜。現介紹上海地區(qū)成熟的計算方法與一些工程實踐。

上海地區(qū)對于高層建筑多采用樁－厚筏基礎。其實只要樁布置得合理，樁－厚筏基礎的造價并不一定高于樁－承臺基礎，且施工難度比樁,承臺加反地梁要小得多，施工難度小實際上就意味著施工中不易問題。筏板的厚度可按上部結構每層折合60mm的筏板厚度估算。

《建筑結構》2002年5期文“高層建筑樁基承臺板的簡化計算法”指出，上海地方規(guī)范《鋼筋混凝土高層建筑筒體結構設計規(guī)程（DGJ08-31）》采用的“彈簧常數法”，是將單樁簡化為一個彈簧，承臺板彎矩按支承于彈簧上的彈性平板來計算。該方法的關鍵——彈簧常數K近似地由沉降驗算參數來計算。彈簧常數確定后，可用一般彈性有限元方法計算承臺板內力與配筋。計算結果包括承臺板單元的彎矩,各單樁的樁頂反力與沉降量。

工程實例：上海凱鵬大樓，主樓二十八層，裙房三層，地下室一層，不設沉降縫。底板厚1.5m。地質資料，樁位圖以及“彈簧常數法”計算的樁頂反力及樁沉降量見附圖。另附上上海與浙江部分高層建筑樁筏基礎底板厚度統(tǒng)計表。

底板最大彎矩不在核心區(qū)而在主樓的邊柱，這相當合理，因為邊柱受承臺板面積限制，布樁只能向三個方向發(fā)展；底板最小彎矩當然在裙房。底板板面最大彎矩為2890kNm/m，底板板底最大彎矩為3060kNm/m，板面板底彎矩接近的情況是最理想的。最小沉降量86mm不位于裙房而在主樓的邊柱下；最大沉降量100mm卻在裙房處，這是因為左上角裙房的四根柱為了調整沉降有一根樁未布在柱下之故，看計算結果這種做法還是較合理的。核心區(qū)沉降量一般為91mm，較均勻，說明此處布樁合適。樁頂最大反力1641kN與最小反力1423kN641kN均位于邊柱處，相差不大。

上部結構總重+地下室重-水浮力=467950kN，樁群總抗力為509350kN，于是509350/467950=1.088。連地下室共二十九層結構層，底板厚度僅為1.5m，可以說該工程的基礎設計較合理。

該工程的設計步驟如下：先根據上部荷載初步布樁，再采用明特林應力公式法在不考慮上部剛度影響的條件下，分別估算主樓柱與裙房柱的沉降差，當沉降差小于20mm時，即可判斷布樁是合適的。該工程經數次估算沉降差后，決定裙房布樁時的樁承載力取全額單樁承載力標準值，主樓布樁時的樁承載力取九折左右的單樁承載力標準值，最后效果良好。

18．高層樁基承臺板設計與優(yōu)化（三）—帶有挑出地下室的高層建筑樁基承臺板設計

從論壇的討論看，不少同行對高層樁基,承臺板基礎的底板內力計算方法多有興趣，眾說紛紜。現介紹上海地區(qū)成熟的計算方法與一些工程實踐。

上海地區(qū)對于高層建筑多采用樁,厚筏基礎。其實只要樁布置得合理，樁,厚筏基礎的造價并不一定高于樁,承臺基礎，且施工難度比樁,承臺加反地梁要小得多，施工難度小實際上就意味著施工中不易問題。筏板的厚度可按上部結構每層折合60mm的筏板厚度估算。

《建筑結構》2002年5期文“高層建筑樁基承臺板的簡化計算法”指出，上海地方規(guī)范《鋼筋混凝土高層建筑筒體結構設計規(guī)程（DGJ08-31）》采用的“彈簧常數法”，是將單樁簡化為一個彈簧，承臺板彎矩按支承于彈簧上的彈性平板來計算。該方法的關鍵——彈簧常數K近似地由沉降驗算參數來計算。彈簧常數確定后，可用一般彈性有限元方法計算承臺板內力與配筋。計算結果包括承臺板單元的彎矩,各單樁的樁頂反力與沉降量。

工程實例：上海外高橋某辦公樓，主樓十二層，裙房二層，地下室一層，且向東,西方向各挑出7米，向北方挑出6.3米，向南方挑出5.5米，挑出地下室的頂部就是室外地坪，不設沉降縫。底板厚1.0m。地質資料，樁位圖以及“彈簧常數法”計算的樁頂反力，底板最大彎矩及樁沉降量見附圖。

開始討論基礎方案時，有認為挑出地下室應沿每道軸線設置剪力墻以便承擔挑出部分的荷載。但這一來地下車庫簡直無法使用。參照上海地區(qū)挑出地下室的經驗，取底板厚度為1.0m（實際0.8m即夠了）。挑出地下室最外邊軸線下堅持不布樁，因為根據明特林應力公式法估算，此處一旦布樁，沉降差肯定無法控制在20mm以內?！皬椈沙捣ā庇嬎憬Y果表明，最小沉降在挑出地下室邊緣（19mm），最大沉降在主樓柱下（43mm），沉降差不大。證明挑出地下室邊緣不布樁的思路是正確的。樁位圖上有五處在校審時被要求各增加一根樁，但從計算樁頂反力簡圖看，凡加樁處的樁頂反力均明顯偏小，說明校審的干預并不成功。

上部結構總重+地下室重-水浮力=162674kN，樁群總抗力為226560kN，于是226560/162674=1.392，樁數稍偏多；最大板底彎矩為1025kNm/m，最大板面彎矩為323kNm/m，相差較大，樁位布置尚有調整余地；連地下室共十三層結構層，底板厚度可取0.8m，實際為1.0m；樁頂反力除了附圖標明的五處外，與單樁承載力較為接近?？梢哉f除了底板厚度與五處布樁偏多外（這是受到外力干擾），這項帶有挑出地下室的基礎設計較合理。

該工程的設計步驟如下：先根據上部荷載初步布樁，再采用明特林應力公式法在不考慮上部剛度影響的條件下，分別估算主樓柱與裙房柱的沉降差，當沉降差小于20mm時，即可判斷布樁是合適的。

上海地區(qū)地下室挑出最大長度的是上海啟華大廈，二十四層，一層地下室，不設沉降縫，地下室挑出最遠端點與主樓相距十八米請教LINBAI前輩：

（1）能否較為詳細的描述一下彈簧常數確定方法？本人常用方法是單樁承載力除以允許沉降值。但是，按照這種方法計算下來的沉降量必然是符合規(guī)范規(guī)定的。因為取剛度的前提條件就是“允許沉降值”。這種方法對于評價不均勻沉降可能有一定的借鑒之處，但是對于總體沉降來說并不適合。還望前輩將您的方法指點在下一二。

（2）一般彈性有限元方法計算承臺板內力，通常會出現如下情況：柱子和剪力墻由于承受的豎向力相當大，經常會導致柱（墻）下局部彎矩非常大的情況，這是由于有限元計算中的局限性造成的，實際情況并非如此，請問，如何較為合理的處理這個“峰值”？（我計算的幾個工程，有的柱下地板彎矩超過4000kNm），不修正，會導致極大浪費甚至根本無法配筋。忽略似乎有說不過去。

（3）按照上海規(guī)范計算基礎沉降時，規(guī)范假設所有樁長都一樣。本人現在計算的一個底板面積達到幾萬平米，由于地質條件復雜，有多種類型的樁，此時計算沉降規(guī)范已經不適用，請問，能否采用彈簧常數法計算沉降（當然，不同樁可以采用不同常數）？如果可以的話，需要注意些什么？敬請指教抱歉，“彈簧常數法”是上海申元巖土工程公司張耀庭（“上海地基規(guī)范”樁基部分的編寫負責人）的技術，我只知道用其結果。不同長度的樁肯定能計算。峰值當然會修正。有了各點的沉降量，總體沉降量就呼之欲出。即使不同長度的樁，用“明特林應力公式法”仍能計算沉降。樓主提到的“彈簧常數法”應修正為“等效彈簧法”。即基樁樁頂荷載與該樁的樁頂沉降比值。這是因為在樁筏基礎沉降計算分析中，一般采用迭代計算（筏板采用有限元法+等效樁彈簧，此時樁筏總體剛度為沉降的函數而不是常數）求解。群樁中基樁的沉降包括該樁本身的沉降+其它樁引起的沉降。樁的沉降分為：樁本身的壓縮+樁端下土體壓縮。樁端土體壓縮量計算采用Geddes解答（基于Mindlin基本解)計算樁端下土體應力，然后按分層總和法計算沉降。在這種方法中，關鍵在于假定合理的端阻比（見國家規(guī)范和上海規(guī)范）。19．

汽車坡道和地下車庫的聯接做法對于汽車坡道與地下車庫連接處的做法，上海地區(qū)的思路是：由于車道板和基礎板連接位置受力及變形較復雜，存在許多不確定因素，所以借鑒隧道沉管的變形縫做法（設一道永久埋置，一道可脫換的橡膠止水帶），將車道與主體地下室用沉降縫脫開；且無論主體是否打樁，車道一般不打樁（一層地下室時）或設置真正意義上的抗浮樁（二層及以上地下室）。所謂真正意義上的抗浮樁是指布置細而多的樁，不需要進入硬持力層，因為樁端阻力對抗浮毫無意義。常用的車道板與地下室的沉降縫節(jié)點見附圖。

連續(xù)式車道的汽車坡道與主體地下室間不設沉降縫，待主體基本完成后，才從地下室出口處開始澆筑車道。另一特點是車道下設置抗浮樁，且樁端一般均達到與主體樁端相同的硬持力層。脫開式車道和連續(xù)式車道的相同之處是，兩者均在主體基本完工后才開始澆筑。浙江地區(qū)這兩種方法并行不悖，但似乎連續(xù)式車道做法更多些。

其實認真分析一下連續(xù)式車道板的受力狀況就可以發(fā)現其內在矛盾：主樓除非樁端持力層為基巖，均將產生沉降，且竣工后的沉降可能占總沉降量一半或更多。而車道無論是否打樁，沉降均可以認為等于零。因此車道與主體底板的連接處應該存在由于兩者的沉降差導致的附加彎矩。而設計連續(xù)式車道板連接處時似乎一般并不考慮這個附加彎矩。如果說這么多工程均未見問題，那可能是因為主樓的沉降將持續(xù)多年，沉降速率很小，故混凝土的蠕變就能釋放沉降差導致的附加應力；另一原因可能是車道板連接處較厚（一般為400mm），即使底面出現裂縫，只要裂縫不深到導致滲漏，一般也無法發(fā)現。

這一切說明，車道板抗浮長樁實際上只不過是為了控制車道沉降的樁，控制其不可能出現的沉降的樁。

或許有人認為打了肯定不會錯，反正也就多花幾萬元錢。但是既然車道不沉，連續(xù)式車道連接處的附加應力客觀存在，因此這些“抗浮樁”卻很可能成為多花錢反而導致安全隱患的額外措施。這一切設計人員或許可以視而不見，但業(yè)主卻不可不知道，否則就有點冤了。知道了至少可以要求將車道下的樁改為真正意義上的“抗浮樁”（即樁端不進入硬持力層）。

不過除非出現脫開式車道的省標，否則看來兩者將一直并存下去。樓上說得很有道理。我覺得這個是理論上的問題。從理論上分析，是完全符合道理的。但是實際情況卻是兩種方法都沒有多大問題。而設沉降縫的做法從施工上和使用上可能會比較麻煩。比如橡膠的老化導致止水帶漏水等。而整澆的方法整體性好，不會有這些麻煩。同時沉降問題也不存在。因為地基的沉降不象理論上那么敏感，有很大的協調性。這種局部的很小范圍的荷載差異不會導致不良結果。20．純地下車庫設計探討

既然與地下車庫相連的汽車坡道可以采用與主樓樁基等長的樁端進入硬持力層的樁，那么，純地下車庫當然也就采用同樣的樁，只是同樣改名為“抗浮樁”。其實真正意義上的，最經濟的抗浮樁應是細長而數量多的樁群，且樁端不進入硬持力層，因為樁端阻力對抗浮無用。若抗浮能力不夠，為業(yè)主著想，只要造價差不多，倒寧愿加厚地下室頂板、墻板和底板，對抗?jié)B有利；或加厚底板面層，以便在面層中設排水溝，降低施工難度，較厚的面層對汽車行駛的磨損消耗也有利。打樁的思路，其實是借抗浮樁之名，行偷用承受豎向力樁之實。

最困難的倒是與主樓地下室相連的純地下車庫。據了解，浙江地區(qū)似多半采用與主樓等長的樁基。軟土深厚的地區(qū)如上海地區(qū)，地下車庫的持力層多為淤泥質土，主體的計算沉降常超過100mm以上，因此純地下車庫也采用長樁，但不一定選用同主體樁基一樣的持力層，底板內力由“彈簧常數法”計算。

但若純地下室持力層為粉性土，主樓沉降不大，純地下室沉降接近零的情況，似應區(qū)別對待。因為純地下室打了樁后更沉不下去，反而導致其與主體間的附加應力加大。此時或可考慮純地下室不打樁，抗浮必要時布置真正意義上的抗浮樁，主要依靠后澆帶解決沉降差的問題。

有趣的是，純地下室下布置的“抗浮樁”，實際上卻是正宗復合樁基中的樁，因為設計人員多半不會考慮由樁去承擔全部地下室重量，而是假定地基土承擔地下室自重，設置少量“抗浮樁”只是為了控制實際上不存在的“沉降”。但超出水浮力的地下室重量實際是由樁與地基土共同承擔的。

工程實例：錢塘江南岸某住宅小區(qū)，三幢高層住宅的地下室與大面積純地下車庫相通，地下室底面為厚達4m以上的砂質粉土，地基承載力為每平方米160kN。主樓采用40m長樁，樁端持力層為礫石層。純地下車庫也采用40m長樁作為抗浮樁，共需一千四百萬余元。其實當地二十年一遇洪水水位在地下車庫頂板以下1.2m處。設計單位認為應該按五十年一遇標準取暴雨水位達到室外地坪（這沒有錯），按此標準計算下來設置一柱一樁的40m長抗浮樁，且樁端進入礫石層。在業(yè)主組織的論證會上，立即有人指出，既然按五十年一遇標準，那么計算書中漏算了地下車庫的活載準永久值以及頂板上的梁重，柱重和底板面層重，這些漏算荷載加上后就可以不設抗浮樁。即使要設抗浮樁，樁端也根本不必進入礫石層。顯然設計人員是想以此來協調主樓與純地下車庫的沉降，于是在計算書上做了點小小的手腳。按當地經驗，樁達到礫石層后，主樓沉降較小，埋置于砂質粉土上的純地下車庫沉降也極小，完全可以通過后澆帶解決沉降差的問題。一千四百萬的抗浮樁，不是任何房產商都會毫無異議地扔下去的。１、未見規(guī)范有“抗浮計算活載取準永久值”的規(guī)定。

２、荷載規(guī)范2.1.9條：＂對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準其一半的荷載值．＂

3、抗浮計算屬于承載能力極限狀態(tài)計算．

基于上述理由，抗浮計算不應當計及＂活載準永久值＂．21．抗拔樁與錨樁設計體會

論壇上曾討論過抗拔樁的抗裂驗算問題。正如一份帖子所說的，編寫上海地基規(guī)范的專家指出，至少在上海地區(qū)不必考慮抗拔樁的裂縫寬度驗算問題，因為樁身常年在地下水中，缺少氧氣。這么看，只要在地下水位較高的軟土地區(qū)也就可以參照上海地區(qū)的經驗執(zhí)行了。

但我以為抗拔樁似可分為兩類，區(qū)別對待：

1、暫時承受上拔力的抗拔樁，就是工程中常用的抗拔樁，一旦完工后上拔力就消失。如前所述，不必驗算裂縫寬度。

2、永久承受上拔力的抗拔樁，如兩層或更多層地下室下設置的抗拔樁，上拔力將始終存在。對于這類抗拔樁，為了穩(wěn)妥起見，似還是驗算裂縫寬度更好些。也許最大裂縫寬度限值取大值。

錨樁其實就是暫時承受上拔力的抗拔樁，但設計荷載有所不同。上海一家大設計院總工說，他們的經驗是，當單樁豎向靜載荷試驗的錨樁為四根時，上拔力只按三根樁同時受力計算；對于錨樁兼作工程樁的情況，受拉鋼筋的強度不宜用足，可按0.7~0.8的鋼筋強度設計值計算。我曾設計一利用錨桿作為抗拔樁的工程，總結有以下幾點應注意：1、錨桿水灰比控制。2、錨桿鋼筋計算應考慮最后滿足試驗要求。3、錨桿承載力應考慮水浮力和平衡荷載的修正。4、考慮永久承擔荷載的錨桿和暫時承擔荷載錨桿區(qū)別對待。22．有意思的多層住宅墻面裂縫

軟土地區(qū)多層住宅墻面裂縫多半由于沉降較大引起，也有部分溫度裂縫。現介紹一起有意思的墻面裂縫。

上海大華新村一幢100多米長的七層底框住宅，呈鋸齒形，采用天然淺基礎，由沉降縫分成四段。粉刷完成后五個月時實測沉降量為90~160mm，但由沉降縫分開的每一段的沉降尚較均勻。該地區(qū)在地面以下4~5m處存在有3m厚淺埋粉性土，軟弱下臥層為14m厚的淤泥質粘土和粘土；另一特點是第六層暗綠色硬土層距地面僅18~19m，在上海地區(qū)屬于較淺的。周圍已建成五年以上采用天然淺基礎的多層住宅，一般目測沉降均不明顯，墻面也基本未發(fā)現裂縫。這說明淺埋粉性土雖僅3m，厚，但對沉降的影響還是較明顯的。由此可見，該住宅的最終沉降應該不會太大。

但粉刷完成后的第四個月忽然發(fā)現墻面出現裂縫。房產公司技術人員對裂縫是由于沉降還是由于溫度引起爭執(zhí)不下，關鍵在無法采取應對措施。溫度裂縫較易處理，若為沉降引起的裂縫則可能要等到沉降穩(wěn)定下來才可采取措施。這勢必影響銷售。應業(yè)主邀請去現場，首先是觀察，發(fā)現墻面裂縫的位置似乎不太有規(guī)律：1。躍層墻面多為水平裂縫；2。廚房與衛(wèi)生間墻面出現斜裂縫，但哪間房間有裂縫卻似乎很難捉摸；3。橫墻上既有斜裂縫又有直裂縫，山墻和中間的橫墻都發(fā)現有；4。陽臺窗下角的墻面上有垂直裂縫，且東面、西面、南面都有。

也許正因為裂縫位置較奇特，因此無論是沉降裂縫派還是溫度裂縫派，均不能真正說服對方。

觀察了所有出現裂縫的房間后，找到了三條規(guī)律，符合規(guī)律的墻面可能出現裂縫，不符合規(guī)律的墻面肯定沒有裂縫，無一例外：

1、只有陽光能夠直接、長期照射到的廚房、衛(wèi)生間墻面，才可能有裂縫，反之則肯定無；

2、只有直接曬到太陽的橫墻，包括中間單元的橫墻（由于整幢住宅呈鋸齒形，故中間單元的橫墻才可能曬到太陽），其墻面才可能出現裂縫，反之則肯定無；

3、無論東、西、南面，只有陽光能夠直接、長期照射到的陽臺窗下墻，其墻面才可能出現垂直裂縫，反之則肯定無。如中間單元凹陽臺就沒有裂縫。

規(guī)律找到了，再結合發(fā)現裂縫前上海恰好暴熱半個多月的情況，墻面裂縫原因的結論就可以由業(yè)主自己做出。隨后建議業(yè)主在每條裂縫上依次貼幾塊石膏餅，以便觀察裂縫是否繼續(xù)發(fā)展。一旦情況穩(wěn)定了，可以在磚墻本身的裂縫中灌漿，重新粉刷即可。

此次經歷自己也得到一個很有用的經驗：在工地遇到意外情況，首先要做的不是發(fā)言，而是仔細觀察，設法找到事故發(fā)生的規(guī)律。一旦摸清底細，問題的解決方案就呼之欲出了。23．預應力管樁壓力注漿的實踐

玉環(huán)某辦公大樓，七層，局部二層，體型較復雜。若采用沉管灌注樁則布樁平面系數超出規(guī)范規(guī)定，風險較大。改用預應力管樁又使得基礎造價高出當地類似建筑不少。業(yè)主希望基礎造價與沉管灌注樁基本持平。于是決定采用預應力管樁樁端壓力注漿技術，在樁端持力層礫石層中形成擴大頭，充分發(fā)揮該層土承載力高的優(yōu)勢，減少樁數，使得基礎造價與沉管灌注樁持平。地質報告、樁位圖、柱底荷載與建筑立面見附圖。

預應力管樁樁端壓力注漿后，靜載荷試驗結果表明單樁承載力基本達到設計要求。辦公樓建成后已使用數年，情況良好，實測沉降量小于50mm。而附近采用沉管灌注樁的大樓竣工實測沉降量已達100mm以上。管樁樁端注漿基礎沉降較小的原因估計是礫石層在壓力注漿時，部分水泥漿壓入擴大頭周圍的礫石層，在每個承臺下樁群的樁端形成一個較大的“膠結層”，這可能對沉降有所影響。

其實該工程設計伊始，沉降計算就是個大問題。這又是一個“上硬下軟”的土層，計算沉降肯定較大，而復雜的體型又要求將沉降量控制在100mm以內。該工程僅僅是為朋友咨詢，故未按以往習慣進行現場踏勘、收集當地沉降數據和向當地工程師請教。但通過詢問業(yè)主得知，玉環(huán)當地采用礫石層作為樁端持力層的建筑一般沉降量尚可，也有沉降較大的。不知是否與該地區(qū)土層的應力歷史有關？

不過采用預應力管樁樁端壓力注漿技術并非全然盲目冒險。管樁樁端壓力注漿在礫石層中形成擴大頭，其受力狀況類似于夯擴樁。尚未聽說多層建筑采用夯擴樁基礎有實測沉降較大的傳聞（可惜很少有數據報道）。同濟大學宰金璋文“層狀土中擴底樁的沉降特性研究與工程實踐”指出，沉降特性卻是層狀構造軟土地基中擴底樁的工程性能優(yōu)于普通（非擴底）樁的主要方面。……擴底短樁的沉降就近似于端承樁，其群樁沉降接近于單樁?？梢愿鶕螛堕L期沉降來估計。

從概念上看，這個問題算是有了個說法，但從技術觀點來看，沉降計算的難題仍未解決?？墒沁@需要大量收集當地工程數據并分析，從而得出適用于擴底樁的沉降計算經驗系數來。可是現在誰還在干這種“傻事”呢！24．多層倉庫荷載折減問題

上海食品進出口公司罐頭倉庫，五層，活載每平方米20kN。平面圖、地質報告等見附圖。地質報告建議采用0.45×0.45×25m樁。附近吳淞肉類加工廠五千噸冷庫（五層），采用25m樁，活載也為每平方米20kN，但沉降量較大；隔壁的可口可樂車間（二層），活載每平方米15kN，亦采用25m樁，穿堂處外墻開裂較嚴重，連貼面花崗巖也裂斷了。由此可見以活載為主的工程，要么控制總沉降，要么控制以活載為主的庫區(qū)和以恒載為主的穿堂區(qū)之間的沉降差。

由地質報告可知該地區(qū)土層屬于上海地區(qū)土層基本構造類型“C”（參見“設計反思錄六“），特點是地下50m內缺少足夠厚度的硬持力層，計算沉降與實際沉降均較大。因此以控制總沉降來減少沉降差絕對值的代價就太高，必須考慮上部荷載對基礎的折減問題。

對于庫區(qū)樓面，通過實際布放罐頭墊板（1×1.2m），并留出人行通道和叉車通道，得出活載折減系數為0.8。走行叉車的穿堂區(qū)活載為每平方米15kN，按規(guī)范取折減系數0.5對于該工程肯定不行，于是根據冷庫的成熟經驗取穿堂區(qū)活載為每平方米2.5kN，這相當于折減系數為0.125。這是個關鍵的系數。此外，再考慮到無梁樓蓋與外墻脫開，以活載為主的樓面和純恒載的外墻的基礎若處理不當，極易產生沉降差異，隔壁的可口可樂車間穿堂處外墻裂縫就是現成的例子。為此將每根柱下的樁與臨近外墻下的樁組合在同一承臺下，互相牽制，互相“幫助”。

根據周圍建筑樁基的情況，并進行三種樁長的經濟比較（見附圖表一），再考慮施工難度，決定采用30m長樁。又選取常用的現澆無梁樓蓋、升板無梁樓蓋、密肋樓蓋、框架預制板、現澆梁板等八種樓蓋進行經濟比較，見附圖表二。業(yè)主權衡利弊，選中我們推薦的方案一。

該工程設計方案中平面布置出現了二個較大失誤：1。布置的八臺電梯應將庫區(qū)分為四間，但分成四間的話堆載將減少360噸。設計時經業(yè)主同意改用六臺電梯；2。電梯間和倉庫之間的叉車道設計成4.1m寬，但一般要6m寬才夠兩輛叉車交會。經解釋后業(yè)主同意修改為六米，增加面積。

該工程沉樁采用4.5噸錘，單樁平均總擊數為270擊，貫入度平均為30cm/10擊，說明樁端土確實較軟。倉庫建成后實測沉降小于100mm，無明顯不均勻沉降，使用情況良好。這說明該工程選用30米長樁，并配合將穿堂活載作合理的折減，很好地保證了以活載為主的建筑的沉降差控制在要求的范圍內?！坝谑歉鶕鋷斓某墒旖涷炄〈┨脜^(qū)活載為每平方米2.5kN，這相當于折減系數為0.125”。這段文字應該怎么理解？請指教，而且希望你今后能給我更多的指教！

我曾做過冷庫穿堂，根據GB50072-2001《冷庫設計規(guī)范》表5.2.3，穿堂基礎活載折減系數為0.5，表5.2.1穿堂活載標準值15KN，但是不知“2.5kN/m×2”這個取值是否有可靠依據，而且又如何導出“0.125”的折減系數？

25．高架倉庫基礎設計討論（一）——有風險的基礎方案

所謂“高架倉庫”，就是指要求室內地坪高出室外1.2~1.3m的單層或多層倉庫。軟土地區(qū)室內地坪若采用高填土方案，由于高填土的附加沉降，地面很容易在使用中產生大量裂縫、沉陷，影響使用。故一般多采用架空板做法。其實冷庫就是典型的高架倉庫。

上海外高橋保稅區(qū)某單層高架倉庫（A），室內地坪高出室外1.2m，庫區(qū)活載每平方米25kN，單層庫區(qū)與三層綜合樓相連。地質報告見附圖。由地質報告可知該倉庫土層屬于上海地區(qū)