单桩承台双层双向配筋和单层双向配筋的初探

钱文

中煤浙江勘测设计有限公司

摘要：随着城市建设的发展，桩基础在设计施工中也越来越重要，其中桩基础的设计优化也成为了热门方向，本文通过项目对单桩承台双层双向配筋和单层双向配筋进行了初探，得出了一般情况下单桩承台可采用的单、双层配筋方案，可供相关人员进行参考。

关键字：单桩承台、单层配筋、双层配筋

一、工程地质条件

该项目位于杭州湾南岸的萧（山）—绍（兴）冲、海积平原地貌单元，经钻探揭露表明，场地由填土、第四纪全新统冲积、海积、白垩纪基岩组成。地层自上而下为：① 杂填土(Q4)：杂色，以灰黄色、灰黑色为主，稍湿，松散。主要由粘性土、碎石、砖块等组成，碎石含量在5%～80%不等，土质不均匀，层厚1.10～5.30m；② 粉质粘土 (al-lQ43)：灰黄、灰色，可塑状。摇震反应无，土面稍光滑，韧性、干强度中等，厚度0.00～4.40米；③ 淤泥质粉质粘土 (mQ42)：灰色，流塑状。切面光滑，富含有机质，局部夹云母晶片，偶见腐殖物碎屑，具异味，局部相变为淤泥质粉质粘土、淤泥，呈巨厚层状，厚度0.00～8.50米；⑤ 含砾粉质粘土(Q3)：灰黄色，硬可塑状为主，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，摇振反应无；该层多夹砾石、砂，含量由上往下逐渐递增，厚度0.50～17.60米；⑩-1强风化砂砾岩（K1）：紫红色，岩石风化较强烈，节理裂隙发育，岩芯破碎多呈碎块夹土状、碎块状，岩质较软，手掰可碎，厚度0.00～2.60米；⑩-2 中风化砾岩（K1）：紫红色、紫灰色，碎屑结构，层状构造。钙、泥质胶结，节理裂隙较发育，岩芯多呈短柱状、柱状，柱长5～20cm，RQD为65～70，岩石饱和单轴抗压强度标准值为27.9MPa，属较软岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ类，揭露厚度5.20～7.50米。

二、工程力学性质指标、参数及单桩竖向承载力估算

根据场地岩土埋藏条件、土工试验与原位测试结果，结合地区建筑经验，综合分析地基土层的均一性、下卧层情况及施工工艺的适宜性等因素确定物理力学指标及参数见下表。

根据浙江省标准《建筑地基基础设计规范》（DB33/T1036－2017）9.2.3-1公式，单桩竖向承载力特征估算公式如下：

桩型	持力层层位	计算孔号	桩顶标高（m）	桩径 (mm)	桩端进入持力层深度(m)	桩长 (m)	总摩擦力特征值（kN）	桩端承载力特征值（kN）	单桩竖向承载力特征值(KN)
钻孔  灌注桩	⑤	Z5	6.69	φ600	5.0	15.8	353	254	607
			6.69	φ800		15.8	470	452	922
	⑩-2		6.69	φ600	1.0	21.7	593	847	1440
			6.69	φ800		21.7	790	1507	2297
预应力管桩	⑤		6.69	φ500	2.0	12.8	190	314	504
			6.69	φ600		12.8	229	452	681

三、桩基类型的选择

由于该建筑物荷载为2000KN，上部土层不能满足基础设计，故采用桩基础，以⑩-2中风化砂砾岩为桩端持力层，桩径采用φ800，单根基桩即能满足要求。

四、承台单层双向配筋及双层双向配筋的确定

承台单层双向配筋示意图

承台双层双向配筋示意图

对于单层双向配筋，通过YJK-F或JCCAD按正截受弯承载力要求计算钢筋面积，然后按构造要求计算最小钢筋面积，取二者较大值。单桩承台的柱荷载一般直接传递给桩，配筋面积由最小配筋率控制。如图所示，计算弯矩M=0，最小配筋率为0.15%，承台厚1.2m，所以软件给出的配筋面积为1800mm2/m。但对于柱荷载直接传递给桩的情形，通常认为承台无需按0.15%配筋率控制，按12@200三向环箍配置即可。

对于划分单元、按有限元法计算的单桩承台，桩的反力分布不仅仅取决于柱荷载，还取决于承台与筏板、地基梁等其他基础构件的变形协调，以地基梁-承台联合基础为例，下图表示竖向荷载下的变形。可以看出，边柱的竖向荷载相对较小，故边柱会分担一部分由中柱通过地基梁剪力传来的荷载。在这种比较复杂的受力状态下，承台既可能板底受拉，也可能板面受拉，因此建议采用双层双向的配筋形式。

竖向荷载下的变形

当单桩承台按双层双向配筋时，同样先按正截面受弯承载力要求计算钢筋面积，然后按构造要求计算最小钢筋面积，取二者较大值。FEA（+）表示最大正弯矩作用下的受弯设计，FEA（-）表示最大负弯矩作用下的受弯设计，板底受拉为正、板面受拉为负。查看计算书如图所示：

五、建议

经过单桩承台双层双向配筋和单层双向配筋的对比，一般情况下承台可采用的配筋方案如下：

1、如果承台在整体筏板内或是与地基梁相连，按双层双向配筋；

2、如果独立于任何筏板和地基梁，且上部为单柱时，按单层双向配筋，否则按双层双向配筋。