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1、n 当前文档档修改密密码：8836228399附录一 控制沉降降为设计计目标的的减少沉沉降桩基基础之研研究* 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上上海科技技论坛活活动之一一: 桩基基设计新新思路“以沉降降量为控控制指标标的复合合桩基设设计学术术研讨会会”大会特邀邀报告杨敏（同济大大学地下下建筑与与工程系系，上海海20000922）提要减少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，是是建立在在桩土相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
2、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。关键词减减少沉降降桩桩土土相互作作用沉降降一. 引引言减少沉降降桩基础础是指按按控制地地基沉降降的原则则设计的的桩基础础，也即即在设计计时由基基础的沉沉降控制制值来确确定桩数数和桩长长。减少少沉降桩桩基础目目前在工工程界也也往往被被称为沉沉降控制制复合桩桩基、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Friictiion pille ffounndattionn，Pilled rafft ffounndattionn，等等
3、等。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。众所周周知，在在实际工工程中设设计采用用桩基础础的原因因不外乎乎有二个个：或是是因为地地基承载载力不够够，需要要采用桩桩将上部部结构荷荷载传到到深层土土或支撑撑于坚硬硬持力层层，或是是因为地地基土将将会发生生较大的的沉降变变形，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) 所有荷载载由桩承承担;2) 桩和筏板板基础分分担上部部结构荷荷载，桩桩既要承承担荷载载同时也也起到减减少沉降降变形的的作用;3) 桩用于减减少或控控制沉降降，基
4、础础的承载载力主要要由基础础板承担担。然而，目目前的桩桩基础设设计理论论都是建建立在满满足承载载力的基基础上的的，也即即在桩基基础设计计时均按按上述第第一种情情况处理理，完全全由上部部结构荷荷载来确确定桩数数和桩长长。显然然，对于于由于沉沉降过大大而设计计采用桩桩基础的的情况来来说，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
5、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. 减减少沉降降桩基础础的研究究及发展展19777年英国国Burrlannd教授授等学者者根据桩桩土相互互作用理理论的研研究指出出，对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，可可以采用用少量的的桩用于于减少基基础沉降降变形。19779年Hoooperr教授根根据有限限元的模模拟分析析，指出出为了建建立竖向向刚度较较大的桩桩土混合合地基而而需要的的桩数并并不多，桩桩数的进进一步增增加对减减少最大大沉降和和差异沉沉降的作作用非常常小。七七、八十十年代英英国建筑筑研究所所（BRR
6、E)对对桩筏基基础进行行了一系系列现场场实测试试验、室室内模型型试验和和理论研研究，119866年R.WW. CCookke总结了他他对伦敦敦硬土地地区高层层建筑桩桩基础研研究的几几十年成成果，认认为按照照目前强强度控制制的桩基基常规设设计方法法设计的的桩基础础的实际际的安全全系数要要远大于于设计中中所取的的2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题的研究，并进行了大量
7、的工程实践探索，取得了大量的研究成果。上述采用用少量的的桩以减减少基础础沉降的的理论观观点至今今已被发发展成减减少沉降降桩技术术。八十十年代初初在瑞典典进行了了大量有有关减少少沉降桩桩基础的的理论和和现场试试验的系系统研究究，并由由J&WW设计顾顾问所提提出了CCreeep PPilee（屈服服桩、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：brubSi (i=11m)式中，b为建筑筑物总重重量，b 为建建筑物基基底面积积，m 为桩数数，ii 为第第i桩
8、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。19800年澳大大利亚著著名学者者H.GG. PPoullos教教授根据据筏-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=RGGPAr1+0.9466(Pw-PA)(11-n2)/BEE式中，rgg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Pw，Pw换成PA，由
9、于减少少沉降桩桩基础所所具有的的巨大经经济效益益，减少少沉降桩桩在我国国比在国国外得到到了更大大的重视视，进行行了更多多的工程程实践。早在19979年年我国著著名岩土土工程前前辈童翊翊湘先生生基于群群桩基础础工作机机理的分分析，提提出了分分不同情情况按沉沉降设计计桩基的的初步想想法，例例如，“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，要要考虑土土与桩两两者共同
10、同传来的的应力”。八十年代代中后期期上海民民用建筑筑设计院院黄绍铭铭等人在在所提出出的以GGedddes应应力解为为基础的的桩基沉沉降计算算方法的的基础上上，提出出减少沉沉降量桩桩基的设设计思想想和方法法，并开开始进行行了工程程实践尝尝试。119911年在“减少沉沉降量桩桩基的设设计与初初步实践践”（第六六届全国国土力学学及基础础工程学学术会议议论文集集）一文文中将其其研究进进行了总总结，认认为减少少沉降量量桩基实实质上是是以变形形控制为为原则、考虑桩桩与承台台共同作作用、介介于天然然地基上上浅基础础与桩基基之间的的一种基基础形式式，基础础的极限限荷载PPu和基础础沉降SSg分别可可按下列列公
11、式计计算：Pu=nn(lPsu+Ppu)+RdFSg=Sszzg,iiDHi/Es,ii (ii=1,m)式中，l为为修正系系数，在在软土中中可近似似取1.0；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。从八十年年代初开开始同济济大学
12、展展开了桩桩土相互互作用课课题的研研究。119888年杨敏敏等在“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
13、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护结构的问题。19922年南京京建筑工工程学院院宰金珉珉教授提提出了复复合桩基基的设计计方法，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为为基底土土承载力力利用系系数，一一般取小小于0.5; x为桩承承载力利利用系数数，一般般取小
14、于于0.88-0.9。此外，九九十年代代初浙江江温州市市建筑设设计院管管自立工工程师基基于充分分利用温温州地区区浅埋硬硬土层良良好承载载力的考考虑，提提出了疏疏桩基础础的设计计思想，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桩管自立认认为，在在饱和软软土地基基中，地地基土对对桩的容容量存在在一个“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
15、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，减减少沉降降桩基础础所具有有的控制制沉降性性态是桩桩土相互互作用体体系内各各桩及土土相互作作用的结结果，因因此按沉沉降控制制设计桩桩基础的的理论和和方法必必须充分分考虑桩桩筏土系统统内的相相互作用用问题，使使桩数、桩长和和基础板板的设计计与实际际土的性性态与分分布及基基础的沉沉降和稳稳定等要要素直接接联系起起来。119977年杨敏敏
16、根据近近似的桩桩土相互互作用弹弹塑性分分析从机机理上讨讨论了桩桩数变化化对基底底下地基基土中应应力场的的影响问问题，如如图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 基基底下地地基土中中的附加加应力等等值线 (N=50)图 2基底下下地基土土中的附附加应力力等值线线 (NN=2776)减少沉降降桩这项项新型基基础形式式和地基基处理技技术在我我国的上上海和温温州等地地区已得得到较广广泛的工工程应用用，至目目前设计计建造的的多
17、层建建筑物已已超过数数百万平平方米，1994年上海市地方标准地基处理技术规范（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122.1.1条沉降控控制复合合桩基是是指桩与与承台共共同承担担外荷载载、按沉沉降要求求确定用用桩数量量的低承承台摩擦擦桩基，目目前上海海地区沉沉降控制制复合桩桩基中的的桩，宜宜采用桩桩身截面面边长2250mmm、长长细比在在80左右右的预制制混凝土土小桩。第12.1.22 沉沉降控制制复合桩桩基主要要适用于于较深厚厚软弱地地基上、以沉降降控制
18、为为主的八八层以下下多层建建筑物。”减少沉降降桩基础础的优点点主要有有：1) 充分利用用和发挥挥了桩对对控制基基础沉降降的能力力；2) 桩可按单单桩极限限承载力力设计，使使桩的承承载能力力得到充充分的发发挥；3) 减少了用用桩数量量，与常常规桩设设计方法法相比，一一般可减减少用桩桩数量330以以上，大大大降低低了基础础的工程程造价，并并可减少少环境影影响；4) 与水泥土土搅拌桩桩或粉喷喷桩等地地基处理理相比，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。19988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
19、会议建议议将变形形控制设设计原则则纳入新新的国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. 减减少沉降降桩基础础的设计计综上所述述，至目目前为止止学术界界和工程程界在桩桩土相互互作用理理论和按按沉降控控制设计计桩基础础方面已已有许多多研究和和成果，而而减少沉沉降桩基基础就是是建立在在桩土相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和和地基处处理技术术，其对对桩的处处理是按按前述三三种处理理方法的的第三种种，即“桩
20、用于于减少或或控制沉沉降，基基础的承承载力主主要由基基础板承承担”。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、复合桩桩基础和和减少沉沉降桩基基础：常规桩基基础：按按满足承承载力（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。复合桩基基础：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，设计计时主要要由上部部结构和和基础的的荷载确确定桩长长和桩数数。减少沉降降桩基础础：按控控制沉降降的原则则设计的
21、的桩基础础，设计计时主要要由建筑筑物的沉沉降控制制要求确确定桩长长和桩数数。从前述的的减少沉沉降桩基基础的发发展过程程可以看看到，减减少沉降降桩基础础主要是是针对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，因因此其应应用对象象也是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。在设设计减少少沉降桩桩基础时时，关键键和重要要的工作作是计算算出基础础沉降与与使用桩桩数之间间的关系系曲线。目前在在设计中中采用的的方法是是近似和和实用型型的，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
22、承台分担担的荷载载所引起起的地基基沉降SS2，即即：SS11S2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：P1gPPu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。减少沉降降桩S11部分的的沉降计计算必须须考虑桩桩土之间间的相互互作用，可可近似采采用根据据Minndliin解答答或Geeddees解答答建立的的桩土相相互作用用理论方方法进行行求解，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（
23、即即由承台台底面附附加压力力所引起起的沉降降S2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）。这样做做，实质质上是考考虑了桩桩达到极极限荷载载状态时时桩侧土土的应力力应变变关系为为理想弹弹塑性，假假定在单单桩承担担的荷载载达到PP1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。利用上述述计算公公式，可可以计算算出使用用不同的的桩数时时所对应应的基础础的沉降降量，从从而可得得到如图图3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
24、减减少基础础沉降的的作用非非常显着着，但在在桩数较较多时，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。减少沉降降桩基础础的地基基强度验验算可采采用以下下的方法法：方法1：上海市市标准“地基处处理技术术规范（DBJ084094）”方法：式中，x为为沉降控控制复合合桩基承承载力经经验系数数，可取取2.00 2.2；为单桩桩极限承承载力。该法实实际上认认为沉降降控制复复合桩基基承载力力等于天天然地基基容许承承载力加加上各桩桩的单桩桩容许承承载力之之和。方法2：如前所所
25、述，减减少沉降降桩基础础的出现现及目前前一般也也是多用用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，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，PP为作用用在基底底的总荷荷载，FF为基础础面积，f为基底地基土的承载力设计值。然而，必必须指出出的是，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
26、地基的极极限稳定定状态确确定。方法3 第二二种方法法考虑桩桩分担荷荷载的作作用，减减少沉降降桩基础础的地基基强度可可按下式式计算：式中，PP1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。笔者认为为，上述述第三种种减少沉沉降桩基基础的地地基强度度验算方方法可能能更能反反映减少少沉降桩桩基础的的实际情情况和机机理，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。至于地地基土的的强度计
27、计算，可可供选择择的计算算公式很很多，而而且不同同的计算算公式所所得到的的结果也也会有所所不同，一一般可采采用太沙沙基公式式和汉森森公式。图3 同济启启明星桩桩基础沉沉降计算算软件SSCPFF给出的的减少沉降降桩基础础的沉降降桩数数关系曲曲线必须指出出，减少少沉降桩桩基础实实际上是是相对于于我们目目前广泛泛采用的的完全以以上部结结构荷载载确定桩桩数和桩桩长的常常规桩基基础设计计方法而而出现的的一种桩桩基础处处理方法法，其实实质是认认为如仅仅对于沉沉降控制制而言，少少量的桩桩所组成成的桩基基础所起起的作用用与很多多桩所组组成的桩桩基础的的作用几几乎一样样有效。因此，在在减少沉沉降桩基基础的设设计
28、中，有有关常规规桩基础础的通用用设计方方法，如如桩承台台的设计计、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，在在此也应应该指出出，减少少沉降桩桩基础与与目前工工程界习习惯的复复合桩基基础的概概念和设设计思想想并不完完全是一一回事，复复合桩基基础是指指考虑桩桩和承台台底地基基土共同同承担荷荷载的原原则设计计的桩基基础，也也就是指指设计时时考虑分分担问题题，其桩桩数和桩桩长仍然然由上部部结构和和基础的的荷载确确定，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
29、基础，并并且单桩桩按极限限承载力力设计，设设计时桩桩数和桩桩长由建建筑物的的沉降控控制要求求确定。四. 工工程应用用90年代代中期以以来，减减少沉降降桩基础础在上海海软土地地区已得得到较广广泛的应应用，特特别是近近年来地地基处理理（如粉粉喷桩工工程）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
30、降控制制设计。目前在在上海采采用减少少沉降桩桩基础的的多层建建筑物已已超过百百万平方方米，节节省的基基础费用用数以亿亿计，减减少沉降降桩基础础已发展展成为上上海地区区控制住住宅建筑筑物基础础沉降的的主要基基础型式式之一。下述的两两个减少少沉降桩桩基础是是笔者作作为技术术咨询做做的两个个实际工工程，其其中一个个是多层层厂房，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. 工工程1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
31、宽宽度分别别为522.64425.10mm2。根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30
32、003000mm钢钢筋混凝凝土预制制桩，桩桩长211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。从浅基础础到采用用桩基础础，尽管管能将沉沉降减下下来（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
33、线完完全是当当时提供供给建设设单位的的计算结结果），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
34、上上海某多多层厂房房沉降与与用桩数数量的设设计计算算曲线由图4可可以看到到，对于于本工程程这个临临界值约约为700余根桩桩，根据据这个计计算结果果，在第第一次设设计修改改中将桩桩数从2236根根减到772根，强强度验算算也符合合设计要要求。该工程的的修改设设计将原原桩基础础的用桩桩数从2236根根减到772根，具具有很好好的经济济效应。为了验验证这种种新的设设计理论论和方法法，更好好地总结结经验，同同时也为为了能够够时刻监监测实际际大楼基基础的受受力和沉沉降发展展过程，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
35、场测试试研究。此外，应应建设单单位的要要求，作作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。根据上上海以往往的桩基基沉降特特性来推推算，本本建筑物物的最
36、终终沉降不不会超过过1200mm。由此可可见，本本工程的的基础是是绝对安安全可靠靠的。119944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 上上海某多多层厂房房沉降与与时间的的关系曲曲线2. 工工程2上海嘉定定区某业业务楼主主楼设计计为地面面八层（局局部有九九层、十十层）、地下一一层的高高层综合合楼。该该建筑物物大楼的的设计由由上海市市某设计计院承担担，其基基础设计计按照现现行地基基基础设设计规范范进行，设设计的基基础采用用柱下独独立承台台桩基础础，桩采采用直径径为6550mmm的钻孔孔灌注桩桩，总桩桩数为1110根根，有效效桩长227
37、.00m。根根据建设设单位的的委托，同同济大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、有效长长度为227.00米的钻钻孔灌注注桩。对对该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66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 上海海某小高高层用桩桩数量与与沉降关关系的设设计计算算
38、结果由该图可可以看出出，用桩桩数量基基本上在在达到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
39、.0001。该工程程于19997年年底结构构基本竣竣工，竣竣工实测测的沉降降小于115mmm，完全全满足设设计要求求。该工工程经建建设单位位的核算算，修改改后的桩桩基础比比原设计计节省（直直接）费费用约660万元元人民币币。五. 设设计建议议19988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
40、裴捷捷共同完完成的，在在此给出出以供工工程设计计人员参参考。X.X.5 桩桩基础沉沉降计算算X.X.5.11 桩桩基础的的计算沉沉降量不不应大于于当地的的沉降容容许值。X.X.5.22 桩桩基础的的沉降容容许值，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。桩基础的的沉降容容许值确确定后，应应对上部部结构的的布置、结构形形式、构构造要求求及管线线安装提提出相应应措施与与之匹配配。当经验不不足时，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1
41、000mm，且且最大差差异沉降降不得大大于500 mmm。X.X.5.33 计计算桩基基础沉降降时，地地基内的的应力分分布，应应采用各各向同性性均质的的直线变变形体理理论按MMinddlinn公式计计算。其其最终沉沉降量宜宜按单向向压缩分分层总和和法计算算。X.X.5.44 附附加应力力计算时时应考虑虑相邻基基础的影影响。X.X.5.55 计计算桩基基础沉降降时，压压缩层厚厚度应根根据当地地经验确确定。当经验不不足时，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.6 减减少沉降降的摩擦擦桩基础础X.X.6.11 减减少沉降降的摩
42、擦擦桩基（简简称减少少沉降桩桩基）是是指以正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.6.22 设设计减少少沉降桩桩基时应应计算出出基础不不同用桩桩数量与与基础沉沉降之间间的关系系曲线，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.6.33 减减少沉降降桩基的的设计考考虑桩土土共同工工作，桩桩与承台台共同承承担建筑筑物荷载载。单桩桩承载力力设计值值P1可按下下式确定定：P1gPPu式
43、中，g为为单桩承承载力发发挥程度度系数，可可取0.801.00，Pu为单桩桩的极限限承载力力。桩与承台台分担建建筑物荷荷载的比比例可按按下述规规定确定定：1、当上上部结构构和基础础总荷载载小于或或等于各各单桩承承载力设设计值之之和时，所所有荷载载由桩承承担；2、当上上部结构构和基础础总荷载载大于各各单桩承承载力设设计值之之和时，多多出的部部分荷载载由承台台分担。X.X.6.44 减减少沉降降桩基的的沉降计计算应考考虑桩土土相互作作用的影影响，并并应结合合当地经经验采用用可靠的的方法。当经验不不足时，可可按下述述规定计计算减少少沉降桩桩基的沉沉降：1、当上上部结构构和基础础总荷载载小于或或等于各
44、各单桩承承载力设设计值之之和时，其其沉降按按常规桩桩基础的的沉降计计算方法法计算。2、当上上部结构构和基础础总荷载载大于各各单桩承承载力设设计值之之和时，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.6.55 减减少沉降降桩基础础的承载载力强度度验算应应按桩土土共同工工作的极极限状态态进行。当经验不不足时，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，FF作用用于桩基基承台顶顶面的竖竖向荷载载设计值值；G桩基基承台和和承台上上土自重重设计值值；Pu单单桩极限限承载力力；gd综合合承载力力系数；A承台台基础面面积；
45、fu基基底土的的极限承承载力。X.X.6.66 当当为下列列情况时时，不应应采用减减少沉降降桩基础础。1、现场场的地质质情况不不能保证证形成以以侧摩阻阻力为主主的桩；2、存在在对桩极极限承载载力有明明显影响响的的液液化土层层；3、承台台底的土土体未完完全固结结；4、在沿沿海软土土地区，建建筑物层层数不宜宜多于113层。X.X.6.77 减少少沉降桩桩基础的的桩距一一般应大大于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.6.88 桩的的构件设设计须保保证在单单桩极限限承载力力作用下下不产生生桩身结结构强度度破坏。X.X.6.99 桩基基承台和和地基梁梁构件设设计应考考虑在
46、基基础沉降降未达稳稳定的很很长时间间内建筑筑物荷载载作用在在桩和土土上的比比例是变变化的，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. 结结束语在软土地地区除高高层建筑筑外绝大大多数建建筑物，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
47、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，就就目前来来说对以以变形控控制设计计桩基础础这一课课题的研研究应该该说是初初步的、局部的的，有大大量的理理论和技技术问题题有待深深入研究究，例如如目前一一般还局局限于对对多层房房屋基础础的讨论论，不仅仅国内而而且国外外的学者者也还只只将研究究局限于于在地基基强度保保证的情情况下的的讨论，笔笔者认为为这是不不够的。笔者认认为，以以变形控控制为基基础的设设计思想想和以强强度承载载力为基基础
48、的设设计思想想是不一一样的，是是一种新新的设计计体系，以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