墩基础的设计与构造探讨
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摘 要：在很多工程当中，墩基础都得到了普遍的使用，不过依然没有对其确立统一的设计要求，那么这就要求工作人员要对相关的文献进行查询，最后制定出合理的设计和构造方案。那么下面我们就来具体的讨论一下相关的话题。
关键词：墩基础;基础设计;基础构造
1 引言
墩基础在工程设计工作当中比较常见，在相关文献出已经明确规定：墩就是先采用人力以及机械来挖掘成孔，之后再往里放入混凝土的粗短构件。因为墩基础无需进行太过复杂的施工，而且施工期间所发出的噪音也不大，所以在工程设计中得到了普遍的使用。墩基础受力主要是在桩以及独立基础之间，不过并未对它们的界限采取明确的划分，同时到现在也没有确立统一的设计要求。所有的设计企业均是通过自己的有关经验来采取设计，因此各地区之间形成了非常明显差别，这样势必还具有不合理的地方。那么这就要求工作人员要对相关的文献进行查询，并利用自身多年的工作经验，来制定出合理的设计和构造方案。那么下面我们就来具体的讨论一下相关的话题。
2 墩设计的主要内容
在文献当中明确地指出：如果桩不大于6m的话，那么就能够进行墩基础设计，而如果桩长不小于6m，但是l/D<3的话，也能够进行墩基础设计。如果墩基础的直径比较大，那么就要根据深埋的独立基础来采取运算，而且允许排除在基桩范围以外，由此能够看出，在采取墩设计期间，一定要掌握好桩长、直径大小以及墩基础之间的关系以及差异性。
2.1 墩基础的竖向抗压承载力确定
2.1.1 用现场载荷试验确定墩基础的承载力
墩的竖向静力现场载荷试验与桩的静载试验，在方式上基本相同，不过后者更加具有复杂性，最好根据对桩的相关要求来确立它的承载力。要是在实验期间，Q-s曲线下降的话，那么最好将曲线开始下降的起点当做墩的极限承载力Q;如果Q-s曲线出现变形的话，那么最好利用墩顶的沉降量s=40mm所相对的荷载力，来当做极限承载力QU，并根据极限承载力的情况来对墩基础的承载力特征值采取运算，而相关的公式则为：Ra=Qu/2
如果曲线发生缓变形，那么就要采用与沉降相对的荷载特征值。如果是直墩的话，那么沉降值为10mm～25mm;而如果是扩底墩的话，那么沉降值为10mm～15mm。而无论是哪种，都和建筑条件之间有着关联性。通过查阅相关资料能够了解到，该方式是最精准的，不过需要的时间却很长，所需经费也非常多，所以其很少得到运用。
2.1.2 经验公式
和桩的承载力运算相同，在刚开始进行设计的时候，在对墩承载力特征值采取运算的过程中，要使用下面的公式：
Ra=Ab qb+uEn h1 qbs
在式子里，qb代表的是墩底端阻力特征值，Ab代表的是墩底面积;qbs代表的是阻力特征值;h1代表的是土层当中的墩身长度。
此外，还要了解到施工过程中，有可能会造成墩附近的土和底部土的回弹松弛，从而降低阻力和侧阻力，因此要把公式修改为：qb=φbqb qbs=φsqs
在式子里，qb、qs代表的是桩以及端、侧阻力的特征值，φb、qs代表的是墩的端、侧阻力尺寸效应系数。Φb=（0.8/D）n
在砂土、碎石土中，n=1/3;而在黏性土、粉土当中，n=1/4
Φs=[0.8/d]m
在砂土、碎石土中，m=1/3，而黏性土、粉土，m=0。
在式子里，D代表的是墩底直径，m，d代表的是墩身直径。
在对墩的承载力特征值进行运算期间，要是墩长不足的话，那么就不要对桩侧阻力采取运算，而是要把它当做安全储备，不过要是墩很长，那么就要对桩侧阻力采取运算，如果特别保守，势必会导致浪费情况的出现。
2.1.3 按墩身材料强度验算墩的承载力
在坚固的土层当中的墩，墩身材料能够决定承载力的情况，也就是说要符合：
Q<Apf eφc .
在式子里，fe代表的是混土轴心抗压能力设计值;Q代表的是单桩竖向力设计值，Ap代表的是桩身横截面积;φc 代表的是工作条件系数。
2.2 墩基础的沉降运算
墩的沉降构成通常包括三个部分，用公式表达的话，则为：S=SP+Sb+SS
在这组式子当中，S代表的是顶沉降量，SP代表的是墩身轴向压缩量;Sb代表的是墩底土层压缩变形;而SS代表的则是墩端下面的沉渣变形的情况。
由此能够看出，如果长度、刚度等情况不一样的话，那么三部分的比例情况也会存在明显的差异性，而墩的沉降运算方式则最好参考单桩沉降运算方式。此外，因为墩在很多时候会处于独立工作的状态，所以最好进行原位试验，来对载荷中的沉降量进行确定。
2.3 对墩帽的设计要求
如果有基础梁使用箱型基础或者墩身直径不小于底层柱尺寸，那么就能够对墩帽采取设计工作，具体的要求为：
（1）墩帽的尺寸要符合钢筋锚固、连接墩的相关需求;（2）墩帽边到墩边的距离要大于150mm。（3）在墩帽配筋工作中，要使用三向钢筋笼，钢筋直径要大于12mm，间距要小于200mm。在使用双柱共同墩基础的情况下，还要根据深梁验算的实际情况，来进行墩帽配筋，同时还要符合0.15%的最小配筋率。
3 墩基础的构造要求
（1）墩基础最好设计为一柱一墩，在墩顶处要安装墩帽，同时嵌入承台要大于100mm。若想让施工变得方便，那么墩帽要设计成方形，厚度要大于350mm，墩周围和墩帽的间距要大于20mm。（2）墩基础的混凝土强度要高于C20。（3）墩基础主筋的混凝土保护层在厚度方面一定不要超过50mm。（4）墩基础成孔最适合使用人工挖孔、机械钻孔的方式。墩底扩底的直径一定要小于墩身直径的3倍。（5）在确立墩基础的主筋的过程中，最好要运用运算的方式。如果使用构造配筋的话，那么配筋率控制在0.2%-0.65%的范围。如果是大截面，那么就取小值，反过来的话，如果是小截面，那么就取大值。（6）墩身配筋长度要大于墩长的1/3。（7）抗震设防要求为：D级一墩顶在墩帽底面以下1.0倍墩直径范围当中，箍筋之间的距离要控制在100mm的范围以内，直径要大于Φ8，不利地基要大于Φ10，在墩身下部非加密区箍筋之间的距离最好控制在200mm～250mm的范围以内。
C级一墩在墩帽底面以下1.2倍墩直径范围内，箍筋距离要小于100mm，直径要大于Φ8，如果是不利地基的话，则要大于Φ10，墩身下面非加密区箍筋之间的距离最好控制在200mm～250mm之间的范围。
B级一墩在墩帽底面以下1.2倍墩直徑范围内，箍筋距离要小于100mm，直径要大于Φ10，如果是不利地基的话，则要大于Φ12，墩身下面非加密区箍筋之间的距离最好控制在200mm～250mm之间的范围。
A级通常要进行细致的分析，但是要比B级高。
4 结束语
通过以上内容我们能够了解到，墩基础设计还有很多需要完善的地方，不过墩基础目前得到了更为普遍的使用，也让相关工作者收获了很多宝贵的工作经验，因此让墩基础的设计方式变得更加合理。所以在今后的工作中，相关工作人员还要通过自身努力努力，进一步丰富墩基础设计，这样呀一来就能够让工程技术水平得到进一步的提高。
参考文献：
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