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摘 要：墩基础受力性质介于桩基与天然基础之间, 一般以端承为主。其突出优点是: 大直径扩底墩基础单桩承载力高, 一般一柱一墩, 桩身刚度大, 抗震性能好, 可对桩底处进行检查, 施工方便, 可靠性高且经济合理 , 无噪音、无振动。该桩型较广泛地应用于工业与民用建筑工程、桥梁工程中, 但对墩基础的设计计算方法目前尚无统一的设计规范可遵循。本文结合就墩基础的设计进行分析探讨。
关键词： 工民建工程 深墩基础 设计
中图分类号： TU984 文献标识码： A 文章编号：
前言
墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后灌注混凝土而形成的大截面尺寸桩基础,由于截面尺寸较大,粗大似墩，桩长相对较短，故称为墩基础。墩基础的主要特征是截面尺寸较大，桩长较短，而一般意义上的桩基础，则是桩截面尺寸较小,桩长较长，如沉管灌注桩，PHC管桩等。墩基础按是否嵌岩，可分为嵌岩墩基础和非嵌岩墩基础，按是否扩底可分为扩底墩基础和直墩基础。墩基础受力性质介于一般意义上的桩基础与天然基础之间。由于墩基础施工方便，施工机具简单，施工时无噪音，速度快，无振动，且容易探明是否达到设计所要求的持力层，必要时可试验测定其物理特性，因而被广泛地应用于各种各样的工业与民用建筑工程、桥梁工程、煤矿建设工程中。
一、墩基础的承载机理
墩基础由于其特定的构成形式，其变形和破坏模式与一般意义上的桩基础不同，在一些中小型工程中，一般土层较好，柱底内力不大，简单地扩底即可满足柱底内力要求，所以常采用扩底形式。扩底墩基础的变形以墩底压缩变形为主，伴随少量沉降，扩大头斜面上出现少量的临空面，在扩大头两侧土体出现不连续裂缝，形成拉裂缝。有时在端角处形成局部深层剪切破坏，如图一所示。而一般桩基础由于桩长较长，在深层岩土中发生的破坏反映在桩顶是较大的桩基础下沉，桩周土体一般未出现隆起。
墩基础端承力和侧阻力的发挥与一般桩基础相比有不同的特点，墩基础侧阻力与端承力在加载过程中是变压的，一般先由侧阻力发挥作用。随着荷载不断增加，即当墩底沉降达20mm左右时，端反力才显著增大，直到端反力达到最大值，使墩基础产生较大的下沉而达到破坏。
二、墩基础的适用条件及优点分析
1使用条件分析
从适用条件来看，墩基础通常比较适合用于有比较好的支承土或岩层，通常要求土质均匀，有适宜的挖孔深度，有较深的地下水位，土层内部不夹有易流动的粉砂层或是淤泥，同时也非常便于扩孔的条件。扩孔可用于以中硬以上的黏土、中密以上砂土、卵石土、岩层等作持力层的土层中, 在软弱地基中因地基变形很大,不宜使用。
2 优点分析
（1）深墩基础多用于多层工民建筑，施工便捷，在施工机械的选择上不需要特殊的设备，在计算上，基底面积可以按照天然地基的设计方法实施，因此不必实施单墩载荷试验。
（2）施工安全、质量可靠，大量实践经验表明，墩基施工通常选择的是挖(钻)孔桩的方式，可以采用扩壁或不扩壁两种方式进行成孔。
（3）深墩基础有效地节省土方，仅仅需要挖井坑，减少了大面积开挖带来的浪费，大大的缩短了工期。
（4）单单从承载力的方面进行分析，深墩基础的设计方法偏于安全。
（5）实践经验表明，对于地基上部的土壤相当软弱有时还存在淤泥层或是地下有防空洞的部位，这种情况下进行工民建施工，根本无法采用桩基础，通常采用深墩基础设计形式。
三、墩基结构形式分析
从工程实践经验来看如图1所示为深墩基础的结构型式，在設计上可以选用混凝土进行浇筑，或者选择毛石混凝土进行浇筑，又或者用毛石进行砌筑。从国家相关设计规范中的具体标准来看，通过严格地计算来确定基础的底面积，对于深度的确定应综合考虑地基的土质实际及地下防空洞的深浅，同时在设计上还应保证扩大头部位的大放脚能够很好地满足基础刚性角的要求。
四、墩基础的计算
在具体的基础计算中应完成以下几个方面的计算：
1.相应于荷载效应标准组合的情况，应计算出上部结构传给基础顶面竖向的压力值。
2.科学地计算出基础自重和基础上的土重，工程实践经验表明，在具体的计算过程中，应结合作用于基础底面的压力≤地基计算强度的条件来计算出基础底面尺寸。
3.验算墩身混凝土的强度必须严格按照国家标准中的相关规定和条款进行。
4.据国家标准中的相关规定和条款进行地基变形量的计算，包括墩基础底面附加压力的计算、土层压缩量的计算、墩底压缩层厚度的验算及单墩沉降验算。
五、深墩的构造要求分析
1在设计过程中计算单墩承载力特征值或者墩底面积时墩身侧摩阻力不考虑，墩底端阻力特征值应选择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。工程实践中的岩石持力层承载力特征值不需要进行深宽的修正。
2确定持力层承载力特征值必须严格按照国家标准中的相关规定和要求执行。
（1）甲级设计等级的工民建筑物，其墩底承载力特征值的确定通常采用的方法是孔内墩底平板、螺旋板或深层平板等几种载荷试验方法。
（2）对于荷载较小的墩，通常可以直接地实施单墩竖向载荷试验，借此来直接地确定出单墩承载力特征值。
（3）墩埋深＞5m同时有着较高墩周土强度的工程实际，如果选择的是除载荷试验之外的方法来确定墩底持力层承载力特征值时，通常可以通过乘以1.1的调整系数，如果是岩石地基则不予调整。
3控制墩身混凝土强度等级介于C25~C50为宜。
4墩身混凝土强度验算、墩底软弱下卧层验算、墩底压力的计算及单墩沉降验算都必须符合国家标准中的相关计算规定。
5墩身采用构造配筋时，纵向钢筋≥8 12mm，同时满足配筋率≥0.15％，控制纵筋长度≥墩高的 ，箍筋 8@250mm。
6对于一柱一墩的墩基，柱与墩的连接以及墩帽(或称承台)的构造，应视设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定，可设置承台或将墩与柱直接连接。
（1）当墩与柱直接连接时，柱边至墩周边之间最小间距应满足国家标准中关于杯壁厚度的要求，并进行局部承压验算。
（2）当柱与墩的连接不能满足固接要求时，则应在两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定。
7相邻墩墩底标高一致时，墩位按上部结构要求及施工条件布置，墩中心距可不受限制。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。
8墩底进入持力层深度的设计上最好≥300mm。当遇到岩石持力层的工程实际，在保证墩基稳定性基本条件下，可以将墩底直接安置在岩石面上，如果岩石面缺乏平整度，通常做法是将其整平或凿成台阶状。
结束语
墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后灌注混凝土而形成的大截面尺寸桩基础。由于截面尺寸较大、粗大似墩、桩长相对较短，故称为墩基础。墩基础通常埋深大于3m，《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇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。墩基础的基底面积可按天然地基的设计方法进行计算，而墩身构造及施工则应按人工挖孔桩的标准执行。墩基础具有承载力高，传力直接，施工快速，节省造价，设备简单，墩身质量有保证，对环境污染小等优点，在条件合适时，可优先采用。
参考文献
[1] 吴敏.墩基础设计方法的探讨与应用[J]. 工程与建设. 2011(03)
[1] 左国科.桩基础检测事故的处理与监测[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2010(06)
[3] 李冕贵.深墩基础的设计与施工[J]. 广东建材. 2010(11)
[4] 石恒俊,李少康,侯超群.天然地基承载力值的确定初探[J]. 四川水利. 2006(06)
关键词： 工民建工程 深墩基础 设计
中图分类号： TU984 文献标识码： A 文章编号：
前言
墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后灌注混凝土而形成的大截面尺寸桩基础,由于截面尺寸较大,粗大似墩，桩长相对较短，故称为墩基础。墩基础的主要特征是截面尺寸较大，桩长较短，而一般意义上的桩基础，则是桩截面尺寸较小,桩长较长，如沉管灌注桩，PHC管桩等。墩基础按是否嵌岩，可分为嵌岩墩基础和非嵌岩墩基础，按是否扩底可分为扩底墩基础和直墩基础。墩基础受力性质介于一般意义上的桩基础与天然基础之间。由于墩基础施工方便，施工机具简单，施工时无噪音，速度快，无振动，且容易探明是否达到设计所要求的持力层，必要时可试验测定其物理特性，因而被广泛地应用于各种各样的工业与民用建筑工程、桥梁工程、煤矿建设工程中。
一、墩基础的承载机理
墩基础由于其特定的构成形式，其变形和破坏模式与一般意义上的桩基础不同，在一些中小型工程中，一般土层较好，柱底内力不大，简单地扩底即可满足柱底内力要求，所以常采用扩底形式。扩底墩基础的变形以墩底压缩变形为主，伴随少量沉降，扩大头斜面上出现少量的临空面，在扩大头两侧土体出现不连续裂缝，形成拉裂缝。有时在端角处形成局部深层剪切破坏，如图一所示。而一般桩基础由于桩长较长，在深层岩土中发生的破坏反映在桩顶是较大的桩基础下沉，桩周土体一般未出现隆起。
墩基础端承力和侧阻力的发挥与一般桩基础相比有不同的特点，墩基础侧阻力与端承力在加载过程中是变压的，一般先由侧阻力发挥作用。随着荷载不断增加，即当墩底沉降达20mm左右时，端反力才显著增大，直到端反力达到最大值，使墩基础产生较大的下沉而达到破坏。
二、墩基础的适用条件及优点分析
1使用条件分析
从适用条件来看，墩基础通常比较适合用于有比较好的支承土或岩层，通常要求土质均匀，有适宜的挖孔深度，有较深的地下水位，土层内部不夹有易流动的粉砂层或是淤泥，同时也非常便于扩孔的条件。扩孔可用于以中硬以上的黏土、中密以上砂土、卵石土、岩层等作持力层的土层中, 在软弱地基中因地基变形很大,不宜使用。
2 优点分析
（1）深墩基础多用于多层工民建筑，施工便捷，在施工机械的选择上不需要特殊的设备，在计算上，基底面积可以按照天然地基的设计方法实施，因此不必实施单墩载荷试验。
（2）施工安全、质量可靠，大量实践经验表明，墩基施工通常选择的是挖(钻)孔桩的方式，可以采用扩壁或不扩壁两种方式进行成孔。
（3）深墩基础有效地节省土方，仅仅需要挖井坑，减少了大面积开挖带来的浪费，大大的缩短了工期。
（4）单单从承载力的方面进行分析，深墩基础的设计方法偏于安全。
（5）实践经验表明，对于地基上部的土壤相当软弱有时还存在淤泥层或是地下有防空洞的部位，这种情况下进行工民建施工，根本无法采用桩基础，通常采用深墩基础设计形式。
三、墩基结构形式分析
从工程实践经验来看如图1所示为深墩基础的结构型式，在設计上可以选用混凝土进行浇筑，或者选择毛石混凝土进行浇筑，又或者用毛石进行砌筑。从国家相关设计规范中的具体标准来看，通过严格地计算来确定基础的底面积，对于深度的确定应综合考虑地基的土质实际及地下防空洞的深浅，同时在设计上还应保证扩大头部位的大放脚能够很好地满足基础刚性角的要求。
四、墩基础的计算
在具体的基础计算中应完成以下几个方面的计算：
1.相应于荷载效应标准组合的情况，应计算出上部结构传给基础顶面竖向的压力值。
2.科学地计算出基础自重和基础上的土重，工程实践经验表明，在具体的计算过程中，应结合作用于基础底面的压力≤地基计算强度的条件来计算出基础底面尺寸。
3.验算墩身混凝土的强度必须严格按照国家标准中的相关规定和条款进行。
4.据国家标准中的相关规定和条款进行地基变形量的计算，包括墩基础底面附加压力的计算、土层压缩量的计算、墩底压缩层厚度的验算及单墩沉降验算。
五、深墩的构造要求分析
1在设计过程中计算单墩承载力特征值或者墩底面积时墩身侧摩阻力不考虑，墩底端阻力特征值应选择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。工程实践中的岩石持力层承载力特征值不需要进行深宽的修正。
2确定持力层承载力特征值必须严格按照国家标准中的相关规定和要求执行。
（1）甲级设计等级的工民建筑物，其墩底承载力特征值的确定通常采用的方法是孔内墩底平板、螺旋板或深层平板等几种载荷试验方法。
（2）对于荷载较小的墩，通常可以直接地实施单墩竖向载荷试验，借此来直接地确定出单墩承载力特征值。
（3）墩埋深＞5m同时有着较高墩周土强度的工程实际，如果选择的是除载荷试验之外的方法来确定墩底持力层承载力特征值时，通常可以通过乘以1.1的调整系数，如果是岩石地基则不予调整。
3控制墩身混凝土强度等级介于C25~C50为宜。
4墩身混凝土强度验算、墩底软弱下卧层验算、墩底压力的计算及单墩沉降验算都必须符合国家标准中的相关计算规定。
5墩身采用构造配筋时，纵向钢筋≥8 12mm，同时满足配筋率≥0.15％，控制纵筋长度≥墩高的 ，箍筋 8@250mm。
6对于一柱一墩的墩基，柱与墩的连接以及墩帽(或称承台)的构造，应视设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定，可设置承台或将墩与柱直接连接。
（1）当墩与柱直接连接时，柱边至墩周边之间最小间距应满足国家标准中关于杯壁厚度的要求，并进行局部承压验算。
（2）当柱与墩的连接不能满足固接要求时，则应在两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定。
7相邻墩墩底标高一致时，墩位按上部结构要求及施工条件布置，墩中心距可不受限制。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。
8墩底进入持力层深度的设计上最好≥300mm。当遇到岩石持力层的工程实际，在保证墩基稳定性基本条件下，可以将墩底直接安置在岩石面上，如果岩石面缺乏平整度，通常做法是将其整平或凿成台阶状。
结束语
墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔后灌注混凝土而形成的大截面尺寸桩基础。由于截面尺寸较大、粗大似墩、桩长相对较短，故称为墩基础。墩基础通常埋深大于3m，《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇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。墩基础的基底面积可按天然地基的设计方法进行计算，而墩身构造及施工则应按人工挖孔桩的标准执行。墩基础具有承载力高，传力直接，施工快速，节省造价，设备简单，墩身质量有保证，对环境污染小等优点，在条件合适时，可优先采用。
参考文献
[1] 吴敏.墩基础设计方法的探讨与应用[J]. 工程与建设. 2011(03)
[1] 左国科.桩基础检测事故的处理与监测[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2010(06)
[3] 李冕贵.深墩基础的设计与施工[J]. 广东建材. 2010(11)
[4] 石恒俊,李少康,侯超群.天然地基承载力值的确定初探[J]. 四川水利. 2006(06)