【正文】 緣的距離不應小于 150mm，并注意驗算角樁抗沖切承載力。 七、樁基礎抗震 樁基礎結(jié)構破壞、地基土失效以及樁基整體失穩(wěn)，常常引起上部結(jié)構的整體性破壞；地震引發(fā)樁基沉降、傾斜、樁基結(jié)構輕度受損，將影響正常使用和使用壽命。因此樁基礎的抗震，應從建筑物整體抗震的角度出發(fā)，確定相應的抗震設計原則，采取響應的抗震構造措施，進行相應的抗震計算，以達到抗震設防目標。 從 1976年唐山地震建筑震害的調(diào)查結(jié)果表明，樁基建筑與其他基礎形式的建筑物相比，前者震害明顯較后者為輕。換言之，樁基對于降低上部結(jié)構的地震反應起到明顯的消減作用。樁基礎自身的震害也較淺埋的獨立基礎、條基為輕。但是從我國和其他多地震國家特別是 1995年日本阪神地震震害調(diào)查分析表明，樁基的震害仍然不少。樁基震害與地質(zhì)條件特點密切關聯(lián)，上部結(jié)構形式與荷載特點、樁基抗震設計的合理性也是重要的影響因素。就地質(zhì)因素而言，大體可以分別按非液化土和液化土兩大類土中的樁基進行闡述和分析。 （一）震害特征 非液化土中樁基的震害 （ 1）軟土中樁基的震陷 設置于深厚軟土中且樁端未進入良好持力層的基樁，地震時因軟土觸變樁側(cè)阻力降低，樁端發(fā)生刺入式破壞，樁基發(fā)生突陷。如 1975年墨西哥城地震時一座 16層高的樁基大廈產(chǎn)生 3~4m的震陷。該建筑打入火山灰沉積軟土層，土的壓縮性和含水量極高，樁側(cè)、樁端持力層相近，從而導致在地震作用下 引起外部荷載增加、 基樁抗力降低的雙重不利因素下發(fā)生突陷。 我國 1976年唐山地震，發(fā)生過望海樓軟土地基上 3~4層住宅筏形基礎的 10~50cm的震陷。主要是由于該住宅區(qū)場地軟土地基容許承載力為 30~40kPa，而實際采用 57kPa進行設計，形成地基土較大的塑性區(qū)，震前沉降達 25~85cm，傾斜最大達 %，地震時在靜荷載與地震作用力共同作用下，引起塑性區(qū)進一步開展，土體震陷。 1976年唐山地震時，天津市樁基建筑震陷量一般不超過 1cm，其主要原因是天津軟土層性質(zhì)相對較好，樁端進入較好持力層所致。 （ 2）軟硬土層交界面處基樁的破壞 唐山地震中，采煤井多在 8~10m處開裂。經(jīng)調(diào)查在該地區(qū)，地層上下均為砂層， 8~11m間有一層粉質(zhì)粘土層，據(jù)華北勘察院資料，砂的波速實測為 330~525m/s，粉質(zhì)粘土的波速實測為 245~293m/s，二者相差較大，在地面運動過程中，會對井筒產(chǎn)生反復作用，致使井筒局部開裂。 如圖，為新瀉地震中開挖調(diào)查的基樁破壞之一。該承臺埋深約 ，樁長約 11m，樁端持力層在中密的砂層上，在距承臺下 3m左右的松散砂層中夾著一層稍密砂，距承臺下 8m左右的稍密砂層中夾著一側(cè)松散砂，震害表明，在這些 N值突變的地方，基樁發(fā)生了彎剪破壞。 基樁樁身破壞 根據(jù)基樁在分層土體中地震響應的初步研究，在土層水平剛度突變處，樁身彎、剪應力加大，因此在這些部位應加強箍筋和縱筋的配置。日本阪神地震后集中對施工中的基樁震害進行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些還沒有施工承臺的基樁，其樁身也有震害，如圖，顯然，樁身的裂縫是由于土層位移所致，與上部結(jié)構慣性力無關。 尚未施工承臺的樁身破壞 （ 3）樁頂破壞 樁頂與承臺連接形式一般為樁頂嵌入承臺深度 5~10cm，樁頂鋼筋錨入承臺 35倍鋼筋直徑，這種連接呈非理想嵌固狀態(tài)。在水平地震作用下，樁頂承載力水平剪力和固端彎矩，彎剪應力集中，首先在連接處形成塑性鉸。對于荷載大重心高埋深較淺的樁基，樁頂受循環(huán)作用的壓、拔、彎、剪應力，導致出現(xiàn)樁頂混凝土壓碎、鋼筋壓曲、鋼筋拉脫、剪損等破壞形式，如圖左 2為灌注樁，右 2為管樁 。 （ 4）承臺震害 1995年阪神地震之前，世界各國對承臺的震害調(diào)查資料相當缺乏，人們對承臺在地震下的工作性狀也了解甚少；阪神地震后，對承臺震害做了專門調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)承臺在地震下也能破壞，下面介紹兩例。 實例 1：柱下多樁承臺的震害 該工程為住宅樓，鋼 —混凝土組合結(jié)構，無地下室， PC樁基礎，樁長不明，樁徑 600mm，承臺埋深 ，地上 11層， 1987年竣工。本次調(diào)查其中的 A、 B兩棟。 基礎平面圖 場地土層柱狀圖 BX1與 BY1軸相交處承臺破壞詳圖 BY1軸承臺拉梁破壞詳圖 實例 2：單柱單樁承臺與連梁的震害 該工程為住宅樓，鋼筋混凝土框架結(jié)構，無地下室，鋼筋混凝土灌注樁基礎，樁長不明，樁徑 1200mm~1400 mm，承臺埋深 ，地上 8層， 1979年竣工。 基礎平面圖 基礎立面圖 液化土中樁基的震害 （ 1）液化而無側(cè)擴情況下的震害 1）日本新瀉地震，采用短樁基礎的多層公寓樓，因地基土液化而整體傾覆失穩(wěn)，房屋傾斜達 80176。 （ a）。 2）震后數(shù)小時至一、二天后，帶有超靜水孔壓的液化土沖破覆蓋層，形成噴水冒砂現(xiàn)象，潛存于液化土中的能量釋放后，土顆粒開始沉淀，出現(xiàn)土體再固結(jié)，對基樁產(chǎn)生負摩阻力形成下拉荷載，樁基由低承臺演變?yōu)楦叱信_，樁基的豎向承載力和水平承載力均大幅降低，樁基出現(xiàn)整體下沉（ b）。 地面黏性土黏性土液化土噴泄孔黏性土液化土震后地面（ a） （ b） 3）同一樁基中懸置于液化土中的短樁失效引發(fā)偏沉導致長樁折斷 下圖所示天津散裝糖庫樁基，柱下 4樁獨立樁基一側(cè)的樁長為 18m，另一側(cè)樁長為 9m、 12m，液化土層深度下界為 15m。液化后，導致懸置于液化土層中的 9m、 12m樁承載力失效而偏沉，進入穩(wěn)定土層的 18m長樁負荷加大且承受偏心彎矩而折斷。由此可見，樁端進入液化土層以下穩(wěn)定土層足夠深度是必要的，更應避免同一基礎下部分樁懸置于液化土層中。 4）液化土層中樁基的地面單側(cè)堆載 左圖所示天津鋼廠柱基地面單側(cè)堆載，導致液化土產(chǎn)生側(cè)向推擠而致樁身折斷。 5）液化而無側(cè)向擴展地基土中的基樁，由于側(cè)向土體約束衰弱，完全靠樁身抵抗地震作用，因此樁頂受壓破壞嚴重。 （ a） PC樁縱筋壓屈 （ b） PHC樁頭壓碎 液化側(cè)擴地基上樁基的震害 液化且有側(cè)向擴展的情況，不僅導致液化層范圍基樁承載力削弱，基樁還要承受側(cè)擴液化層的側(cè)向推力和水平地震作用，因而液化側(cè)擴地段樁基的震害程度要重于液化而無側(cè)擴的地段。鑒于樁基所受水平推力十分突出，因而樁頂與承臺連接處、液化土與非液化土界面，樁的剪力、彎矩高度集中，破壞更嚴重，其特征表現(xiàn)為樁頂與承臺或者樁身上下徹底斷裂，并且產(chǎn)生明顯錯位；此外位于岸邊坡地的樁基發(fā)生整體失穩(wěn)的可能性更大。 液化側(cè)擴地基上樁基整體震害 1）樁身、樁頂?shù)钠茐? 左 圖為阪神地震中素混凝土樁在樁頭的破壞情況。由于地基土液化發(fā)生側(cè)向擴展流動，使樁頭發(fā)生水平直剪破壞?？梢姴捎脽o筋素混凝土作為地基土的豎向增強體，其在地震設防區(qū)無法保證其具備必要的安全度。 素混凝土樁樁頭剪斷 管樁剪斷 2）液化側(cè)擴區(qū)在建樁基（僅施工基樁和部分承臺）基樁的震害 1976年唐山地震時天津新港海洋石油研究所輪機車單層排架廠房正處于施工階段，基樁和大部分承臺已完工，上部結(jié)構尚未開始施工，故樁頂豎向荷載僅為承臺自重。廠區(qū)位于新港航道南側(cè)臨海的新吹含砂新吹填土之上，吹填土厚度約 2m，以下為夾粉砂黏土、淤泥質(zhì)黏土、夾粉砂粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂。地震后發(fā)生向東北方向海邊的液化側(cè)向擴展，地表裂縫密布，特別是北面臨海一側(cè)，地面裂縫寬度一般 10cm，最寬達 20~30cm，噴水冒砂嚴重。承臺向東向北（東北方向臨海）方向發(fā)生位移，向東位移最大 ，向北位移均超過 ，承臺向東北傾斜高差一般大于 10cm，最大 21cm。 2樁承臺位移和傾斜明顯大于 4樁承臺?；鶚稙?50x50cm預制方樁和 d=68cm的灌注樁，樁長均為 ，預制樁主筋為 4?22+4 ?25；灌注樁主筋為 8?16。 震后選擇有代表性的樁基進行開挖檢查，開挖深度為 4m。檢查發(fā)現(xiàn)基樁震害有如下三個特征（詳見圖）。 本工程基樁的震害是在無上部結(jié)構荷載（僅有承臺自重）條件下發(fā)生的，也就是完全由液化側(cè)向擴展對基樁的水平推力和地層水平地震作用所致。 （二）樁基抗震設計的基本要求 建筑場地選址和勘察 選擇建筑場地時，應根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地震的有關資料，對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施。對危險地段，嚴禁建造甲、乙類建筑，不應建造丙類建筑。 對于無法避開抗震不利地段的樁基，在工程實際中比較多見，如建于軟弱土、液化土、非巖質(zhì)陡坡、河岸和土坡的邊緣、平面分布上成因、巖性 、狀態(tài)明顯 不均勻土層中的樁基。在此情況下，樁基的抗震設計要求有別于抗震有利地段，包括基樁的選型、樁長、樁端持力層、抗震驗算（如除樁基豎向承載力以外的樁基整體穩(wěn)定性和樁身壓曲、水平承載力等）。 抗震設防烈度為 6度地區(qū)可不進行樁基抗震設計 樁基礎主要受上部結(jié)構慣性力、地基土強迫位移和地基失效等因素影響。調(diào)查表明，在抗震設防 6度地區(qū)，液化、震陷以至滑坡等地基失效的情況極為少見；此外，地基土強迫位移也較小，上部結(jié)構按靜力計算也可滿足抗震 6度設防的要求，綜合起來，在 6度地區(qū)可不進行地基基礎抗震設計，即不用考慮軟土震陷、液化和滑坡等，僅按靜力荷載設計即可。 同一結(jié)構單元不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。 這一問題應結(jié)合工程地質(zhì)條件和上部結(jié)構情況分析確定，大體分以下三種情況。 1）部分基巖淺基，部分填土樁基 在山區(qū)，同一建筑場地常常出現(xiàn)大挖大填，形成一部分為基巖一部分為填土的情況。此時同一建筑的基礎一部分采用基巖上的淺基，另一部分采用穿過填土的嵌巖樁，是完全合理可行的。因為這樣既能確保沉降趨于均勻，有能使基巖上的淺基礎和嵌巖樁基的地震反應區(qū)域相近。 2）地基土質(zhì)較差，部分復合地基，部分樁基 同一主體建筑，當?shù)鼗临|(zhì)較差，而主體建筑面積大，設計者為節(jié)省造價，在部分土質(zhì)稍好區(qū)段采用碎石樁等復合地基，而在土質(zhì)差且厚度大區(qū)段采用樁基。在正常靜力荷載下，兩種形式基礎沉降差異不大，但在地震作用下，復合地基的沉降將大于樁基沉降，其差異沉降可能超過規(guī)范允許值。 唐山地震中，天津化工廠某車間為五層框架結(jié)構，左側(cè)采用筏板基礎，右側(cè)采用樁基，震后筏板基礎沉降達 30cm，且向右傾斜，而右側(cè)樁基沉降較小，致使在沉降縫處造成局部破壞，如圖 (a)(b)。天津堿廠壓縮車間，廠房基礎采用天然地基，震后下沉較大，而室內(nèi)大型設備基礎采用樁基礎，震害下沉很小，造成室內(nèi)地面與設備基礎間差異沉降達 20cm，如圖 (c) 。 汶川地震中距北川極震區(qū)直線距離 10km的安縣（震后調(diào)整為 ）某工廠，三個車間分別采用鉆孔灌注樁和振沖碎石樁兩種性質(zhì)截然不同的地基基礎形式，導致震后沉降差達到 300mm，主體排架結(jié)構遭到嚴重破壞，局部倒塌，如圖 3）高層建筑主裙連體建筑 高層建筑的高層主體與多層裙房，結(jié)構和基礎多數(shù)不設縫連成一體，在此情況下能否部分采用天然地基部分采用樁基，應根據(jù)工程地質(zhì)條件、主裙房荷載集度進行分析后確定。 當?shù)鼗凛^好，裙房采用天然地基，主樓采用樁基是可行的；當?shù)鼗凛^差，裙房可采用疏短復合樁基、復合地基，主樓采用樁基。樁端持力層應置于壓縮性較低的土層上。 液化土、軟弱黏性土層中的樁基 1）存在液化土和軟弱黏性土層的場地，樁端應伸入液化土層、軟弱黏性土層以下穩(wěn)定土層的長度（不包括樁尖部分）應按計算確定；對于碎石土，礫、粗、中砂，密實粉土，堅硬黏性土尚不應小于 2～ 3倍樁身直徑，對其它非巖石土尚不宜小于 4～ 5倍樁身直徑。 基液化土中樁的配筋范圍，應自樁頂至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度，其縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應與樁頂部相同。當樁身長度范圍內(nèi)存在軟硬互層時，在夾層界面上下 2d范圍內(nèi)其縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應與樁頂部相同。 軟弱黏性土指 7度、 8度、 9度時，地基靜承載力特征值分別小于 80 kPa、100kPa、 120 kPa的土層。 2）存在液化側(cè)向擴展（ 2176。 ≤液化層下界面傾斜度 5176。 ）和流滑（ 5176。 ≤液化層下界面傾斜度）地段，距常時水線 100m范圍內(nèi)的樁基宜采取防土體滑動等措施，并應對樁基的抗滑移問題和抗傾覆穩(wěn)定進行驗算。驗算時應考慮土流動的側(cè)向作用力，且承受側(cè)向推力的面積應按邊樁外緣間的寬度計算。 3）處于液化土中的樁基承臺周圍，宜用非液化土（灰土、級配砂石、壓實性較好的素土、素混凝土）填筑夯實；若用砂土或粉土，則應使土層標準貫入錘擊數(shù)不小于現(xiàn)行抗震規(guī)范規(guī)定的臨界值。 地下結(jié)構或半地下結(jié)構的底面或側(cè)面有液化土層且不處理時，宜確定液化后土的側(cè)壓力和上浮力增大對結(jié)構的影響。這主要是由于液化土的重度大于水的重度，導致地下結(jié)構所受側(cè)壓力和浮力增大。 當近地表承臺埋深范圍為液化土或者地基承載力特征值小于 40 kPa的（或不排水抗剪強度小于 15 kPa）的軟土，且樁基水平承載力不滿足地震作用驗算要求時，可將承臺外每側(cè) 1/2承臺邊長和全部液化和極軟土層進行加固處理，以大幅提高承臺正面水平土抗力。 4）軟弱黏性土和液化土場地上的高層建筑樁基應采用筏形基礎，基礎埋深應不小于建筑物高度的