高层建筑桩基础设计要点分析

摘要：近年来，我国经济的迅猛发展带动了高层建筑的快速发展，桩基础作为高层建筑中常用的一种基础形式往往在整个建筑物投资中占很大比例。但是在采用桩基础的过程中经常会出现实际与经验值的偏差，导致出现了很多问题。本文首先分析了桩基础设计的基本要点，然后对一些工程中常见的实际问题进行分析，为以后桩基础设计提供参考。

关键字：高层建筑；桩基础；结构设计

Abstract: in recent years, the rapid development of China's economy has driven the rapid development of high-rise buildings, high-rise building pile foundation as a basic form of commonly used often in the whole building investment account for a large proportion of. But in the process of the pile foundation often appear the deviation of actual and experience value, causing a lot of problems. This paper firstly analyzes the basic points of the pile foundation design, based on the actual problems in engineering analysis, provides the reference for the design of pile foundation.

Key words: high-rise building pile foundation; structure design;

中图分类号：TU473.1+2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

1．引言

高层建筑的迅猛发展，使各线城市都出现了大批高层建筑。桩基础作为高层建筑常用的一种基础形式，由于情况复杂，在应用过程中需要设计人员考虑更多因素。从仔细分析勘察报告，到选择桩型、桩长以及至最后的施工问题的处理，每个环节都需要统筹兼顾。所以设计出一个最优化最经济的基础方案，是设计人员迫切需要探讨和研究的问题。

2. 单桩竖向抗压承载力特征值

2.1 充分重视静载试验

对于桩基础的设计，一般首先根据地质报告提供的参数估算一个单桩承载力设计值，然后根据这个估算值直接进行桩基础设计和施工，等施工结束后再挑选试桩进行静载荷试验[1]。结果若不符合估算要求，则会因工程已施工完毕导致补桩也很困难。因此，桩基础设计过程中很有必要进行静载试验，通过静载荷试验得到合理的桩承载力和其他设计参数，从而确定桩基型式、桩规格和桩入土深度，同时也会影响到施工的难易。若首先进行科学的静载试验，取得准确数据，能增强设计方案的合理性、可行性和经济性，防止留下隐患。

2．2 在正式施工前进行试打桩

在正式施工前可以通过试打桩并配合高应变动测法确定单桩承载力特征值。这种方法适用于应用管桩多年且设计经验较丰富的地区，包括地质条件不复杂的设计等级为甲级的管桩基础。

3．桩型的选择

在选择桩型时，应综合考虑建筑物的使用要求、工程地质情况、荷载大小、上部结构类型、施工设备和条件及周围环境等因素来确定[2]。常见的桩型有钻(冲)孔灌注、沉管灌注桩和预制桩。其中钻(冲)孔灌注桩使用范围最广，通常适用于持力层层面起伏较大，桩身穿越各类土层及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层。但钻(冲)孔灌注桩施工需要泥浆护壁，如施工现场受限制或者环境保护有特殊要求则不宜采用。预制桩适宜用于持力层层面起伏不大的强风化岩层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性黏性土层。所穿越土层中存在孤石或者从软塑土层突变到特别坚硬层的岩层，均不适宜采用预制桩。沉管灌注桩适宜用于持力层起伏较大，且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性黏性土层。对于桩群密集，且为高灵敏度软土，则不适宜采取打入式沉管灌注桩，而且沉管灌注桩施工质量很不稳定，在工程中的应用受到限制。

4. 控制和处理桩位偏差

桩基的施工偏差一般分为竖向偏差和水平偏差，其中竖向偏差为主要控制偏差。一般来说，桩顶标高的允许偏差为-50～+100mm，但实际施工中这么大的偏差会增加施工任务甚至带来损失。比如，若桩顶标高高于设计标高，则需要劈桩，尤其是对于预应力管桩等空心桩来说，桩顶有桩帽时，劈桩则既困难又不经济；而当桩顶标高低于设计标高时，又需要补桩头，这也会影响工期并造成经济浪费。所以在施工过程中必须严格控制桩顶标高，尽可能地使实际标高和设计标高一致。另外在施工过程中还必须考虑到桩在卸载后的回降量，若不加考虑则会导致每根桩都将高于设计标高。根据笔者经验，设计中可以考虑有2mm左右的偏差容许，这样可避免大量小偏差桩的劈桩，在更能适应实践工程的要求。

5. 桩基础施工殊情况的处理

在桩基的施工过程中，由于地层的不可知性，经常会遇到以下几种常见特殊情况。

设计桩长与实际施工桩长不符。施工中若出现此类问题，应立即停止施打，仔细检查原因。可能存在三个：一是持力层起伏比较大，由于勘察手段使用不合理或取样桩间距过大，造成对持力层的起伏不明确，所以设计要求必须采取双控；二是地质报告误差，导致桩实际承载力比计算值小，对于这种情况应该先做试验以便确定桩基础合理的桩长及承载力。

桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。究其原因，可能有两方面因素导致[3]。第一是地质报告有误，桩的实际承载力大于计算值，这种情况必须先做试桩以确定其合理的桩长及承载力。第二是土层本身原因导致的，比如饱和砂土产生的孔隙水压力会使桩基根本无法压入，这就需要从施工措施上去解决，首先必须制定合理的施工顺序，例如跳打，使先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩，然后对静力压桩来说，必须选择有足够压桩力的施工机械，避免抬机现象出现，另外采取引孔、设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力。压桩时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内，且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。

管桩裂缝处理。预应力管桩以其强度高、制作周期短、比预制桩节省材料等优点在工程设计中广泛应用，但其也存在受剪能力差的不足之处。工程实践中由于垂直度偏差或挤土等原因常会使管壁产生裂缝而影响质量。分析偏差资料后，可发现垂直度偏差＜0.5％的管桩，管壁基本无裂缝；而垂直度偏差＞0.5％的管桩，管壁均已产生裂缝，这说明承载力已受影响，应对此类桩先纠偏再灌芯处理，使裂缝部位的传力通过灌芯部分混凝土传递，经最终静载荷试验证明是切实可行的才可以。因此我们在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制，因为管桩的抗剪能力较差，很容易破坏而引起不必要的经济损失。因此，管桩的实际施工中一定要注意控制好垂直度。

7.结语

桩基础设计是一个繁重而复杂的过程，需要需要设计者考虑各种因素，综合分析判断，谨慎把握好每一个重要的设计环节。如今高层建筑设计愈来愈多，有大量的工程会采用桩基础，抓住桩基的特点和原理，就会做到灵活运用，更好的进行桩基础的设计。

参考文献：

[1] 翟亚敏．高层建筑结构桩基础设计浅析 (J)．工程施工．2012,11（6）：104-105

[2] 康强文.高层建筑桩基础设计与优化 (J)．广东科技．2012，,13：232

[3] 吴益峰. 关于桩基础设计中的问题探讨(J)．建筑科学．2011,2：196