浅谈建筑桩基设计

摘要：分析了建筑桩基设计过程中所涉及的桩型、桩距、桩径、桩端持力层等应注意的问题。

关键词：建筑；结构；桩基；设计

Abstract: analyses the architecture design of pile foundation involved in the course of pile type, pile spacing, and pile diameter and pile end three problems should be paid attention to.

Keywords: architecture; Structure; Pile foundation; design

中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：

引言

建筑工程中桩基础运用十分普遍。随着人们对建筑功能需求及造型艺术的提升，上部结构形式越来越复杂，相对而言，桩基础设计计算所涉及的内容比较固定。但作为设计者切不可认为桩基设计是一件简单的工作。桩基础的设计要做到安全适用、经济合理，需要慎重对待每一个重要的设计环节。下面浅谈几个方面。

桩型的选择

根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等选择适当的桩型。建筑采用的桩基形式主要有以下几种：

预制桩。预制桩的质量比较有保证，强度高，现场施工简便，且工期缩短。此类桩型出现的质量事故较少，只要掌握好桩的接头，一般不会出现单桩承载力达不到设计要求的现象。目前工程中应用最为普遍。此桩设计应注意的问题：

1）.地下土层复杂，有孤石、漂石时要慎用；

2）.当桩需穿越或进入砂（砾）层较厚时，沉桩困难，打长桩更难；

3）.桩基的水平承载力较差，当桩处于淤泥质土层中时，如土体发生侧移，桩身易断；

冲（钻）孔灌注桩，主要用于地层较为复杂的建筑。优点是穿透力很强，其它桩型不可比，必要时可进入基岩，此时承载力高，工效高。振动和噪音对周围环境影响相对较小。该种桩的桩径、桩长、单桩承载力可调范围大，便于按照变刚度调平原则优化设计。但施工时泥浆横流，难管理。且成桩质量可靠度低，受施工工艺、工人操作熟练程度、穿越土层性质以及持力层特点影响，在孔底不可避免残留一定厚度沉渣或持力层泡水软化，使桩的摩阻力以及极端阻力不能得到正常有效发挥，从而降低了桩承载力，另外通常由于成孔时间较长或泥浆浓度不当造成桩身局部夹泥现象。

沉管灌注桩。由于以往设计施工对于这类桩的挤土效应认识不足，造成的事故极多，目前已趋于淘汰。挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时，应局限于多层住宅桩基。此桩在工程应用中，尤其在淤据泥质流塑状土中要严格控制拔管速度，并应采用反插和直打工艺。

人工挖孔桩。主要针对地下水位深，软土不发育，持力层埋深不超过20m，且多用于丘岭地区。优点是容易掌握持力层的差别和沉碴的消除，且施工速度快、承载力和工期均有保证。但人工挖孔桩的选择必须注意合适的地质条件及对邻近建筑物影响。在地下水位较高地区，施工抽水引起地下水位下降使相邻建筑物下沉事故时有发生。再者，如土层内存在有水量较大的含水层，会给施工带来困难，甚至施工失败。

选择桩型必须因地制宜，设计要反复地进行技术经济比较，以便找出最佳设计方案。

单桩坚向承载力特征值与单桩坚向承载力设计值

目前地质勘察报告提供的一般是极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值。设计用静载试验确定承载力特征值时，将极值荷载除以安全系数2为单桩承载力特征值。按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，相应的抗力应采用单桩承载力特征值。验算桩身混凝土、承台混凝土强度及配筋计算，采用基本组合计算荷载效应，采用相应的分项系数，荷载效应值为设计值。

桩的中心距离

桩基规范规定按挤土和非挤土及排数、桩数来定桩的最小中心距。桩距的合理取值是一个综合性问题。除要考虑成桩工艺、施工难度外，设计确定桩的中心距时应综合考虑以下因素：

. 群桩效应。桩距愈小，群桩效应愈明显。试验资料表明，各类土中，当桩距约为(2~4.5) d时，可获得较好的群桩效应。也就是说群桩极限承载力接近单桩极限承载力之和。桩距选得小，则承台尺寸小、造价低，但桩的承载力不能得到充分发挥。反之，单桩承载力可得到充分发挥，但承台尺寸相应加大，造价随之增加。设计者要比较分析。

.桩型。摩擦型桩主要通过桩侧阻力来承担桩顶荷载，当桩距过小时，桩侧阻力得不到充分发挥，此时呈现实体基础性状，群桩承载力降低，沉降加大，所以为了避免侧阻效率的降低，尤其是在深厚软土或饱和度较高的土层中，更应选用较大桩距。

桩端持力层选择和进入持力层深度

桩端持力层是影响基桩承载力的关键性因素，不仅制约桩端阻力而且影响阻力的发挥，因此选择较硬土层为桩端持力层至关重要；其次，应确保桩端进入持力层的深度，有效发挥其承载力。进入持力层的深度除考虑承载性状外尚应同成桩工艺可行性相结合。结合工程经验，桩基规范规定如下：应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全截面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。嵌岩桩嵌入倾斜的完整和较完整岩的深度不宜小于0.4d且不小于0.5m(以岩面坡下方深度计)；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。

桩身直径(或截面尺寸)的选择

桩身尺寸的选择主要与单桩承载力、岩土工程情况、桩的类型有关，同时还与施工工艺、桩长、承台类型及尺寸、经济指标等因素有关。当采用摩擦型桩时，宜采用较小直径和较长的桩，以增加侧阻效率来增加竖向承载力。端承桩在满足承载力要求的前提下，桩身尺寸一般是粗一点、短一些为好。嵌岩桩宜选较大桩径，一般不宜小于600mm; 深软土中桩，也宜选用稍大直径的桩，以增加桩身抗施工侧力的能力。人工挖孔桩的最小桩径不宜小于800mm。沉管灌注桩不宜小于325mm。静压桩不宜小于300X300。

结语

以上谈到的桩基设计中密切相关的几个问题，设计过程中在解决这些问题的基础上，结合工程施工经验，在具体工程中做到灵活运用，做到有所创新，有所突破。

参考文献：

建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）.中国建筑工业出版社.

土力学地基与基础疑难释义(第二版).中国建筑工业出版社2004北京.