桩基础设计存在问题及措施分析

【摘要】随着经济的发展，越来越来的高层建筑存在世界的各个角落，而作为高层建筑的基础，我们通常采用桩基础。桩基础是深基础中常见的形式之一，但是桩基础的设计十分复杂，需要综合考虑各种因素。

【关键词】桩基础；设计；问题；措施

Abstract: With the development of economy, more and more high-rise buildings exist in every corner of the world, and as the foundation, we usually adopt pile foundation. Pile foundation is one common form of deep foundation, but the design of pile foundation is very complex, need comprehensive consideration of various factors.

Key words: pile foundation; design; problems; measures

中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号

1.前言

伴随着经济事业的发展，正在建设或者已建成的的高层建筑越来越多，桩基础往往是高层建筑基础的最常用基础。桩基础的设计复杂程度远高于浅基础，需要综合考虑多种因素，不仅要保证结构安全，还应该做到节约成本。

2.桩基础

2.1桩基础的类别

桩基础可以根据不同的性质进行分类，具体包括以下几种。

第一，根据承台位置的高低分为高承台桩基础和低承台桩基础。顾名思义，高承台桩基础是指群桩承台底设在地面或局部冲刷线之上的桩基础，通常用在桥梁、港口等工程中；低承台基础是指承台底面埋置于地面或局部冲刷线下面的桩基础，通常用于房屋工程。

第二，根据承载性质的不同分为摩擦型桩和端承型桩。

摩擦桩型包括摩擦桩和端承摩擦桩。摩擦桩的特点是桩侧摩阻力是桩基础的主要承载力，外部荷载传递到周围土层主要是通过桩身侧表面与土层之间的摩擦阻力，桩尖承受很小的荷载。该类型的桩基础有较大的沉降并且稳定时间长，因此适用于岩层埋置较深的地基。端承摩擦桩的外部荷载则需要桩的端阻力和侧壁摩擦力同时作用，适用于穿过软弱地层嵌入较坚实的硬粘土的地基。

端承型桩包括端承桩和摩擦端承桩两种。端承桩即为桩顶荷载由桩端阻力承受的桩，外部荷载传到基岩是通过桩身，由桩端提供桩的承载力。而摩擦端承桩主要由端阻力承受桩顶荷载，其特点是桩身有很多的细长比，工作时，桩身被压缩。

第三，根据桩身材料可以分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩等。

钢筋混凝土桩由于其制作方便，有较高的桩身强度，较好的耐腐蚀性以及价格经济等特点成为应用最广泛的桩。具体又可以分为预制混凝土方桩、预应力混凝土空心管桩和灌注混凝土桩等。

钢桩包括钢管桩和型钢桩。钢桩的特点是桩身材料高强度，表面积大但是具有很小的截面面积，因此，沉桩时其有较强的贯透能力同时对土的有较小的影响，多适用于在饱和软粘土地区，降低对邻近建筑物的影响。工字形钢桩和H形钢桩是常见的型钢桩，由不同直径和壁厚的无缝钢管制成，但是其价格高和较差的耐腐性，使得使用不广泛。

第四，根据桩的使用功能分为竖向抗压桩，竖向抗拔桩，水平受荷桩，复合受荷桩。

竖向抗压桩依据其荷载的传递特点具体可以分为摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩和端承桩，主要承受竖向荷载。

竖向抗拔桩作为用于承受竖向抗拔荷载，在设计过程中应该验算桩身强度、抗裂性能和抗拔承载力。

水平受荷桩多用于承受水平荷载的桩，常见的有港口工程的板桩、基坑的支护桩等。

第五，根据成孔方法分为非挤土桩，部分挤土桩、挤土桩。

非挤土桩主要包括钻挖孔灌注桩、钻孔桩、井筒管桩以及预钻孔埋桩等。

部分挤土桩包括截面厚度较小的工字型和H型钢桩、开口钢管桩和螺旋钻成孔桩。

挤土桩包括有打入或压入的混凝土方桩、预应力管桩、钢管桩、木桩沉管式灌注桩等。

2.2桩基础的特点

桩基础作为深基础的一种常见形式，具有较高的承载力，低沉降量且沉降均匀的特点。适用于浅层土质较差，当采用浅基础不能满足地基的强度，变形，稳定等性能要求。

2.3选择合适的桩基础类型

根据工程性质、地质情况、施工条件、施工对环境的影响以及综合经济效益等诸多因素选择最合适的桩基础的类型，实现最优的经济效益。

首先，桩端持力层选择硬土层或岩层，桩端进入持力层的深度应该严格按照规范进行。

其次，桩基应该进入稳定土层，并且进入深度应该有计算确定，当存在液化土层时，应穿过。

最后，当土层中存在淤泥、砂层时，选择深层搅拌桩、预应力管桩。

3.桩基础设计中存在的问题和应该采取的措施

3.1桩基础抗压静载试验

由于工期等原因，在施工完成后才进行抗压静载试验，在进行桩基础设计时，大多数设计院进行桩基础设计并且用于施工的单桩承载力极限值是根据地质报告的相关参数估算的，这就造成了设计值和实际值不相符的问题，因此应该再桩基础设计过程中进程抗压静载试验，该实验为桩基形式、规格以及入土深度和施工难易度提供了重要的科学的依据。

3.2桩型桩长设计

合理的桩型和桩长的选择会大大的降低成本，因此，设计时应该分析各种方案，综合各种因素选择最优的桩型和桩长。

3.3桩偏差的控制和处理方法

由于桩位的偏差产生的附加应力较大，导致基础的稳定状态受到破坏，因此应该严格控制桩的偏差。通常对桩位的偏差的控制主要包括竖向偏差控制和水平偏差控制。这就要求设计人员在设计是严格根据规范进行设计，并在设计时考虑到施工偏差造成的影响，采取相关的措施。通过加大承台厚度的方法解决承台高度小且桩顶锚入承台远超过计要求的偏差，采取接桩或截桩的措施解决桩顶标高变化远超过规范要求的问题，选择桩顶周围的承台混凝土适当加深的方式解决桩顶与承台底平齐的状况。桩位水平偏差造成的承台整体偏心或基础高度损失,解决方法是增大承台刚度或者增大拉梁刚度以及配筋等。

3.4施工中出现的特殊状况

在施工过程中，由于地面以下状况的未知性，在进行桩基施工时是会出现很多异常，施工人员应该根据具体问题具体分析，提供相应的解决方案。

第一， 桩基达到其极限承载力但是无法压至设计标高。

勘察报告不准确，土层本身原因都会造成这种状况的出现。针对勘察报告有错误，及提供的承载力设计值小于桩实际的承载力，就需要通过试桩实验得到准确的桩长和承载力。对于土层的自身特点造成的原因，应该采取相应的措施，例如，确定合理的施工工序，择有压桩力足够大的施工机械，为了减少空隙水压力采取引孔设置排水孔的措施。

第二，桩基施工时压桩力比设计承载力小的多。

根据实地勘察对比和相关部门提供的地质勘察报告，发现勘察报告提供的的各土层的特性与实际土层基本吻合。造成压桩力较小的原因是由于压桩机械的压桩速度较快，土层的粘聚力不高，在压桩时土被直接剪坏。针对这一现象，应该进行试桩，试桩时间应该选择在15天后，检验承载力能否满足设计值。

第三，桩基静载荷试验不合格。

为了缩短工期，建设方往往要求施工单位同时进行试桩和工程桩，造成在土质没有回复到固结状态时进行的桩基静载荷试验的实验结果小于设计值。针对此情况，建设方应该从长远角度考虑，不能贪图一时的效益，应该在达到进行静载荷实验时方可进行，以免造成不必要的损失。

第四，桩基施工与原有建筑帷幕桩冲突。

在实际施工过程中，在建的建筑物的桩基和其附近的建筑的帷幕桩发生冲突，这就要求施工单位提供准确的已有的帷幕桩的定位，并且重新计算并且布置桩位。为了保证工期，在施工进行前，首先进行勘察施工现场的工作，对场地状况有较好较准确的掌握，提前做好施工计划，保证施工顺利有序的进行。

5 小结

综上所述，建筑物结构的安全与地基基础的优劣有着直接紧密的联系，密切关系着人们的生命财产安全，由于桩基础工程是隐蔽工程，易存在安全隐患，因此在设计过程中应该综合考虑各种因素，严格按照规范要求进行设计，选择最优的桩型和桩长，在保证安全的前提下，节约成本。在施工过程中，严格控制施工质量，根据图纸规范进行施工。保证桩基础的安全，保证建筑物的稳定性，从而保证人民的生命财产安全。

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