高层建筑结构桩基础设计浅析

摘要：随着我国经济的快速发展，我国城市建筑土地也越来越少，针对不同的地质情况进行合理有效的设计及施工是保障高层建筑质量的重点，本文就高层建筑结构桩基础设计进行了相应的探讨。

关键词：冲孔灌注桩 基础 设计

随着我国经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般出现，对我们建筑设计行业提出了更高的要求。高层建筑物，因其对地基和基础的承载能力和变形（竖向下沉及水平位移）的要求较高，大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案，因此冲（钻）孔灌注桩得到了越来越普遍的应用。针对福建地区地质情况，本文结合工程实例对冲（钻）孔灌注桩的持力层选择，承载力的确定，桩底注浆技术等问题进行探讨、分析，得到一些有意义的结论可供类似工程设计参考。

一、桩基础的设计原则

基桩根据施工工艺不同，分为预制桩和灌注桩；按排土分类分为挤土桩（打入、静压、振动、沉管等）和非挤土桩（钻孔、挖孔）。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等。桩基础设计时，应根据以下工程资料合理选择桩基础类型：①岩土工程勘探资料：岩土力学参数、地下水位、土层液化判别及特殊地质情况；②建筑场地：抗震设防烈度及场地类别、建筑场地现状及该区域施工经验等；③拟建建筑物的平面布置、安全等级、结构类型、荷载大小等；④施工工艺对地质条件和周边环境的适应性、施工周期要求等。依据收集的建筑场地及岩土勘探数据、建筑物情况及施工条件等资料，我们可以合理确定建筑基础桩型及其单桩承载力特征值。按结构荷载条件选择各种规格的桩（多层与小高层建筑可用预应力管桩、沉管灌注桩，而超高层建筑宜优先选用大直径灌注桩、嵌岩桩等）；施工周期紧时可优先选用预制桩，但市区应避免使用锤击和振动沉桩施工工艺；挤土效应敏感区域不应使用挤土桩；打入桩则需要根据土层地质情况选择不同穿透能力的桩，对存在孤石及地下障碍物的地基、有不能作为持力层的坚硬夹层的地基、从软土层直接进入中（微）风化基岩的地基、石灰岩及溶岩地区，不宜使用或应慎用预制管桩基础，否则应根据详细勘探结果，组织专家论证会，综合各方意见后确定基础方宴；若基岩埋置很深时考虑摩擦桩和端承摩擦桩，基岩理置较浅时优先考虑扩底桩以减少基础工程造价。

二、施工工艺流程及相应技术措施

冲孔灌注桩的主要施工工艺流程如下：测量放线一桩机就位一护筒埋设一冲击至设计深度一清孔一钢筋笼制作及安装一混凝土导管安装一二次清孔一水下混凝土浇灌。1）测量放线用经纬仪放出桩位后，于桩中心插一钢筋，然后报业主和监理复核合格后，方可开工。2）桩机就位桩机应放平放稳，机底应垫木，避免因机身倾斜而造成的桩孔偏斜。3）护筒埋设护筒采用4—8mm厚的钢板加工制成，高度1.5m，内径为D（桩径）+20cm，护简上部开设1—2个溢浆孔；复核桩位中心后，在护筒四周用粘土回填夯实，护筒埋设深度一般为12—1.5m。4）冲击成孔冲击成孔是冲孔灌注桩施工过程的重要环节，大部份质量事故往往出现在这～环节。5）清孔（二次清孔）冲孔结束至钢筋笼放下这段时间内，应采用橡胶管进行一次清孔。一次清孔的目的是降低泥浆比重，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利。二次清孔利用浇砼用的导管进行，二次清孔泥浆比重应控制在1.25以下，粘度≤28s，含砂率≤8%。而由于基坑支护桩主要承受侧向土压力，孔底沉渣厚度小于200mm即可。6）钢筋笼制作安装预先按设计要求制作好钢筋笼。为确保主筋保护层厚度，应在钢筋外侧每隔2m焊接7O厚钢筋垫圈。为使起吊过程中钢筋垫圈不损坏，可在钢筋笼放入孔中时，边沉放边焊接垫圈。为确保钢筋笼位置符合设计标高，可在钢筋笼项部焊接两根一定长度的吊筋，吊筋长度：护筒标高一钢筋笼设计标高。吊筋应通过可靠措施固定在护筒上，以防止钢筋笼下沉至孔底，或浇砼时钢筋笼上浮。

三、高层建筑钻孔灌注桩设计中关于质量控制的注意事项

高层建筑钻孔灌注桩质量控制的注意事项，首先要对造孔进行质量控制。造孔质量包括：7L位偏差、桩孔垂直度偏差、孔径偏差及孔深与孔底沉渣厚度问题等。根据相关规范中的允许值对设计要求进行规定，在实际工程施工过程严格按照规定进行控制。对于钻孔灌注桩质量影响的另一个因素是清孔质量，在钻孔达到设计深度后，在灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度应符合下列规定：端承桩≤5Omm：摩擦端承、端承摩擦桩≤1OOmm摩擦桩≤300mm。为此，在清孔过程中应不问断地置换泥浆，直至浇注水下混凝土，并保持孔底500mm以内的泥浆比重

四、结束语

桩基工程是一个复杂而严谨的过程，在采用桩基础的过程中，首先要加强对桩基础中.试桩过程以及工程桩的检测，以便准确计算出桩的实际承载力与估值计算之间的差距。为最终设计人员确定合适的施工方案提供准确详实的数据，这样才能带来良好的经济效益及社会效益。

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