探析建筑桩基础工程的设计及其施工技术

【摘要】桩基础工程是建筑工程中的重要组成部分，通常高层建筑的基础多采用桩基础，城市化建设的快速推进，使得高层建筑日趋增多，因此提高建筑桩基工程的设计水平与施工技术，对于保障建筑工程安全起着重要的作用。本文对建筑桩基础工程的设计以及建筑桩基础工程的施工技术进行了探讨分析，旨在提高建筑工程的质量，保证建筑工程的安全。

【关键词】建筑桩基础工程；桩基设计；施工技术

一.建筑桩基础工程的设计分析

1、对桩基竖向承载力的计算。当遇到计算竖向承载力时，如果桩基承担轴心荷载，就要保证基桩或复合基桩的竖向力满足要求，如果承担偏心竖向荷载时，那就应该提高其标准；当考虑地震荷载情况时，那么对其竖向承载力的计算就应做到更加严格、仔细。

2、选择桩长、桩型选择。桩型和桩长是桩基设计中必不可少的重要内容，当进行选择时，首先应该对建筑施工现场的环境条件进行勘察，对成桩的桩基对环境可能造成的影响、成桩的可行性、施工工艺、施工工期以及桩基成本等多角度，和对桩基类型和长度进行优化、调整，使其能够在节约投资的基础上对建筑物安全效果有良好的保证。

3、计算单桩竖向极限承载力。（1）极限承载力的计算属于桩基设计的重要内容，在设计的时候，竖向承载力应满足以下规定：①如果建筑桩基设计是甲级，就应该利用单桩静载试验来确定极限承载力；②当桩基设计为乙级，并且具有简单的地质条件，就可以参照类似的工程条件进行桩基设计，同时还应该结合相应的原位试验等加以综合确定；③如果桩基为丙级时，就可以根据经验参数及原位测试等方式来进行确定。（2）极限端阻力、极限侧阻力、单桩竖向极限承载力标准值应按下列规定确定：①例如一般的桩基承载力可根据规范来确定；②然而那些大直径端承型桩，就可以利用深层平板载荷试验确定极限端阻力；如果是嵌岩桩，还可以根据岩基平板载荷试验确定；③通常情况下，桩的极限侧阻力及阻力可通过预埋测试元件的方式通过静载试验确定。与此同时还可以建立标准值与参数之间的经验曲线，最终根据这些经验参数法确定单桩竖向极限承载力。

4、桩项作用效应计算。如果是普通建筑物或是较小荷载的高层建筑，在进行桩基设计时就应考虑到柱、墙等在基桩的桩顶所产生的作用效应，对竖向力及水平力所产生的影响进行考虑；然而如果是需要承担地震荷载的低承台桩基，就更应该进行严格规范的验算了，如果当建筑物位于抗震有利的地段时就可以不考虑地震带来的影响；若是有可能发生8度及8度以上的建筑物区域或受水平力较大的桩基设计的话，那就要考虑承台与桩基的共同效果以及与土体间的弹性抗力作用，最终达到设计准确、科学的设计目的。

5、位移计算与桩基水平承载力。对于保证桩基的安全性，位移的计算及桩基水平承载力起到重要意义，可分为两种类型：单桩基础、群桩基础。（1）群桩基础。当遇到力矩较大或水平力的情况时，首先应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，然后对基桩水平承载力特征值进行计算，土体类型与承台底部与地基土之间的摩擦系数有较大关系，所以在选取时应该小心谨慎。（2）单桩基础。它在承担水平力时应满足其特征值的要求。

6、承台的计算、（1）对于桩下桩基承台，首先应分别对桩边连线、柱边、变阶处所形成的贯通承台的受剪承载力和斜截面进行验算。如果承台悬挑边形成多个剪切截面时，那么就应该对每个斜截面的受剪承载力进行验算。（2）关于条形承台梁的弯矩可按照弹性地基梁进行分析计算；如果遇到桩端持力层较为深厚岩体坚硬且桩柱轴线不重合时，首先可以将桩视为不动的铰支座，其次再按连续梁进行计算。（3）对于桩基承台，则应该对其进行正截面受弯承载力的计算，配筋和受弯承载力可根据规范规定进行。

二、建筑桩基础工程的施工技术

1、人工挖孔桩施工技术。人工挖孔桩技术主要是依靠人完成的，其特点主要有成本低，质量好，并且制作流程简单，并且也不会对周围的施工环境及生态环境造成应影响，因此在土建工程中常常说人工挖孔桩技术是一种环保健康、经济的技术。在施工的过程中，首先应该对已挖桩底进行扩孔，其扩孔的大小根据水流量进行控制，在透水层应该注意适当进行布置环状钢筋圈，然后进行回填混凝土，在混凝土施工后，应按照设计的直径进行开挖穿过透水层。对于桩孔护壁混凝土应该保证每挖一节就应该立即进行建筑混凝土，然后捣实，其中混凝土的强度应该控制在C20，坍塌度应该控制在100mm，以保证其稳定性。

2、钻孔灌注桩施工技术。灌注混凝土的桩孔的形成是靠机械设备来完成的，即为钻孔灌注桩技术，它是一种按方法定义的桩类型。与打入桩方式不同，钻孔灌注桩是先成孔后成桩，通过面向桩体方向移动的土体从而对桩产生动态压力，采取适合的桩距以防止坍孔和缩径。成孔的垂直精度是验证灌注桩的顺利实施的主要指标，可利用扩大桩机的支撑面积使桩机稳固、定期核实钻架和钻杆的垂直度等措施以保证其精度，成孔后必须及时拆掉钢筋前作井径、井斜超声波测试等设备。控制护筒中心与桩位中心线偏差不超过50 mm，并检查回填土是否严实，以避免漏浆现象的发生。同时为精确把握钻孔深度，可在桩架固定后实时记录底梁和桩具之间的长度，根据钻杆在钻机上的多余长度来确定成孔的实际操作深度。而当钻孔钻至设计预期值时，必须利用钻杆在原位进行一定次数的清孔以保证桩基工程的质量，并且清洗操作最好在混凝土灌注前进行。

3、振动沉桩施工技术。振动沉桩主要是通过电动机的振动而才产生的巨大垂直力作用于地基，使地基土层达到密实状态。由于振动时间较长，且振动效果好，因此对地基土体的作用效果也很理想。在施工中首先要在桩顶安装固定的振动器，通过震动器的振动，在桩自身重力与振动效果的共同作用下，将桩沉入地基土层，从而带动土层受迫振动，产生收缩和位移，这个过程就是利用了振动沉桩施工技术。在采用振动沉桩施工技术时，要注意的是开始打桩时，先采用小距离轻度锤击，再进行连续锤击，直到将桩打入要求的深度。

4、静力压桩施工技术。静力压桩施工技术以压桩机的自重及桩架上的配重对预制桩作反力，将其压入土中的一种沉桩工艺。由于静压桩是挤土桩，其在压桩的过程中极易破坏土层的结果，产生超空隙水压力。因此，在使用静力压柱施工技术时，不宜中途停顿，应持续进行。该技术不仅具有无振动、工艺简明、无冲击力、质量可靠、造价低廉、无噪音、检测方便等优点，同时还能节约混凝土和钢筋，降低建筑工程成本，因此，非常适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层区建筑。

三、结束语

随着高层建筑工程的日趋增多，很多工程项目的施工技术与设计没有经过科学的论证，就开始施工，这样往往在施工过程当中造成各种问题，导致工程频繁变更，不仅仅增加了工程造价，也为建筑的安全埋下了隐患。因此对建筑桩基础工程的设计及其施工技术的研究具有重要的现实意义。

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