桩基础设计的原则与技术问题探讨

桩基础设计的原则与技术问题探讨

韦利娜

（南宁市建筑设计院广西南宁530002）

摘要：建筑结构的处理是当前建筑工程项目中比较重要的一环,尤其是对于基础结构的处理,更是需要予以高度重视。在建筑基础结构施工处理中,桩基础的应用比较常见,同样也能够表现出较强的应用价值，应该结合具体施工处理方式进行严格规范控制。本文围绕着建筑结构中桩基础设计的原则与技术问题展开探讨。

关键词：桩基础设计原则技术问题

一、桩基础的概念

桩基与承台构成了整个桩基础,承台处在桩顶端区域,结合承台所处区域,可将桩基础划分为低承台与高承台的桩基础。低承台桩基础是承台地面与土接触,桩身埋在土中的一种桩基础。高承台桩基础主要是指承台底部处于地上面,桩身上半部分裸露出地面的一类桩基础。一般来讲,建筑工程在施工时,主要选用低承台桩基础,主要被广泛的应用到高层建筑工程建设之中。

二、桩基础设计的原则分析

当前高层建筑规模不断扩大,不同的住宅楼、办公楼以及酒店现高耸林立,大部分的住宅楼为剪力墙结构，因此，具有刚度大,荷载分布均匀等优势。由于建筑结构上部刚度就基础沉降而言具有非常重要的影响,为结构设计提供了便利,但是办公楼等此类高层检测属于框架核心筒、框架剪力墙结构,框支剪力墙或筒中筒结构,此类刚度相对比较差,同时荷载分布不均,上部结构以及桩基地基直接具有作用力相对繁琐,导致设计难度增高。设计不当则会导致问题的发生

（一）确定具体规格原则

在桩基础设计过程中,确定好桩基础规格是设计的基础部分,也是关键环节。确定桩规格时,需要结合一定的指标来确定,如桩截面的选取、混凝土标号、持力层深度等,从而保证桩基础结构质量。桩基础设计工作的开展,应充分了解桩结构的相关标准,全面分析不同区域桩基础的标准与规格。例如,埋深到理想程度后,要先进行一定的计算,才可开展桩基础设计工作。

（二）合理调整好桩土支撑刚度原则

把调整桩土的支撑刚度视为重要的设计原则,合理布局上部结构、地质条件与荷载,全面考虑这些结构的相互作用与内在联系,运用强脱结合的方法,强调增沉与减沉的有效结合,实现刚柔并重,进而达到整体协调方法,结合具体情况,实施差异沉降,进而减小承台内力。在具体操作中,应加强对桩土支撑刚度的把控,进而开展科学而严谨的度量。桩承载力、单桩与支撑强度需呈现正相关性,群桩的承载作用会伴随着桩数量的不断增加、桩距减少而逐步降低,进而发生了群桩效应。

（三）合理调整好桩土支撑刚度原则

在设计过程中需以遵循桩土支撑刚度调节为原则,根据地质状况、荷载以及上部结构完成科学的布置,同时全方位探讨三者之间存在的联系以及作用力,通过强弱结合的手段,实现增沉和减沉融合。利用此类刚柔并重的方式,根据项目实际状况,通过差异沉降最大限度地降低承台内力。桩土支撑刚度在具体实施过程中需全面保证度量的严密性,就单桩承载力与支撑刚度保持正比例关系,其中的群桩因支撑刚度与桩的数量成反比例关系,导致群桩效应的出现。

（四）制定科学施工方案原则

要制定科学、合理的施工方案,所有的施工都会依照方案有序进行,而且一套完善的施工方案关系着整个工程的成败。在方案制定时,要对施工地点进行勘察,严格依照勘察数据进行桩基础施工方案制定,保证方案准确、全面、具体,并且经济性强和实用性强。同时根据制定的技术形式,确定施工所需要的设备,确保桩基础施工顺利进行。

三、桩基础设计面临的技术问题

对于高层建筑来说,采用何种基础形式是基础设计需要首先考虑的问题,可以按照如下步骤实施。第一,要对工程建设现场的岩土勘察报告进行仔细分析,按照场地地层分布情况和不同层地基承载力情况确定出持力层；第二,按照持力层所在的位置和相应参数(包括上部结构的类型、层数、地下室层高等)确定出基本的基础形式,同时要对其进行核查,明确是否满足基础埋深、最小桩长等方面的要求；第三,按照上部结构载荷和地基承载力特征对基础进行估算,并且要在考虑基础施工工艺、周边建筑的影响基础上制定出综合性的基础形式,使其满足高层建筑的需要。

（一）桩的选型问题

地质条件是判断选用基础型式的重要依据之一。通常，基础造价占工程总造价的25%左右。当地质条件很好时(如压缩性较低的粘土层、中粗砂层、砾砂层、砾石层等)，一般20层以下的高层建筑选择天然地基为持力层是完全可行的；若土质稍差一点，采用CFG桩等地基处理方法也可用于20层以下的高层建筑。所以，要根据工程地质勘察报告，合理确定基础方案。当选定为桩基础时，选择桩型必须因地制宜，通过技术经济比较，结合场地土质情况、施工进度等因素选择具体的桩型。根据本地的建筑市场情况。一般情况下，泥浆护壁灌注桩地层适应能力强，适用于黏性土、粉士、砂土、碎石土及风化岩层地下水位的高低对其影响不大；钻、挖孔灌注桩宜用于地下水位以上的黏性土、粉士、中等密实以上的砂士层沉管灌注桩宜用于黏性士、粉士、砂士；夯扩桩宜用于桩端持力层埋深较浅的中、低压缩性黏性土、粉土、砂土和碎石类土；长螺旋钻孔灌注桩宜用于黏性土、粉土、砂土、非密实以上的砂土、风化岩。具体采用那种桩型还应本着因地制宜的原则进行对比分析判定。

（二）桩身及承台设计问题

桩身设计首先是确定桩径，桩径的大小要考虑到桩的长细比、承载力、施工工艺、经济指标等因素。新版规范取消了对桩长细比的限制，在实际工程中，端承桩的长细比普遍不大，竖向荷载作用下，土体内的低承台桩身失稳破坏的可能性很小，对于摩擦型桩，桩身应力向下逐渐衰减，且桩会随着荷载加大产生少量沉降，更不会压屈失稳。因此桩径的选择主要是按承载力的要求控制。这里需要指出一点，加大桩径会使承载力增加，但随之而来的是几何倍增的混凝土用量，得不偿失，不应采用。从经济角度考虑，通常采用工程桩来作为试桩和锚桩，此时，试桩的配筋同工程桩即可，能更为真实的反映工程桩的实际承载能力情况而锚桩在受力分析来看接近于抗拔桩，因此，除满足计算以外，其要求还要满足抗拔桩的有关规定。

综上，桩基础的设计繁杂，而且需要考虑的各种因素远远超出了浅基础的设计，它要求设计者对场地环境，士层状态、施工工艺、工程造价深入了解，并综合分析判断，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。

四、结语

随着当今经济的快速发展，高楼大厦已经成为了城市的标志，高层建筑物的常常采用的便是桩基础的设计。桩基础设计工程是一繁重而复杂的过程，我们设计人员一定要考虑到每一个环节，结合具体施工处理方式进行严格规范控制，围绕着建筑结构中桩基础设计的原则与技术问题展开，统筹兼顾从各方面使之合理化。参考文献

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