建筑桩基础的设计与施工探析.doc

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1、建筑桩基础的设计与施工探析摘要：针对在建筑基础中常用的桩基础, 对包含静载试验、桩型与桩长设计、桩偏差控制与处理、施工过程中特殊情况的处理在内的设计要点进行深入分析, 为保证桩基础设计质量提供可靠的参考依据。关键词：建筑结构; 桩基础; 设计;如今, 城市中不同类型的建筑大量兴建, 建筑基础的造价在总投资中占据很大比例。基础以桩基础形式为主, 选择合适的桩基础类型, 做好桩基础设计, 无论是对基础安全, 还是降低造价, 都有重要作用。1、 静载试验在现阶段的桩基础设计工作中, 因受时间等因素的影响, 通常只能将地质报告作为依据确定单桩的承载能力, 再以估算值为依据, 进行后续设计与施工, 待施

2、工完成后, 挑选合适的桩基开展静载试验。事实上, 该过程并不科学, 如结果与估算要求相符, 则可结束施工, 否则由于桩基已经成型, 补桩将变得十分困难, 而且地质报告也会存在出入, 导致施工受到影响。此方面主要存在两个问题: (1) 以地质报告为依据确定的桩端土承载能力与桩头土摩擦力, 均属经验值, 不可直接利用。近几年, 从检测中可以看出, 很多桩基的承载能力比计算结果大, 甚至有极大的偏差, 所以按照试桩确定的承载力, 比按照勘察报告确定的承载力更加经济合理。 (2) 如果场地不均匀, 或者是地质报告存在偏差, 则若不考虑试桩而单纯按照地质报告开展施工, 则会使施工面临很大的困难, 并造成

3、浪费。可见, 在设计工作中, 必须重视并做好静载试验, 它是十分重要和关键的环节, 如图1所示。主要是因为静载试验质量对桩基类型、规格及深度具有直接影响, 并且与施工的难以程度也有十分密切的关系。通过细致到位的静载试验, 获得准确的试验结果, 可以保证设计方案的合理性、可行性及经济性, 其效益将远远大于单纯的缩短工期1。此外, 在条件允许的情况下, 还应对桩基进行破坏性试验, 从而进一步挖掘桩基性能。图1 静载试验2、 桩型与桩长设计在桩基的设计工作中, 桩型与桩长的选择将直接影响到基础设计, 保证桩型与桩长的科学性、合理性, 有助于提高经济效益。以某住宅项目为例, 最初因时间方面的原因, 建

4、设单位要求采用D400预应力管桩, 按地质报告将桩长确定为16m, 将承载能力确定为850k N, 据此基础造价在160元/m2左右, 占据总造价很大比例。之后的设计工作中, 充分结合现有经验, 在不改变桩长的基础上, 采用预制钢筋混凝土小方桩, 施工工艺如图2所示, 其承载力在600k N左右, 规格为250250。该方桩的造价仅有50元/m, 可节省近一半的造价。图2 预制钢筋混凝土小方桩施工工艺另外, 桩长的选择同样十分重要, 以某采用桩阀基础的建筑为例, 按勘察报告需采用D500预应力管桩, 供选桩长主要有以下几种: (1) 25m, 其承载能力为900k N; (2) 34m, 其承

5、载能力为1300k N。若采用桩长为25m的桩基, 则需要布置290根;若采用桩长为34m的桩基, 则需要布置200根。如果从桩基角度讲, 工程桩总延米实际数量十分相近, 而从筏板设计角度讲, 可将桩长为25m的桩作为满樘布桩, 此时筏板的厚度在1200mm左右, 将桩长为34m的桩作为墙下布桩, 此时筏板的厚度为900mm, 取得了良好的经济效益。基于此, 在实际的设计工作中, 应进行多方案对比, 选择适宜的桩型和桩长, 其必将直接影响设计的经济性、合理性2。3、 桩偏差控制与处理在桩基施工过程中, 其偏差必须得以严格控制, 尤其是条形状和承台桩, 其偏差一旦较大, 将产生一定附加内力, 导

6、致基础处在不安全的状态。为此, 需要从以下两个方面入手, 对桩位的偏差进行有效控制: (1) 竖向偏差, 按现行设计规范的要求, 桩顶标高偏差不能超过-50+100mm, 而如果施工中产生较大偏差, 则会使施工任务增加, 或造成损失3。如果桩顶的标高比设计标高大, 则应进行截桩, 尤其是空心桩, 在桩顶进行截桩不但施工困难, 而且经济性较差;如果桩顶的标高比设计标高小, 则应进行补桩, 这不但对工期有很大影响, 而且还会造成浪费。因此, 施工单位必须对桩顶标高进行严格控制, 尽量使标高和设计要求保持一致, 尤其是在施工中应充分考虑桩基卸载以后产生的回降量, 如果不加考虑, 则会使桩基高于设计值

7、。设计中, 还应考虑施工误差, 以施工质量为参考依据, 在设计过程中考虑约2mm的容许误差, 通过这样的处理, 能减少截桩, 有良好可操作性。 (2) 水平偏差, 以基础质量验收规范为依据, 对各个桩位的偏差进行控制, 在施工中, 如果发现偏差相对较大, 则要进行补桩。除此之外, 对于桩径在250以内的桩, 其偏差控制不可按照以上标准, 对于承台桩, 应按70mm控制;对于条形承台, 与承台方向保持垂直的应按50mm控制, 与承台方向保持平行的应按70mm控制, 开工前, 必须将以上要求予以明确。此外, 如果桩位的实际偏差可以满足现行技术规范的要求, 仅代表桩基质量验收合格, 对因此产生的整体

8、偏心无法满足要求, 则应予以另行处理。在桩偏心处理中, 可采用以下方法:增大承台的刚度、提高拉梁刚度、增加配筋4。4、 施工过程中特殊情况的处理4.1、 桩基达到极限承载能力但未压到设计标高这一情况的产生原因由以下两种: (1) 地质勘察报告存在错误, 实际承载力比计算结果大, 应先进行试桩来确定承载能力和桩长。 (2) 因土层方面的原因, 使桩基难以压入, 此时应通过施工措施的调整来解决。制定科学的施工流程, 如采用跳打措施, 待水压力消除后对下一个桩基进行施工;在静力压桩过程中, 应准备充足机械设备, 防止抬机;采用引孔的方法, 布置排水孔来减小空隙水的压力5。在压桩过程中, 应将压桩力严

9、格控制在极限强度之内, 并考虑挤土对周围既有建筑物造成的影响。4.2、 压桩力远远低于设计值实践表明, 这一现象的产生原因并非地质勘察报告不准确, 而主要为压桩速度相对较快, 且土层粘聚力很小, 所以在压桩的过程中将使土层剪坏, 降低了压桩力。15d后开展试桩, 验证了以上观点, 试验承载能力符合工程的设计要求。同时, 这也在另外一个角度表明了静载试验具有的重要作用和现实意义6。4.3、 管桩裂缝对于预应力管桩, 其具有强度高, 周期短, 节材等优势特点, 目前在设计工作中得到广泛应用, 然而, 它在受剪能力方面却存在不足。实践中, 因存在垂直度偏差, 会使管壁出现裂缝, 产生质量问题。在对偏

10、差资料进行分析和汇总后, 针对垂直度偏差不足0.5%的桩, 其管壁上没有裂缝, 承载能力没有损失, 所以增加一组桩基进行试验, 确定承载能力符合要求后可无需处理。而垂直度偏差超过0.5%的桩, 其管壁出现裂缝, 对承载能力造成影响, 需对这种桩基进行纠偏后, 采用灌芯的方法进行处理, 确保裂缝处传力由灌芯承担, 这通过静载试验验证是合理可行的。基于此, 在实际工程施工过程中, 应高度重视垂直度严格控制, 这是因为桩自身抗剪能力相对较差, 易产生破坏, 进而带来经济损失。5、 结束语综上所述, 建筑桩基工程设计是一项十分繁琐而复杂的工作, 作为桩基的设计人员, 必须充分考虑所有环节和阶段, 做到

11、统筹兼顾, 积极从不同的方面保证设计的合理性。合理可行的设计, 除了能保证建筑结构安全, 还能保证设计的合理性与经济性, 使桩基充分发挥应有的作用与效果。参考文献：1张强强, 郭亮.建筑结构中的桩基础设计探讨J.建筑技术开发, 2018, 45 (02) :1112.2刘红涛.高层建筑混凝土结构中的桩基础设计探究J.住宅与房地产, 2017 (30) :113+204.3李芯月, 孙宁虎.建筑结构中的桩基础设计分析J.黑龙江科学, 2017, 8 (12) :7677.4张艳, 王淑芝.建筑结构中桩基础设计分析J.门窗, 2016 (09) :120+122.5邓全喜.关于建筑结构中桩基础设计的若干思考J.四川水泥, 2016 (07) :104.6殷涛.桩基础设计 (ZJC) CAD系统软件在铁路桥梁建筑结构设计中的应用J.哈尔滨铁道科技, 2011 (02) :1718+20.5