ＩＩ建筑施工 建筑结构中桩基础设计探析 陈先虎 （合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥２３００００） 摘要：高层建筑的常常采用的是桩基础，就桩基础设计和施工遇到的几个问题做简要探讨，寻求采用合适的桩基础的设计形式的设计 方法，使得建筑结构的桩基础设计达到最佳的效果，以保证高层建筑桩基质量、满足结构安全要求和降低的工程的整体造价。 关键词：建筑结构；桩基础设计；桩基水平承载力 高层建筑是当代工程建设的主体，这就对地基基础产生了 更高的要求。桩基础在建筑结构中比较广泛地应用在高层建筑 物的基础设计中。在应用的时候就需要设计人员多方面的进行 考虑．设计出一个实用、可靠并且最大限度的减少造价的方案。 １通过试验确定单桩竖向承载力Ⅲ 在设计的最初阶段中，我们通常是依据承载力和地基土的 物理指标之间的经验关系来进行单桩竖向承载力的估算。但 是，有时候桩的估算值会和实际的承载力之间产生很大的误 差，根据桩基技术规范，需要进行试验桩和试打桩等试验的验 证．并且根据结果进行适时的调整。 在进行施工图设计的时候，我们通常会采用静载荷试验产 生的桩承载力以及其他的设计参数。这种方法比较适合应用在 设计等级较高并且地质条件比较复杂的桩基础工程之中。但是 有些桩基础设计受到时间的约束，有时会首先依据地质报告所 提供的参数进行单桩承载力的测试，并依照估算出的单桩承载 力的值进行桩基础设计施工，在建设当中存在很大的不科学 性。如果确定的结果与估算的要求相符合则危害就会很小。要 是误差过大便会产生很大的危害。 除此之外．在正式进行施工开始之前．需要通过试打桩来配 合高应变动测法确定＿２＿。这种方法在应用管桩多年并且设计经验 比较丰富的地方。其中包含了地质情况清晰的甲设计等级的管 桩基础。依据河南地区的调查结果显示：一些经验比较丰富的设 计单位，在用高应变动测法测试的时候，可将单桩竖向抗压承载 力的误差降低到１５％以下，这种方式比静载荷试验的检测费用 低．并且测试的数量多，因此，这种方式得到了广泛的应用。 桩基础试验是很重要的，通过试验我们可以了解到很多桩 基础的实际承载力是比估算值大的，有时一些桩基础的实际承 载力和估算值会产生很大的差距。因此，我们在进行桩基础的 设计时．按照试桩的实际承载力进行设计．我们的工程建设将 会获得最大的经济效益。如湖北某市，一商业的住宅楼，地下１ 层，地上１９层，设计采用Ｄ４００的预应力管桩，桩长约为２０ｍ， 桩试验的实际承载力比估算值高了３３％。在实际的工程桩基础 的设计中采用试验值，可节省工程造价，提高了工程的经济收 益。从这里我们可以发现，试桩可以给桩基础的施工使工程的 难度降低。同时可以减少浪费现象的出现。这样的工作将会对 桩基础的规格、形式和桩的入土的深度产生影响并且也对施工 的难度和容易度造成影响。 ２桩水平承载力的保证 对于桩基水平承载力的验算是桩基抗震性能的主要保证， 目前大多数设计单位和施工单位只关注桩的竖向承载力而不 注意桩的水平承载力，给结构造成不少隐患。《建筑抗震设计规 范》 明确规定了桩基需要进行抗震验算的范围，高层建筑基本 都需要进行抗震承载力验算。对于桩基，桩的水平承载力主要 验算桩身水平承载力和桩基水平承载力。桩身水平承载力，对 １６６广东科技２０１３．１１第２２期 于大直径灌注桩．基本都能满足要求，对于预制桩，特别是高强 混凝土预应力管桩．其桩身承载力应按照《预应力混凝土管桩 规范》要求取值。而桩基单桩水平承载力则须要按《建筑桩基技 术规范》…进行计算，其主要影响因素有桩身截面尺寸、混凝土 强度等级、桩侧土性质、承台底面侧面土、有无地下室及桩基和 承台连接形式。经比较发现，基本桩基水平承载力起控制作用。 例如当地基土水平抗力系数的比例系数ｍ＝２．５（５．０）ＭＹ／ｍ４，桩 的水平位移允许值 ＝１ＯＩｍ，０【 ≥４．０，桩与承台连接按铰接， 按无地下室结构计算．ＰＨＣ４００—９５单桩水平承载力特征值仅 为２２．４（３４．０）ｋＮ。ＰＨＣ５００—１００单桩水平承载力特征值为３４．０ （５１．５）ｋＮ。ＰＨＣ５００—１２５单桩水平承载力特征值为３５．０（５３．０） ｋＮ。承台下为淤泥层土层（ｍ＝２．５ＭＮ／ｍ４），预应力混凝土管桩 ＰＨＣ５００—１２５Ａ。其单桩水平承载力特征值仅为３５ｋＮ；因此为 了满足桩基水平承载力要求，对于剪重比为１．６％的结构，其单 桩抗压承载力特征值不应高于２１８７ｋＮ：对于剪重比为２．４％的 结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于１４５８ｋＮ；对于剪重比 为３．０％的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于１１６６ｋＮ。而 对于有地下室结构。由于地下室侧墙能有效传递水平力，桩竖 向承载力可适当放大。同时可考虑承台侧面、底面土对抵抗水 平力的贡献。同样，对于灌注桩，桩的水平承载力也需要按照桩 基规范验算。根据上面的分析，我们可以发现，影响桩基水平承 载力的最主要影响因素是桩侧土、承台侧土和地下室外墙土， 若为淤泥质土，一般建议进行处理，同时需要对回填土提出要 求．以保障桩基水平承载力。 ３桩偏差的处理和控制 在桩基础设计的施工过程当中，要对桩的偏差进行严格的 控制 ，特别是对条形桩和承台桩的控制，这样才会减少基础设 计的不安全隐患。对于桩位的偏差我们需要注意的首先是竖向 的偏差。当桩顶标的标高比设计标高大时，就需要进行劈桩，特 别是对预应力管桩等空心的桩的建设，桩顶上有桩帽进行劈桩 既不经济又会产生困难；而当桩顶标的高比设计的标低的时 候，就需要进行补桩头。在这种施工过程当中就必须要进行回 降量的控制，不然的话就需要对每根桩的标高进行设计。因此 我们进行设计的工作人员要在设计的过程当中对于施工所存 在的误差进行考虑．最佳的建议便是在施工的过程中允许有 ２ｍｍ的偏差产生．这样就可以对大量小的偏差桩进行劈桩，这 样的操作可以很大程度的减少不必要的工作的产生。 ４桩基础设计在施工过程中特殊情况的处理 ４．１桩基础达到它极限的承载力而不能够压至设计 的标高 产生这样的原因，通常可能两种情况：①土层本身存在问 题。比如有时饱和砂土当中所产生的孔隙水压力让桩基不能够 压人，这种情况之下，就要求我们从施工措施人手进行解决。ａ． （下转第１４６页） Ｉ１水利建设 盖，以免造成内部蜂窝。在靠近模板和钢筋较密的地方，辅以人 工铲料平仓，使骨料均匀分布。不合格的混凝土严禁入仓．已入 仓的不合格料必须清除。 序号 编号 表１原土密度含水率测验 取土深度 密度 ｇ／ｃｍ３ １ ２—１ １．８ １．９５ 含水率 ％ ２１ Ｏ 干密度 ｃｍ １ ６１ 备注 ３．６振捣 振捣采用插入式高频振捣器，板梁结构部位采用软轴插入 式振捣器、平板振捣器振捣。振捣器不能直接碰撞模板、钢筋和 预埋件。以防模板走样和预埋件移位；振捣时间以混凝土不再 显著下沉，不出现汽泡、开始泛浆为准；振捣器移动的距离以不 超过其有效的半径的１．５倍。并插入下层５￣１０ｃｍ，振捣顺序依 次进行，方向一致，振动棒快插慢拉，以保证混凝土上下层结 合，避免漏振和过振。混凝土浇筑时，严禁在仓内加水．如发现 和易性较差．应采取加强振捣的方法来保证其质量。 ２ ３ ４ ５ ６ ２—２ ２—３ ２—４ ２—５ ２—６ ６ ３ ７ ２ ８ ６ ９．６ １Ｏ．９ １．９４ １．９５ ２ ０３ １．９５ １．９９ ２２ ２ ２４ ３ ２０－３ ２２－３ ２０．８ １．５９ １．５７ １．６９ １．５９ １ ６５ 试验环刀采 用６０ｃｍ３．烘 干设备采用 民用取暖炉 石料应洒水湿润，灰缝厚度一般２０￣３５ｍｍ，较大的空隙采用碎 石填塞，砌缝宽度，平缝１５￣２０ｍｍ，竖缝２０￣３０ｒａｍ，砂浆缝必须 饱满，石缝间不得紧靠，勾缝自然。砌体的结构尺寸和位置，必 须符合施工详图规定，截面偏差在２ｍ范围内不得大于３０ｒａｍ。 ３．７坝基渗漏的处理措施 在我国，大多数病险水库足因为水库在２０世纪５０－７０年 代建成，对坝基没有很好地按技术要求进行处理，留下渗水通 ５结语 综合上述，我国的小型水库安全问题日益受到重视，就目 前的形势看．病险水库已经成为我国防洪系统中最为薄弱的一 个环节，除险加固工作已迫在眉睫。因此，各级应对病险水 库治理工作高度重视，加大投资监管力度．把水库病险治理工 作放在水利建设的首要位置。同时，在小型水库病险治理施工 过程中。必须加强施工技术规范，严格施工每道工序，才能保证 道。或者坝体填筑标准不够，压实度根本满足不了设计要求。有 些水库的坝篪渗漏是因为坝基位于覆盖层上，而覆盖层的渗透 系数大。相对不透水层或者截水悬挂帷幕的深度不够．甚垒就 根本没有进行坝基处理。可通过测试水的含水率得知粘土料的 物理性质（如表１为原土密度含水率测验），如果附近没有粘土 料源，可根据测试水的含水率得知，覆盖层又较薄，采取垂直防 渗的优越性就比较明显。应施工场地情况，结合经济指标分析 进行选择。如果为粉细砂，厚度又较小，则采用岛喷灌浆即可。 除险加固工程顺利进行。 参考文献： ［１］杨朱．浅谈小型水库病险加固施工设计措施［Ｊ］．水利工程，２０１０ （２８）：５７． ４砌体工程 石料应符合设计规定的类别，石质应质地坚硬、均匀、不易 风化、无裂纹。其抗水性、抗冻性、抗压强度均应符合设计或有 关技术要求的规定。用于砌体表面的石料必须有一个平整面用 于砌筑面层．尺寸较大时．应稍作修整。块石形状应大致方正上 下面应大致平整，如有锋棱锐角，应敲除。浆砌石在齿槽开挖完 成并经监理工程师验收后施工，采用砂浆拌和机拌制砂浆．用 ［２］王龙翔．探讨小型病险水库除险加固技术应用［Ｊ］．科技向导，２０１２ （７８）：１２１． ［３］甘蒿．浅谈水库病险加固设计与施工技术应用［Ｊ］．水利工程，２０１１ （２５）：１７８． 作者简介：刘明杰（１９７４￣），男，工程师，本科，从事水利水电工 程方面的工作。廖劲松（１９７４－－），男，工程师，本科，从事水利水 电工程方面的工作。 人工或手推车运输。浆砌石采用铺浆法砌筑，砌筑时．应先铺砂 浆后砌筑石块，分层铺砌，上下错缝，内外搭砌。在铺筑砂浆前， （上接第１６６页） 必要的。 制定完善的施工顺序。比如说要进行跳打，让前期的施工桩产 生的水压力比较消退之后再进行下一根桩的施工。ｂ．要选择有 充分的压桩力的施工机器，尽可能地避免抬机等问题的出现． 另外还可以采取引孔的措施，通过对排水孔进行设置来使空隙 水压力减少。我们要注意的是压桩力要控制在桩身的极限强度 的范围之内，并且要对压桩挤土作用对周围建筑物所产生的影 ５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，统筹兼顾从各方面使之合理化，因为一个好的设计不 仅仅是要保证建筑物安全更要使设计经济合理。 参考文献： ［１］贾清霞，李竞飞．桩基础设计施工中应注意的问题［Ｊ］．黑龙江科技 信息，２００９（１１）． ［２］施伟达．关于桩基础施工测量质量控制的初步探讨［Ｊ］．中小企业 管理与科技（上旬刊），２００９（６）． ［３］中华人民共和国国家标准．ＧＢ ５００１１—２０１０建筑抗震设计规范． ２０１０，５． 响进行防范。②地质报告产生误差，导致桩的实际承载力比计 算的数据大，所以我们需要通过试桩来明确具体的承载力。 ４．２桩基施工时压桩力比设计的承载力低 江苏省的某个高层住宅区用１８ｍ长的Ｄ４００预应力管桩， 通过对地质进行勘察，所显示的报告为单桩的承载力是 ６６０ｋＮ。我们在对工程进行桩试打的时候，连着四根桩的最大的 压桩力都是３００ｋＮ，这比设计承载力要小的多。经过设计人员 的分析，得出的结论显示各个土层的设计显示的基本正确．并 且周边其他工程的地质报告也显示出调查的结果准确。我们分 析可能是因为压桩机械的压桩速度过快导致的。并且土层的粘 聚力较小，所以压桩的时候桩周土直接被剪坏，从而使压桩力 减小，并且随着时间的推移土能够恢复固结。在１６ｄ之后，进行 再次试桩，结果显示我们的判断是正确的，并且试验的承载力 可以满足设计的要求。由此我们也可以看出先进行试桩是十分 １４６广东科技２０１３１１第２２期 ［４］中华人民共和国国家标准．ＪＧＪ ９４—２００８建筑桩基技术规范． ２００８，４． ［５］杨航．桩基础施工中钢筋笼上浮问题分析与预防措施［Ｊ］．中州大 学学报。２００９（２）． 作者简介：陈先虎（１９８６￣），硕士，从事结构设计研究工作。
