1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司；
2.昆明市建筑设计研究院有限公司
摘要：建筑结构是维系建筑工程项目有效构建应用的重要前提条件，针对这种建筑结构的有效布置和落实来说，基础结构无疑是比较核心的一个组成部分，这种基础结构方面的合理设计和应用也就需要引起足够的重视，尤其是要选择较为合理的基础类型进行处理，确保相应基础结构能够表现出理想的承载力效果和稳定性效果。桩基础技术的应用在这种建筑结构中的表现效果是比较理想的，其能够较好促使建筑基础结构具备理想的稳定性水平，这也就需要重点针对相应的桩基础结构进行有效设计规划，促使其能够在建筑基础结构中得到规范化标准运用，降低出现偏差缺陷的几率。
关键词：建筑结构；桩基础；设计要点
引言：
随着社会经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，各个城市随处可见高楼林立，而支撑高楼的都是隐藏在地下的桩基础，可见桩基础对于高层建筑的重要作用。社会各界特别是建筑设计及项目建设单位对于桩基础的设计及施工十分关注，在选择桩基础设计形式上也十分的谨慎，以有效保障高层建筑的稳定性能，并尽可能的减少工程造价。但在实际的建筑结构桩基础设计和施工过程中仍然存在着诸多的问题，特别是由于高层建筑的设计与施工的复杂性，因此更需要桩基础设计与施工方案的优质化、经济化与合理化。受到地质因素的影响，在桩基础设计阶段会受到多种因素的影响，对设计形式和结果造成影响，需要工作人员对其引起重视，对各项资料进行有效的了解，进而设计出科学合理的方案，为高层建筑的安全性打下基础。
1、桩基础概述
1.1分类
建筑桩基础根据受力原理，可以将桩基础分成两个类别，摩擦桩和端承桩。摩擦桩借助基桩和周边土之间的产生的摩擦力，承载起建筑物，又可以分成抗压桩和抗拔桩，常被应用于较深的持力层，也用于地基土的缺乏坚硬的持力层中。端承桩是靠桩基支撑在持力层上面，对上面的建筑物起到承载的作用。根据它的施工方式，可以将它分成灌注桩和预制桩。其中，预制桩是用打桩机将预先制定好的钢混桩打进地下，这种预制桩具有造价低、施工快、节约性等优点，但是这种桩型对土质的要求较高，会产生的挤土这种不足。而灌注桩是在施工时进行现场钻孔，或者采取人工挖孔的方式，先制出孔，之后再把钢筋笼放进去，用混凝土进行灌注，能够穿越各种坚硬的夹层和持力层等，同时，这种桩的桩径和单桩承载力有较大的调整空间，成桩的质量比较可靠，对高层建筑尤其适用。
1.2特点
（1）桩基础的承载力较强，桩深入到的坚硬的持力层内，比如密实的岩石层、基岩以及中密砂等土质中，在竖向的单桩以及群桩的承载中，承载力都较强，能够承载起建筑的主体的全部的竖向荷载，其中也包含偏心荷载在内。（2）竖向桩的刚度较大，桩基础的单桩和群桩的刚度都很大，当自身的重量以及邻近的荷载对其产生作用时，都不会出现极度不均匀的沉降，并且将建筑物可能出现的倾斜控制在一定的范围。（3）稳定性较好，不管是单桩还是群桩，都具有较大的侧向刚度，并且抗倾覆能力较强，对地震以及风力作用导致的力矩和水平上的荷载，都可以较好的抵御，保证高层建筑物的稳定。（4）抗压和抗拔的承载力较强。桩身可以穿过液化的土层，并且牢牢地固定在基岩层和深土层内，使得建筑的根部能够对外界形成极强的抵抗力，防止建筑物出现沉陷或者倾斜的情况。
1.3适用情况
（1）建筑物需要较大负载时选择桩基础，但须注意的是如果地上软弱，则需观察地下土层是否坚实，只有其地下土层坚实才能选择该基础。（2）地基方面存在问题的建筑，如一些建筑的地基沉降量大，经过一系列的处理之后还是不能达到建筑要求，那么这时就需要根据建筑的情况来选择桩基础。（3）相对而言比较重要的建筑，这类建筑可能选用地基其承载力也能满足建筑需求，但这些相对重要的建筑不能有较大沉降，此时可考虑选择桩基础。（4）一些建筑选择后会发现其土层较薄，且土质不佳，如果选择一些条形基础，则其土方量会相对较大，这时就可以采用一定形式进行灌桩，将桩基础用在其中。
2、建筑结构中桩基础的适用条件
2.1对于一些软土地基结构来说，其自身承载力不足，建筑物上部结构产生的荷载不能够得到较好的支撑，相应的沉降量过大，容易造成各种危险问题的出现，进而也就可以采用桩基础进行恰当的设计和布置，促使其能够提升基础结构的稳定性效果，保障整个建筑工程项目结构的可靠性和安全性。
2.2对于一些高层建筑物来说，因为其自身的荷载较为突出，并且相应的倾斜度也存在着较为严格的要求，进而也就可以采用桩基础来提升其承载力效果，确保高层建筑应用的稳定性效果。
2.3对于后续应用过程中可能会存在大吨位重级吊车的工业厂房中，因为其长期作业可能会对于基础结构造成一定的影响和损坏，采用这种桩基础进行合理的布置，切实高效提升其抗变形能力也是比较有效的一种方式。此外，如果厂房中存在一些对于精密度要求较高的仪器设备，同样需要应用桩基础结构进行优化，提升其稳定性，避免出现倾斜问题。
2.4对于一些地震多发区，采用桩基础结构进行布置也能够发挥出较为理想的作用效果，其能够较好的消除地震荷载对于建筑物的影响和威胁，进而也就能够保障其建筑物应用的安全性。
3、桩基础在设计和施工阶段存在的问题
3.1理论与实践的融合度较低
在高层建筑工程施工中，对于桩基础的研究与分析一直是整个建筑行业的重点研究对象之一，经过长时间丰富知识的积累不断提出各种能够应用于建筑桩基础施工中的理论研究。然而其在进行实践应用时与现场实际工程存在较大的出入，严重时甚至会严重脱节，导致所研究的理论结果并不能在实践中发挥其真正的效果。一旦出现此类问题，就需要设计人员对最初的设计方案进行纠正修改，但是却往往容易造成设计与效果两者之间的差异，即使是在能够确保安全性以及稳固性的前提之下，但在一定程度上也降低了在工程项目上所取得的经济效益。在必要之时应当进行二次试桩，那么也无疑延误了正常的竣工周期。
3.2桩长与实际施工不相符
首先造成桩长与实际施工中桩长严重不符的原因有很多种，其中主要包括两大影响因素：第一，所选定的施工现场，场地中地质岩层高低不等造成一定的起伏度，这种地质条件导致在施工中很难对其进行有效的把控。此外，在对地质条件进行实际勘察时所采用的勘察手段存在一定的不合理性，因此在进行桩基础设计时要适当采取双控的设计方式。第二，在对地质条件全面勘察之后，将所得到的调查数据进行整理报告时出现偏差等，如果将错误的参考数据作为设计依据，就会直接在工作源头产生错误。因此，对初期的调查研究工作要保持严谨的态度。
4、建筑工程中常用桩基础施工方法
4.1钻孔灌注桩。钻孔灌注桩是一种较为常见的施工技术，主要是通过钻孔处理后，将钢筋笼放置到孔内，灌注混凝土成柱的一种桩基础施工方法。由于钻孔过灌注桩施工技术自身特性，强调先成孔后成桩，可以根据实际情况来选择成桩形式，但是这种方式的成孔垂直度无法得到有效保证。故此，需要选择安全、可靠的钻机，在作业中能够保证作业位置的牢固，避免钻孔发生偏移。同时，还可以选择扩大桩机的支撑面积方式，为成孔精准度提供更为坚实的保障。
4.2人工挖孔桩。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人工挖孔桩是一种较为常见的施工形式，主要是通过人工的形式作业，所取得的效果较为可观，尽管人工作业量较大，但是消耗的成本不高，并且不会对周围的施工环境带来过于深远的影响。所以说，人工挖孔桩技术是一种安全、可靠、经济的施工技术，以其独特的优势被广泛应用在工程建设中，扩大已经挖好的桩基地，根据水流量大小来决定继续开挖的规模，同时填入混凝土，保证桩基础施工质量。
4.3振动沉桩。振动沉桩是一种较为常见的施工技术，主要是依靠电动机对地基产生一种较大的垂直力，在这种作用力下，地基土层和岩层的密度将会得到增强，获得更为可观的密实效果。一般情况下，在土建施工中，应该保证振动机位的稳固，在振动作用下将桩夯实到土层中，在这个过程中，锤击的力度和速度需要根据实际情况掌握，在锤击前采用轻度锤击方式，确保沉桩位置不会在发生偏移后，采用更大力的锤击方式，保持匀速的锤击方式，提上锤击效果，对于粘土、软土等较为软弱的土层中应用效果最为突出。
5、建筑结构中桩基础设计的要点
5.1全面了解项目施工需求
为了最大程度上提升建筑工程项目中桩基础的应用效果，需要重点了解整个建筑工程项目的整体构建施工需求，比如对于建筑物的高度以及占地面积进行全面了解，进而也就能够分析不同规模的建工程项目对于基础结构造成的不同影响，确保相应的桩基础设计能够满足于这些参数的要求，尤其是要结合建筑工程项目的规模进行荷载的详细分析，了解这一荷载的承担需要采用何种桩基础结构，确定如何布置恰当的桩基础结构，最终提升其整体的桩基础稳定性。
5.2详细勘察项目地质结构
建筑工程项目中桩基础的恰当设计应用需要从外界环境入手进行充分分析，了解建筑工程项目所处区域的地质特点和相关参数指标，如此才能够较大程度上确保后续桩基础设计工作的准确性和实用性。具体到该环节中来看，需要采用专业化的地质勘查手段进行处理，确保其勘察研究的全面性，并且还需要最终形成准确的地质报告，基于地质报告进行全面分析，了解桩基础设计的基本要求和需要克服的核心问题所在。
5.3单桩竖向极限承载力确定
单桩的竖向极限承载力取决于桩身材料强度和地基土对桩的承载力，一般是由地基土对桩的承载力的控制，但对于超长桩、端承桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。
单桩竖向承载力确定时：一级建筑桩基应采用现场静载荷试验并结合静力触探、标准贯入等测试方法来综合确定；二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算并参考地质条件相同的试桩资料综合确定，当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；三级建筑桩基如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。
5.4合理设计桩型以及桩长
对于桩基础结构的具体设计工作来说，最为核心的参数指标就是桩基础的桩型和桩长，这两项指标的确定主要就是针对桩基础的基本要求进行分析，结合工程项目的具体需求以及不同类型桩基础结构应用表现出来的特点，选择最为合理的桩基础结构进行布置，对于不同桩体之间的间距以及相应的方位进行明确，切实提升桩基础的应用实效性；另外，对于桩长的确定来说，不同长度的桩基础具备着不同的应用效果，承载能力也存在着较大的差异性，因此，相应的桩长确定也就需要结合计算所得的荷载状况进行明确，保障所选择的桩长尺寸能够为建筑工程项目的上部结构提供有效的支持。
5.5密切关注桩基础偏差问题
在桩基础的设计和应用过程中，如果桩基础出现了明显的偏差问题的话，势必会影响到最终基础结构的应用效果，也会造成稳定性失控，因此，研究桩偏差问题产生的原因，并且据此进行相应的控制和优化也就显得极为必要。在现阶段的桩基础应用中，偏差问题的出现主要有竖向偏差和水平偏差两个方面，这两个方面偏差问题的出现都需要严格围绕着相关规范和标准的需求进行控制，在设计过程中考虑到后续桩卸载之后的回降量，进而也就能够较好提升其偏差控制效果。当然，对于具体的计算操作进行精确化控制，避免计算偏差同样也是比较重要的一种控制偏差的手段。
5.6充分进行经济因素考虑
对于桩基础的设计工作来说，不仅仅要考虑其稳定性和安全性，还需要从经济性角度进行系统全面的分析，这种经济性角度的分析优化同样也是工程项目成本管理中的一个要点内容所在。基于桩基础经济性的分析控制主要就是围绕着桩基础结构的合理设计进行优化，确保其桩型以及桩长在满足承载力方面的需求基础上，避免出现额外浪费的问题，保障其达到最为理想的适用性要求，降低相应的成本消耗。
6、施工过程中特殊情况的处理
6.1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。在压桩过程中，应将压桩力严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。
6.2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。
6.3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。
7、结语
建筑工程的发展离不开桩基础的设计，只有做好桩基础的设计工作，建筑的结构才会更加合理，建筑的质量才会得到可靠保障。在高层建筑桩基础施工设计中，对现有的结构形式有一定的要求，在设计过程中，考虑到设计形式的具体要求，要对质量和安全设计系统进行考量，满足荷载力指标设计形式的各方面要求。桩基础施工的稳定比较强，在高层建筑中应用有效的设计形式，能保证施工标准的稳定性。桩基础的要求比较高，因此要利用先进的理念和技术，不断提升桩基础的设计水平，为建筑系统的后续发展奠定基础。
参考文献：
[1]刘军进，肖从真，王翠坤，徐自国，田春雨，陈凯.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建筑结构，2011，11（12）：34~40.
[2]方浩波，张宏达，王爱华.高层建筑结构设计中的要点及问题[J].中华建设，2012，07（02）：106-107.
[3]鲁微伟，李美玉，姜国栋.高层建筑结构桩基础与抗震性设计分析[J].科技视界，2012，34（13）：91.
[4]吴荣德，李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产，2015，28（01）：40.
[5]朱兴旺，张旺锋.建筑结构中桩基础设计分析[J].建筑安全，2016，01：19~21.
论文作者:郭会芳1,杨进宽2
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/19
标签：桩基础论文; 承载力论文; 建筑论文; 结构论文; 偏差论文; 土层论文; 荷载论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;