广西中盛建筑设计有限公司 广西南宁 530022
摘要：随着我国市场经济的发展，现代化进程的加快，城市中各类高层建筑如雨后春笋般拔地而起，高层建筑的基础多采用桩基。桩基的合理设计，对于保证结构安全、节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。本文针对桩基设计及施工中存在的问题进行探讨，并针对做好桩基设计提出了相应的建议。
关键词：建筑结构设计；桩基设计
在这以高层建筑为主体的时代，桩基的设计显得尤为重要，但是桩基的设计往往不是那么容易的事，经常在进行长时间地分析后得出的结果还是非常不理想，与实际情况仍然有很大的出入。所以，我们需要对当前桩基设计中存在的问题，以及怎样才能做好桩基设计进行分析。
一、桩基设计中的常见问题
第一，桩基设计中最大的问题是高层建筑结构桩基的理论研究与实践应用没有很好地结合出现脱节的现象。其实对于桩基的研究已经有很长的时间了，但是理论的成果并不能很好地在实践中得到运用，往往在进行桩基工程静载实验的时候，结果与试桩设计相差甚远，不能达到设计的要求。当出现这种情况的时候，设计人员往往通过修改设计参数或者桩基的设计图纸作为补救措施。这样的做法尽管在安全性方面得到了保证，使结果与设计差别太大，也使经济效益大打折扣。这种情况要采取优化措施，如果结果真的超出设计太多，就需要进行第二次的试桩，造成整个工程的工期延长。
第二，桩基打压难以到达设计位置桩基在实际施工过程中，可能无法轻易到达设计标高的指定位置，一是由于设计阶段没能做好事前的地质勘探工作，导致数据分析计算结果有误，且没有事前利用试验桩基进行测试，桩长、承载力等参数无法符合实际情况。二是由于地下土层结构阻碍了桩基的进一步深入，比如地下土壤或岩石的缝隙之间存在地下水压力，桩基打压效果无法冲破缝隙水压力的阻碍。
第三，在实际的建筑结构桩基础的施工过程中，非常容易出现设计出来的桩长与实际施工的桩长不太相符的问题，若不及时处理好，就会阻碍施工进度、影响工程质量。出现问题的原因一是持力层的起伏太大，造成在施工的过程中现场的施工单位双控比较困难。与此同时，又由于勘察的手段使用得不太合理或者是取样桩间距太大，造成了对持力层的起伏不明确，所以设计要求必须要采用双控。但是在面对实际施工的时候，对桩基进行施工的单位还是很难把握的，时常会有锤击贯入深度或者是油压值达标，但是设计的深度却不够，或者是控制设计的深度可以达到，但是锤击贯入深度或是油压值不能达标。这样导致的结果就是桩长跟实际的不相符合。二是地质报告出现错误，在地质勘察的报告中有些参数是不准确的，使得一些勘察单位所提供的参数过高。如果设计单位根据有误差的参数进行桩基的设计工作，就可能出现设计单桩承载力和实际施工出现误差的情况
二、建筑结构中的桩基设计分析
（一）分析现场情况
为了保证建筑物桩基的实用效果，也为了提高桩基的价值，在建筑设计的进行过程中，就需要先对这个建筑工程有一定的了解，以及对施工场地的条件进行分析，然后才能进行后期的设计与施工。现场情况的分析包括很多，其中有调查土壤的成分、检测地质构造以及分析周围环境，等等。因此，在进行桩基的设计时一定要结合相应的要素条件。例如，在一项旧城改造项目中，因在改造建筑的周围有许多居民区存在，居住人员比较密集，如果采用钻孔灌注桩或是锤击灌注桩都会给周边居民的日常生活带来一定的影响。如果应用桩基，则可以发现人工进行挖孔桩具备造价低廉、环境污染小、噪音小以及施工方便等一系列的优越条件。因此，在选择设计中选择好的方式方法是一件很重要的事情，对建筑工程施工的顺利进行有着重要的意义。
（二）明确构建需求
在一个建筑项目里，基础结构的核心价值是承担建筑物的顶端压力。由此可见，在设计过程中，首先要做的就是明确构建需求。为了保证建筑物具有良好的承载力，就要严格避免建筑物出现沉降现象，因此需要对桩基础的设计要求进行全面合理的规划。当然在这个过程中，少不了力学知识的运用，根据桩基础的要求，结合力学方面的知识，做出详细的计算，从而进行下一步的设计，使得建筑物的桩基础更加可靠耐用。在保证质量合格的情况之下，加强其工程时间的优化，从而有效的提高整个建筑施工的工作效率。
（三）注意桩基选型
桩基选型应当考虑以下因素：地质条件、上部结构类型、荷载特征、施工技术条件与环境、环境因素、造价因素、工期因素、安全因素。在造价因素中，采用的桩型造价应比较低廉。在工期因素中，当工期紧迫而环境又允许，可采用打入式预制桩，因其施工速度快；再如施工条件合适，也可采用人工挖孔桩，因该桩型施工作业面可增多，施工进程也较快。在环境因素中，成桩过程对环境的影响，例如泥浆护壁钻孔桩和埋入式桩就要考虑泥水、泥土的处理，否则会造成对环境的不利影响。当桩周围存在可液化土层时，基桩应予穿过，进入稳定土层的深度应由计算确定；当地层不存在淤泥、砂层，地下水贫乏、补给水源不丰富时，也可采用人工挖孔桩和扩大头人工挖孔桩，但孔深不超过25 m；当地层存在淤泥、砂层时，可采用深层搅拌桩、预应力管桩。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预应力管桩可承受垂直荷载、水平荷载、抗拔力以及机器震动动力作用，由单根、双根或多根桩组成，桩顶设承台，把各桩连成整体，将上部结构的荷载传递给桩。
（四）实施平面布置
在建筑物桩基础的设计中，不只是需要对相应的规格进行设计，还要对整个平面的布置情况进行严格的掌控。在一般的桩基础平面布置上，有两个保证基础机构稳定性的因素，即相应距离和重心。如果将这两点把握好，就能够有效的加强建筑物的承载能力。当前的实际应用中，有两种平面布置方式效果很好，即矩形和网络状的梅花形的桩平面，这两种平面布置方案在市场上得到了广泛的应用。当然还有其他的，例如，不等距排列也是一种不错的选择。在确定具体的平面布置方式时，要按照当前建筑的实际要求来决定。必须先进行基础结构的详细分析，在进行合理的设计。
（五）简化桩基设计方法
我们可采用“桩土分离模式”进行单桩的简化，通过采用有限元模拟来进行单桩分析。通过有限元来达到简化的目的是因为在以前的结构设计计算方法都会不同程度回避桩土结构间的相互作用力。所以，对单桩的简化工作就是采取将桩和土分别划分单元的方法。对于群桩的简化可以采用“桩土复合模式”，通过桩土复合模式进行有限元的分析，也就是将桩土等效连续化处理，桩弥散于土当中，将群桩基础视作桩土合一的复合材料。采取这样做法是为了在进行有限元的分析的时候，可以将单元划分的尺度取较大的数值，减少单元的数量，从而有效地提高有限元分析法的实用性和可操作性。
三、桩基设计中要注意的问题
（一）正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型
通常认为，凡嵌岩桩必为端承桩，凡端承桩均不考虑土层侧阻力。实际上，大量现场结果表明：桩侧阻力、端阻力的发挥性状与上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素有关。一般情况下，上覆土层的侧阻力是可以发挥的，而且随着长径比L/d的增大，侧阻力也相应增大；只有短粗的人工挖孔嵌岩桩，端阻力先于土层侧阻力发挥，端阻力对桩的承载力起主要作用，属端承桩。对L/d>15-20的泥浆护壁钻（冲）孔嵌岩桩，无论是嵌入风化岩还是完整基岩中，桩侧阻力均先于端阻力发挥，表现出明显的摩擦型。对于L/d≥40，且覆盖土层不属于软弱土，嵌岩桩端的承载作用较小，此时桩基受力状态为摩擦桩，桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可。
（二）严格控制桩基施工中对桩的偏差
承台桩及条形桩桩位的偏差将产生很大的附加内力，而使基础设计处于不安全状态。对于桩位偏差我们主要控制两个方面，一是竖向偏差，根据JGJ94-94第7.4.12条我们控制桩顶标高的允许偏差为-50～+100mm。笔者建议针对目前的施工质量，设计中可以考虑2mm左右的偏差容许，这样可以免除大量小偏差桩的劈桩，这在实践工程中具有相当的可操作性，避免了大量不必要的工作。二是桩位的水平偏差。根据JGJ94-94第7.4.11条控制各桩位偏差，施工过程中发现桩位偏差较大则应及时补桩处理。这里针对4～16根承台的桩基，JGJ94-94规范第7.4.11条中规定允许偏差为1/3桩径或1/3边长，而根据GB50202-2002第5.1.3条则规定允许偏差为1/2桩径或边长。这显然是矛盾的，在实际过程中很容易与施工验收方产生不同的理解，因此笔者强调在设计过程中可以明确桩位偏差允许值所执行的标准。
结语
在建筑结构中，非常有必要将基础结构进行合理有效的布置。桩基就是一种很有效的方式，但是桩基的设计非常严谨，这就对建筑的设计人员有了严格的要求。建筑工程的根本是稳固性，为其提供稳固支撑的则是桩基，由此可见，桩基的合格与否严重影响着建筑物的质量。需要设计人员首先对该工程的基础结构进行仔细分析，找到其中的重点，并且将桩基的特点结合起来，从而进行科学合理的设计，提高建筑物的质量，达到最好的承载效果。
参考文献
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作者简介
周柠（1984.09），女，广西南宁人，中级工程师，大学本科，从事结构设计工作
论文作者:周柠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/17
标签：桩基论文; 偏差论文; 阻力论文; 建筑物论文; 土层论文; 过程中论文; 建筑结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;