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摘要：随着建筑行业的迅猛发展，使各线城市都出现了大批高层建筑。桩基础作为高层建筑常用的一种基础形式，由于情况复杂，在应用过程中需要设计人员考虑更多因素。从仔细分析勘察报告，到选择桩型、桩长以及至最后的施工问题的处理，每个环节都需要统筹兼顾。所以设计出一个最优化最经济的基础方案，是设计人员迫切需要探讨和研究的问题。
关键词：建筑；桩基础设计；研究
1 桩型的选择
在选择桩型时，应综合考虑建筑物的使用要求、工程地质情况、荷载大小、上部结构类型、施工设备和条件及周围环境等因素来确定。常见的桩型有钻(冲)孔灌注、沉管灌注桩和预制桩。其中钻(冲)孔灌注桩使用范围最广，通常适用于持力层层面起伏较大，桩身穿越各类土层及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层。但钻(冲)孔灌注桩施工需要泥浆护壁，如施工现场受限制或者环境保护有特殊要求则不宜采用。预制桩适宜用于持力层层面起伏不大的强风化岩层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性黏性土层。所穿越土层中存在孤石或者从软塑土层突变到特别坚硬层的岩层，均不适宜采用预制桩。沉管灌注桩适宜用于持力层起伏较大，且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性黏性土层。对于桩群密集，且为高灵敏度软土，则不适宜采取打入式沉管灌注桩，而且沉管灌注桩施工质量很不稳定，在工程中的应用受到限制。
2 控制和处理桩位偏差
桩基的施工偏差一般分为竖向偏差和水平偏差，其中竖向偏差为主要控制偏差。一般来说，桩顶标高的允许偏差为-50～+100mm，但实际施工中这么大的偏差会增加施工任务甚至带来损失。比如，若桩顶标高高于设计标高，则需要劈桩，尤其是对于预应力管桩等空心桩来说，桩顶有桩帽时，劈桩则既困难又不经济；而当桩顶标高低于设计标高时，又需要补桩头，这也会影响工期并造成经济浪费。所以在施工过程中必须严格控制桩顶标高，尽可能地使实际标高和设计标高一致。另外在施工过程中还必须考虑到桩在卸载后的回降量，若不加考虑则会导致每根桩都将高于设计标高。根据笔者经验，设计中可以考虑有2mm左右的偏差容许，这样可避免大量小偏差桩的劈桩，在更能适应实践工程的要求。
3 桩基础施工中特殊情况的处理
在桩基的施工过程中，由于地层的不可知性，经常会遇到以下几种常见特殊情况。
设计桩长与实际施工桩长不符。施工中若出现此类问题，应立即停止施打，仔细检查原因。可能存在三个：一是持力层起伏比较大，由于勘察手段使用不合理或取样桩间距过大，造成对持力层的起伏不明确，所以设计要求必须采取双控；二是地质报告误差，导致桩实际承载力比计算值小，对于这种情况应该先做试验以便确定桩基础合理的桩长及承载力。
桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。究其原因，可能有两方面因素导致。第一是地质报告有误，桩的实际承载力大于计算值，这种情况必须先做试桩以确定其合理的桩长及承载力。第二是土层本身原因导致的，比如饱和砂土产生的孔隙水压力会使桩基根本无法压入，这就需要从施工措施上去解决，首先必须制定合理的施工顺序，例如跳打，使先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩，然后对静力压桩来说，必须选择有足够压桩力的施工机械，避免抬机现象出现，另外采取引孔、设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力。压桩时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内，且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。
管桩裂缝处理。预应力管桩以其强度高、制作周期短、比预制桩节省材料等优点在工程设计中广泛应用，但其也存在受剪能力差的不足之处。工程实践中由于垂直度偏差或挤土等原因常会使管壁产生裂缝而影响质量。分析偏差资料后，可发现垂直度偏差＜0.5％的管桩，管壁基本无裂缝；而垂直度偏差＞0.5％的管桩，管壁均已产生裂缝，这说明承载力已受影响，应对此类桩先纠偏再灌芯处理，使裂缝部位的传力通过灌芯部分混凝土传递，经最终静载荷试验证明是切实可行的才可以。因此我们在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制，因为管桩的抗剪能力较差，很容易破坏而引起不必要的经济损失。因此，管桩的实际施工中一定要注意控制好垂直度。
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4 常见质量问题的处理措施
打桩的过程中，如果发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理、业主，然后会同设计、勘察等相关部门分析、研究，做出正确处理方案，由设计部门出具修改设计通知。对事故处理方案要求安全可靠，经济合理，施工期短，并对未施工部分应提出预防和改进措施。还应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响，比如在事故处理中采取补桩时，会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩等。事故应及时处理，防止留下隐患，避免事故的再次发生。
桩基事故处理方法较多，但要对方案进行技术经济比较，选择安全可靠，经济合理和施工方便的方案。要根据现场实际情况选用最佳的处理方案。一般处理方法有补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等。下面分别作简要介绍：
4.1 补沉法
预制桩入土深度不足时，或打入桩因土体隆起将桩上抬时，均可采用此法。
4.2 补桩法
补桩法就是在会同设计、监理以及业主的意见，根据设计单位出具的补桩方案进行补打，但此种方法投资大、工期长，很难被各方共同认可。
4.3 补送结合法
当打入桩采用分节连接，逐根沉人时，差的接桩可能发生连接节点脱开的情况，此时可采用送补结合法。首先是对有疑点的桩复打，使其下沉，把松开的接头再顶紧，使之具有一定的竖向承载力。其次，适当补些全长完整的桩，一方面补足整个基础竖向承载力的不足，另一方面补打的整桩可承受地震荷载。
4.4 纠偏法
桩身倾斜，但未断裂，且桩长较短，或因基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理。
4.5 扩大承台法
(1)桩位偏差大。原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求，可用扩大承台法处理。(2)考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求，需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。(3)桩基质量不均匀，防止独立承台出现不均匀沉降，或为提高抗震能力，可采用把独立的桩基承台连成整块，提高基础整体性，或设抗震地梁。
4.6 复合地基法
此法是利用桩土共同作用的原理，对地基作适当处理，提高地基承载力，更有效的分担桩基的荷载。常用方法有以下几种。
(1)承台下做换土地基。在桩基承台施工前，挖除一定深度的土，换成砂石填层分层夯填然后再在人工地基和桩基上施工承台。
(2)桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求时，可采用在桩间土中干喷水泥形成水泥土桩的方法，形成复合地基基础。
4.7 修改桩型或沉桩参数法
(1)改变桩型。如预制方桩改为预应力管桩等。(2)改变桩入土深度。例如预制桩在贯入过程中遇到较厚的密实粉砂或粉土层，出现桩下沉困难，甚至发生断桩事故，此时可采用缩短桩长，增加桩数量，取密实的粉砂层（膨胀土层）作为持力层。(3)改变桩位。如沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物，使桩产生倾斜，甚至断裂时，可采用改变桩位重新沉桩。(4)变沉桩设备。当桩沉入深度达不到设计要求时，可采用大吨位桩架，采用重锤低击法沉桩。
4.8 其他方法
(1)底板架空。底层地面改为架空楼板，以减填土自重，降低承台的荷载。(2)上部结构卸荷。有些重大桩基事故处理困难，耗资巨大，耗时过多，只有采取削减上部建筑层数的方法减小桩基荷载。也有采用轻质高强的隔墙或其他材料代替原设计的厚重结构而减轻上部建筑的自重。（3）结构验算。出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故，可通过结构验算等方法寻找处理方案。如验算结果仍符合规范的要求时，可与设计单位协商，不作专门处理。但此方法属挖设计潜力，必须征得设计部门的同意，万不得巳时用之，且应慎之又慎。 (4)综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用，往往可取得比较理想的效果。(5)采用外围补桩，增加周边嵌固，防止或减少桩位侧移等。
5 结语
桩基础设计是一个繁重而复杂的过程，需要需要设计者考虑各种因素，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。
参考文献：
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[2]康强文.高层建筑桩基础设计与优化 (J)．广东科技．2015，,13：232
[3]吴益峰. 关于桩基础设计中的问题探讨(J)．建筑科学．2016,2：196
论文作者:王树仁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/18
标签：桩基论文; 土层论文; 偏差论文; 承载力论文; 标高论文; 荷载论文; 桩基础论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;