浅谈高层建筑桩基础设计

舒芳

【摘要】高层建筑中桩基础的应用已经非常广泛，但是在实际的应用过程中，经常出现经验值和真实值之间出现误差，造成高层建筑桩基础在设计过程发生了很多问题。本文分析了高层建筑结构桩基础在设计过程中存在的问题与解决措施，与同行交流学习。

【关键词】大直径钻（冲）孔桩；桩基础

高层建筑中桩基础的应用越来越广泛，因此要求设计人员对涉及到的多方面因素进行综合考虑，然后选取一个技术含量比较高、安全可靠以及造价合适的最优化方案。本文就是针对桩基础设计过程中容易发生的问题进行了讨论研究。

1 桩型分析及比较

在具体设计桩基础的过程中，选择不同的桩型会对整个桩基础的设计造成极其大的影响。此外，在建设高层建筑时选择不同的桩型也会引起不同的社会效益和经济效益。

1.1基础选型分析

（1）锤击沉管灌注桩

这种桩型施工速度较快，机械化程度高。但是如果遇到特别厚强风化层的场地，则会造成锤击沉管灌注桩在施工的过程中由于贯入能力有限而导致进入持力层一定的深度不够，从而使之无法满足设计桩长的要求，最终使单桩承载力不高。

（2）预应力混凝土管桩

应用此种方法桩身质量有保障，并且施工速度快，单桩承载力也比较高，但是同样的如果施工场地强风化带内部存在中风化基岩，会导致管桩进入持力层深度受到限制，容易引起断桩。

（3）钻孔灌注桩

该种方法在施工过程中噪音小、振动小、不需降水、成孔较容易，此外还可以根据实际需求使桩长满足设计深度。但是在施工过程中需要使用泥浆来进行护壁成孔，这样方式容易引起环境污染，造价较高、桩底沉渣的清除也很困难、施工周期较长[3]。

1.2不同桩型的造价比较

现在以某高层写字楼作为例子来进行分析讨论，该高层建筑采用的是框架核心筒结构，写字楼建筑的整体高度为128米，下面就基础选型的两种具体情况进行对比。

（1）情况1——采用大直径钻（冲）孔桩

该建筑选取的是桩径为2200毫米、桩长45米的钻孔桩，保证外围的框架柱是一桩一柱，另外桩筏板的厚度为1800毫米。每个桩在竖向的最大承载力为32000KN，同时沿着剪力墙在核心筒上布置13根桩。除此之外，在设计计算的过程过程中还要考虑桩土共同作用的影响，并且计算出筏板配筋。结合实际情况最终计算出来的造价、结果等如表1所示。

（2）情况2——采用预应力管柱

和情况1的大直径钻（冲）孔桩相比较，预应力管柱拥有工期短、耗材低、承载力高、造價低等诸多优点，具有非常好的社会效益和经济效益，它也已经广泛的应用到各类建筑中。在此处可以采用壁厚为125毫米、直径为500毫米的AB型管柱，整个桩额长度为23.2米，理论上每一个桩在竖向的最大承载力为2700 KN，但是在实际应用中通常取2500KN。结合实际情况最终计算出来的造价、结果等如表2所示。

（3）两种情况的比较

就筏板这一个项目而言，实际情况下混凝土的使用量和钢筋的使用量差不太多。但是从两个表的数据中人们可以非常直观的看出，情况1的工程造价比情况2的建造费用高很多。除此之外，从过去经验看来，进行工程设计时当建筑结构的长度大于100米时，基本上没有人会采用预应力管柱，而是采用相对来说比较经济实惠的钻孔桩。

2 单桩在竖直方向上的最大承载力

在初步设计实施过程中，通常情况都是以地基土物理指标间以及承载力的经验关系作为设计根据，来估算单桩在竖直方向上的最大承载力。但是，在很多时候，单桩的实际能承载的压力和桩的估计值会存差异，甚至这个差异会非常大，因此，对于估计值人们还要经过试 验桩和试打桩来进行调节。下面具体介绍两种调节方法的情况。

2.1试验桩

在设计施工图的过程中，通常情况下都是通过静载荷试验以获取桩承载力以及其它的一些需要的设计参数。静载试验作为一种桩基检测技术是无可争议的，无论是在理论上还是在方法上都有理有据。目前，它是计算单桩极限承载力的可靠并且最准确的检验手段。对于甲级设计或者地质状况非常繁杂的管桩基础工程这种方法也是非常适用的。

2.2试打桩

在进行正式施工之前，通常情况下人们将高应变动测法和试打桩结合起来，以确定相关参数的具体数值。在有多年使用管桩且设计经验相对来说比较丰富的地区这种方法应用广泛。据有关方面的资料统计表明：在测量方面经验比较丰富的施工单位，可以利用高应变动测法把单桩在竖直方向上的承载力计算误差控制在15%以内。该方法与静载荷试验相比，具有试验测试量大、耗时短、成本低等诸多优点。在我国的东南发达省市应用非常广泛。

3 施工中的问题

在多种因素都难以预料并且地质条件非常复杂的情况下，在施工过程中经常会碰到一些困难或者状况。这里就在实际施工过程中设计柱长和施工柱长不相同的影响因素进行分析讨论。

3.1持力层的起伏大

持力层的起伏太大就会引起现场施工双控困难，此外，取样桩之间的间距取得太大或者不合理的勘察手段的采用等，都会引起不同程度的持力层起伏，所以双控是设计过程中必须要采取的措施。但是在施工具体情况下，施工单位有时候也做不到很好地把握，经常出现虽然达到了控制设计的深度，但是锤击的贯入度或者油压值达不到要求的现象，或者反过来，即锤击的贯入度或油压值虽然达到要求但是出现设计深度达不到要求的现象。无论哪个环节出现了问题，都会导致设计桩长和具体实际施工柱长不相符的问题出现。

3.2地质报告中的误差

若地质报告中没有提供相关的精确参数，在正式施工前就必须实施有关试验，对桩长和单桩承载力的实际数值进行确定；另一种情况是地质勘查报告中是否体现了孤石，如果施工单位在进行压桩施工过程中进行野蛮施工，这样不仅会造成管桩无法压入，严重的情况下会导致静压桩断桩或者桩身被压碎。

3.3土层的自身情况

土层自身也会对桩基施工带来一定影响，比如说饱和沙土会对桩基的压入造成很大困难，对此要结合实际情况采取相对应措施来解决。施工过程必须按照合理的顺序进行，特殊情况下也可以选用跳打的方法，先让前一阶段施工而产生的水压力完全消除之后在进行下一阶段的施工；可以使用引孔或者排水孔的方法来降低空隙的水压力；在进行静力压桩的过程中一定要采用压桩力满足要求的施工机器进行施工。最后还要考虑压桩过程对附近建筑造成的影响。

4 结论

桩基础的施工是一个非常复杂的过程，在桩基础的选用过程中，试桩过程以及工程桩检测都是极其关键的一步，只有做好这一步，才能够精确计算估算值和实际的承载力之间的误差，得出精确的参数，为方案设计提供有效的支持。

参考文献：

[1]黄乐平.浅谈高层建筑桩基础施工技术分析[J].中国建筑金属结构， 2013， （20）.

[2]周广亮，王琦.浅谈高层建筑桩基础设计施工应用[J].金山， 2012， （4）.