浅谈桩基设计中应注意的问题

2019-03-20刘艳兵张文强孔令召张敏李鸣

城市建设理论研究（电子版） 2019年24期

刘艳兵张文强孔令召张敏李鸣

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随着中国经济的飞速发展，这为基础设施建设带来了前所未有的机会。在建设基础设施的过程中，为了保证桩基础的使用功能和达到合理的基础设计使用寿命，桩基工程的设计质量一定程度上决定着基础工程质量，因此，桩基础设计的好坏在整个施工过程中起着至关重要的作用。

1 桩基及分类

桩基是把设置在岩土中的桩和桩顶连接的承台共同作用组成的基础或者把柱与桩连接的单桩基础形式。桩都埋于土层之中，若承台底和土相互接触，这是低桩承台基础。建筑物的桩基一般属于低承台桩基础。桩基础主要应用在高层建筑、高速铁路等项目工程中。桩基作用把建筑荷载自建筑物的上部通桩侧图传到下部坚硬、可压缩的土层或岩层，桩基充分利用桩端阻力与桩侧土摩擦力来抵抗竖向荷载的作用或者抗拔力的作用，同时借助桩侧土的阻力来抵抗水平荷载。

依据荷载传递路径，通常可以将桩基分成端承桩和摩擦桩。端承桩是指桩基穿过土层，桩端持力层为坚硬的岩土层，建筑物荷载主要由桩端坚硬的土或者岩层承受，桩侧阻力相对较小，而摩擦桩是桩端不能到达坚硬的土或者岩层，建筑物上部荷载主要通过桩身和桩侧土之间摩擦承受，桩端土或者岩层的受力较小。混凝土预制桩通常情况下适用中密度、塑性粘土、碎石土或其它的土层。钻孔灌注桩主要用于各种土或者岩层，施工过程中注意防止软土中出现流砂而产生的塌孔，而钻孔灌注桩适用于没有地下水或地下水很少的地质条件。

2.桩基设计过程中应注意问题

2.1 桩基础钢筋设计

桩身箍筋应为螺旋箍筋，钢筋直径不应小于6mm，间距宜为200～300mm，当桩基承受水平荷载较大时、承受水平地震作用的桩基同时考虑主筋作用的计算桩身承受压力时，箍筋应在桩顶以下5 d范围内全高加密，并且箍筋的间距不应大于100mm；当箍筋受力时，应按现行《混凝土结构设计规范》 GB50010的相关规定布置箍筋。桩身混凝土的保护层厚度应符合下面要求：

1 桩身混凝土的强度等级应大于C25，混凝土预制桩桩尖混凝土强度大于C30；

2混凝土灌注桩主筋的保护层厚度不小于35mm，位于地下水位以下的混凝土灌注桩钢筋主筋的保护层厚度不得小于50 mm;

3四类、五类环境中桩身混凝土保护层厚度应符合相关规范及图集的规定。

2.2 桩基础承台构造

桩基础承台构造措施，除应满足弯剪，还得符合抗冲切，同时符合以下要求：

柱下承台最小宽度应大于于500毫米，自侧桩中心到最外缘距离不应小于桩直径d、边长b，自桩外缘到承台最外缘距离不应小于150mm。对于墙下带帽梁，桩的外缘与帽梁外缘之间的距离不得小于75毫米。

高层建筑分为平板式、梁板式承台，承台厚度不得小于400mm，多层房屋建筑墙下布置桩箱形承台的最小厚度为200mm。

2.3 桩与承台连接构造

1桩顶伸入承台长度对中等直径桩不宜小于50mm，而对大直径桩不宜小于100mm.若桩伸入承台的长度较大，这会减小承台有效高度h0，桩受力不利。

混凝土桩顶主筋伸入承台内并满足锚固长度，锚固长度不得小于35d，d为主筋直径。抗拔桩桩顶纵向钢筋主筋的锚固长度应符合《混凝土结构设计规范》规定及构造措施。

大直径灌注桩，采用一柱连接一桩情况下，有两种连接方式，一种是设置承台，将桩基础和柱子通过承台进行连接；二种是桩、柱子直接连接。

2.4 桩基负摩擦阻问题

负摩阻力为桩侧土的自重固结、湿陷性或者地上荷载作用产生的大于基桩沉降而造成的对桩侧向下的摩阻力。桩基设计过程中应分析负摩阻的作用。在填土的建筑场地施工过程中，应该先进行回填土并进行压实。在软土场地进行回填土施工之前应该采用预设的塑料排水等相关措施，直到填土地基沉降大体稳定之后才可以进行下一步工序打桩；地面有大量堆载的建筑物打桩时，应采用减小地面沉降对建筑物桩基影响的工程措施；对于挤土桩的施工，施工工艺采用消减超孔隙水压力，进而控制沉桩速率等措施，对于中性点以上的桩身可以采用对桩侧表面进行相关处理，用以减少负摩阻力的作用。

在桩基计算时，桩基础不仅按竖向荷载布置，还应进行相关验算，以验算桩底弯矩作用下的反力。特别是大跨度、剪力墙、核心筒对基础承载力的弯矩影响较大的情况。有必要对高水位地下室、短肢剪力墙、大跨度结构等较大弯矩承台桩基是否存在上拔力进行复核，增加桩间距，即增加反力臂，避免出现上拔桩。