桩基础的探讨.doc

桩基础的探讨

王玉华1,马酉祥2
（1.天津华厦建筑设计有限公司,天津市 300122；天津华厦建筑设计有限公司,天津市 300122）
摘要：桩基础是高层建筑常采用的基础形式，其设计的合理性、经济性关系到整个建筑的安全和造价，本文通过一些工程实例分析用抗压静载试验确定单桩承载力及合理选择桩型、桩长在桩基础设计中的重要性，并针对施工中的一些问题提出相应的解决方案。
关键词：桩基础；静载试验
The Dissertation of Pile Foundation
WANG Yu – hua1 ，MA You – xiang2
（1. Tianjin Huaxia Architectura Design CO.,LTD ，300122，Tianjin，China ；）
2.Tianjin Huaxia Architectura Design CO.,LTD ，300122，Tianjin，China ；）
Abstract: The pile foundation is often the base form that the tall building adopts. The rationality, economical efficiency of pile foundation design is related with the safety and the price for whole building. The paper introduces some engineering projects, how to make use of resist press static loading test to ascertain bearing capacity of single pile; Tally up pile foundation design with a little bit problem of construction, the selecting which to reasonable pile pattern, pile length puts forward a homologous solution.
Key words: pile foundation; static load test

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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础，桩基础形式的合理选择，对于保证安全、节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。这就要求设计人员对建筑物的地质勘察报告进行仔细分析，选择一个最优化的基础方案。在上部结构层数多，地下结构挖深较浅时，预应力混凝土管桩以其强度高、制作周期短等优点在工程设计中受到普遍应用；而在上部结构层数少，地下结构挖深较深时，建筑物会出现抗浮问题，常用混凝土灌注桩来承受浮力对基础产生的拔力。
本文针对桩基础设计及施工中存在的问题进行探讨。　　

1 桩基设计中抗压静载试验【1】的重要性　

在桩基础设计过程，为了缩短工期，首先根据地质勘察报告提供的参数估算单桩承载力极限值，根据这个极限值进行桩基础设计并施工，工程桩施工结束后再进行抗压静载试验。但是，这个方法不具有科学性。主要有两个问题：一是根据地质勘察报告提供的桩周土摩擦力标准值及桩端土承载力标准值，参照规范JGJ94-94【2】估算出单桩承载力极限值。近几年通过各类桩基础抗压静载试验及工程桩的检测，发现绝大多数桩的实际单桩承载力极限值均大于估算单桩承载力极限值，有些相差幅度较大，因此按抗压静载试验获得的实际单桩承载力极限值布桩将会比按地质勘察报告估算单桩承载力极限值布桩产生巨大的经济效益。二是当场地不均匀或地质勘察报告数值有偏差时，不进行抗压静载试验而直接按地质勘察报告进行工程桩施工将带来巨大的困难且造成不必要的浪费。例如某九层住宅楼，根据地质勘察报告，采用静压管桩，单桩承载力极限值约为1170kN，实际施工中大部分桩都压至2000kN而未达到预定深度，而此时已达到预制桩的桩身强度，故施工过程中很多桩都采用了截桩，在时间、资金上都造成了巨大的浪费。经过抗压静载试验未达设计标高的工程桩均达到了设计承载力。因此，桩基础设计过程中抗压静载试验是一个十分重要的环节。抗压静载试验直接影响到桩基形式、桩规格和桩入土深度，施工难度。通过科学试验，取得准确数据，使设计方案更加合理、可行和经济，远远超过缩短工期所获得的效益。　

2 桩基设计中桩型、桩长设计的重要性

桩基础设计中合理的桩型、桩长选择将产生巨大的经济效益。在某住宅设计中，开始甲方要求采用直径400的预应力管桩，根据地质勘察报告采用桩长L=16m，单桩承载力极限值为850kN，预算基础部分造价约为160元/m2，在整个住宅造价中占了相当大的比例。在其后的设计中结合当地的设计经验，桩长不变，将桩型改为250x250的预制钢筋混凝土小方桩，单桩承载力极限值约为600kN.采用小方桩后预算基础部分造价仅为90元/m2左右，综合经济价值明显。同样桩基设计中对桩长的选择也至关重要，在某商务公园桩基设计中，根据地质勘察报告采用直径600混凝土灌注桩，可选桩长有：桩长22m ，单桩极限承载力值2000kN；桩长33m，单桩极限承载力值3640kN.两种方案总的工程桩延米数量相当，采用22m 桩，承台比较大，在局部荷载较大部位柱、墙下承台连在一起而形成桩筏，而采用33m 桩，桩承台比较小，施工也比较方便，经济效益明显。因此，设计人员在桩基础设计中要采用多方案比较，选择合理的桩型与桩长，同时应考虑施工可行性等多方面因素。

3关于桩偏差的控制和处理　　

桩基施工中对桩的偏差必须严格控制，特别是承台桩及条形桩，桩位的偏差都将产生很大的附加内力，使基础处于不安全状态。对于桩位偏差主要控制两个方面，其一是竖向偏差，根据JGJ94-94第7.4.12条【2】控制桩顶标高的允许偏差为-50～+100mm，设计人员在确定桩顶标高时应充分考虑施工偏差对承台造成的影响。一般设计图纸上要求桩顶锚入承台内50～100，对于中小直径的桩一般取50，但桩顶标高偏差为-50～+100时是合格的，从而导致许多桩顶锚入承台的长度不满足设计要求，致使承台的有效高度h0减小或桩顶与承台底平齐，此问题应引起设计人员的注意。如果承台高度较小并且桩顶锚入承台超过设计要求较多时或者桩顶与承台底平齐均应提出具体处理意见。当承台高度较小并且桩顶锚入承台超过设计要求较多时宜适当加大承台厚度，当桩顶标高变化超过规范要求较多时便就要采取接桩或截桩的办法，当桩顶与承台底平齐时应将桩顶周围的承台混凝土适当加深。其二则是桩位的水平偏差。根据JGJ94-94第7.4.11条【2】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桩承台，允许偏差为1/3桩径或1/3边长，设计过程中应明确桩位偏差允许值。桩位偏差满足规范或设计要求仅代表桩基本身验收合格，而由此引起的承台整体偏心或基础高度损失，可以增加承台刚度或加大拉梁刚度、配筋来解决，在实际工程中针对具体情况进行处理。　　

4 施工中特殊情况处理

由于地层的不可知性，桩基施工经常会遇到很多异常情况，应根据具体的情况分析解决各类问题。　　
（1）桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。由于土层本身原因，譬如饱和砂土产生的孔隙水压力使桩基 无法压入，这需要从施工措施上去解决。首先制定合理的施工顺序，譬如跳打，使先期施打桩产生的水压力消散后再施打下一根桩；其次静力压桩必须选择有足够压桩力的施工机械，要避免抬机等现象出现；另外还可以采取引孔，设置排水孔以减少空隙水压力。压桩时注意压桩力控制在桩身极限强度范围以内，且注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。　　
（2）桩基施工时压桩力远低于设计承载力。某小高层住宅采用18m长直径400预应力管桩，根据地质勘察报告单桩承载力设计值为650kN，进行工程桩试打时连续4根桩的最大压桩力均仅为300kN，远小于设计承载力。地质勘察报告所提供的各土层特性基本准确，可能由于压桩机械的压桩速度偏快，而土层的粘聚力又偏小，故压桩时桩将土直接剪坏，引起压桩力偏低，一定时间后土能恢复固结。在15天后进行的试桩，试验承载力满足设计要求。　
（3）桩基施工与原有建筑帷幕桩冲突。在某桩基施工时，拟建建筑物桩基与其临近建筑物的帷幕桩冲突，根据施工单位提供的原有帷幕桩的位置重新核算及布置桩位。结果在打桩过程中发现施工单位所提供的原有帷幕桩位置有误，与设计桩位冲突，有一些桩打不下去，施工单位擅自拉大桩间距离来避开原有帷幕桩，这样对建筑物桩基整体是有影响的。故要求施工单位暂停施打，待原有帷幕桩的具体位置确定后，再对桩基重新设计。桩基施工是基础工程中非常重要的环节，打桩前要踏勘施工场地情况，了解不利情况，预先做好安排计划，确保基础工程准确进行。

5 结束语

桩基工程是一个复杂的过程，设计人员要考虑到每一个环节，统筹兼顾，从各方面使之合理化。桩基设计不仅要保证建筑物安全，更要充分考虑经济因素，这样才能做出最优、最合理的设计。

参考文献：

[1] JGJ 106-2003 建筑基桩检测技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2003。
[2] JGJ 94-94 建筑桩基技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1995。