建筑混凝土结构中桩基础设计分析

刘 伟

（河北拓朴建筑设计有限公司，河北 石家庄 050000）

1 高层建筑桩基础的特点

1） 高层的桩基础在施工时，桩基础能够伸入到地层深处，根据地质情况的不同，有的桩基础甚至可达五六十米的深度，这样就能够保证桩支撑到坚硬的土层或岩层上，使其具有较高的承载力和稳定性，满足来自建筑上部的荷载；2）桩基在竖向刚度较大。单桩或群桩设计时须能够有效承受高层建筑物的全部荷载，并且还要避免产生不均匀沉降的问题，这对于保证高层建筑的稳定性具有重要意义；3） 无论是单桩基础或是群桩基础，都具一定的抵抗建筑侧向水平荷载的承载力，都能够有效抵抗来自侧向的倾覆力，保证建筑不会因侧向水平荷载而倒塌，桩型不同，抗侧向承载力差别较大；4） 在实际施工时，如果遇到地基下含有饱和沙土或粉土等，桩身不仅能够穿过液化土层，而且还能够穿过坚硬的土层直接到达地基下坚硬的岩石或土层上作为桩基础的支撑着力点，这样就能够有效抵抗地震引起的液化问题。

2 建筑工程常用桩基础类型

2.1 预制桩

预制桩是一种运用机械设备，在工厂提前制作的桩构件，从工厂运输到工程地点，再用专门的机械设备压入或者振入的方式直接打入土层中。按照材料不同又可以分为木桩、钢筋混凝土预制桩以及组合桩等。每一种都有其各自的特点，也有其不足之处。

2.2 灌注桩

灌注桩是现代高层建筑常用的桩基础类型之一。其施工原理是利用专门的机械钻孔或者人力挖掘等方式在地基上形成桩孔，将把扎好的钢筋笼投入到钻孔中，然后再浇筑混凝土振捣成型，根据桩孔成型以及浇筑方式的不同又可分为泥浆护壁成孔灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩、沉管灌注桩与内夯沉管灌注桩、干作业成孔灌注桩等。

3 桩基设计注意事项

3.1 刚性桩基设计

在对刚性桩基础进行设计前，设计师要对建筑施工现场的条件以及工程地质情况进行实地考察，科学分析工程所在地所在的土层地质特点，通过综合考量来确定桩基础的类型和各种参数。具体来说，首先要通过合理计算来确定基础平台的平面尺寸和埋入土层的深度。然后根据建筑物的全部荷载以及自然因素等条件来确定桩基础的数量类型和整体平面布局。最后不仅要对单桩承载力进行实地预算，而且还要对地基下的群桩进行整体验算，检查其是否能承载建筑物所产生的全部重量。另外，在确定刚性桩基础中桩的数量时要结合建筑物的竖向荷载以及单桩承载力特征，二者共同分析来确定，另外，一般情况下桩与桩之间的距离应该在桩直径的3～4 倍之间，在设计时还要将桩与桩之间的分担荷载充分考虑在内。

3.2 减沉桩基设计

在减沉桩基础的设计过程中，设计参数主要根据基础的沉降量来确定，不同于刚性桩基础，减沉桩主要是起控制沉降作用。这种桩基础主要是用于软弱地基或对沉降要求较高的工程。减沉桩基础具体设计思路是：首先充分利用天然地基的承载力。其次要有效发挥减沉桩控制地基沉降的作用，最大限度的发挥单桩的承载力。最后尽量发挥天然地基和桩基础，二者的共同作用，减沉桩基础桩间距较大。

3.3 试桩的重要性

在桩基础的设计前期，试桩对整个桩基础的设计都有重要意义。因为设计阶段无法对地质情况和施工情况进行精准的把握，计算值于实际承载力通常有较大差别，桩基础的实际承载力可能大于估算值，也可能小于估算值，因此做好试桩工作可以有效合理控制桩数，应用实际测试的数值来指导桩基础的设计过程，不仅可以减少工程投入，而且还能够运用现场实际数据来提高桩基础设计的准确性和可靠性，还能够为桩基础的规格、形式以及施工可行性提供准确的参数。

4 高层建筑桩基础施工中存在的问题

由于现场实际施工条件复杂，再加上难以预料的地质因素，高层建筑的桩基础在施工中经常会碰到一系列问题。这就需要设计师在设计过程中深入研究，充分考虑施工中可能出现的问题，从而保证施工的顺利进行。具体来说，首先持力层的起伏大。在桩基础的施工过程中，由于持力层的起伏太大，会导致现场施工的出现双控困难，产生这种问题的原因有勘察钻孔的间距太大，勘察未按规范要求对特殊复杂地质情况区域进行加密钻孔等措施，所以双控设计过程中必须采取的合理措施；其次地质报告中的误差，高层建筑的桩基础设计需要准确的地质报告，如果地质报告中有误差，不仅会使设计师在选择参数时出现错误导致设计不准确，而且还会造成桩无法压入地基土层中，甚至会造成管桩断裂数量的严重后果；最后土层自身的情况。在桩基础设计中组成自身的意外情况，也会给桩基础的施工带来一系列不良影响。

5 结语

总之，高层建筑混凝土结构中的桩基础设计对于高层建筑的整体稳定性和安全可靠性具有决定性的作用，因此必须要求桩基础的设计工作紧密结合地质情况。结构设计师不但要充分了解高层建筑各种桩基础形式的工程特点和适用条件，而且还要理清桩基础设计中的各种实际问题，切实做好高层建筑混凝土的桩基础设计工作，确保高层建筑桩基础的稳定性和可靠度。