高层建筑桩基础沉降分析与优化设计方法研究

朱国炜

【摘要】目前，随着我国经济水平的迅猛发展，各行各业都处于快速发展阶段，房屋建筑也得到了飞快发展，高层建筑随之发展起来，在城市中有了广泛的应用。我国人口数量多，要在 一定区域里容纳更多人口数量，高层建筑可以有效缓解这一压力。但现阶段，高层建筑的桩基础沉降问题是高层建筑最为常见的问题，不仅影响建筑质量，甚至会造成建筑物坍塌。由此可见，高度重视高层建筑桩基础沉降分析与优化设计方法研究是当前急需解决的重大问题之一。

【关键词】高层建筑;桩基础;沉降;优化

0引言

高层建筑是当下最为流行的建筑之一，其不仅能够在一定区域内实现人口更大化的容纳，同时也具有一定的美观性。在高层建筑过程中，桩基的重要性无可厚非。当桩基出现问题，会对整个建筑工程的质量造成不良的影响。随着我国土地资源可使用面积的逐渐减少，不得不选择在地质条件不好的地方进行建筑，这也就加大了建筑工程施工的施工难度，很容易出现桩基沉降方面的问题。不仅破坏了建筑的结构，不均匀沉降超过一定的限度，会使高层住宅楼体开裂，严重时会使整个建筑物结构严重倾斜，危及人们的生命和财产安全。因此，了解高层建筑桩基础沉降原因，并且提出优化设计方案是本文重点研究内容。

1桩基阐述

1.1桩基介绍

由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，简称桩基，将多个沉入土壤中的单桩顶部进行连接的基础技术。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。在现今建筑工程中得到广泛使用。

1.2优点

在房屋建筑施工中应用桩基础技术具有以下两方面优势，一是，桩基础施工过程中，建筑物的重力分解是利用土层自身的特性完成，提升了桩基础的抗压能力;二是，桩基础技术也可以对建筑主体进行稳定加固，避免因外界冲击力，造成建筑主体的沉降、倒塌事故，从而保证房屋建筑物在后期居住时具有较高的安全性能。

2建筑桩基施工中沉降问题的出现原因

高层建筑中桩基础应用广泛，桩基础出现沉降问题对整体建筑安全性、结构都有着严重的影响。原材料、施工准备、施工过程以及施工质量等多种外部因素都可能会导致桩基出现沉降。以下具体对各种原因进行分析。

2.1勘察工作不到位

在高层建筑工程建设前，需要根据其工程自然环境、地势条件等外界因素综合考虑，并结合实际环境进行认真勘察并记录相关数据，对于不清楚或者模糊的地方，可以通过对当地群众咨询或者翻阅过去年份资料，结合最终数据结果设计实际高层建筑工程的桩基方案。但是在实际的勘察工作中，工作人员无法发现地质中存在的问题或不良条件，无法为胡须设计提供有效的参数建议和数据支持，因而无法采取有效措施解决这些不利条件，给后续施工工作带来隐患【1】。

2.2桩基础自身问题

必须严格根据建筑物施工区域特点进行桩基础的形式选择。不同的地基土层硬度也各不相同，如果在软土层建筑，必须要处理好桩基础问题，否则会存在后续沉降的风险。其次，桩基础也有硬土和软土之分，在不同硬度土层修建的桩基其稳定性也各不相同。例如冻土、黄土都容易导致建筑物发生坍塌。

2.3桩身混凝土布局不合理，强度不达标

首要的就是要做好混凝土的布局。如果没有处理好混凝土的布局和保证好混凝土的强度，建筑桩就会很容易出现沉降困难，最后造成桩基沉降。混凝土布局、强度不合理，混凝土搅拌不均匀、强度小也会造成沉降问题。

2.4施工不规范

施工技术是决定着整体工程施工质量的重要因素，对高层建筑工程后期的投入使用以及运行效果都有着极其重要的影响。地基处理方法施工质量控制难度本身就很大，但是现有的施工团队中，大部分成员都是农民工，相应施工技术在专业上可能存在一定的缺陷，并且在施工环节部分施工人员在施工过程中未严格按照批复的施工方案来执行，会导致最后桩基施工质量不过关，如钻孔灌注桩存在桩底沉渣过厚现象，也为后期高层建筑质量埋下隐患。

3高层建筑预防桩基础沉降的优化设计

随着建筑行业的快速发展，桩基础沉降这种问题频频出现在房屋建设施工当中，对工程进度以及工程质量都产生了极大的消极影响，使企业平白承受了不必要的经济损失，甚至还威胁到了相关人员的人身安全。要想切实杜绝房屋建筑桩基础沉降这种质量问题出现，保证工程建设进度以及建筑质量，施工单位可以从以下几个方面入手展开预控工作。

3.1做好前期准备工作

在高层建筑工程正式施工之前，首先应該对整个工程所涉及的地区进行充分调研。例如高层建筑工程建设区域的地理位置、地势状况、地质条件以及其所在地域的自然环境，例如天气状况、湿度等，并对该地区容易出现的灾害以及施工过程中最易出现的问题进行提前预估，并针对预测的问题做出相应的解决对策，以备实际施工中出现类似问题时，能够在最短时间内用最快的速度解决问题，提高工作效率【2】。

3.2保证原材料滞留

混凝土布局不合理以及强度不达标也会导致高层建筑后续存在桩基沉降。而混凝土主要是由水泥、砂石、碎石和水组成。为了得到性能稳定的混凝土混合料，在选用水泥时，必须选择具备产品合格证及化验单的水泥;应选择硬度高且清洁度高的砂石，碎石的选择主要遵循级配时集料的颗粒组成符合表。但粒径较小、质地坚硬、洁净特性高的碎石是最佳碎石原材料;水应当保持清洁，使混凝土可以正常地硬化与黏结，保持混凝土的耐久性和强度质量。在原材料购买结束后，要对其质量与数量进行检查，不仅要保证原材料的合格性，还要确保原材料的数量充足，便于后期材料的补充。

3.3针对高层建筑工程施工技术和管理提出相应改善措施

高层建筑工程施工技术直接影响着高层建筑工程的整体质量。而由于施工人员整体的技术存在一些不足，会造成一定的影响。因此，为了进一步保证整个高层建筑工程建设的质量，应该定时对施工人员进行相关技术的培训，并制定严格的考核制度，及时督促施工人员掌握先进的施工技术。另外，施工人员对待工作应认真负责，出现问题时及时向相关施工管理人员及技术负责人员反映，在最短的时间内解决问题。并且对施工人员质量进行相关评比，对于质量高、效率高的人员给予一定的工作奖励，对于施工质量差且效率低下的员工作出相应惩罚，从而激励相关人员。

3.4加强桩基检测，可提前预防沉降

桩基检测，分为桩基施工前和施工后的检测：施工前，为设计提供依据的试验桩检测，主要确定单桩极限承载力;施工后，为验收提供提供依据的工程桩检测，主要进行单桩承载力和桩身完整性检测。桩基承载力的检测技术主要可以分为两个方面，即高应变动检测与静荷载试验。①高应变动检测技术可以细分为凯斯法与凯普威普法两种，检测的本质就是在重锤瞬间冲击桩顶时，桩周围士层将会发生塑性变形，在桩顶对力与速度的变化曲线进行测量，并以引力波为计算依据，对桩基士体系进行计算并确定相关参数，分析其在接近临界点时工作性能，并且要与桩基质量进行结合，以此来确定顶桩基的最大承载力。②静荷载试验法，主要是测量桩基的承载能力，可以进行水平与竖直承载力的检测。此种检测方法主要应用于房建桩基建设的试桩阶段，检测时受力条件更接近实际受力情况，是一种比较常用的检测技术。良好的施工前桩基检测结果能够高效预防高层建筑桩基础沉降。

4结束语

随着现代化进程的不断推进，房屋建筑工程项目的数量以及质量都越来越多，桩基础沉降也越来越频繁的出现在了项目施工建设当中，成为影响工程建设质量以及效率的主要元素。在这种背景下，要想更加高效的完成房屋建筑施工建设，相关单位必须提升对桩基础沉降这种现象的重视，对致桩基础沉降发生的原因进行深入分析，并综合考虑项目实际情况制定更为科学合理的预控措施，才可以有效降低桩基础沉降问题的发生概率。

【参考文献】

【1】冯振启.高层房屋建筑中桩基础施工技术存在的问题与措施分析[J].《门建与装饰材》.2019（30）：39-40.

【2】白翼飞，纪茂全，张德恒，米帅，倪超.房屋建筑桩基础沉降的原因及预控对策分析[J].《建材与装饰》.2019（17）：12-13.

【3】康新权.建筑桩基础沉降的原因及预控措施分析[J].《建筑与装饰》.2020.