桩基础设计与施工要点分析

唐可　司敏

摘 要：随着建筑数量的不断增多，建筑规模的不断壮大，桩基础施工技术在建筑施工中得到广泛使用，在建筑结构设计中也发挥出了不容小觑的作用。为此，详细分析了桩基础设计与施工要点，提升建筑结构中桩基础设计水平，推动建筑企业的健康发展。

关键词：建筑结构；桩基设计；分析

中图分类号：U443                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）12-0004-03

0 引言

桩基础结构作为建筑工程施工的重要组成部分，既有助于提高建筑工程施工整体的稳定性，又能为建筑工程施工提供强有力的技术支持。为此，对桩基础设计与施工要点进行深入探究十分必要。

1 桩基础设计要点

1.1 桩型的选取方式

桩基选型是桩基础设计中的要点内容，也是一项基础性设计工作。桩基选型的合理性，对基础安全起到了决定性作用。桩基选型难度很大，需要考虑大量的因素，比如现场的地质条件、建筑物的特征、各类桩的施工难度以及地形等，唯有全面考虑才可以选取出最为合适的桩型。由于选取的基本标准存在差异，因此最终选型也会有很大区别。桩型选取方式有以下4种。

1.1.1 根据荷载类型进行选取

一般荷载主要有竖向荷载、水平荷载等，这些都会直接影响桩的竖向、水平承载力，所以在选取桩型的过程中需要对此进行充分考虑。假如承载过大，就必须对桩径与桩长进行加大。如果单桩承载力太小，则要增加桩的数量，否则难以将地基的价值有效发挥出来。

1.1.2 根据地质条件进行选取

在工程项目的施工中，经常会遇到各种各样的地质条件，如黏土地质、淤泥地质、硬土层等，对此需要根据地质条件选择合适的桩型。

黏土地质比较适合使用冲孔灌注桩。淤泥地质适合使用预制桩，一般不建议选择灌注桩，因为其成型可靠性较低，桩身质量无法得到保障。对硬土层建议使用灌注桩。

1.1.3 根据施工条件进行选取

在市区进行施工，建议选择静压预制桩。静压预制桩不会影响周边居民的正常生活，施工周期也不长。打入式预制桩通常有预应力管桩、预制方桩两类，前者具有较高的承载力和比较强的穿透力，经济性也比较好；后者则具有施工速度快、强度大等优势，但需要耗费大量钢材，使用的成本比较高。

1.2 桩型选取对桩间距的影响

桩承载力的大小直接影响着桩间距的大小，为保证桩间距设计的合理性，需要明确桩基的类型，即明确桩基是端承桩还是摩擦桩。假如是摩擦桩就需要适当增加桩间距，因为此类桩型对桩侧土体会带来一定影响。否则桩间距太小，可能会导致桩基承载力降低。端承桩则可以选取比较小的桩间距，因为其承载力源于桩端，对桩侧土体影响非常小，因此就不用考虑桩间土可能会出现沉降的情况。

1.3 桩基受力计算

1.3.1 桩基竖向承载力计算

在结构设计过程中，要注意方向承载力计算，分析桩基的承载力和重力。在计算竖向承载力的过程中，应注意桩基的承载力分析，对各环节与桩基进行综合分析，以满足目前桩基的设计要求。当设计过程中出现偏心竖向荷载问题时，必须改进现行桩基设计标准，以保证结构的合理性和安全性。对建筑进行全方位的荷载分析，开发灵活分析和控制方法，以确保在发生地震等地质灾害时，确保建筑物的稳定。

1.3.2 单桩竖向极限承载力计算

在桩基的各个设计环节，都要注意极限承载力。在设计过程中，要区分桩基设计是甲级还是乙级。为确认单桩静载试验及乙级桩基础设计科学合理，应结合周边地质条件和工程要求等综合情況进行相应试验。必须严格控制各个环节，确保检验的准确性和充分性。如果桩基为丙级，在决策过程中必须按照现场测量方法进行测试，以便综合分析确定各个极限端口的阻力及其承载力。

对于大直径桩，其限端阻力可通过岩基平板载荷试验确定。对于岩桩，也可通过岩基荷载试验确定。一般来说，桩的单边阻力和极限阻力可以使用预测装置进行测试和确定。在试验过程中，应建立相关的描述数据曲线的标准体系，以保证根据经验参数确定单桩竖向极限承载力。

1.4 桩长的设计

在建筑结构桩基础设计中，桩型与桩长是两个需要重点考虑的参数，这两方面参数的合理选择也是提高设计效果的关键。在设计环节中，通常需要综合考虑力学性能和成本造价两个方面的因素。

以某住宅项目为例，由于该项目的施工工期较为紧张，因此在设计环节中，建设单位的原方案中要求采用规格为D400的预应力管桩。这类管桩的承载力为850 kN，桩长则设置为16 m。

但在经济效益分析后，相关单位发现，这种桩基础设计虽然能够在力学条件上满足要求，但其造价高达160元/m?，实用价值受到制约。经过相关单位统一会商研究后决定，在确保桩长不变的情况下，使用预制钢筋混凝土小方桩取代上述的预应力管桩。该方桩的规格为250 mm×250 mm，其承载力为600 kN。经过理论计算后发现，该方桩的造价仅为50元/m?，力学性能满足设计要求，综合性能更为优异。

1.5 桩间距设计

桩间距设计也是桩基础设计中的重要内容，需要引起设计人员的高度重视。通常情况下，桩与桩的间距是指各个桩基中心点之间的距离。该距离的具体数值大小一般为桩基直径的3～4倍。若是桩间距过小，后期施工时会增加施工难度。在施工结束后，过小的桩间距也会增加桩基的沉降量。若是间距过大，则会增加桩基下方承台的建设体积及施工时各种建筑材料的用量，从而增加建筑基础工程的施工成本。

在确定桩基最小中心距时，应当充分考虑桩基周围土壤类型及成桩工艺。若是采用非挤土以及部分挤土灌注桩时，桩基总排数在不少于3排，桩基数量不少于9根。整体为摩擦型桩基时，桩与桩之间的最小中心距不得小于3倍桩基直径，其他情况下桩基中心距不得小于2.5倍桩基直径。

若是采用挤土灌注桩，且桩基穿越的为非饱和土，则桩基总排数在不少于3排，桩基数量不少于9根。整体为摩擦型桩基时，桩基中心距不得小于3.5倍桩基直径，其他情况下不得小于3.5倍桩基直径。

若是穿过的土体为饱和土，则当桩基整体采取上述平面布置形式时，桩基中心距不得小于4倍桩基直径，其他情况下不得小于3.5倍桩基直径。若是选择挤土预制桩，则无论采取任意桩基平面布置形式，桩与桩之间的中心距都不得小于3倍桩基直径[1]。

2 桩基础施工要点

2.1 认真筹备前期的工作

在桩基施工前，应进行现场调查，做好技术准备和资源准备，保证施工步骤的顺利实施。地质与地形勘查是野外考察的重点，对施工场地周围的气象条件和岩层的硬度进行观测和记录，检测周围水体的峰顶及地下水位的水量与水质。室内照明及周边环境的污染情况也是实地考察的重点。

在制订施工方案前，一切细节都要加以考虑，所以要实地考察要覆盖房子的所有细节。在技术准备上，应事先制定好桩基计划、施工工艺次序和所需的设备。

2.2 预制桩施工技术

预制桩施工技术在建筑工程桩基础施工中起到至关重要的作用。若想保证预制桩施工的效果，施工人员必须事先确定打桩的顺序，并结合实际施工需求选择适合的预制桩施工技术。例如，常见的射水沉桩施工技术，适用于沙土层地质条件，能大幅度提高建筑工程桩基础施工的质量。实际施工中，技术人员还需要提前规划施工范围、桩基数量等，做好接桩施工安排，并全面检查桩体结构的顶部情况。一旦发现顶部损伤的情况，应立即指派专门的工作人员进行修复处理，并做好清理工作。面对预制桩结构变形的问题，应第一时间对其进行处理并开展二次检查工作，确保所有数据参数达到相应的检验标准后，再将其投入施工现场，以免产生不必要的质量问题。

2.3 静力桩施工技术

静力桩施工技术是十分常见的桩基础施工技术。静力桩施工技术主要可以分成以下5个步骤。

2.3.1 桩机就位

在正式进行施工之前，工作人員应对压桩机进行质量检验，确认无误后按照施工方案的要求，使压桩机到达预定位置，并确保桩机夹持钳口中心（可挂中心线陀）与地面上的样桩对准。在确认压桩机位置无误后，将长步履（长船）落地受力，从而为静力桩后续施工打下基础。

2.3.2 起吊、搬运桩体

在压桩机基本就位以后，将提前准备好的桩体结构吊运到施工位置，在确定桩体本身没有质量问题的情况下，确保起吊点的准确性和合理性，避免起吊点不合理导致桩体脱落等问题。

2.3.3 稳桩

稳桩是静力桩施工过程中比较重要的步骤，主要是对吊运到桩位上的管桩结构进行临时固定。在此过程中应确保桩体位置始终保持不变，利用压桩机将预制桩插入桩位，调整桩体垂直度使桩体保持竖直。到达预计位置后，对每一条桩的十字桩尖进行焊接，从而确保桩体结构的稳定性。

2.3.4 压桩

桩体准确无误地到达桩位以后，应秉持着连续性原则进行施工，同一桩体的压桩间隔时间不应超过30 min。安排专门的工作人员，负责对桩体入土深度和压力表读数等进行记录，在压力表显示异常的情况下，第一时间停止施工。

根据地质资料确认是否存在岩层无法穿过、桩体是否折断等，在没有问题的情况下，可适当调整压桩速度，一般以1～2 m/min为宜。

2.3.5 接桩与送桩

将桩体打入特定深度以后，可以利用焊接技术进行接桩施工。在正式焊接施工前，对两端接口位置存在的杂质进行处理，待其彻底干燥以后进行后续施工。保证上下桩体垂直对齐，在位置没有偏差的情况下利用电焊条打底。在此基础上利用焊条满焊，控制好焊缝的形状和位置，避免出现桩体焊接部位变形的问题。

焊接结束3 min左右可以开始加压，避免焊缝处温度过高导致的结构变形和脆裂问题。在送桩的过程中，应对送桩杆的中心线位置进行检查，使之与桩的中心线重合，避免送桩轨迹偏差导致的质量问题[2]。

2.4 钻孔灌注桩施工技术

由于打桩设备的重力相当大，为了提高与打桩机械直接接触的地基表面的支撑力，在现场土壤平整时必须铺上相应厚度的砂土，防止地表不均匀沉降，从而影响引孔施工的垂直。一般情况下，履带打桩设备的基础承载力为100～130 kPa。如果地面石块的铺设情况不能满足要求，可以采用加铺步路上的石板来减轻土体的压力。

采取钻孔灌注桩方式时，必须充分考虑到下水道和泥浆沟。若采用的是钻孔灌注桩的硬地基，要在桩基础上铺设泥浆池、沟槽、下水道等。在土位处开挖成桩后，要井然有序地排除泥土，并进行文明施工，从而极大地提高工程效益。在地基沉降施工中，地面平整技术如同预制式打入桩一样，管道下沉时，需要进行锤击和振动，所以桩机对地基的承载力也有一定的影响。

3 结束语

桩基是建筑结构中不可或缺的重要组成部分，一旦出现问题，建筑结构也必然会出现各种问题，轻则影响结构稳定性，重则可能导致不均匀沉降、倾斜、塌陷等安全事故。所以，必须要对桩基础设计及施工要点的研究高度重视。

参考文献

[1] 何建翰.建筑工程地基基础及桩基础施工技术[J].中国建筑金属结构，2021（12）：91-92.

[2] 杨华宝.建筑结构中桩基础设计方案探析[J].建材与装饰， 2019（24）：67-68.

收稿日期：2023-09-05

作者简介：唐可（1977—），男，湖北武汉人，硕士研究生，一级注册结构工程师、高级工程师，研究方向：结构工程。