建筑混凝土結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

劉 偉

（河北拓樸建筑設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050000）

1 高層建筑樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)

1） 高層的樁基礎(chǔ)在施工時(shí)，樁基礎(chǔ)能夠伸入到地層深處，根據(jù)地質(zhì)情況的不同，有的樁基礎(chǔ)甚至可達(dá)五六十米的深度，這樣就能夠保證樁支撐到堅(jiān)硬的土層或巖層上，使其具有較高的承載力和穩(wěn)定性，滿足來自建筑上部的荷載；2）樁基在豎向剛度較大。單樁或群樁設(shè)計(jì)時(shí)須能夠有效承受高層建筑物的全部荷載，并且還要避免產(chǎn)生不均勻沉降的問題，這對(duì)于保證高層建筑的穩(wěn)定性具有重要意義；3） 無論是單樁基礎(chǔ)或是群樁基礎(chǔ)，都具一定的抵抗建筑側(cè)向水平荷載的承載力，都能夠有效抵抗來自側(cè)向的傾覆力，保證建筑不會(huì)因側(cè)向水平荷載而倒塌，樁型不同，抗側(cè)向承載力差別較大；4） 在實(shí)際施工時(shí)，如果遇到地基下含有飽和沙土或粉土等，樁身不僅能夠穿過液化土層，而且還能夠穿過堅(jiān)硬的土層直接到達(dá)地基下堅(jiān)硬的巖石或土層上作為樁基礎(chǔ)的支撐著力點(diǎn)，這樣就能夠有效抵抗地震引起的液化問題。

2 建筑工程常用樁基礎(chǔ)類型

2.1 預(yù)制樁

預(yù)制樁是一種運(yùn)用機(jī)械設(shè)備，在工廠提前制作的樁構(gòu)件，從工廠運(yùn)輸?shù)焦こ痰攸c(diǎn)，再用專門的機(jī)械設(shè)備壓入或者振入的方式直接打入土層中。按照材料不同又可以分為木樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁以及組合樁等。每一種都有其各自的特點(diǎn)，也有其不足之處。

2.2 灌注樁

灌注樁是現(xiàn)代高層建筑常用的樁基礎(chǔ)類型之一。其施工原理是利用專門的機(jī)械鉆孔或者人力挖掘等方式在地基上形成樁孔，將把扎好的鋼筋籠投入到鉆孔中，然后再澆筑混凝土振搗成型，根據(jù)樁孔成型以及澆筑方式的不同又可分為泥漿護(hù)壁成孔灌注樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁、沉管灌注樁與內(nèi)夯沉管灌注樁、干作業(yè)成孔灌注樁等。

3 樁基設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1 剛性樁基設(shè)計(jì)

在對(duì)剛性樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)師要對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的條件以及工程地質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)地考察，科學(xué)分析工程所在地所在的土層地質(zhì)特點(diǎn)，通過綜合考量來確定樁基礎(chǔ)的類型和各種參數(shù)。具體來說，首先要通過合理計(jì)算來確定基礎(chǔ)平臺(tái)的平面尺寸和埋入土層的深度。然后根據(jù)建筑物的全部荷載以及自然因素等條件來確定樁基礎(chǔ)的數(shù)量類型和整體平面布局。最后不僅要對(duì)單樁承載力進(jìn)行實(shí)地預(yù)算，而且還要對(duì)地基下的群樁進(jìn)行整體驗(yàn)算，檢查其是否能承載建筑物所產(chǎn)生的全部重量。另外，在確定剛性樁基礎(chǔ)中樁的數(shù)量時(shí)要結(jié)合建筑物的豎向荷載以及單樁承載力特征，二者共同分析來確定，另外，一般情況下樁與樁之間的距離應(yīng)該在樁直徑的3～4 倍之間，在設(shè)計(jì)時(shí)還要將樁與樁之間的分擔(dān)荷載充分考慮在內(nèi)。

3.2 減沉樁基設(shè)計(jì)

在減沉樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)參數(shù)主要根據(jù)基礎(chǔ)的沉降量來確定，不同于剛性樁基礎(chǔ)，減沉樁主要是起控制沉降作用。這種樁基礎(chǔ)主要是用于軟弱地基或?qū)Τ两狄筝^高的工程。減沉樁基礎(chǔ)具體設(shè)計(jì)思路是：首先充分利用天然地基的承載力。其次要有效發(fā)揮減沉樁控制地基沉降的作用，最大限度的發(fā)揮單樁的承載力。最后盡量發(fā)揮天然地基和樁基礎(chǔ)，二者的共同作用，減沉樁基礎(chǔ)樁間距較大。

3.3 試樁的重要性

在樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)前期，試樁對(duì)整個(gè)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)都有重要意義。因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段無法對(duì)地質(zhì)情況和施工情況進(jìn)行精準(zhǔn)的把握，計(jì)算值于實(shí)際承載力通常有較大差別，樁基礎(chǔ)的實(shí)際承載力可能大于估算值，也可能小于估算值，因此做好試樁工作可以有效合理控制樁數(shù)，應(yīng)用實(shí)際測(cè)試的數(shù)值來指導(dǎo)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程，不僅可以減少工程投入，而且還能夠運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)來提高樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，還能夠?yàn)闃痘A(chǔ)的規(guī)格、形式以及施工可行性提供準(zhǔn)確的參數(shù)。

4 高層建筑樁基礎(chǔ)施工中存在的問題

由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件復(fù)雜，再加上難以預(yù)料的地質(zhì)因素，高層建筑的樁基礎(chǔ)在施工中經(jīng)常會(huì)碰到一系列問題。這就需要設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中深入研究，充分考慮施工中可能出現(xiàn)的問題，從而保證施工的順利進(jìn)行。具體來說，首先持力層的起伏大。在樁基礎(chǔ)的施工過程中，由于持力層的起伏太大，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工的出現(xiàn)雙控困難，產(chǎn)生這種問題的原因有勘察鉆孔的間距太大，勘察未按規(guī)范要求對(duì)特殊復(fù)雜地質(zhì)情況區(qū)域進(jìn)行加密鉆孔等措施，所以雙控設(shè)計(jì)過程中必須采取的合理措施；其次地質(zhì)報(bào)告中的誤差，高層建筑的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)確的地質(zhì)報(bào)告，如果地質(zhì)報(bào)告中有誤差，不僅會(huì)使設(shè)計(jì)師在選擇參數(shù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確，而且還會(huì)造成樁無法壓入地基土層中，甚至?xí)斐晒軜稊嗔褦?shù)量的嚴(yán)重后果；最后土層自身的情況。在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中組成自身的意外情況，也會(huì)給樁基礎(chǔ)的施工帶來一系列不良影響。

5 結(jié)語

總之，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)中的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)于高層建筑的整體穩(wěn)定性和安全可靠性具有決定性的作用，因此必須要求樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作緊密結(jié)合地質(zhì)情況。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不但要充分了解高層建筑各種樁基礎(chǔ)形式的工程特點(diǎn)和適用條件，而且還要理清樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的各種實(shí)際問題，切實(shí)做好高層建筑混凝土的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，確保高層建筑樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和可靠度。