建筑桩基础设计探讨

冯开宇

摘 要：桩基是一种历史悠久且应用广泛的基础形式，常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构以及在沉降方面有较高要求的建筑物的基础。因此，建筑桩基础设计直接关系到建筑物的稳定性。文中，主要就针对建筑桩基础设计进行了探讨。

关键词：桩基础;设计;荷载

随着经济发展，城市中各类高层建筑拔地而起，作为高层的基礎部分往往在整个建筑物投资中占据了很大的比例。而高层基础往往采用桩基础，因此，如何选择合理的桩基础形式，对于保证安全，节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。这就要求我们设计人员对每个建筑物的勘察报告进行仔细分析，选择一个最优化的基础方案。笔者就以下几方面对桩基础设计中值得注意的问题进行探讨。

一.静载荷试验确定单桩竖向承载力特征值的重要性

目前的桩基础设计过程，往往先根据地质勘察报告提供的参数确定单桩载力设计值，根据这个估算的单桩承载力直接进行桩基础设计并施工，待基础施工完成后再进行工程桩竖向承载力检验。实际上这个计算的单桩竖向承载力特征值是一个经验取值。在地质报告中单桩竖向承载力特征值按下式进行估算：Ra=QpaAp+Up∑Qsa1i

式中：Ra：单桩竖向承载力特征值（kpa）

Up：桩身周边长度（m）

Qsa：桩周第i层土的磨擦力特征值（kpa）

1i：桩周第i层土的厚度（m）

Qpa：桩端土的承载力特征值（kpa）

Ap：桩底端横截面面积（㎡）

其结果仅供参考，在大多数情况下这个计算值小于单桩静载荷试验值，是能满足设计要求的，有些相差幅度较大，因此按试桩获得的实际承载力将会按地质勘察报告估算的承载力来布置基础将产生很大的经济效益。但是，有些情况是桩机全面进场后发现该桩型不适合本场地施工或发现桩承载力远小于地质报告提供的计算值，此时再改桩型或因桩基已施工完毕，补充桩数也很困难，如仍按计算值进行桩基施工，桩基础就会发生安全问题。所以现场单桩静载试验确定单桩竖向极限承载力显得十分重要。

二.桩基方案的选择

桩基础设计中桩基方案合理选择均会对基础设计产生重大的影响，合理的桩型将产生巨大的经济效益。

（一）分类。第一，按照承载性分类：端承型桩、摩擦型桩;第二，按照使用功能分类：竖向抗拔桩、竖向抗压桩、复合受载桩;第三，按照桩身材料分类：钢柱、混凝土桩、组合材料桩;第四，按照桩的方法分类：挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩。

（二）具体工程分析。金堂某安置房2#地块，总建筑面积18万平方米，地下一层，地上28层，高层住宅小区，剪力墙结构，根据地勘报告，土层分布为素填土，粉质粘土，细砂层，松散卵石，挖至地下室底板时，土层是细砂层，距稍密卵石层还有3～4M，故不能直接采用天然基础， 由地勘报告建议，应采用桩基础，桩方案有人工挖孔桩，预应力管桩，钻孔灌注桩，CFG桩复合地基.现以6#楼为例，作几方面比较：

通过以上分析，管桩最便宜，但施工困难，可实施性差.在本工程中，钻孔灌注桩无论从造价还是施工工艺上，相比其他桩型更具有优势，故选择钻孔灌注桩.

由此分析，根据具体工程情况，进行不同的桩基础比较，从而选出更适合本工程的基础形式具有很重要的意义。

（三） 桩长的重要性。同样桩基设计中对桩长的选择也至关重要，在某一高层住宅桩筏基础设计中，根据勘察报告采用D500预应力管桩，可选桩长有：桩长25m ，单桩承载力特征值Ra=900kN;桩长34m，单桩承载力特征值Ra=1300kN.采用25m桩，约需要桩数290根;而采用34m 桩，则需要工程桩200根。从桩本身而言，两种方案总的工程桩延米数量相当，但我们分析一下由此而相对应的筏板设计，采用25m 桩为满樘布桩，所需筏板厚约为1200mm，而采用34m 桩为墙下布桩，筏板厚可减至900mm，经济效益明显。因此，我们设计人员在桩基础设计中一定要采用多方案比较，选择合理的桩型与桩长。

三、桩基础设计的常见问题

（1）标高与平面布置。标高和平面位置布置是桩基设计和现场测量放线确定桩位桩长的重要依据，但实际设计中容易被忽略，存在的问题如：柱底轴力图的柱网关系与建筑图不一致;桩群承载力合力点与长期荷载重心偏离过大;勘察报告上标高与设计所用标高不一致，无法确定持力层的标高;桩基础施工图中没有明确持力层层号及桩进入持力层的深度。

（2）地下水位。正常使用阶段存在的抗浮问题，则需要进行专门的抗浮设计，常用有抗拔桩、抗拔土锚、利用基坑支护桩和增加地下车库覆土厚度等设计方法。对于施工期间存在抗浮问题的只需要在施工期间注意降排水和监测即可。

（3）沉降计算。高程建筑由于主楼与裙楼上部结构荷载差异很大，二者桩型、桩长、桩持力层均有较大差异，应进行沉降验算，后浇带也是实际解决此类问题较为实用的方法，总说明中应见后浇带的施工要求;

（4）配筋长度与配筋率。为确保质量，对不同桩型、不同受力特征、复杂土层条件下桩基的配筋长度和配筋率规范中均有不同规定，此方面应注意的问题如：应根据计算进行配筋;挖孔桩桩径不小于800mm，会有层数不多的情况下挖孔桩桩身配筋率有的过小，应按GB50007-2011第8.5.2条进行合理调整;按JGJ94-2008要求，根据验算发现抗拔桩钢筋配筋不足;抗拔桩应提供抗拔承载力特征值，抗拔桩应通长配筋，才符合JGJ94-2008第4.1.1）条;人工挖孔桩按端承载桩设计配筋长度应满足GB50007-2011第8.5.3条;基桩系摩擦端承桩，在坡地上（基岩坡差很大），基桩配筋宜通长配置;沉管灌注桩钢筋笼长度应穿过软弱层，才满足GB50007-2002第8.5.3条等。

（6）桩间距。为了避免挤土效应对成桩质量的影响，设计中应控制桩间距在允许范围之内。桩距过小，考虑到施工的实际情况，采用跳打方式不是解决问题的，最佳途径首先应考虑调整布桩。

（7）桩身强度与耐久性。规范对桩身强度验算和耐久性明确了要求，桩身强度应根据GB5007-2011第8.5.10条验算;应根据规范确定地下砼构件环境类别划分与对应的钢筋混凝土构件保护层厚度;应根据场地的环境类别及设计要求决定砼强度等级。

总之，桩基工程是一繁重而复杂的过程，我们设计人员一定要考虑到每一个环节，统筹兼顾，从各方面使之合理化。好的设计不仅仅是要保证建筑物安全，更要使设计经济合理。