建筑物桩基础选型设计

建筑物桩基础选型设计

王启程赵智泉

浙江南方建筑设计有限公司浙江杭州310000

摘要：高层建筑出现以后，地基基础问题变得复杂。高层建筑与其它建筑一样，可以采用多种基础方案。桩基础就是高层建筑常用的一种基础形式，在应用过程，需要设计人员考虑诸多因素，选择一个技术相对先进、可靠，且经济上合理的最优方案。在高层建筑桩基础设计过程中出现了很多的问题。下面本文从高层建筑中桩基础设计的一些问题入手，综合分析了基础选型、保证安全、降低造价等方面的问题，旨在提高高层建筑结构桩基础设计的整体水平。

关键词：高层建筑；桩基础；选型设计

某中天会展城为一大型项目，结构高、荷载大而且分布不均匀，这对基础设计提出了更高的要求。由于基础的设计与施工和上部结构类型、荷载特征、周围环境联系十分紧密，如何选择合理的基础形式，对于保证安全，降低造价起着举足轻重的作用。

1工程概况

中天会展城，处于贵阳行政、金融、经济、文化核心区域，是一项大型综合性项目，场地北侧、西侧和南侧临近重要市政设施及高大建筑物，工程环境复杂，其中A1-5、A2-1栋位于A3组团的北侧，该两栋楼地上32层，裙房2层，设架空地下室一层，地下室底板标高为1274.50m，+0.000标高为1280.00m。最大柱下荷载标准值约为20000kN，结构体系为框架剪力墙，工程重要性等级为一级。

场地属溶丘洼地组合地貌，自然地面标高1360.20m～1365.70m，地形相对高差5.5m。场地土自地表向下依次由杂填土、残积红粘土及三叠系中统关岭组中厚层状泥质白云岩构成，下覆基岩为中风化白云岩，场地未见土洞发育，但局部地段溶蚀洞隙较发育。场地覆盖土层等效剪切波速为150～250m/s，场地土为中软土，场地类别为Ⅱ类，卓越周期0.161s。地下水类型包括第四类松散岩类孔隙水及基岩岩溶裂隙水两种类型，水动力特征为无压水，地下水标高1258.00m，对混凝土和钢筋均无腐蚀性。

2桩基础选型

桩型选择要做到经济合理、技术可行，除了应满足建筑物结构荷载、变形的要求，同时应考虑成桩的可能性及对环境的影响。拟建建筑物基础的选型应综合考虑设计、施工、场地条件等各方面的因素。

目前贵阳地区常用的桩型有预应力管桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩。

上述三种桩型各具优缺点，根据本工程实际情况分述如下：

预应力管桩具有质量稳定、混凝土强度高、耐打性好、桩身承载力高、施工进度快、施工现场整洁、安全可靠、经济环保的优点，对于本工程场地，由于岩石地基持力层较浅，配置长桩较困难，而且本工程荷载较大，采用预应力管桩需要采用桩径也较大，不经济，且“挤土效应”比较明显，所以不建议采用预应力管桩方案。

钻孔灌注桩的成孔直径大，受力清楚，施工方便，用这种桩能钻夹层，将桩端可靠地支承在中风化白云岩持力层上，桩承载力高，桩端的嵌岩情况也较好。这种桩虽然具备单桩承载力高的优点，但该桩型造价高、工期长、施工难度较大和成桩质量难以控制，对嵌岩桩，桩底部“沉渣”难以清理干净，往往造成桩在荷载作用下变形较大，单桩承载力不能满足设计要求，所以对于本工程也不建议采用钻孔灌注桩方案。

人工挖孔桩的优点是可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪声小，场区各桩可同时施工，桩径大而且能使桩穿越杂填土层和可塑、硬塑粘土层和强风化岩层，直接伸展到中风化岩层，底部直径可扩大，使桩作为端承桩，不仅沉降量小，还可以获得很高的单桩承载力。虽然本工程局部地段溶蚀洞隙较发育，但是进行揭穿溶洞等处理后，地基稳定，场地中风化白云岩分布广厚，承载力高，地基的整体稳定性较好，本工程可采用人工挖孔桩方案。

综合考虑本工程场地中风化持力层较浅，桩长较短，最后确定采用人工挖孔桩，即经济又满足承载力要求。

3桩基础施工中的若干问题

由于工程地质条件的复杂性及其他诸多因素，施工中难免遇到异常情况，现就以下几种情况分别论述。

3.1设计桩长与实际施工桩长不符

施工中若发现设计桩长与实际桩长不符，应立即停止施打，仔细检查原因。这里可能存在三种情况。其一是持力层起伏比较大，因此在施工过程时，现场施工单位双控较难。同时由于勘察手段使用不合理或取样桩间距过大，造成对持力层的起伏不明确，所以设计要求必须采取双控。但具体施工时施工单位往往难以把握，经常出现控制设计深度达到，而锤击贯入度或者油压值不达标；还可能出现锤击贯入度或者油压值达标，而设计深度不够。其结果就是桩长度与实际不符。

3.2地质报告误差

地质勘察报告中的qs、qp参数未被准确提供，导致一些勘察单位所提供的参数过高，如果设计单位根据此参数进行桩基础的设计工作，极有可能出现单桩承载力和实际出现误差。即桩实际承载力比计算值小，因此先做试验以便确定桩基础合理的桩长及承载力成为必须；还有一种情况是可能地质勘察报告未曾查明有无孤石，在压桩过程中现场施工单位野蛮施工，这样一来，不但会导致实际施工中管桩无法压入，也很可能导致静压桩桩端或者桩身压碎。

3.3有可能因为土层本身情况，如孔隙水压力（饱和砂土产生）的产生导致无法压入桩基

此种情况须从施工措施来具体解决。合理地确定施工顺序，可以采用跳打方式，以期使先期施工所产生的孔隙水压力消散后再进行下一根桩的施工；在静力压桩施工时必须选择有足够压桩力的施工机械，应该避免抬机等现象；还可以采取引孔或者设置排水孔等多种措施尽可能减少空隙水压力。同时应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。

4完善建筑物桩基础的选型设计工作

4.1桩基础检测

（1）高层建筑桩基工程的设计与施工质量意义重大，合理选择桩型是结构设计的一项重要而又关键的工作，本工程根据工程地质条件、施工条件、上部结构性质等多方面因素进行综合择优选择桩基础的类型，使桩基设计满足安全实用和经济合理的原则。（2）所选桩基础方案在贵阳中天会展城项目A1-5、A2-1栋中已经应用，其承载力及位移都能满足设计要求，设计真实可靠。（3）检测时先进行低应变动力检测，根据低应变检测实测资料，选择具有代表性的桩进行静载试验，通过综合分析动静检测资料，能够合理、可靠地评价整个桩基工程的施工质量。

4.2通过试验确定单桩竖向抗压承载力特征值

在初步设计阶段，一般根据地基土的物理指标与承载力之间的经验关系来估算单桩竖向抗压承载力特征值。但很多时候桩的实际承载力与估算值之间的差距或者误差非常大，所以经估算公司估算出来的估算值一般需经过试验桩、试打桩来验证并进行调整。以下为两种试验方法：

1）静载试验桩

在施工图设计阶段，一般采用静载荷试验得到合理的桩承载力和其他设计参数。此法适用于设计等级为甲级且地质条件较复杂的管桩基础工程。

2）试打桩

在正式施工前通过试打桩配合高应变动测法确定。适用于应用管桩多年且设计经验较丰富的地区，包括地质条件不复杂的设计等级为甲级的管桩基础。根据)、一东的统计数据表明：一些有经验的测试单位，用高应变动测法检测的单桩竖向抗压承载力的误差可控制在15%以内。相比静载荷试验，该方法试验费用低，时间短，测试桩数多，在广东地区得到了广泛应用。

综上所述，桩基工程是一个复杂而严谨的过程，在采用桩基础的过程中，首先要加强对桩基础试桩过程以及工程桩的检测，以便准确计算出桩的实际承载力与估值计算之间的差距。为最终设计人员确定合适的施工方案提供准确详实的数据，这样才能带来良好的经济效益及社会效益。

参考文献

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[2]吴文超.建筑物桩基础选型设计[J].建设科技,2010,19:86-87.

[3]杨舟洋.软弱地基上的建筑基础选型研究[D].西华大学,2016.