对某高层住宅楼桩基础设计及问题探讨

对某高层住宅楼桩基础设计及问题探讨

对某高层住宅楼桩基础设计及问题探讨

摘要：本文结合工程实例，对桩基础结构的形式、设计原则、设计理论及方法，步骤和应考虑的因素及设计中值得注意的问题进行了简单的分析。

美键词：高层建筑；桩基设计；住宅小区；问题；

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动静荷载的一种深基础，其结构型式根据上部结构的特点和地质条件选用．桩基础承载力高、施工速度快、工程质量可靠、经济合理，适用于软弱、复杂的地质条件．因此，桩基础在实际工程中得到了广泛的应用。

1、桩基础的工作特点

桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上

以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀

沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用

已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。

2、工程概况

本工程某住宅小区住宅楼，地下1层，地上11层．采用结构形式为复杂高层结构，屋面高度为35．600m。

3、地质概况

根据“工程地质勘察报告”，工程场地土层分为7个工程地质层，其中③层、⑤层、⑦层又分为2个亚层，⑤1层又分为2个次亚层。各土层特性见表l。

表1工程场地土层特性

4、地下室结构和基础设计思路

在地下室结构和基础设计时必须考虑建筑物超长应采取的措施，设计考虑混凝土收缩和温度应力以及地基不均匀沉降的影响，所以，在结构设计时需采取以下几方面措施：

1)适当距离设置施工后浇带，并加强养护；

2)混凝土掺加膨胀剂、减水剂、粉媒灰及减少水泥用量；

3)合理设计地基基础，严格控制建筑物的沉降和不均匀沉降差．

鉴于以上因索，地下窒顶板和底板采用预留施工后浇带分段浇筑的方法，防止混凝土收缩引起的结构次应力与结构开裂。地下室外墙、底板应采用抗渗混凝土，并采取防腐措施。

5、桩基础设计

本工程采用桩筏基础，基础底面标高为一3．400m，位于③层灰色淤泥质粉质黏土，桩顶标高为一3．300m。楼西边一侧筏板座落于第⑥层缺失的南北向古河道上，东边一侧筏板则位于没有土层缺失的地基土之上，东南角有明浜分布，地质情况非常复杂。桩基础计算采用同济启明星桩基础设计软件pile 2000，由于程序设计上存在不足，不能在同一工程中同时输入2组不同的土层数据，故而不能非常准确地建立起桩基础的计算模型，只能通过建立不同的桩基计算模型进行多次计算。经对计算结果进行比较分析后，确定采取其中相对较为真实的设计方案。

虽然上部传到基础底面上的竖向荷载中心在东西方向的对称轴上，但考虑到东西两侧地基土层上的差异，桩心、荷载重心和基础形心之间的偏心限值要求，单桩长细比以及桩端持力层等方面因素，在设计时应使桩的竖向承载力设计值尽量接近，因此，东西两侧应选择两种不同的桩型，桩型的主要设计参数见表2。

表2桩型设计参数内容

由于pile2000程序的局限，单桩竖向承载力设计值是根据公式估算得出，然后在程序中自定义。考虑单桩承载力上的差别，东西两侧布桩数量不同，且未采用对称布置(见图1)。

5.1桩型选用

合理选择桩型是设计的前提和工程质量优劣的关键。选择桩型，应根据上部结构的型式、荷载、地质条件和环境条件以及当地的桩基施工技术能力与经验等，选用技术先进、经济合理、安全适用的桩型。本工程为高层建筑，建筑荷载大而集中，对控制沉降要求较严，水平荷载较大。综合上述因素，本工程选用静压式(PHc)预应力高强混凝土管桩，桩安全等级二级，桩混凝土强度等级c80，采用设计标准图集《预应力混凝土管桩》(03SG409)的PHC―C一400(95)桩。

5.2桩的布置

确定桩距与布桩时，应考虑群桩效应，群桩基础与单桩相比，在竖向荷载作用下，不仅桩直接承受荷载，而且在一定条件下桩问土也可能通过承台底面参与荷载；同时各个桩之间通过桩间土产生相互影响；来自桩和承台的竖向力最终在桩端平面形成了应力的叠加，从而使桩端平面的应力水平大大超过单桩，这些方面影响的综合结果就是使群桩的工作性状与单桩有很大的差别，本工程为框架一剪力墙结构。因此，在框架结构的承重柱下，借助承台设置若干根桩，构成独立的桩基础；在剪力墙结构部位，设置联合承台基础。根据《建筑桩基技术规范》规定，桩距采用埘(d为管桩直径)。

5.3承台设计

最台作为把分散的桩群联结成一个整体基础，并把上部结构集中而复杂的荷载分配给每根桩的结构；桩和柱或墙作用于承台(板)的力大而集中，使承台的受力条件十分复杂．因此，承台必须具有足够的刚度和强度。承台设计应包括确定承台的形状、尺寸、高度及配筋等，必须进行局部受压、受剪和受弯承载力的验算，并应符合构造要求。

6、桩基础设计值得注意的问题

6.1关于桩基础抗压静载试验

在桩基础设计过程，为了缩短工期,首先根据地质勘察报告提供的参数估算单桩承载力极限值，根据这个极限值进行桩基础设计并施工，工程桩施工结束后再进行抗压静载试验。但是，这个方法不具有科学性。桩基础设过程中抗压静载试验是一个十分重要的环节。抗压静载试验直接影响到桩基形式、桩规格和桩入土深度,施工难度。

通过科学试验,取得准确数据,使设计方案更加合理、可行和经济，远远超过缩短工期所获得的效益。

6.2桩基础钢筋的设计

桩身箍筋。箍筋应采用螺旋箍，直径不小于6cm，间距宣为200～300mm，受水平荷载较大的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于为100mm，当桩身位于液化：trJ=g范围内时箍筋应加密，当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准<混凝土结构设计规范)GB50010的有关规定，当箍筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。桩主筋保护层厚度。灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注桩的主筋的混凝土保护层厚度不得小于50mm，而最新设计规范尤其是对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范则要求普通钢筋和预应力直线形钢筋最小混凝土保护层厚度应根据桥梁所在环境而适当增大。

6．3桩基础的防护

防冻。在冬季寒冷地EFh于冬季较厚的冻土层、冰冻层等对桩基础容易产生方向向上的切力，而若上部荷载较小同时桩基础埋藏较浅则切向力则会导致桩基础上拔现象，因此在设计过程中应采取在桩身涂抹工业用凡士林、渣油等隔离材料或在桩外设置钢套管或钢筋混凝土套管，并在其内部填充隔离材料亦或采取减小桩身直径的方法来减小上切力等。防撞。在一些地区尤其是山区等自然坡度较大并处于季节性河流的地区，该类地区在雨季容易产生泥石流等现象，其发生时夹杂的漂卵石等对桩基础容易产生撞击而破坏作用，在设计过程中可采取在可能遭受撞击的桩基础表面设置钢板或钢套筒、在桩基础前迎泥石流方向设置独立的防撞钢筋混疑土或钢管混疑土桩来抵御冲击。防腐蚀。人类排放的盐碱水以及工业污废水等流经或浸渍到桩基础时则会对桩基础产生很大的腐蚀作用，因此在设计过程中应采用抗侵蚀的硅酸盐水泥或采取在桩表面涂刷数层热沥青等防腐材料来抵御。

7、结束语

桩基础对基础设施建设中的工程质量、造价及使用寿命都在很大程度上其决定性作用，因此，在桩基础设计过程中应结合当地地质情

况以及基础所受荷载来充分进行论证，从而实现在保证质置的前提下减少桩基础数量、节约工程投资的目的。

参考文献

【1】建筑桩基技术规范(JGJ 94―2008)【M】．北京：中国建筑工业出版社，2002，

【2】刘金波．建筑桩基技术规范理解与应用【M】．北京：中国建筑工业出版社，2008．

【3】宰金珉．复合桩基础理论与应用【M】．北京：知识产权出版社／中国水利水电出版社．2004．

【4】张云军，等．浅析桩梁结构复合桩基的简化设计方法【J】．岩石力学与工程学报，2004，23(12)．

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