建筑・规划・设计 民营科技 而 瑁丽 浅谈高层结构桩基础设计及施工质量控制 彭杰 （广西天艺建筑设计有限责任公司，广西南宁５３００２２） 摘要：在高层建筑桩基础设计中，如何选择合理的桩基础形式，对于结构的安全性、经济性起着重要的作用。这就要求设计人员对每个工程的 勘察报告进行仔细分析，选择一个最优化的方案。现就以下几方面对桩基础设计中值得注意的问题进行探讨。 关键词：高层结构；桩基础；设计；施工 随着我国经济的高速发展，各类高层建筑拔地而起，作为高层的 明显。因此，在桩基础设计中一定要采用多方案比较，选择合理的桩 基础部分往往在整个建筑物造价中占据了很大的比例。而高层基础常 型与桩长，这都将对整个基础设计的合理性与经济性产生巨大的影响。 采用桩基础，因此，如何选择合理的桩基础形式，对于结构的安全性、 当然也应同时考虑施工可行性等多方面因素。 经济性起着重要的作用。这就要求设计人员对每个工程的勘察报告进 ３关于桩偏差的控制和处理 行仔细分析，选择一个最优化的方案。现就以下几方面对桩基础设计 桩基施工中对桩的偏差必须严格控制，特别是对于承台桩及条形 及施工中值得注意的问题进行探讨。 桩，桩位的偏差都将产生很大的附加内力，而使基础设计处于不安全 １静载荷试验 状态。 目前的桩基础设计过程，往往受到时间的约束，首先根据地质报 对于桩位偏差主要控制两个方面，其一是竖向偏差，根据ＪＧＪ９４— 告提供的参数确定单桩承载力设计值，根据这个估算的单桩承载力直 ２００８第７－４．１２条我们控制桩顶标高的允许偏差为一５０～１００ｍｍ，但实际 接进行桩基础设计并施工，等工程桩施工结束后再挑选试桩进行静载 施工中偏差这么大将引起繁重的施工任务及损失。当桩顶标高高于设 荷试验。这个过程具有相当的不科学性，结果符合估算要求，则皆大 计标高，则需要劈桩，特别对于预应力管桩等空心桩来说，桩顶有桩 欢喜，否则因工程已施工完毕补桩也会很困难，且有时因地质报告有 帽劈桩既困难又不经济；而当桩顶标高低于设计标高时，又需要补桩 出入会给施工中带来相当的不便。 头，这既影响工期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须 这里主要有两个问题，下面举例来说明。一是根据地质报告提供 严格控制桩顶标高，尽可能地使工程桩标高同设计一致，特别是施工 的桩周土摩擦力标准值及桩端土承载力标准值由规范ＪＧＪ９４—２００８计算 过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量，否则不加考虑则每根桩都将 的场区单桩承载力特征值，这是一个经验数值，不宜直接采用。近几 高于设计标高。而设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑， 年来通过各类桩基础中试桩及工程桩的检测，发现绝大多数桩的实际 建议针对目前的施工质量，设计中可以考虑２ｒａｍ左右的偏差容许，这 承载力均大于计算值，有些相差幅度较大，因此按试桩获得的实际承 样就可以免除大量小偏差桩的劈桩，这在实践工程中具有相当的可操 载力将会比按勘察报告估算的承载力来布置基础将产生巨大的经济效 作性，避免了大量不必要的工作。其二则是桩位的水平偏差。根据 益。其二是当场地不均匀或地质报告数值有偏差的情况下，不进行试 ＪＧＪ９４—２００８第７．４．１１条控制各桩位偏差，施工过程中发现桩位偏差较 桩而直接按地质报告进行工程桩施工将给施工带来巨大的困难且造成 大则应及时补桩处理。这里针对４～１６根承台的桩基，ＪＧＪ９４—２００８规 不必要的浪费。例如某１２层商住楼，根据地质报告采用１０ｍ长的预 范第７．４．１ｌ条中规定允许偏差为１／３桩径或１／３边长，而根据 制管桩，桩径Ｄ４００，单桩承载力极限标准值约为１ １００ｋＮ，采用静力 ＧＢ５０２０２—２００２第５．１．３条则规定允许偏差为１／２桩径或边长。这显然 压桩，实际施工中几乎每根桩都压至２０００ｋＮ而未达到预定深度，而此 是矛盾的，在实际过程中很容易与施工验收方产生不同的理解，因此 时已达到预制桩的桩身强度，故施工过程中每根桩都采用了劈桩，在 强调在设计过程中可以明确桩位偏差允许值所执行的标准。 时问金钱上都造成了巨大的浪费。经过静载荷试验未达设计标高的工 ４施工中特殊情况处理 程桩均达到了设计承载力，也就是说设计上如先进行试桩则至少可减 ４．１桩基施工由于地层的不可知性，经常会遇到很多异常情况，这就 短１．５ｍ左右的桩长，桩承载力不减小且不需要劈桩。 要求我们根据具体的情况，仔细分析，采用妥善的方法去解决各类问 由上可见，桩基础设计过程中静载荷试验是一个十分重要的环节。 题。桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。这里可能存在两种 因为此项工作质量直接影响到桩基形式、桩规格和桩入土深度的确定， 情况，其一是地质报告有误，桩实际承载力大于计算值，必须先做试 同时也对施工难易有密切影响。通过科学试验，取得准确数据，能使 桩以确定其合理的桩长及承载力。其二则可能由于土层本身原因，譬 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。 如说饱和砂土产生的孔隙水压力使桩基根本无法压人，这就需要从施 ２桩基选型、桩长设计 工措施上去解决。首先是必须制定合理的施工顺序，譬如说跳打，使 桩基础设计中对桩型及桩长的合理选择均会对基础设计产生重大 先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩；其次对静力压桩 的影响，合理的桩型、桩长选择将产生巨大的经济效益。 来说必须选择有足够压桩力的施工机械，要避免抬机等现象出现；另 在防城港某小高层楼盘设计中，开始由于考虑时间原因（有现成 外可以采取引孔，设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力。当然压桩 的Ｄ４００预应力管桩），甲方要求采用Ｄ４００的预应力管桩，根据地质 时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内，且应注意压桩挤 报告采用桩长Ｌ＝Ｉ １ｍ，单桩承载力极限标准值为６００ｋＮ，预算基础部 土作用对周边建筑物的影响。 分造价约为１８０元／平方米，在整个调度楼造价中占了相当大的比例。 ４－２桩基施工时压桩力远低于设计承载力。某公寓小高层住宅采用 在其后的设计中，采用桩长不变，结合当地的设计经验，将桩型改为 １８ｍ长Ｄ４００预应力管桩，根据地质勘察报告单桩承载力设计值为 ２５０ｘ２５０的预制钢筋混凝土小方桩，单桩承载力极限标准值约为 ６５０ｋＮ，进行工程桩试打时连续４根桩的最大压桩力均仅为３００ｋＮ，远 ６００ｋＮ。预制小方桩在当地的施工价才约６０元，米，而预应力管桩的单 远小于设计承载力。我们仔细分析了勘察报告认为报告所提供的各土 价约为８０元，米。采用小方桩后预算造价约为９０元，平方米，综合经济 层特性基本准确，而从周边其他工程的地质报告也证明勘察报告无误， 价值明显。可见选择合理的桩型，将对工程的造价产生巨大影响。同 因此我们分析可能由于压桩机械的压桩速度偏快，而土层的粘聚力又 样桩基设计中对桩长的选择也至关重要。在某一小区住宅楼沉管灌注 偏小，故压桩时桩将土直接剪坏，引起压桩力偏低，随着时间土能恢 桩基础设计中，根据施工方提供的采用Ｄ３００沉管管桩，且根据地质报 复固结。在１５天后进行的试桩，证明我们的判断准确，试验承载力满 告桩长约１５ｍ，单桩承载力特征值Ｒａ＝５５０ｋＮ，约需要桩数１３０根；而 足设计要求。这一点也从侧面强调了先进行静载荷试桩的重要性。 采用Ｄ４５０管桩，桩长１５ｍ，单桩承载力特征值Ｒａ＝９５０ｋＮ，只需要桩 结语 数６Ｏ根。从桩本身而言，两种方案总的工程桩长度相当，但分析一下 桩基工程的定案是一个繁重而复杂的过程，设计人员一定要考虑 由此而相对应的Ｄ４５０桩型大，混凝土用量大，当地Ｄ４５０管与Ｄ３００ 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 价格相差不大，而二者所需桩数量相差较大，采用Ｄ４５０管桩经济效益 要保证建筑物安全，更要使设计经济合理。
