關于建筑結構中樁基礎設計的若干思考

鄧全喜

(甘肅金橋水科技（集團）股份有限公司)

關于建筑結構中樁基礎設計的若干思考

鄧全喜

(甘肅金橋水科技（集團）股份有限公司)

樁基礎的設計與施工對于建筑穩固性，特別是高層建筑的安全性能至關重要。本文中筆者首先剖析了現階段我國樁基礎的設計和施工中存在的較為突出的問題，將采用預應力管樁和大直徑鉆（沖）孔樁兩種樁基礎設計施工方式進行了比較，并根據實際情況對兩種方案的結果進行了分析，具有較強的理論及實踐指導意義。

樁基礎；建筑設計；問題

前言：隨著社會經濟的快速發展，我國城市化進程不斷加快，各個城市隨處可見高樓林立，而支撐高樓的都是隱藏在地下的樁基礎，可見樁基礎對于高層建筑的重要作用。社會各界特別是建筑設計及項目建設單位對于樁基礎的設計及施工十分關注，在選擇樁基礎設計形式上也十分的謹慎，以有效保障高層建筑的穩定性能，并盡可能的減少工程造價。但在實際的建筑結構樁基礎設計和施工過程中仍然存在著諸多的問題，特別是由于高層建筑的設計與施工的復雜性，因此更需要樁基礎設計與施工方案的優質化、經濟化與合理化。筆者認為，十分有必要對現階段我國建筑產業中樁基礎設計與施工進行分析與思考，以期尋求合理的途徑，有效解決其中存在的問題。

一、樁基礎的設計和施工中存在的問題

從實際情況來看，樁基礎的設計和施工中存在的問題主要表現在兩方面：一方面，建筑結構樁基礎設計的理論與實踐相脫節，理論與實踐融合度不夠。在20世紀50年代，國際上對于樁基礎的研究就已經有些成果了，至今為止已經過去了60個年頭，隨著社會科技的發展，樁基礎計算方式也不斷創新，不斷多樣化。雖然有很多專業人士及科研專家對樁基礎設計與施工進行了大量的建模實驗與工程檢測，也獲得了很多理論成果，但是這些理論成果仍然“高高在上”，并沒有在實際的樁基礎設計中得到實踐應用。特別是在對樁基礎工程進行靜載試驗時，實際結果往往與理論相差很遠，難以滿足設計標準，而此時為了能夠與設計要求盡可能的接近，設計者只能硬著頭皮多次修改樁基礎的設計圖紙或者變換設計的參數，這樣的操作無異于杯水車薪，所得結果仍然與設計要求相差很大，甚至改的理想的設計面目全非。而且這個過程浪費了大量的人員、時間、財力等資源，雖然可以保障高層建筑的安全性能，但卻耗費了過多的經濟成本。優化處理措施的實施雖然可以在一定程度上緩解不足，但是如果結果與設計仍然相差太多，相關單位就不得不二次試樁，極大的耽誤了工程設計與施工進度。

另一方面，實際施工的樁長度與設計樁長不相符現象突出，該問題在實際的樁基礎設計和施工中是較為常見的，而且對建筑工程施工進度及工程質量影響較大，因此一旦出現就要立即設法解決，比如及時停止樁長施打，并組織專業人員尋找問題出現的原因。從實際情況來看，一般可能是由于持力層的起伏太大，從而增大了現場施工作業的雙控難度，這些都會導致設計樁長與實際不符。或者是由于勘察方式不合理，取樣時樁間距過大，從而無法判斷持力層的起伏狀態。因此，在實際設計中應進行雙控，有效監督并控制錘擊貫入深度或者是油壓值，確保其滿足設計的深度標準及數值要求。另外，很多地質勘查報告的數據及參數的不準確或者誤報，都嚴重影響了設計參數的分析與判定，如果按照錯誤的參數進行設計，樁基礎設計和施工出現諸如樁長度的誤差也就不足為怪了，

二、樁基設計中不同樁型經濟性比較

1.采用預應力管樁

造價低，單樁承載力高，耗材較少且工期較短，是預應力管樁較為突出的特點，因此在一些建筑產業發達的城市中應用十分廣泛，該方法能夠有效確保工程的社會及經濟效益，是當前最為常用的樁基設計之一。以深圳市某大型高層建筑項目為例，其建筑高度為76m，如果采用AB型的管樁，其直徑450mm，壁厚為110mm進行樁基礎設計與施工，則從勘察報告數據中可以看出，平均樁長約為21.8m，樁端持力層是強風化層，設計時單樁豎向承載力特征值為2500 KN，但由于受到各方面影響，在進行計算時選取2350KN。然后利用相關的計算及設計軟件，計算得知共需要156根樁，樁子應當集中分布在核心筒位置，并采用構造配筋的面筋及計算配筋的底筋設計，最終核算出該方式的樁及鋼筋混凝土等總成本約為218萬元。

2.采用大直徑鉆（沖）孔樁

大直徑鉆（沖）孔樁也是較為常見的樁基設計方式。仍以深圳市該大型高層建筑項目為例，鉆樁孔的樁徑設計為2100mm, 樁端持力層也是強風化層，樁長均值為43m，結構為一樁一柱，構成外圍的框架柱，單樁豎向承載力特征值為30000 KN，并利用PKPM及SAFE軟件得知共需要樁的數量為12根，并利用樁沖切控制采用1600mm厚的樁筏板，并計算出配筋數量及設計，最終計算大直徑鉆（沖）孔樁的方式核心樁及鋼筋混凝土總成本約為463萬元。

3.方案1與方案2比較結果

從上述兩種方案中可以看出，筏板及配筋總用量近似，兩種方式之所以總造價差距很大，主要是由于所用的樁的類型及數量不同，，可以看出，采用大直徑鉆（沖）孔樁的樁基礎設計方式要比采用預應力管樁的方式造價高很多。但是根據先前的實際設計經驗，如果建筑高度超過100米，則采用方案2其經濟成本較低，比較合適。而且由于建筑所處的地區的地形、地貌、周圍環境及上部結構等都有很大差異，樁基礎設計施工人員應當結合工程建筑實際情況，全面分析的基礎上，作為合理的判斷，并優化設計方案，有效減少工程造價，盡可能提高社會及經濟效益。此外，對于樁基礎設計要盡量設計多的方案，通過方案的對比尋找到最佳設計途徑。

結語：

建筑工程的發展離不開樁基礎的設計，只有做好樁基礎的設計工作，建筑的結構才會更加合理，建筑的質量才會得到可靠保障。因此，無論設計人員還是管理人員都應當對樁基礎的設計工作予以重視，不斷探索有效的優化設計手段，提升設計水平，讓樁基礎在建筑工程中的重要作用得以充分發揮。

[1]張永亮,寧貴霞,陳興沖. 高速鐵路重力式橋墩樁基礎的抗震設計及研究進展[J]. 巖石力學與工程學報,2015,S1:3518-3524.

[2]李培,周筍,王洋,張雨薇. 高水位軟土地區樁基礎設計思路和方法[J]. 建筑結構,2015,18:94-100.

[3]姬偉力. 高速鐵路橋梁鉆孔樁基礎設計[J]. 鐵道標準設計,2014,01:76-79.

[4]陳先虎. 建筑結構中樁基礎設計探析[J]. 廣東科技,2013,22:166+146.

[5]朱興旺,張旺鋒. 建筑結構中樁基礎設計分析[J]. 建筑安全,2016,01:19-21.

TU7

B

1007-6344（2016）07-0104-01