建筑結構中樁基礎設計分析

郗 雯

（國策眾合（北京） 建筑工程設計有限公司，山西 太原 030000）

建筑結構中樁基礎設計將影響整個建筑施工質量。因而，為保證建筑安全性及穩(wěn)定性，設計人員需加強樁基礎設計。從樁基礎的特點作為切入點，分析樁基礎的設計要點。

1 樁基礎的特點

在建筑結構中，樁基礎包括承臺和樁基兩個部分。根據樁頂端承臺的位置不同，可將樁基礎分為高承臺樁基礎和低承臺樁基礎。其中，高承臺樁基礎的承臺底部位于地上，部分樁身裸露在地面；低承臺樁基礎的承臺與地面相接，樁身埋于土中。在大部分建筑工程中，普遍采用低承臺的樁基礎，樁基礎的特點如下。

1） 承載力強，在建筑結構中，樁可深入到巖石層、基巖等土質堅硬的持力層，能夠保證單樁或群樁具備較強的承載力，可承載起建筑主體全部的豎向載荷和偏心荷載，避免建筑結構出現不均勻沉降。

2） 豎向剛度大樁基礎本身的豎向剛度較大，不會受自身重量和鄰近荷載的影響而產生建筑結構不均勻沉降。同時，借助樁基礎較大的豎向剛度，還可將建筑物傾斜控制在設計規(guī)范允許的范圍內。

3） 穩(wěn)定性好，樁基礎具備較大的側向剛度和較強的抗傾覆力，能夠抵抗風力、地震等外力作用產生的建筑物水平荷載，保證建筑結構的穩(wěn)定性，避免因建筑物受外力作用引發(fā)結構性破壞。

4） 抗壓抗拔，樁基礎穿過液化的土層直接深入到堅硬的持力層，使建筑結構的根部與持力層形成一體，借助持力層的穩(wěn)固性，可增強建筑樁基礎對外界的抗壓能力和抗拔能力，避免建筑物出現傾斜、沉陷問題。

2 建筑結構中樁基礎的設計要點

2.1 樁基礎設計

在建筑結構中，對樁基礎進行設計的過程，除了要考慮建筑所在地的地質情況之外，還應結合建筑結構及外部施工作業(yè)條件，對所有可能影響樁基礎設計質量的因素進行綜合分析，進而確定出最為合理的樁基和樁型。具體包括承臺尺寸及埋設深度；樁基的數量、類型及平面布局；對單樁承受的荷載進行驗算，看是否超過其最大承載能力。在對樁基的數量進行確定時，應以豎向荷載作為主要依據，樁間距應以樁徑的3～4 倍為宜。根據現行規(guī)范標準的規(guī)定要求，在建筑樁基礎設計中，應確保承臺地面的所有荷載均能夠通過樁基傳給地基持力層，基于此，在設計時，必須考慮承臺的自重。由于樁基礎需要承載來自承臺及上部結構的雙重作用力，所以必須保證樁基礎具有足夠的強度，以免樁身變形。同時，在對樁基的參數進行確定時，需要考慮基礎本身的沉降量，對此可以采用減沉樁設計，從而發(fā)揮出樁控制沉降的作用。部分建筑工程所在地的地基沉降較大，對此，在樁基礎設計時，應當加以注意，并采取如下措施：對天然地基的承載力進行合理利用，借助單樁的承載力，使二者有機結合，共同控制地基沉降，并適當增大樁間距。在建筑樁基礎設計中，常常會出現樁基承載力超過估算值的情況，這樣會導致工程量增大，工程造價也會隨之提高。為避免此類問題的發(fā)生，可以采取試樁的方法，獲得實際承載力，作為樁基礎設計的指導依據，由此能夠減少樁基工程量，節(jié)約成本。

2.2 樁基礎設計實例

1） 工程概況，某建筑工程為高層建筑，總建筑面積約為16.05 萬m2。地下三層，基礎埋深14m，采用的樁基礎+筏板的結構形式。本工程施工場地的地勢相對比較平坦。為確保樁基礎的承載力，應當結合工程特點，對樁基礎進行優(yōu)化設計。

2） 樁基礎的優(yōu)化設計，在本工程中，對樁基礎進行設計前，應當選擇適宜的持力層。結合工程場地的土層分布情況，按照各個土層的承載力大小，考慮建筑結構的受力特點，對樁基持力層進行選擇。依據工程勘查報告，選擇埋深合理的細砂層作為持力層，由于蓋層在整個土層中的起伏變化相對較小，故此，樁端進入持力層的長度應當不小于樁徑的3 倍，據此可對樁長進行確定。在設計樁徑時，除了應對樁長與樁徑的比值予以充分考慮之外，還應綜合考慮以下影響因素：單樁豎向承載力、樁身強度、每延米樁身混凝土的經濟性以及試樁要求等。通過對三種不同的樁徑（850mm、900mm 和1000mm） 進行對比后，最終決定采用900mm 作為樁基礎的樁徑。選擇依據如下：當樁基礎的樁徑減小時，每延米樁身混凝土的經濟效率會隨之提升。樁徑為850mm 時，單樁豎向承載力的設計值會受到樁身強度的限制，并且每延米樁身混凝土的經濟效益要低于900mm 的樁徑。樁徑為850mm 時，樁的長徑比較大，由此容易導致施工中出現斷樁等情況，會影響樁基礎的整體質量。樁徑為1000mm 時，試樁的極限值過高，由此會增大后續(xù)的施工難度。由此，最終選定900mm 作為樁徑。

3 結語

對于建筑結構而言，樁基礎尤為重要，若是樁基礎的承載力不足，則會使上部結構受到影響。為此，當建筑結構選擇樁基礎時，必須采取合理可行的方法和措施，確保設計質量，從而使樁基礎的作用得以最大限度地發(fā)揮，提高建筑結構的整體穩(wěn)定性。