基于高層建筑樁基礎設計關鍵分析

摘要：隨著城市建設任務的持續推進，高層建筑已經成為城市中隨處可見的建筑形式。隨著高層建筑規模的擴大與高度的提高，對于建筑工程本身的施工質量也提出了更高的要求標準。其中，高層建筑的樁基礎設計是一項工藝復雜且難度較高的施工環節，在設計階段中，設計人員務必要遵循高層建筑的施工特點，從實際情況出發來進一步細化設計方案，科學合理化得選用合適的樁基礎類型，進而為后續施工步驟的順利進行打下夯實基礎。為此，本篇文章通過分析高層建筑中樁基礎的實際作用與設計原則，進而列舉了幾點樁基礎工程中的設計要點，供參考。

關鍵詞：高層建筑;樁基礎;設計關鍵

一、高層建筑中樁基礎的作用

在很多高層建筑工程中，施工現場的淺層土層并不能夠有效滿足建筑地基地承載力，同時也無法達到建筑基礎沉降的變形要求標準，在此種情況下則要考慮使用樁基礎方案。樁基礎是保證高層建筑結構穩定性與使用壽命的基礎條件，在應用過程中有著非常多的優勢。首先，樁基礎本身有著非常高的豎向單樁與群樁承載力，能夠為高層建筑在使用過程中所產生的所有豎向荷載力給予承擔;其次，樁基礎的豎向單樁與群樁剛度非常高，在高層建筑的自重與相鄰載荷力的作用之下，也能夠將不均勻沉降現象控制在合理范圍內，避免高層建筑發生傾斜;最后，樁基礎還用著十分強大的單樁、群樁側向剛度的承載力，讓高層建筑可以更好地抵御大風、地震等極端天氣，大幅度提高高層建筑本身的抗傾覆穩定性，不會在使用過程中出現超出安全范圍的傾斜或沉降問題。

二、樁基礎的設計原則

在高層建筑工程中，從施工工藝的角度加以區分，可被分為預制樁與灌注樁這兩種類型;從排土角度加以區分，則可被分為擠土樁與非擠土樁。目前，應用頻率較高的樁基類型為預制鋼筋混凝土樁、預應力鋼筋混凝土樁、鉆孔灌注樁以及鋼管樁等。在高層建筑工程項目中，設計人員需要提前深入施工現場來整合多方資料，在此基礎之上來確定樁基類型：首先，應全面獲得巖土工程的勘探資料，例如施工現場的地下水位、涂層液類型、巖土的力學參數等等，同時還要重點關注特殊的地質情況;其次，需要全面了解高層建筑工程施工場地的類別和管理現狀，可以參考同類型工程項目的施工經驗。第三，要合理利用新技術來提前模擬出高層建筑的安全等級、建筑結構以及荷載力等;最后，判斷所選施工工藝與周邊環境是否存在出入，并提前判斷在施工過程中可能存在的負面影響因素。

當基本的資料數據獲取完整后，設計人員則可以進一步確認樁基礎類型，并設定單樁承載力的特征值。其中，如果是層數不高的小高層建筑可以考慮采用沉管灌注樁也預應力管樁，但超高層建筑則要根據實際情況來優先選擇嵌巖樁或大直徑灌注樁;設計人員還要考慮到建筑工程的施工周期，如果工期比較緊張則可以考慮利用預制樁，但要避免采用錘擊或振動陳莊等噪音較大的施工工藝。尤其是對于工程中的擠土效應敏感區域內，更要避免應用擠土樁。設計人員要按照高層建筑的施工現場的土層與地質狀況來靈活選擇具備不同穿透力的樁。需要強調的是，如果施工場地存在地下障礙物或孤石，則不能夠盲目采用預制管樁基礎，而是要全面整合上文中所提及的諸多信息數據，組織技術專家來舉辦論證會，達到意見統一后方可進一步確認樁基礎施工方案，在保證樁基礎工程質量的基礎上盡可能減少基礎工程造價。

除去上文中所提到的幾項樁型選擇要點之外，在進行樁基礎設計時，還需要同步滿足以下幾項原則：首先，設計人員在對同一結構的單元進行設計時，要優先選擇長度接近的樁，同時還需要將相鄰樁的底標高差控制在合理范圍之內。其次，應優先選擇硬土層來作為基礎樁裝端的持力層，并根據高層建筑施工現場的具體條件來進一步確定樁端入持力層的深度，盡可能達到臨界深度。第三，如果采用的是端承樁，則需要保證樁基達到設計要求，或者考慮入基巖擴底;對于摩擦樁來說，則要優先采用細長樁。最后，設計人員還應當遵循調平原則來處理好群樁基礎，保證疏密結合同時，讓各個樁機均能夠受力均勻。

三、高層建筑中樁基礎的設計要點

（一）全面掌握資料

在上文中已經有所初步介紹，對于高層建筑而言，無論是施工規模還是建筑工藝都要更加復雜，因此務必要在進行樁基礎的設計工作時，提前深入到施工現場來掌握資料，保證樁基礎設計方案的準確性和可行性。相較于多層建筑而言，高層建筑的材料搜集要更加詳細且全面，其中設計人員需要充分考慮到不同地基類型可能對高層建筑所帶來的影響，并全面獲取施工現場的巖石特征、土層分布情況、地下水位以及地面水位等等。其次，還應當對高層建筑的上部結構進行合理分析，判斷建筑物的結構復雜程度與結構類型。設計人員必須要全面了解高層建筑建設場地的地質勘察報告，并且逐一核對報告內容是否符合實際情況。在必要時應當與專家進行會審，針對其中所存在的問題給出整改意見并對不完整的地方做出適當補充。

（二）統一設計目標

在進行樁基礎的設計工作時，設計人員需要根據個性化目標的實際要求來提供多項設計方案，并根據地質勘察報告來詳細核對不同方案的實際內容，將個性化目標進行統一整合，以此來形成符合高層建筑建設要求的整體目標。在絕大多數的情況下，高層建筑的樁基礎設計會將工程質量、建筑性能以及工程成本放在第一位考慮;其次將會關注建筑工程的周邊施工環境、各個環節的施工工藝以及極端天氣所帶來的性能影響。因此，設計人員需要明確的一點是，個性化目標的制定存在著不同程度上的矛盾和沖突，因此務必要嚴格遵循協調性和優化性原則，以此來保證最終選擇的樁基礎設計目標可以完全符合建設要求。

（三）確定抗壓承載力

在對高層建筑樁基礎進行初步設計的階段中，設計人員會考慮到建筑本身的承載力以及地基地承載力指標，并通過相應的判斷標準來對承載力進行合理化控制。通過提前進行評估，進一步分析各項指標是否與實際情況存在誤差。在這一環節中，由于給出的估算值是通過試驗樁來進行反復設定和調整的，因此設計人員要在這一過程中密切觀察各項參數是否存在誤差，并遵循高層建筑樁基的設計形式來進一步確定出抗壓承載力。

首先，在試驗樁環節，設計人員需要核對施工圖紙的各項內容，利用靜載試驗來準確獲得樁基的承載能力，并全面整合其他參數來制定出明確的設計指標。其次，在試打樁環節，設計人員則需要根據樁基的形式，靈活選擇適應的測定體系，并考慮具體的變動方式來得到詳細的數據參數。需要關注的是，此種設計形式或多或少會對管樁的設計結果帶來影響，因此在進行測量工作時，設計人員一定要基地承載力誤差控制在15%以內。相比較來看，此種試驗方式的應用成本較低，且適用范圍更廣，設計人員可以根據實際需要來靈活選擇。

（四）結合多種設計方案

在建筑工程項目的整個建設環節中，樁基礎工程的施工成本與施工工期占據了較大的份額，因此設計人員需要全面整合多項設計方案，在此基礎之上來挑選出最優選擇，在保證樁基礎工程質量的同時，達到縮短工期和降低工程成本的目標。對于高層建筑而言，樁基礎的設計工作具有十分明顯的多樣性和復雜性，其中會涉及到多項專業的設計元素。尤其是在當前的建筑行業中，現代化的施工技術與管理手段層出不窮，如果仍然采用傳統模式的樁基礎設計方案，勢必無法滿足現代化高層建筑的建設要求。為此，設計人員需要全面整合傳統設計形式與現代化設計形式，分別從不同城市和建設區域來進行數據搜集，虛心學習不同高層建筑方案的樁基礎設計經驗，從中考量利弊，展開更加深層次的分析和研究工作，確保最終的設計方案為最優選擇。

參考文獻

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姓名：葉國平，1987.7.15;男 ;本科;工程師，研究方向：建筑結構設計，單位：江蘇省方圓建筑設計研究有限公司;

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