建筑结构设计中桩基设计研究

建筑结构设计中桩基设计研究

赵卫兵

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摘要：为设计可靠的建筑桩基础结构，设计人员应结合建筑项目的实际需求、现场地质条件，对桩基础进行合理选型。然后，依据建筑结构相关设计规范，确定桩基础结构中桩身、桩径的设计规格，总结完善桩基设计方案的方法，以此保障建筑桩基础结构设计的合理性，为建筑结构设计水平的提升创造有利条件。基于此，对建筑结构设计中桩基设计进行研究，以供参考。

关键词：建筑结构设计；桩基设计；要点研究

引言

在建筑规划设计的整个过程中，要重点关注桩基的设计，原因就是其关系着建筑的整体安全，设计人员对于桩基的设计要认知清晰，可以根据以往的经验从建筑使用功能具体需求开始，在桩基规划过程中，既要确保其客观性、严谨性，还要考虑到建筑的安全以及成本，然后选取相对应的桩基技术，确保建筑构造的最终质量，进而推动我国建筑规划领域的前进脚步。

1建筑工程中桩基础技术概述

1.1桩基础技术

桩基础技术是将基桩和顶桩的承台相结合，然后再根据实际的支撑情况，把高承台桩机和低承台桩机分为两种形式，并且将高承台桩机划分为灌注桩与和预制桩两种，这也是建筑工程常见的桩基础技术。在建筑工程桩基础技术的应用过程中，能够有效地将建筑物的不同方向，再借助承载力转移到桩机土层周围，保证桩机上方的建筑物负荷能够更加稳定，特别是在遇到地震风暴等方面自然灾害时，可以极大减少外力对建筑物所产生的严重影响，所产生的较大压力也会被桩机快速的转移到周围土层中，从而有效地降低对建筑物产生的破坏力，为建筑工程土建施工顺利开展提供保障。

1.2桩基础施工技术的优势

首先，在桩基础技术的运用当中，可以有效地提升建筑物建设的抗震性特点方面，并且当建筑物受到自然因素影响时，可以出现力矩荷载与水平荷载的情况，增强建筑物形成强大的抵抗能力，从而保证建筑工程能够顺利的开展。其次，在桩基础施工过程当中，还具有非常强的竖向荷载力，由于桩基础技术具有较强的群桩承载能力，所以对楼层较高的建筑物更加有效，能够有效地承载建筑物所产生的竖向荷载能力，突显出桩基础技术具有非常好的竖向单桩刚性，特别是在桩基础技术荷载能力与桩基础重量的承载，这样地基都不会出现沉降不均匀的现象，从而有效地加强建筑物稳定性的特点。

2建筑结构设计中的桩基设计要点

2.1桩身规格设计

1）桩长计算。计算桩长时，设计人员应根据桩端持力层确定持力层进入土层的深度。桩端持力层是影响建筑地基承载力的重要因素，应选择承载力高且硬度较大的土层作为持力层，并控制好桩基嵌入持力层的深度。使其进入持力层后，阻力大小符合桩基设计规定，并且桩长符合持力层临界深度。桩端进入持力层深度较小时，桩端阻力会变小，容易导致桩端剪切破坏。具体的临界深度可根据建筑地基范围内的土层性质决定。地基土质为碎石、砂土时，临界深度一般为3~10d（d为桩径）。黏性土与粉土层中，临界深度一般为2~6d。2）桩径选择。桩径取决于建筑桩基承载力、地质条件、桩基选型。桩基设计为端承桩时，建筑基础层土质、工艺水平都会导致桩径存在差异。

2.2吸力桩基盘结构设计技术

近年来，吸力桩基础已广泛应用于海洋工程各个领域。与常规桩基础相比，这种大直径桶形结构增加了桩侧壁与土壤之间的接触面积，从而提高了桩侧摩阻力，具有良好的承载性能。在深水油气开发中，吸力桩基盘可用作系泊系统的锚固基础或水下生产系统的支撑基础；在海上风电开发等新能源领域，可用作风机基础；除此之外，还可用作钻井井口基盘，为钻井作业提供更为有效的支撑。吸力桩基盘设计包括两部分内容：一是根据作业海域土体参数进行承载力分析和贯入过程分析，确定吸力桩基盘的主体尺寸、入泥深度和贯入/回收压力等参数；二是根据吸力桩基盘在位及施工全过程的受力情况进行结构强度校核，完成整体结构及局部结构的设计。

2.3桩基确定及桩放线处理

确定桩基时,需对建筑整体荷载情况、施工场地土层结构予以考虑,在充分结合冲钻孔、人工挖孔灌注桩优势的基础上,突出施工草图设计的合理性,在反复完善后制定科学合理的设计图。同时,应以工程建设中建筑的具体类别为根据,动态调整桩基施工过程,切忌盲目操作。如作业地属于风化层,在专业人员的分析下,可引入与施工标准相符合的举措,即人工挖孔技术实施作业。桩数量计算时,需结合公式n=(F+G)/R和n=μ(F+G)/R展开估算,同时以上部结构特点、荷载性质为根据布置桩平面。桩施工中,因相互挤土会对桩质量构成影响,所以需控制好桩中心距离。群桩布置中,桩群承载力合力点尽量重合长期荷载重心,且桩基受水平力与较大力矩方向的截面模量要尽量扩大。桩放线处理是为施工准确程度提供保障的关键环节,具体由定位点和定位桩等组成。该处理作业具备独立性,支持独立完成。但是,桩放线处理很大程度上影响着整体工程作业的开展情况,所以必须予以足够的重视。在确定水准点位置时,需以各桩实际情况为根据合理确定,突出测量的精确性。

3建筑工程桩基施工技术

3.1桩位测量

以设计图纸为准，由专员利用全站仪测放桩位，明确桩基施工位置后设置醒目标记，并加强复核，确保无误。桩位偏差和垂直度偏差是重点控制指标，以桩径为0.8m的钻孔灌注桩为例，桩位偏差不超过50～100mm，垂直度也需控制在工程许可范围内。

3.2护筒埋设

准确测放定位孔，将提前加工好的护筒置于钻进成型的孔中。护筒的埋设深度约为1.5m，埋设到位的护筒需做到位置准确、稳定可靠。埋设时，需确保护筒沿着孔中心下放到位，减少剐蹭。护筒中心误差不得超过50mm，桩孔中心应与桩位中心重合。若护筒与孔壁间存在少量空隙，应分层回填黏土并压实，以维持护筒的稳定性。

3.3钻孔与清孔

适度上提钻杆，钻头持续运转以便将钻孔中堆积的钻渣排放至地面，此方法操作便捷，清孔具有及时性，但可能影响钻孔效果。主要原因在于钻孔过程中孔内难免堆积泥土，若未完全排出钻孔中的泥浆，容易导致钻孔深度未达到设计值，不利于后续施工。针对该问题，除了钻孔期间的清孔作业外，还需额外安排二次清理，保证孔底的泥渣厚度被控制在许可范围内。统计一次清孔排出的泥土量，经计算后确定钻孔深度，与设计要求做对比分析，根据钻孔深度差距进行控制，并按照所需深度优化泥浆的性能参数，以便钻孔有效进行。经过两次清孔后，钻孔内的泥土量处于许可范围内。常见的清孔方法有吸泥机清孔、正循环旋转钻机清孔以及抽渣筒清孔等，不同方法的适用性存在差异，需结合方法特点和实际条件进行合理选择。例如，吸泥机清孔所需配置的设备较少，便于高效进行吸泥作业，清孔效果良好，但在不稳定土层中缺乏适用性。在吸泥机清孔过程中，利用压缩机产生的高压空气，可吹出存在于吸泥机管道内的泥渣。通过终孔检查后，需要随即进行清孔，否则将因中途间歇时间过长而引起泥浆沉淀。

结语

综上所述，为设计可靠的建筑桩基础结构，设计人员应结合建筑项目的实际需求、现场地质条件，对桩基础进行合理选型。然后，依据建筑结构相关设计规范，确定桩基础结构中桩身、桩径的设计规格，总结完善桩基设计方案的方法，以此保障建筑桩基础结构设计的合理性，为建筑结构设计水平的提升创造有利条件。

参考文献

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[2]张超.建筑结构设计中桩基设计简述[J].装饰装修天地，2019，26（5）：176.

[3]李红英.建筑结构设计中桩基设计研究[J].建材与装饰，2019，15（6）：2.