浅析桩基在设计施工中存在的问题 存在挤土效应的桩基

　　摘要：随着城市建筑用地数量的持续减少，当前建筑逐渐朝着高层的方向发展，而高层基础往往采用桩基技术，本文就桩基在设计施工中存在的问题进行简述。 关键词：桩基技术 　　 中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　 桩基是一种古老的基础型式。桩工技术经历了几千年的发展过程。现在，无论是桩基材料和桩类型，或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系。在某些情况下，采用桩基可以大量减少施工现场工作量和材料的消耗。
　　 70年代，中国曾发生了几次大地震。以其中的唐山大地震为例，凡采用桩基的建筑物一般受害轻微。这说明桩基在地震力作用下的变形小，稳定性好，是解决地震区软弱地基和地震液化地基抗震问题的一种有效措施。 1桩和桩基的构造基本要求： （1）摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。 （2）扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。 （3）桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1~3倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。 （4）布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。 （5）预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。 （6）桩的主筋应经计算确。定打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%（小直径桩取大值）。 （7）配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。②桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥淤、泥质土层或液化土层。③坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。④桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢精的长度不宜小于桩长的2/3。 （8）桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍和钢筋直径（Ⅱ级钢和Ⅲ级钢）的35倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。 （9）在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。2桩基础设计与施工中经常发生的问题 （1）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，譬如说饱和砂土产生的孔隙水压力使桩基根本无法压入，这就需要我们从施工措施上去解决。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，且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。 （2）沉降计算。建筑物对沉降差和沉降反应比较敏感，因此规范GB5007-2002第3.0.2条、第5.3.10条、第8.5.10条对沉降计算进行了严格的界定，但由于沉降计算方法和土工参数的准确测定目前还不完善，因此设计中不可避免的存在不少问题如：摩擦型桩未进行沉降计算违反了GB50007-2002第8.5.10条；高层基础与裙楼基础未设置沉降缝，未采取有效措施减少差异沉降及影响，违反了JGJ3-2002第12.1.8条规定；在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑，未按GB50007-2002第5.3.10条规定进行变形计算；同一结构单元采用了不同的基础形式，未进行沉降计算，违反GB50011-2001第3.3.4条；同一结构单元部分用天然地基部分用桩基，不符合GB50011-2001第3.3.4条，未进行沉降差计算，不满足GB50007-2002第5.3.4条；某工程由于主楼与裙楼上部结构荷载差异很大，二者桩型、桩长、桩持力层均有较大差异，未进行沉降验算，后浇带是实际解决此类问题较为实用的方法，但总说明中也未见后浇带的施工要求；结施说明地基基础设计等级为甲级，未进行沉降验算，违反GB50007－2002第8.5.10条；勘察报告揭示土层坡度大于10%，未按GB50007-2002进行地基变形计算。
　　 （3）桩的长细比。控制桩的长细比是已作废的旧规范《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》(JGJ4-80)的要求,新的《地基规范》及《桩基规范》均取消了长细比的限制。一些设计者在工程设计中仍以长细比来控制桩长或桩径,造成工程桩的不必要的浪费。长细比限值主要是为了保证桩身不产生压屈失稳,以及考虑施工条件的要求,对于端承桩因有一较坚硬的不变形的持力层,在桩顶竖向荷载的作用下,桩身若过于细长,可能会像压杆一样出现失稳破坏。而对于摩擦型桩,桩身应力向下衰减,且桩会随着荷载加大而产生沉降,不会产生压屈失稳,所以不需考虑长细比的限制。随着高层建筑的发展,超长桩及长桩应用广泛,而长细比限值制约了长桩的使用。根据我国的实际情况,迄今为止尚未发现质量正常的低承台桩在使用过程中出现压屈失稳的例子,所以两本规范不再提长细比的要求了。但具体应用中如遇到桩周土软弱或可液化,或8度以上地震区的情况,当桩身强度控制设计时,仍应慎重对待,可按相关规范验算桩身压屈。 （4）施工质量难以得到保证。质量保证措施有：①教育职工牢固树立“百年大计，质量第一”的观念，严格按照各项施工规范和操作规程作业。②各施工操作人员进行上岗教育，技术交底，坚持持证上岗，严禁无证上岗。③每天施工前对要施工的桩位进行仔细放样和复核，纠正因土体受挤和人为影响的桩位偏差，每三天对场区控制点进行一次复测、校正。④桩基施工时桩距偏差允许值在200以内，标高允许偏差范围在（＋100，－50）以内。⑤及时办好各项手续，做到职责分明。⑥施工各类资料（如工程文件、施工记录、隐蔽工程验收、成果图等）的收集做到完整、准确、及时、整洁。⑦打桩结束后，及时整理好齐全，符合要求的打桩各种资料，提请总包审核。 （5）桩间距。为了避免挤土效应对成桩质量的影响，设计中应控制桩间距在允许范围之内。设计中存在的问题如：某工程项目大部分预应力管桩桩距不满足DB32/112-95第9.6.8条，尤其02栋B-D/2-5轴间桩距过小，考虑到施工的实际情况，采用跳打方式不是解决问题的最佳途径，首先应考虑调整布桩。某工程有部分桩间距不能满足JGJ94-94第3.2.3.1条；某工程01栋与05栋间二排桩之间桩间距不足；某项目采用的“A”型压桩，根据97G3611图集说明，应用“B”型，相邻挖孔桩扩大头净距小于1m，违反GB50007-2002第8.5.2.1条等。 （6）关于桩基竖向偏差的控制和处理：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状态。根据JGJ94-94第7.4.12条我们控制桩顶标高的允许偏差为-50~+100mm，但实际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高于设计标高。而我们设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑，建议针对目前的施工质量，设计中可以考虑2mm左右的偏差容许，这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作性，避免了大量不必要的工作。