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探讨土木工程桩基设计方向研究
时间:2018-03-14 09:41 点击:
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桩基作为高层建筑之根基,其设计科学与否直接决定着高层建筑安全与稳定与否,决定整个建筑的质量与水平。政府相关部门在进行工程施工建设投资时,务必高度重视桩基设计环节,加大质量监管力度。 
  1 土木工程桩基的设计 
  1.1 桩基设计流程 
  通过调查研究手段,收集整理设计资料,根据桩几何尺寸选择类型,明确桩的数量、单桩承载力设计值、平面布置等项目;明确单桩或群桩的基础承载力,设计桩身构造,计算强度,绘制桩基础施工图。 
  1.2 科学选择桩型 
  (1)综合考虑施工技术条件、工程地质状况、工期情况以及周围环境可能受到的影响等因素。 
  (2)选择持力层时,应该尽量选取岩层或硬土层。如一般桩长深度内不存在硬土层,方可考虑强度中等的土层,如中等压缩性或中密以上砂层的黏性土等。同时,注意持力层内桩端的深度。 
  (3)明确桩长和承台埋置深度。通常说来,承台顶面应该较室外地面低100mm以上。 
  1.3 单桩竖向承载力特征值 
  (1)设计桩截面尺寸。布桩构造和单桩承载力要求;同一建筑桩基应选择同一桩径;在荷载不均匀分布的情况下,以地基土条件和荷载选择直径不同的桩,尤其注重灌注桩的选择;在桩材强度高于端承桩持力层强度且基土层较为合适的情况下,应优先选择扩底灌注桩;选择细长桩为摩擦桩,可以得到较大比表面(也即表面积:体积)。 
  (2)桩数量设计与平面布局。群桩横截面与上部荷载中心形心尽可能重合;各桩受力情况尽可能相近;应于承台外围布置桩,各桩与垂直于水平力或偏心荷载及弯矩方向较大的横截面轴线之间的距离大些,以便该轴受群桩截面的惯性矩较大;箱基、带梁筏基、以墙下条形为基础的桩,宜沿梁或墙作双排或单排布置,以实现承台梁宽度或底板厚度的减小。 
  (3)设计桩身。设计桩身包括的项目主要有计算配筋、明确混凝土强度等级、构造桩顶等。1)混凝土强度等级(fc)预制桩(fc)在C30以上;灌注桩(fc)在C20以上;预应力桩(fc)在C40以上。2)最小配筋率预制桩(打入式)最小配筋率(p)不小于0.8%;预制桩(静压)p不小于0.6%;灌注桩p不小于0.2%~0.65%(小直径桩选择大值)。3)配筋长度设计桩弯矩较大或受水平荷载,可计算确定配筋长度;有液化土层或淤泥及淤泥质土在桩基承台下时,配筋长度要穿过液化土层或淤泥及淤泥质土层;抗拔桩、坡地岸边桩、嵌岩端承桩、地震区(8度以上)桩应选择长配筋;钻孔灌注桩(桩径在600mm以上),钢筋长度应该大于桩长的2/3。4)桩顶构造设计桩顶嵌入承台内应取50mm以上的长度。承台内伸人的主筋锚固长度应该在30d以上,(Ⅰ级钢)或在35d以上Ⅱ级钢或Ⅲ级钢);灌注桩直径较大时,在选择一柱一桩时,应该设置将桩或承台直接连接于柱,桩身内插入柱纵筋长度应该达到锚固长度要求。 
  (4)设计承台。1)承台设计宽度在500mm以上、厚度在300mm以上;2)边桩中心距离承台边缘应该在桩的边长b或直径d以上,且桩外边缘距离承台边缘在150mm以上;而条形承台梁的设计,应该保证桩外边缘距离承台梁边缘75mm以上。3)承台的混凝土强度等级应在C20以上,纵筋保护层厚度应在70mm以上,有垫层时,应在40mm以上。4)连接承台:两桩承台,联系梁设置在其短向;单桩承台,联系梁设置在两者互相垂直方向上;需抗震的柱下独立承台,联系梁设置在两者的主轴方向;承台应该与联系梁的顶面同一标高,且联系梁宽度设计在250mm以上。 
  1.4 静载荷试验 
  静载荷试验是顺利实施建筑工程的重要保障。因此,在设计建筑工程桩基前,必须开展静荷载试验,根据试验数据信息确定桩基设计方案。其不但有效降低了静荷载试验难度,还为实际建筑工程施工提供科学指导。计算桩基承载力过程中必须参考其它因素,如设计桩基参数要充分考虑地质情况,若直接以估算设计数值指导桩基设计与施工,完成桩基工程后再开展静荷载试验,显然造成整个工程建筑程序缺乏合理性、科学性,也难以保证桩基设计相关参数的科学性与准确性。在试验静荷载时,桩基工程开展难度与规模成正比,规模越大,工程难度就越大,不利于开展补桩工作。对此,试验桩基静荷载后,再科学设计桩基,使得桩基设计有科学标准作向导,保证了桩基设计的合理与规范,也保证了各项工作开展的可靠性,显著提高施工单位的经济效益。 
  2 土木工程桩基的应用 
  在建筑工程实际操作过程中,应严格管理桩基应用程序,不仅要保证桩基应用的安全性、合理性和可靠性,更应保证工程项目整体质量达到相关标准。若施工环境地质情况比较恶劣,桩基施工程过程存在沉降过大风险,应当避免开展高层建筑施工项目。此外,因高层、超高层建筑等整体具有很大荷载,因此桩基局部出现均匀沉降的风险相对较大,桩基沉降影响建筑物荷载,从而导致建筑物倾斜、甚至倒塌等状况,严重降低了建筑物安全性。基于此,设计桩基础过程中,应综合考虑工程地质状况等因素,采取科学手段,保证桩基免受外部因素负性影响。尤其在地区土质比较松软的情况下,更应该重视桩基的抗震性能与稳固性,切实保证整个桩基工程质量和水平。笔者为桩基技术应用于建筑工程时应该注意的问题进行总结。 
  (1)明确施工基本流程。具体为:平整场地,垫层放线、准确定位,将上部桩孔的土方挖除,砌砖护壁,十字轴线和标高投测,安装提升机具;将剩余桩孔土方挖除,检验孔径及垂直度,检查持力层、清除扩底虚土,检验孔径及垂直度,验槽,吊钢筋笼,将混凝土浇筑至桩身,混凝土保养等。 
  (2)做足施工前准备。施工资料备足,技术人员、管理人员协作会审施工图纸,完成技术交底工作。以严格的审批与监理制度为指导,测定施工方案的节能效果及可行性,加强相应作业单位与人员资质审核工作。 
  (3)放线测量。清理与平整施工场地后,根据会审通过的桩基设计图纸相关指示,熟悉各项数据,进行桩基定位,并做好放样测量工作。 
  (4)人工成孔。科学定位桩基后,将圆心界定在桩心上,开始开挖桩孔工作。在钻孔深度达到1.5m时,需要校正桩心,且修复孔壁。开挖桩孔与修复护壁需要人工完成。 
  (5)钢筋制作完成后,根据规格与等级的差异性,对其进行分类存放,做好钢筋清洁工作,方可开始钢筋笼吊装。 
  3 结语 
  实际应用桩基过程中,应该对多方面因素进行综合性考虑,保证工程施工高质量、高水平及高度安全,有效监控桩基施工过程。切实保证工程建筑的质量与安全,明确桩基设计在工程建设中的重要地位,找准科学设计方向,将建筑工程水平提升到一个新高度。
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