摘要：隨著城市建設(shè)任務(wù)的持續(xù)推進(jìn)，高層建筑已經(jīng)成為城市中隨處可見(jiàn)的建筑形式。隨著高層建筑規(guī)模的擴(kuò)大與高度的提高，對(duì)于建筑工程本身的施工質(zhì)量也提出了更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。其中，高層建筑的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)工藝復(fù)雜且難度較高的施工環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)階段中，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要遵循高層建筑的施工特點(diǎn)，從實(shí)際情況出發(fā)來(lái)進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)方案，科學(xué)合理化得選用合適的樁基礎(chǔ)類型，進(jìn)而為后續(xù)施工步驟的順利進(jìn)行打下夯實(shí)基礎(chǔ)。為此，本篇文章通過(guò)分析高層建筑中樁基礎(chǔ)的實(shí)際作用與設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而列舉了幾點(diǎn)樁基礎(chǔ)工程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;樁基礎(chǔ);設(shè)計(jì)關(guān)鍵

一、高層建筑中樁基礎(chǔ)的作用

在很多高層建筑工程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的淺層土層并不能夠有效滿足建筑地基地承載力，同時(shí)也無(wú)法達(dá)到建筑基礎(chǔ)沉降的變形要求標(biāo)準(zhǔn)，在此種情況下則要考慮使用樁基礎(chǔ)方案。樁基礎(chǔ)是保證高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用壽命的基礎(chǔ)條件，在應(yīng)用過(guò)程中有著非常多的優(yōu)勢(shì)。首先，樁基礎(chǔ)本身有著非常高的豎向單樁與群樁承載力，能夠?yàn)楦邔咏ㄖ谑褂眠^(guò)程中所產(chǎn)生的所有豎向荷載力給予承擔(dān);其次，樁基礎(chǔ)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?qū)⒉痪鶆虺两惮F(xiàn)象控制在合理范圍內(nèi)，避免高層建筑發(fā)生傾斜;最后，樁基礎(chǔ)還用著十分強(qiáng)大的單樁、群樁側(cè)向剛度的承載力，讓高層建筑可以更好地抵御大風(fēng)、地震等極端天氣，大幅度提高高層建筑本身的抗傾覆穩(wěn)定性，不會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)超出安全范圍的傾斜或沉降問(wèn)題。

二、樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則

在高層建筑工程中，從施工工藝的角度加以區(qū)分，可被分為預(yù)制樁與灌注樁這兩種類型;從排土角度加以區(qū)分，則可被分為擠土樁與非擠土樁。目前，應(yīng)用頻率較高的樁基類型為預(yù)制鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)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(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員需要提前深入施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)整合多方資料，在此基礎(chǔ)之上來(lái)確定樁基類型：首先，應(yīng)全面獲得巖土工程的勘探資料，例如施工現(xiàn)場(chǎng)的地下水位、涂層液類型、巖土的力學(xué)參數(shù)等等，同時(shí)還要重點(diǎn)關(guān)注特殊的地質(zhì)情況;其次，需要全面了解高層建筑工程施工場(chǎng)地的類別和管理現(xiàn)狀，可以參考同類型工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)。第三，要合理利用新技術(shù)來(lái)提前模擬出高層建筑的安全等級(jí)、建筑結(jié)構(gòu)以及荷載力等;最后，判斷所選施工工藝與周邊環(huán)境是否存在出入，并提前判斷在施工過(guò)程中可能存在的負(fù)面影響因素。

當(dāng)基本的資料數(shù)據(jù)獲取完整后，設(shè)計(jì)人員則可以進(jìn)一步確認(rèn)樁基礎(chǔ)類型，并設(shè)定單樁承載力的特征值。其中，如果是層數(shù)不高的小高層建筑可以考慮采用沉管灌注樁也預(yù)應(yīng)力管樁，但超高層建筑則要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)優(yōu)先選擇嵌巖樁或大直徑灌注樁;設(shè)計(jì)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(yù)制樁，但要避免采用錘擊或振動(dòng)陳莊等噪音較大的施工工藝。尤其是對(duì)于工程中的擠土效應(yīng)敏感區(qū)域內(nèi)，更要避免應(yīng)用擠土樁。設(shè)計(jì)人員要按照高層建筑的施工現(xiàn)場(chǎng)的土層與地質(zhì)狀況來(lái)靈活選擇具備不同穿透力的樁。需要強(qiáng)調(diào)的是，如果施工場(chǎng)地存在地下障礙物或孤石，則不能夠盲目采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)，而是要全面整合上文中所提及的諸多信息數(shù)據(jù)，組織技術(shù)專家來(lái)舉辦論證會(huì)，達(dá)到意見(jiàn)統(tǒng)一后方可進(jìn)一步確認(rèn)樁基礎(chǔ)施工方案，在保證樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能減少基礎(chǔ)工程造價(jià)。

除去上文中所提到的幾項(xiàng)樁型選擇要點(diǎn)之外，在進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要同步滿足以下幾項(xiàng)原則：首先，設(shè)計(jì)人員在對(duì)同一結(jié)構(gòu)的單元進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先選擇長(zhǎng)度接近的樁，同時(shí)還需要將相鄰樁的底標(biāo)高差控制在合理范圍之內(nèi)。其次，應(yīng)優(yōu)先選擇硬土層來(lái)作為基礎(chǔ)樁裝端的持力層，并根據(jù)高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件來(lái)進(jìn)一步確定樁端入持力層的深度，盡可能達(dá)到臨界深度。第三，如果采用的是端承樁，則需要保證樁基達(dá)到設(shè)計(jì)要求，或者考慮入基巖擴(kuò)底;對(duì)于摩擦樁來(lái)說(shuō)，則要優(yōu)先采用細(xì)長(zhǎng)樁。最后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)遵循調(diào)平原則來(lái)處理好群樁基礎(chǔ)，保證疏密結(jié)合同時(shí)，讓各個(gè)樁機(jī)均能夠受力均勻。

三、高層建筑中樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）全面掌握資料

在上文中已經(jīng)有所初步介紹，對(duì)于高層建筑而言，無(wú)論是施工規(guī)模還是建筑工藝都要更加復(fù)雜，因此務(wù)必要在進(jìn)行樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，提前深入到施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)掌握資料，保證樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)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(xì)且全面，其中設(shè)計(jì)人員需要充分考慮到不同地基類型可能對(duì)高層建筑所帶來(lái)的影響，并全面獲取施工現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)當(dāng)對(duì)高層建筑的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析，判斷建筑物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與結(jié)構(gòu)類型。設(shè)計(jì)人員必須要全面了解高層建筑建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)勘察報(bào)告，并且逐一核對(duì)報(bào)告內(nèi)容是否符合實(shí)際情況。在必要時(shí)應(yīng)當(dāng)與專家進(jìn)行會(huì)審，針對(duì)其中所存在的問(wèn)題給出整改意見(jiàn)并對(duì)不完整的地方做出適當(dāng)補(bǔ)充。

（二）統(tǒng)一設(shè)計(jì)目標(biāo)

在進(jìn)行樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)個(gè)性化目標(biāo)的實(shí)際要求來(lái)提供多項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告來(lái)詳細(xì)核對(duì)不同方案的實(shí)際內(nèi)容，將個(gè)性化目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一整合，以此來(lái)形成符合高層建筑建設(shè)要求的整體目標(biāo)。在絕大多數(shù)的情況下，高層建筑的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)會(huì)將工程質(zhì)量、建筑性能以及工程成本放在第一位考慮;其次將會(huì)關(guān)注建筑工程的周邊施工環(huán)境、各個(gè)環(huán)節(jié)的施工工藝以及極端天氣所帶來(lái)的性能影響。因此，設(shè)計(jì)人員需要明確的一點(diǎn)是，個(gè)性化目標(biāo)的制定存在著不同程度上的矛盾和沖突，因此務(wù)必要嚴(yán)格遵循協(xié)調(diào)性和優(yōu)化性原則，以此來(lái)保證最終選擇的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)目標(biāo)可以完全符合建設(shè)要求。

（三）確定抗壓承載力

在對(duì)高層建筑樁基礎(chǔ)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的階段中，設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮到建筑本身的承載力以及地基地承載力指標(biāo)，并通過(guò)相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)承載力進(jìn)行合理化控制。通過(guò)提前進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)一步分析各項(xiàng)指標(biāo)是否與實(shí)際情況存在誤差。在這一環(huán)節(jié)中，由于給出的估算值是通過(guò)試驗(yàn)樁來(lái)進(jìn)行反復(fù)設(shè)定和調(diào)整的，因此設(shè)計(jì)人員要在這一過(guò)程中密切觀察各項(xiàng)參數(shù)是否存在誤差，并遵循高層建筑樁基的設(shè)計(jì)形式來(lái)進(jìn)一步確定出抗壓承載力。

首先，在試驗(yàn)樁環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要核對(duì)施工圖紙的各項(xiàng)內(nèi)容，利用靜載試驗(yàn)來(lái)準(zhǔn)確獲得樁基的承載能力，并全面整合其他參數(shù)來(lái)制定出明確的設(shè)計(jì)指標(biāo)。其次，在試打樁環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員則需要根據(jù)樁基的形式，靈活選擇適應(yīng)的測(cè)定體系，并考慮具體的變動(dòng)方式來(lái)得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)參數(shù)。需要關(guān)注的是，此種設(shè)計(jì)形式或多或少會(huì)對(duì)管樁的設(shè)計(jì)結(jié)果帶來(lái)影響，因此在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員一定要基地承載力誤差控制在15%以內(nèi)。相比較來(lái)看，此種試驗(yàn)方式的應(yīng)用成本較低，且適用范圍更廣，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)靈活選擇。

（四）結(jié)合多種設(shè)計(jì)方案

在建筑工程項(xiàng)目的整個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)中，樁基礎(chǔ)工程的施工成本與施工工期占據(jù)了較大的份額，因此設(shè)計(jì)人員需要全面整合多項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)之上來(lái)挑選出最優(yōu)選擇，在保證樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量的同時(shí)，達(dá)到縮短工期和降低工程成本的目標(biāo)。對(duì)于高層建筑而言，樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作具有十分明顯的多樣性和復(fù)雜性，其中會(huì)涉及到多項(xiàng)專業(yè)的設(shè)計(jì)元素。尤其是在當(dāng)前的建筑行業(yè)中，現(xiàn)代化的施工技術(shù)與管理手段層出不窮，如果仍然采用傳統(tǒng)模式的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，勢(shì)必?zé)o法滿足現(xiàn)代化高層建筑的建設(shè)要求。為此，設(shè)計(jì)人員需要全面整合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式與現(xiàn)代化設(shè)計(jì)形式，分別從不同城市和建設(shè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，虛心學(xué)習(xí)不同高層建筑方案的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從中考量利弊，展開(kāi)更加深層次的分析和研究工作，確保最終的設(shè)計(jì)方案為最優(yōu)選擇。

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姓名：葉國(guó)平，1987.7.15;男 ;本科;工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，單位：江蘇省方圓建筑設(shè)計(jì)研究有限公司;

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