多种桩基形式和支撑体系在深基坑中的应用

高 镇 （山东建勘集团有限公司，山东 济南 250000）

1 基础的概念及作用

建筑物的组成部分包括屋顶、门窗、楼板、墙体等，基础也是其组成部分之一，基础的作用主要是将墙体或柱传来的荷载传给地基。

桩基础是一种应用最为广泛的深基础的基础形式。桩基础的构成内容包括若干沉入土中的桩以及承台或者承台梁，其中承台和承台梁用来连接桩顶。

桩基础的作用包括以下几点：①承接土层上部的建筑物的荷载并将荷载传递到承载力较强的深处的土层上；②若建筑物下部土层的土质松软，桩基础则用来提高地基土的承载能力并增强土层密实度；③提高基础的整体性和稳定性。

2 基础的影响因素

2.1 建筑物上部荷载的大小和性质

不同建筑高度埋置深度不同，多层建筑埋置深度一般取决于地下水位高度、冻胀深度；高层建筑埋置深度一般为地面以上建筑物总高度的1/10。

2.2 工程地质条件

基础浅埋还是深埋主要取决于土层条件，如果土质硬实则可以选择浅埋；如果土质松软则应选择深埋，另外，实际情况往往复杂得多，应具体问题具体分析，可能需要额外加固，如桩基础。

2.3 水文地质条件

水文地质条件在建筑基础施工过程需要重点关注。如果基础能够处于地下常年水位和最高水位之上，基础不致会因为水位浮动产生不均匀沉降，则不需要额外加强防水；如果土层的地下水位较高，则最好在地下最低水位200mm以下埋置基础底面。这样，地下水位变化对基础带来的影响可以得到有效的控制。

2.4 地基土壤冻胀深度

土壤冻胀深度主要是指在建筑基础施工过程中需要考虑土层的冻结深度。不同地区不同气候条件冰冻线深度不同，设计时需考虑当地气候和土壤情况，一般在冰冻线以下200mm。

2.5 相邻建筑物之间的基础处理

一般待建建筑周围都存在已有的建筑，在基础施工时需要考虑新建基础对原有建筑是否存在影响，基础施工不能对原有建筑基础土层产生破坏基础稳定性的影响。若新建建筑基础埋置深度比原有建筑低，一般可不考虑其相互作用。若新建建筑的基础埋置深度比原有建筑高，需要考虑其相互作用。

3 桩基适用范围及分类

3.1 适用范围

a.土层上部是荷载较大的建筑物，天然地基的承载力及其变形能力满足不了要求。

b.地基的承载力可以满足，但是建筑物在土壤中的下沉量过大，这时候需要桩基础来减少建筑的下沉量。

c.大型、重型工业厂房、重要程度较高的厂房以及其他荷载量较大的建筑物。

d.地基土壤松软或者具有某些特殊特点的土壤上的各种永久性建筑物。

e.有较大水平力作用和力矩的建筑高度较高的建筑物的基础，或其他需要桩来承受水平力或者向上拔力的情况。

共线向量定理：共线的的向量可选择其中一个非零向量为基向量，用它可以表示共线的任一向量,即若b∥a，且a≠0，则有且只有一个实数λ，使b=λ a.

f.在地震区需要桩基作为该地区建筑物的抗震措施，或者需要减轻动力机器的震动影响。

g.经常受到或有可能受到水的冲刷影响的桥梁或其他建筑的基础。

h.具有某些特殊性或者有特殊作用的建筑物，如需要穿过水体或软弱土层的水下建筑物的基础。

3.2 分类

在桩基础施工中，不同的地质情况所适用的桩基形式也会不同，根据在桩基础施工中需要的发挥的不同的作用，需要选用的桩基的材料也不同。施工的质量取决于桩基材料的制造成本和适用的条件。最近几年，经济水平提高，技术力量壮大，带来了桩基生产施工工艺提高，生产材料质量和耐久性提升，所以桩基施工工艺方面的提升较大。随着桩基施工工艺的逐渐提高，在桩基工程中，需要从实际情况出发，分析各项成本和取得的效果，寻找最适宜的桩基形式并加以利用。桩基有多种分类方式，依据不同，名称也不同，以下为几种常用分类方式：

3.2.1 按桩的数量和受力划分

单桩基础：指用单独的一根桩来承接上部结构或建筑物的荷载的基础。

群桩基础：指使用两根或者两根以上的桩构成的基础。

3.2.2 按承台与地面相对位置分

低承台桩基：指承台底面在地面之下。常见于工业与民用建筑。

高承台桩基：指承台底面在地面之上。常见于于桥梁、水利。

3.2.3 按桩的材料分

混凝土桩：混凝土桩优点多，应用范围广，是目前使用最多的一种。其制作工期短、施工方便、强度高、耐腐蚀性好，价格低。

钢桩：指由钢管柱和型钢桩共同构成的桩。刚桩材料刚度强、质量优、具有环保节能的特性。在使用时由于钢桩截面积小，在沉桩的过程中贯穿力强，因此对土壤的挤压影响小，在与周围建筑距离相近时或者位于松软土质地区时，可减少其相邻建筑物的影响。钢桩可以分为H 型钢、工字形钢、槽型钢、圆形钢等。钢桩虽然具有很多优点，但由于其价格昂贵、容易腐蚀，维护价格高而使得其应用范围受到限制。

组合材料桩：指综合各种原料性能和优点，根据需求将不同原料进行组合的桩。

4 桩基础施工特点及过程

桩基础的施工主要需要考虑4方面的影响：整体经济性、施工便利性、土质可行性、桩基础对周围环境的影响。桩基础施工技术的应用越来越普及，从当代建筑工程的基础施工实际情况来看，桩基础施工主要有以下几个特点：

a.作为地下施工工程，其隐蔽性相对较高，作为建筑基础性的施工内容之一，对比地面以上施工工程，桩基础施工在控制难度和工程挑战性方面都在一定程度上增大。

b.由于桩基础的可视性较差，导致增大了施工过程的复杂性，施工步骤更加繁复，施工过程更加冗杂，直接导致了在施工过程中需要更加考虑各种综合影响因素，对于施工管控、施工质量也提出了更高的挑战。

c.施工工期长，随着时代的进步，对于建筑产品的质量要求逐渐变高，直接导致桩基础施工有了更高的标准。所以，在桩基础施工过程中，需要提高对施工细节的重视度，提高对施工的深入度的重视，这也就导致施工工期的相对延长。

d.施工成本高，由于桩基础施工内容繁复细致，对于基础的材料标准也逐渐增高，对施工技术的标准也随着技术的进步逐渐增高，对于工程管理的控制标准也逐渐增高。这一系列要求导致桩基础施工的成本也相对提高。

在桩基础施工的过程中，为了充分满足施工的质量要求和施工过程顺利进行，无论是施工的前期、中期还是后期，都需要对施工技术要点进行合理有效的管控，本文针对多种桩基形式和支撑体系在深基坑中的应用并结合实际情况进行以下分析：

4.1 夯实前期土质检测

桩基工程的前期土检测工作的主要任务包括检查待建建筑现场地下的土质软硬度、检查施工现场地下是否存在硬质土层，检查地下土层是否存在石块是否需要额外的加工处理，并且通过对地下土层的调查分析整理出完整的岩石资料。将岩石资料进行分析归纳，在岩石检测过程中，需要重点检测土层的类别、成分、厚度、地面的坡度等因素，并分析施工现场是否存在对桩基施工有不良影响的因素。在进行综合分析的基础上，需要确定水文地质条件、土壤冻胀深度、抗震要求等，全面充分的获得岩石检测信息，保障之后的桩基施工有足够的支撑信息。

4.2 选择合理的桩基形式和支撑体系

为了使得建筑拥有持久的使用寿命、优良的建筑质量，需要结合实际情况、工程要求选择合理的桩基础形式和支撑体系。桩基础形式多种多样，其不断增加和更替，在实际工程中并不是一成不变的，并且往往一个工程中存在多种选择方案，因此需要进行多方面的考量。一方面是土壤地质条件、水文条件、土壤冻胀条件、抗震要求等实际硬性要求，一方面是经济性和建筑本身特殊使用要求，在满足各种要求且经济合理的前提下，尽可能适应可持续性发展的前景，保证建筑持久使用。

在一些特殊条件下，最好不要选择桩基础施工，例如之前土层有过大沉降量或者不均匀性沉降的大型及重型建筑的施工，则不应选择桩基施工；如果土层承载荷载能力较弱或者地下土层是松软土层，则需要尽可能选取承载力更高的桩基形式。

4.3 合理推进施工顺序

为了尽可能减少实际建筑桩基工程施工的难度，提高施工的可行性，提升施工过程的效率和质量，需要严格监管桩基施工的施工顺序。通常情况下，深基坑施工的顺序中，应首先进行土层浅部的施工任务，待结束后再进行土层深部的施工任务，这是因为桩基础施工的难度通常与桩孔的深度成正比。因此为了减轻对上部土层稳定性的影响和提升施工效率，应按照先浅后深的顺序。施工过程中有时候会遇到需要穿越水层的情况，这种情况下，为了保证降低内部孔位的施工难度，尽量提高施工速度，施工顺序应先进行迎水部位或者外部的桩孔施工任务，再进行其他部分的施工，可以尽可能减少地下水的影响，这样之后的桩基础施工步骤也可以执行地更加流畅。

4.4 提升桩基质量

桩基施工过程是烦冗复杂的交叉作业，各种过程相互影响，因此每个环节都很重要，一旦其中一个环节出现问题，势必会对整个桩基质量产生影响，甚至有可能造成桩基产生裂缝，产生建筑安全性问题。再加上施工过程中的相应技术并不完全配套，因而需要努力完善每一项施工步骤，确保施工质量。一方面是对材料的质量进行择优选择，更重要的是在实际过程中，需要技术人员详细了解前期资料，通过不同手段有效控制各环节质量并保持良好沟通。

4.5 施工后期的全面检测

在整个施工过程结束之后，需要对桩基础的施工情况、施工质量进行全面的检查，主要内容包括桩体的质量、混凝土的强度、承载力等。桩体质量的检测采用抽样的方式进行，重点检测桩体的完整性，以及桩体是否出现破裂，在检查的过程中可以借助现代化的方法。

5 结语

经济快速发展，技术制造不断进步，建筑行业的发展速度也越来越快，坚固、经济、适用是建筑的最基本的要求。在新的制造工艺和条件下，对建筑的质量有了更高的要求。在建筑工程中，地基是建筑的基础，在当代建筑工程基础施工过程中，桩基础施工作为一种意义重大的、基础性的施工形式和施工手段，其施工质量十分重要，将直接影响到建筑工程整体的施工质量。桩基形式和支撑结构在深基坑中的应用在实际情况中是灵活多变的，需要根据桩基和建筑的自身特性和要求，并结合实际土壤条件、施工现场情况进行选择。