土木工程樁基設計與應用

聶旭東

（山西路晟交通建筑設計有限公司，山西太原 030001）

當前，土木工程規模不斷擴大，遇到的地質結構也越來越復雜，這對基礎結構的穩定性帶來較大影響。因此，越來越多建筑單位應用樁基施工技術，加強基礎穩定性，這就需要做好前期設計工作，提高結構穩定性，增強建筑的整體效果。

1 土木工程樁基概述

樁基作為工程基礎，在建筑中具有重要的作用。土木工程中，樁基是維持基礎穩定性的關鍵，是減少安全事故發生，增加建筑工程效益的重要元素。在樁基設計中，設計人員先要做好現場調查研究，收集齊全資料數據，確定樁基的基本參數，如尺寸、結構形式、承載力等，之后再進行樁身的設計與承臺計算，繪制完整的施工圖紙，指導施工作業。

2 土木工程樁基設計

2.1 設計流程

工程設計流程為：現場調查→資料收集和整理→基本參與確定→單樁承載力計算→樁身設計及強度計算→圖紙繪制。在基本參數確定中，要明確單樁的結構尺寸，確定樁基數量，科學規劃樁基平面布局。

2.2 樁基選型

首先，對樁基所在地區的地質結構特征、施工技術條件、環境變化情況予以綜合考量，剔除不良因素，注重設計可行性。其次，持力層的確定。樁基設計中會遇到不同的地質結構，這時需要根據底層分布特征確定樁基類型和位置，注重樁基的穩固性。一般情況下，持力層會確定在巖層或硬土層中，如果樁長度所達深度位置沒有硬涂層，可選擇強度中等以上的土層，或壓縮性中等的黏土層。最后，樁長度與承載埋設深度的確定，一般要求承臺頂面在地面下100mm為宜。

2.3 單樁設計

（1）截面尺寸。單樁截面尺寸一般會與布樁構造及單樁承載力要求有直接關系。在設計中，要求同一樁基內樁徑尺寸一致；荷載分布不均衡的情況下要按照地基土體結構特征和荷載承受能力實行單樁布設，確定樁體直徑和截面尺寸。尤其要注重灌注樁的選擇；在樁材強度高于端承樁持力層強度且基土層較為合適的情況下，應優先選擇擴底灌注樁。

（2）平面布局。要求群樁截面與荷載中心位置重合，注重單樁荷載劃分的均衡性；樁體要圍繞承臺外圍空間布設；為增加群樁截面的慣性矩，要求樁及垂直水平上的受力明顯高于荷載和彎矩方向上的橫截面軸線距離；箱基、帶梁筏基、以墻下條形為基礎的樁，宜沿梁或墻作雙排或單排布置，減小承臺梁寬度或底板厚度。

圖1 樁身設計

（3）樁身設計。樁身設計是樁基設計中的重要部分，也是最為繁雜的部分。樁身設計的內容以配筋率、配筋長度、混凝土強度確定、樁頂構造設計為主。本文通過對預制樁、灌注樁及預應力樁的分析，對上述參數加以確定和計算。

混凝土強度等級為：預制樁要求強度等級在C30以上、灌注樁的強度等級在C25以上，而預應力樁的強度等級在C40以上；配筋率方面，打入式預制樁不可小于0.8%，靜壓式預制樁不可低于0.6%。灌注樁要控制在0.2%~0.65%之間；配筋長度的確定需綜合考慮抗彎矩能力和水平荷載情況。如樁基承臺下面存在淤泥質土或液化土層，配筋長度應能穿越淤泥質土或液化土層。

對于地震區或抗拔樁等類型的樁體，要求采用長配筋的設計方式。而鉆孔灌注樁的配筋長度要求在樁長的2/3以上；樁頂構造設計中，要求樁頂嵌入承臺的距離在50mm左右，從承臺內延伸出的主筋錨固長度控制在30—35d。灌注樁的樁基直徑較大時，內部縱筋長度應與錨固長度一致。

圖2 承臺設計

（4）承臺設計。承臺設計的相關參數為：承臺寬度和厚度一般在500mm和300mm左右；邊樁中心位置與承臺邊緣的距離要大于樁長度，外邊緣的距離與承載之間的距離需超過150mm，如果設計中使用的是條形承臺梁，距離要控制在75mm以上；承臺混凝土強度等級以C30為主，縱筋保護層的厚度會根據有無墊層來確定，無墊層厚度控制在70mm以上，有墊層厚度控制在40mm以上；兩樁承臺連接中，連接梁可設置在連接位置最短的方向上；單樁承臺，連系梁設置在兩者互相垂直方向上；需抗震的柱下獨立承臺，連系梁設置在兩者的主軸方向；承臺應該與連系梁的頂面同一標高，且聯系梁寬度設計在250mm以上。

2.4 靜載荷試驗

靜荷載試驗是完善樁基設計的關鍵環節，借助靜荷載試驗，可獲取更加精準的數據參數，提高樁基設計方案的可靠性、合理性。不過靜荷載試驗難度較高，需專業人員從旁指導和監督，并根據現場實際情況，科學規劃試驗內容，選擇試驗方式。另外，在靜荷載試驗中，樁基承載力的計算需要深度考量現場作業中存在的影響因素，保證實驗后所得參數的準確性，改善樁基設計水平。且規模較大、靜荷載試驗難度高，相關人員需做好科學把控。

3 土木工程樁基應用

土木工程中，樁基的應用需要對樁基設計方案及流程實行嚴格審核，維持樁基設置的合理性，提高整個工程項目的穩定性、安全性。以高層建筑為例，如果其處于地質環境較為惡劣的區域內，建筑基礎結構會因為地質變化或上層建筑重力過大等因素的影響，而出現沉降問題。同時，因為高層建筑、超高層建筑等工程項目整體的荷載很大，引起樁基發生局部均勻沉降的概率也較大，又因為樁基沉降引起的建筑物的荷載受到影響，會產生傾斜、倒塌等一系列問題，導致樁基結構的性能和功效得不到發揮。

因此，在樁基設計中，工作人員必須先對地質結構特征實行詳細勘察，了解土體結構和不同類型土層的分布情況，采用科學可行的措施，增強樁基穩固性，提高基礎結構強度和承載能力，保障工程的安全性。同時在樁基設計中，要注重抗震性和經濟性的凸顯。在土木工程施工期間，樁基技術的應用需要注意以下幾點內容：

3.1 施工流程的科學規劃

樁基技術應用前，工程人員需先做好場地整平處理，對于不平區域可通過墊層施工方式，加大平整度，之后對現場進行測量放線，確定樁基位置。開挖工作要從上部開始，做好上部開挖和支護處理后，開展下方樁孔的開挖作業。這一過程中應對標高、軸線展開檢查，確保機械工具的安裝質量。之后檢查樁孔的垂直度和直徑尺寸，使其符合規范要求，并將持力層中存在的殘渣清除干凈。在樁孔檢驗合格后，將鋼筋籠吊裝起重，完成混凝土的澆筑和養護。

3.2 前期準備

樁基設計前，注重資料設備準備的齊全性，審查施工圖紙內容，掌握工藝技術要點，并做好技術交底。監理等部門應與審核單位一起對樁基方案實行細致檢查，確定其可行性。最后對作業人員展開資質核實，符合要求方能參與樁基建設。

3.3 測量放線

場地整平后，按照圖紙及方案要求開展測量放線工作，確定樁位置，清晰標注樁間距，為后續作業提供引導。

3.4 開挖

樁孔開挖可采用人工成孔方式，確定樁位后，以中心點開始進行樁孔開挖作業。孔深度一般在1.5m左右，開挖中需確定其垂直度，減少偏差的產生。開挖過程中，以人工作業方式完成護臂設置。

3.5 分類存管

該作業指的是制作完成的鋼筋材料，按照類型、規格、等級進行分開存放和保管，且定期做好鋼筋的清潔和保養工作。對于鋼筋籠，制作時應嚴格按照規范要求，提高作業質量。

4 結束語

鑒于樁基的重要性，在土木工程中必須加大對其重視力度，做好建設流程的科學規劃，注重前期準備、測量放線、開挖及分類存管等工序，以此全面發揮樁基性能，維護工程結構的穩定和安全性，為企業創造更多的經濟效益。