摘要：随着超高层建筑的兴起，对超高层建筑的建设施工的技术和手段提出了更高的要求。本文仅从超高层建筑中桩基础承载的若干研究出发，分析了影响其承载能力的因素，然后对具体高层建筑施工中的实施策略做了简要的探讨，以供参考。
关键词：超高层建筑 承载能力 质量控制
超高层建筑由于其建筑高度的特殊性，需要在地基建设上进行特殊处理，既能满足建筑的承载能力，又能够保证超高层建筑的质量安全，延长使用寿命。而对桩基础的承载分析是对地基施工的关键一环。
1 超高层建筑的桩体的若干性状分析
1.1 荷载传递方式。可以通过柱端的沉降来判断荷载的传递方向。初始状态是，柱端无沉降。随着柱端阻力增加，柱端开始出现沉降现象，此时的桩顶荷载由桩端阻力加上桩侧摩阻力的总和。柱端的沉降压实了地面的沉渣，也让柱端持力层产生了压缩。当桩侧摩阻力达到极限，柱端沉降进一步加剧，桩端土体开始瓦解，而此时的桩顶荷载完全由桩端阻力一力承担。最后桩身产生破坏或者桩端持力层维持在塑性状态。在超高层建筑中，一般采用大直径的桩，大直径桩有其明显的优势，具体表现在：一是大直径桩的沉降是缓慢变化，不具备明显的破坏性[1]。
1.2 导致荷载传递发生变化的原因
桩的荷载传递与桩侧，桩端土的性质、桩身刚度及其长径比等因素有关。当桩端的土与桩周的土的刚度比愈小，传递到桩端的荷载随着桩身轴力的衰减而越来越小，反之，则越来越大；桩身刚度愈大，桩端阻力占比大，反之亦然；桩扩底和桩身直径成正比例，但是当桩扩底达到一定程度时，桩的承载力呈现反向的衰减；随着桩的长径增加，桩端的荷载反而减小[2]。
1.3 桩的受力分析
在高层建筑中，大直径桩桩端的持力层通常由桩长比较长，且多数情况下是粘性土。当轴向静荷载作用于桩顶荷载时，其荷载迅速增大，桩侧摩阻力承担了大部分的荷载。桩端持力层的粘性土的性质差，让桩体很快达到破坏阶段。桩顶荷载与桩端阻力的差异几乎可以达到忽略不计。当桩侧摩阻力飙升到极限时，桩体的沉降迅速增大，且呈现破坏性增长。端承桩持力层是短桩，主要是嵌岩桩。桩顶受到轴向荷载所施加的影响力，导致其荷载不断增大，这个过程是缓慢的。而随着桩身混凝土的弹性压缩导致了部分桩侧摩阻力开始发挥作用，并且很快传递给桩端。桩侧阻力受制于微小的位移没有能够充分的发挥作用，让端承力承担了主要的桩顶荷载。如果基岩很好，则桩身混凝土的破坏方式往往表现为从弹性阶段开始，在朝着弹塑性、塑性阶段阶段演进。高层建筑所使用的大直径桩的承载力受到桩身强度的影响而影响其极限承载力。当桩端持力层为砂砾石和风化基岩时，如果沉渣厚度不是很极端的情况，都可把它当做摩擦端承桩。大直径钻孔灌注桩的特点是桩侧摩阻力的发挥阶段较长，在不同的桩身位置，不同强度的土质受影响的程度不一样，且互相之间还会产生斥力。当一部分桩周土摩阻力恢复时，屈服也同时发生，二者之间没有什么明显的界限。在桩端阻力产生和发展的初期，实际上其性状表现为桩孔不断沉降及扰动土的不断压实[3]。
1.4 桩-土体系的荷载传递
在超高层建筑中，桩基的荷载传递是桩基能够实现工作性能的基础。从广义上说，桩基的荷载传递实际上是受到外部荷载的作用，造成从桩体到土的各个部分产生变化的反应形式。地基土层桩端、桩身共同承载了来自外部荷载的作用。当桩身的低端受到向下的荷载时，桩身受到影响而产生了位移，桩身被向下压缩，在它的侧面即刻形成了土对桩身的阻力，这个阻力通过土地层层扩散到柱身周围的土里。桩顶荷载越大，其需要克服的阻力就越大，受此影响，桩身轴力会变得越来越小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这种情况下下，轴力与与桩端土达到了反向平衡，让桩端土的土层产生压缩，桩身不可避免的进一步下沉。如果荷载还继续增加，则这个传递过程将不断的循环下去，直到桩侧阻力达到极限，由桩端阻力承担全部的荷载增量[4]。
2 超高层建筑的桩体施工质量控制要点
2.1钻孔。为了保证钻孔的质量，需要在钻机就位时，就要检查钻杆的垂直度。在钻孔的过程中，如果受到外力产生倾斜，就要随时纠正，避免出现歪斜的现象。在钻孔之前，要做好处分的调查，对地基层的土质情况和水文地理做好调查，对于发现地基层层出现的土层不均匀的情况有充分的了解，对土层的分布呈现的不规则形态及土层携带的硬物，在施工开始前，就要做好相应的处理。一般而言，在不均匀的土层作业，最好选用自重大的钻机，钻杆也要选择刚度比较大的。处理斜状岩层或者孤石的时候，速度要慢。采用复合式牙轮钻头来处理孤石方面有很好的效果，在桩体的施工现场被经常使用[5]。
2.2钢筋笼。使用钢筋笼的时候要注意钢筋笼的位置不应该高或者低于本来的设计位置。如果钢筋笼上浮，会对桩体的抗水平剪切能力产生不良影响。如果钢筋笼下潜过多，则会给建筑施工带来不便。最好是让钢筋笼处在它的初始位置，并且固定空口的位置。如果钢筋笼出现下沉时，可以通过吊装+套管的方式，顶住钢筋笼上口，同时加快灌装速度，或者为了赢取时间，在混凝土中加入缓凝剂，防止混凝土的浇筑的过程中流动性变小。每浇灌一斗混凝土要检查一次导管的埋管深度，直到钢筋笼填埋完毕，才可以恢复到正常的填埋深度，一般情况下1.5～2米，不能超过6米。与上面刚好相反，当钢筋笼上升时，需要立刻停止浇灌，拆掉部分导管，控制埋管深度也需要控制在合理范围。
2.3孔径。长期的研究实验证明，孔径的扩大对整个桩体的工作效率，影响了侧摩阻力的发挥。因此，需要加强对孔径的检测。一是通过在导正器上焊接合金刀片，可以起到扫孔的作用，从而有效的保护钻头。二是对孔径进行实测，做好动态检测记录，一旦发现扩径现象，可以通过复压来提高混凝土的承载力。
2.4断桩。所谓断桩是混凝土桩体凝结后在其结构内部和表面形成的不连续现象。产生的原因是多方面的，可以是混凝土的配合比没有设计和计算的很科学，也可能是混凝土中掺杂了泥土或者冲洗液等疏松体。断桩现象严重降低了着桩体的整体性能，破坏了桩体的承载力和抗压强度，不能够满足原本的设计要求，因此，需要通过多种方法加以规避。比如可以利用计算机技术，来设计合理的混凝土配比，通过试配，才满足混凝土的流动性和其他规范性要求。比如在灌注混凝土的过程中，要把握好时机，一般情况下，初凝的时间应该保持在正常灌注的时间的2倍左右，且需要高效快速的完成作业，避免出现卡管现象。
3.结束语
综上所述，超高层建筑的桩体基础承载分析需要综合考虑多方面的因素，通过分析桩体荷载传递方式、产生荷载传递的原因和桩体的受力情况分析，我们的提出了建立在桩--土系统上的桩体的荷载传递过程。同时，对于超高层建筑的桩体施工，提出了从钻孔、钢筋笼的操作到孔径的检测、处理断桩问题等四个方面的质量控制要点，旨在为促进超高层建筑桩基础的分析与质量控制贡献自己的一份力量。
参考文献：
[1]杨正明，方先和．《高层公寓屋面防水施工技术》，2011．
[2]李晓．《砖混结构房屋屋顶防渗漏监控措施》，2011．
[3]金义辉． 浅析房屋建筑防渗漏的监控措施，2010．
[4]庄玉海.广州万达文化旅游城—万达茂项目桩基础施工技术研究[D].广州大学，2016.
[5]徐志军.基桩承载力的可靠度分析及可靠度优化设计研究[D].华中科技大学，2012.
论文作者:全金海
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/18
标签：荷载论文; 阻力论文; 高层建筑论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 土层论文; 承载力论文; 《基层建设》2018年第23期论文;