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摘要：本文作者分析了建筑施工中桩基沉降的一般规律，介绍了建筑施工中桩基沉降的分析计算方法，实例分析了建筑施工中桩基沉降控制措施。
关键词：建筑工程；桩基；施工技术
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
21世纪的建筑工程施工中,采用了桩基础,既可以减短施工周期,同时又能保证工程质量,并取得了相应的经济效益和社会效益。随着房地产业的发展,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法都取得了很大的进步。桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物特别是高层建筑、重型厂房和具有特殊要求的建筑物所广泛采用的基础形式。
1 建筑施工中桩基沉降的一般规律
在建筑施工中，产生桩期沉降与软土的变形特征和软土的流变特性有关。软土天然含水率一般等于或大于液限，空隙比大于1，土具有结构性，土体的含水率随液限成正比增大；软土的压缩性也随液限的增加而增加，软土的渗透性弱，地基受荷后，会形成较高的超静孔隙水压力，这是在很大程度上决定软土变形延续时问长且具有流变特性的原因。因此，在软土地基上修建多层和高层建筑物，可能产生较大的沉降量，而且软土地基的沉降是一个历史很长的过程，并不随着建筑施工的结束而结束。某地区曾统计了数十幢建筑物在施工阶段完成最终沉降量的百分数Kb，和最终沉降量的关系。Kb一般为20％一40％。
地基发生较大沉降时，往往伴随着建筑物在使用和外观上的破坏，但真正影响建筑物使用和外观性能的往往不是较大的沉降量，而是因为不均匀沉降和短时期内发生的较大沉降。不均匀沉降产生的上部结构裂缝、扭曲或倾斜，严重时倒塌破坏的事故都有发生。由于环境因素或临近基坑开挖等因素造成短期内建筑物大幅度沉降而产生工程事故也曾有发生。因此，在软土地基上修建建筑物，地基变形问题显得尤为重要。另一方面，在建筑的设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形问题并加以控制和利用，是可以防止和减小地基变形带来的不利影响。
2 建筑施工中桩基沉降的分析计算
2.1 实体深基础法
实体深基础法是现在工程界应用最广泛的一种计算桩基沉降的方法该计算模式是将承台下的桩基及桩间土看作一个等效墩基的一个实体深基础，在此等代墩基范围内，桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工作，然后按照扩展基础的沉降计算方法来计算桩基的沉降。
由于计算时考虑的前提条件不同，研究者提出和使用着计算的不同模式，其主要差别在于选用的假想实体基础底面的位置不同，以及对地基土中附加应力的考虑和计算不同根据桩距地基土的性质不同，桩间土实际上是会产生不同程度的压缩变形，另一方面假想的实体基础外围存在着侧面剪应力的扩散作用为了消除这些差别对桩基沉降计算的影响人们采取了一些措施，集中表现存所采用的模式上。这些措施是：
2.1.1 变动假想实体基础底面的位置，以考虑桩间土存在压缩变形的可能，这是Peck和Terzaghi等人建议的模式Peck等建议将假想实体基础底面置于桩端平面以上高度处，取为桩长的1/3处(桩位于均匀并土中时)或进入持力层深度的l/3(桩穿过软弱土层并进入坚硬土层时]这种建议涉及的影响因素过于单一，因为假想基底位置上升的因素很多，采用此法不能全面反映这些情况。
2.1.2 从桩基顶外围按一定斜率(例如角或l:4斜率)向下扩散增大假想实体基础底面积，以考虑桩群外围总剪应力对沉降分析的影响，这是Tomlinson等人的模式。
2.1.3 为了改善地基土附加应力估计的精度，近年来国内外根据半无限弹性体内集中力的Mindlin公式发展了一些估计桩基荷载作用下地基土附加应力的方法，还有一种将Mindlin解与Boussinesq解对比来估计等代墩基的等效基底附加应力。
2.2 等效作用分层总和法
等效作用法最早由黄强，刘金砺提出，随后被健既桩基技术规范推荐采甩此法系将均质土中桩基沉降的Mindlin解与均布荷载下矩形基础的Boussinesq解之比值用以修正等代墩基的基底附加應力，然后按一般分层总和法计算桩基的沉降。
3 建筑施工中桩基沉降控制的案例分析
3.1 工程概况
某建筑的主建筑占地空间为308m×125m的矩形地块，建筑的柱基采用桩承台基础，基桩为500mm的钻孔灌注桩，桩长32.6m，由于生产工艺对地面平整度要求较高，该建筑地面采取了无缝设计，地面板为连续的钢筋混凝土结构整板，结构层厚250mm，面层厚40mm，双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基：粉喷桩桩径500mm，桩长15m，桩间距1.2m。在柱基承台部位，设计采用了搭接方式处理。该建筑交付使用的第三年经过勘察监测，发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
3.2 施工控制措施
3.2.1 主要施工技术工艺：经过多方面的查阅研究资料，对该建筑的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理，为了验证TSC桩成桩工艺在主建筑地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性，要在建筑内选定一块空闲场地进行TSC桩的成桩试验，试验桩数5根。经过试桩检测发现，效果完全满足预想的加固设计，所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层建筑的基础进行处理，主要施工技术工艺如下。
旋喷钻头钻进：地面板开孔完成后，将工程钻机就位，安装旋喷钻头，启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺，确保钻进效率，钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果，当泵压(5一1OMPa)、泵量(120—150L/min)时，钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后，停钻准备压灌粉煤灰砂浆。
压灌粉煤灰砂浆成桩：钻孔达到设计深度后，用循环液清孔，并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放人孔底，自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性，钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应，以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果，室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求，具体的工艺参数为：泵压≤2MPa，泵量≥150L/min。钻杆提升速度< min。>
3.2.2 地面抬升试验：地面抬升平整度控制标准：地面板面积较大，柱与柱之间高程不一致。很难制定整体平整度控制标准。为此，根据现场实际情况，制定了以下平整度控制标准，以便指导施工作业；注浆孔的布设及要求：为减少对混凝土地面的破坏，注浆 L布设时应避开地面板45°线，而且孔的直径应尽可能的小，现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时，根据设备、堆载以及生产情况，对注浆孔的布设进行了相应调整；抬升注浆修复过程中的抬升观测在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值，采用量程为50mm的百分表进行观测，并随时提供抬升数据，当抬升量达到设计抬升高度时，停止注浆。注浆同时，应对注浆区附近货架及设备基础进行观测，发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束，待浆液完全凝固后，再次进行地面高程测量，检查各地块的平整度是否在控制范围内。
4 结束语
要严格控制建筑施工中的桩基沉降问题，应保证：（1）设计应严格按国家规范、规程进行，同时应做一定数量的静载试验。（2）施工中钢筋混凝土灌注桩应严格控制桩侧泥皮厚度及桩底底端沉渣厚度，以保证桩体承载能力及减小整体沉降。（3）进一步改善成桩工艺及采用新技术，可使用挤扩支盘桩或后压浆工艺技术，可进一步完善桩一筏基础及抽样理论，以提供更高的承载力，减小建筑物沉降，取得更好的经济及社会效益。
参考文献：
[1] 龚晓南，陈明中．桩筏基础设计方案优化若干问题[J]．土木工程学报，2011，(4)：107—110．
[2] 董建国，赵锡宏．高层建筑地基基础[M]．上海：同济大学出版社,2007.
关键词：建筑工程；桩基；施工技术
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
21世纪的建筑工程施工中,采用了桩基础,既可以减短施工周期,同时又能保证工程质量,并取得了相应的经济效益和社会效益。随着房地产业的发展,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法都取得了很大的进步。桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物特别是高层建筑、重型厂房和具有特殊要求的建筑物所广泛采用的基础形式。
1 建筑施工中桩基沉降的一般规律
在建筑施工中，产生桩期沉降与软土的变形特征和软土的流变特性有关。软土天然含水率一般等于或大于液限，空隙比大于1，土具有结构性，土体的含水率随液限成正比增大；软土的压缩性也随液限的增加而增加，软土的渗透性弱，地基受荷后，会形成较高的超静孔隙水压力，这是在很大程度上决定软土变形延续时问长且具有流变特性的原因。因此，在软土地基上修建多层和高层建筑物，可能产生较大的沉降量，而且软土地基的沉降是一个历史很长的过程，并不随着建筑施工的结束而结束。某地区曾统计了数十幢建筑物在施工阶段完成最终沉降量的百分数Kb，和最终沉降量的关系。Kb一般为20％一40％。
地基发生较大沉降时，往往伴随着建筑物在使用和外观上的破坏，但真正影响建筑物使用和外观性能的往往不是较大的沉降量，而是因为不均匀沉降和短时期内发生的较大沉降。不均匀沉降产生的上部结构裂缝、扭曲或倾斜，严重时倒塌破坏的事故都有发生。由于环境因素或临近基坑开挖等因素造成短期内建筑物大幅度沉降而产生工程事故也曾有发生。因此，在软土地基上修建建筑物，地基变形问题显得尤为重要。另一方面，在建筑的设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形问题并加以控制和利用，是可以防止和减小地基变形带来的不利影响。
2 建筑施工中桩基沉降的分析计算
2.1 实体深基础法
实体深基础法是现在工程界应用最广泛的一种计算桩基沉降的方法该计算模式是将承台下的桩基及桩间土看作一个等效墩基的一个实体深基础，在此等代墩基范围内，桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工作，然后按照扩展基础的沉降计算方法来计算桩基的沉降。
由于计算时考虑的前提条件不同，研究者提出和使用着计算的不同模式，其主要差别在于选用的假想实体基础底面的位置不同，以及对地基土中附加应力的考虑和计算不同根据桩距地基土的性质不同，桩间土实际上是会产生不同程度的压缩变形，另一方面假想的实体基础外围存在着侧面剪应力的扩散作用为了消除这些差别对桩基沉降计算的影响人们采取了一些措施，集中表现存所采用的模式上。这些措施是：
2.1.1 变动假想实体基础底面的位置，以考虑桩间土存在压缩变形的可能，这是Peck和Terzaghi等人建议的模式Peck等建议将假想实体基础底面置于桩端平面以上高度处，取为桩长的1/3处(桩位于均匀并土中时)或进入持力层深度的l/3(桩穿过软弱土层并进入坚硬土层时]这种建议涉及的影响因素过于单一，因为假想基底位置上升的因素很多，采用此法不能全面反映这些情况。
2.1.2 从桩基顶外围按一定斜率(例如角或l:4斜率)向下扩散增大假想实体基础底面积，以考虑桩群外围总剪应力对沉降分析的影响，这是Tomlinson等人的模式。
2.1.3 为了改善地基土附加应力估计的精度，近年来国内外根据半无限弹性体内集中力的Mindlin公式发展了一些估计桩基荷载作用下地基土附加应力的方法，还有一种将Mindlin解与Boussinesq解对比来估计等代墩基的等效基底附加应力。
2.2 等效作用分层总和法
等效作用法最早由黄强，刘金砺提出，随后被健既桩基技术规范推荐采甩此法系将均质土中桩基沉降的Mindlin解与均布荷载下矩形基础的Boussinesq解之比值用以修正等代墩基的基底附加應力，然后按一般分层总和法计算桩基的沉降。
3 建筑施工中桩基沉降控制的案例分析
3.1 工程概况
某建筑的主建筑占地空间为308m×125m的矩形地块，建筑的柱基采用桩承台基础，基桩为500mm的钻孔灌注桩，桩长32.6m，由于生产工艺对地面平整度要求较高，该建筑地面采取了无缝设计，地面板为连续的钢筋混凝土结构整板，结构层厚250mm，面层厚40mm，双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基：粉喷桩桩径500mm，桩长15m，桩间距1.2m。在柱基承台部位，设计采用了搭接方式处理。该建筑交付使用的第三年经过勘察监测，发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
3.2 施工控制措施
3.2.1 主要施工技术工艺：经过多方面的查阅研究资料，对该建筑的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理，为了验证TSC桩成桩工艺在主建筑地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性，要在建筑内选定一块空闲场地进行TSC桩的成桩试验，试验桩数5根。经过试桩检测发现，效果完全满足预想的加固设计，所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层建筑的基础进行处理，主要施工技术工艺如下。
旋喷钻头钻进：地面板开孔完成后，将工程钻机就位，安装旋喷钻头，启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺，确保钻进效率，钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果，当泵压(5一1OMPa)、泵量(120—150L/min)时，钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后，停钻准备压灌粉煤灰砂浆。
压灌粉煤灰砂浆成桩：钻孔达到设计深度后，用循环液清孔，并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放人孔底，自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性，钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应，以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果，室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求，具体的工艺参数为：泵压≤2MPa，泵量≥150L/min。钻杆提升速度< min。>
3.2.2 地面抬升试验：地面抬升平整度控制标准：地面板面积较大，柱与柱之间高程不一致。很难制定整体平整度控制标准。为此，根据现场实际情况，制定了以下平整度控制标准，以便指导施工作业；注浆孔的布设及要求：为减少对混凝土地面的破坏，注浆 L布设时应避开地面板45°线，而且孔的直径应尽可能的小，现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时，根据设备、堆载以及生产情况，对注浆孔的布设进行了相应调整；抬升注浆修复过程中的抬升观测在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值，采用量程为50mm的百分表进行观测，并随时提供抬升数据，当抬升量达到设计抬升高度时，停止注浆。注浆同时，应对注浆区附近货架及设备基础进行观测，发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束，待浆液完全凝固后，再次进行地面高程测量，检查各地块的平整度是否在控制范围内。
4 结束语
要严格控制建筑施工中的桩基沉降问题，应保证：（1）设计应严格按国家规范、规程进行，同时应做一定数量的静载试验。（2）施工中钢筋混凝土灌注桩应严格控制桩侧泥皮厚度及桩底底端沉渣厚度，以保证桩体承载能力及减小整体沉降。（3）进一步改善成桩工艺及采用新技术，可使用挤扩支盘桩或后压浆工艺技术，可进一步完善桩一筏基础及抽样理论，以提供更高的承载力，减小建筑物沉降，取得更好的经济及社会效益。
参考文献：
[1] 龚晓南，陈明中．桩筏基础设计方案优化若干问题[J]．土木工程学报，2011，(4)：107—110．
[2] 董建国，赵锡宏．高层建筑地基基础[M]．上海：同济大学出版社,2007.