试论超大群桩基础设计技术

    杨丽敏

    摘要：本文通过结合一些超大群桩基础的设计技术和方式的实例，探讨和总结一些关于超大群桩基础设计技术及实施中存在的问题，并根据存在的问题提出其未来的发展方向。

    关键字：超大群桩基础；设计技术；探讨；

    1.超大群桩基础设计技术

    我国的建筑事业在近几年飞速的发展，对桩基础的需求和创新越来越成为建筑事业成功的基础，由于我国本身的自然环境限制和经济发展的制约，桩基础的设计技术也是在不断地改进和转变中，通过大量施工实践表明，我国常用的各种桩型从总体上看具有以下几大特点：

    （1）群桩基础的运用种类分为：大直径桩和普通直径桩相结合；预制桩和灌注桩相结合；非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩相结合等。

    （2）群桩基础中运用的技术分为：在部分挤土灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩和后注浆桩相结合；锤击法、振动法和静压法相结合；在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖空法相结合等方式。

    除了上述技术外，我国在各种大跨桥梁和高层建筑中还运用了先进的、现代化的工艺设备和传统工艺设备相结合的方式，在保留过去成功的技术外，我国还积极的学习探索适合中国的现代化技术。由此可见，我国在桩基础建设方面在不断地尝试和改进技术，并且也在一些不同的地质环境和领域中得到了较好的成绩。

    2.相关的实例分析

    2.1苏通大桥的群桩基础建设

    苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州市之间，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道。

    苏通大桥的桩基础的建设就克服了许多困难，就超大群桩基础设计与施工问题而言，苏通大桥的基础位于软弱图层中，其承受的压力更大，所需的桩基数量也就越大，工艺的精确度和质量要得到最高的保障，施工风险及操作风险也就随之增加。由于临近长江口，苏通大桥建设需要经受十分复杂的深水环境考验，施工平台，桩加固及施工安全等一些列问题也就产生了，因此就需要相应的解决方案的提出。苏通大桥的设计者们坚持自主创新，开发了超大型群桩基础建设成套技术。如：

    （1）采用优质泥浆集中制浆和循环净化措施，采用永久钢护筒支撑钻孔施工平台，有效的解决了水流速度快而产生的安全问题，并且也减少了临时结构用钢量等；

    （2）采用永久冲刷防护工程，成功解决了长江河口段深水区存在的检测难题；

    例如，苏通大桥的索塔基础采用的就是钻孔灌注桩群桩基础，每个塔基础桩数131根，桩长117m，桩径2.85m/2.5m（钢护筒外径2.85m，混凝土桩直径2.5m），桩距6.75m，采用梅花形布局，承台呈哑铃型，这样就加大了桩基础的牢固性，减少强水流冲击带来的危害。

    （3）采用信息化施工技术，为工程质量提供科学保障。

    2.2李子沟特大桥超大群桩基础建设

    李子沟大桥也是超大群桩基础成功应用的一个典型，该桥所处地质条件十分复杂，其土质属于岩土体，所以其承载能力较差。为了适应当地的地质结构和自然环境问题，该大桥运用了连续组合桥梁的形式，采用了多根大且粗的桩加固作为基础，并且通过在矮墩设纵向活动支座的方法，有效的调整了结构刚度，改善结构受力，合理的利用了高低起伏的地质特点，满足垮桥的要求。

    由以上两个例子可以总结出，超大群桩基础的实施需要因地制宜的结合多方面的因素，将困难降低到最低点，并且能够有相应的创新应用，这样就可满足不同的施工要求。

    3.超大群桩基础设计技术中存在的问题

    随着桩基础的广泛应用，单一桩基础和普通的群桩基础已经不能满足一些建筑的需求，而且由于开发领域难度的不断增加，所需要的桩基础设计技术也是需要随之改进的，桩基础的承载能力和稳定性要求越来越高；监测手段也要进一步的提高，一套系统化的检测和监测系统是不可或缺的，而我国的桩基础分析及检测和监测系统还是一直处于需要完善的阶段；还有群桩基础沉降计算也存在着普遍偏大的问题，尤其是深厚软土地基中群桩沉降的预测问题一直是工程设计中的难题，这样就给桩基础的施工带来一定的差错或者一定的风险；在超大群桩基础中，承载能力的需要是否达到所需的程度也是需要攻克的问题。

    4.针对存在的问题提出的未来发展方向

    （1）桩的尺寸

    随着土地资源的短缺，高层建筑及超高层建筑越来越多，当然这就对桩基础的承载能力有很大的需求，桩的径也就越来越大，长度也越来越长。例如，欧美及日本的钢管桩长度已经达到100m以上，桩径超过2500mm；厦门某大厦反循环钻成孔灌注桩深度达103m；温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上，桩断面600*600平方米等等。同样超短超小尺寸的桩也将会得到一定的需求。如老城区的改造，老基础托换加固，建筑物增层及补桩等，小桩和锚杆静压桩技术也将会日趋成熟。

    （2）桩的结构

    针对我国地质结构复杂等自然环境问题给各类桩基础实施带来的困难，我们需要对桩的结构进行改进。例如，我们可以向攻克桩成孔难的方向发展。采用少污染少浪费的方向发展，正如上文提出的国外的液压打桩锤取代筒式柴油锤，这样减少了燃料的浪费，而且噪音低，无油烟。可以向异形桩方向发展，如三角形桩、六角形桩、桩身扩大桩、波纹柱形桩、螺旋桩等，这样就可以针对桩侧摩阻力和桩端阻力的问题提高单桩的承载能力，提高其安全性。

    （3）桩的材质

    针对不同的施工要求，所需的桩的材质也将会不同，为了节约资源的同时能保证桩基础的安全性，我们应该探索出更廉价更易获得的材质，例如现在存在的超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土等。

    （4）监测和检测系统

    建立一套完善的检测和监测系统，通过电子设备，精确所需的桩基的数值，沉降数值和相关的设计所需数值精确，减少设计中存在的失误，也能提高施工的安全性。

    这些都是在桩基础建设中需要关注的发展需求和方向，并且我们应该不断地创新应用，将基础设施设计的技术不断地改进，保证各项工程的高速度、高质量的完成。

    【参考文献】

    [1]于清泉.超大规模群桩基础承载性能试验研究[J].东南大学，2009.

    [2]程泽海.群桩基础在饱和软土地基中的工作现状研究[J].浙江大学，2003.