关于组合长短组合桩用于室内建筑设计工艺策略

【摘 要】近年来，随着社会的不断发展，关于群桩基础相互作用和结构设计的研究越来越多，然而多数人在工作与研究中都是对于统一持力层下，以相同桩长的桩作为标准进行分析和研究，对于不同持力层间的长短桩相互作用的研究较少。然而在目前的工程建设中，人们对于长短桩的应用不断增多，其中也提出了不同形式和不同结构的基础研究流程，并对其中存在的新问题进行了总结与分析。本文就长短组合桩设计要点分析，并提出了室内建筑设计的主要方式。
【关键词】长短组合桩；室内；建筑设计
随着现代计算机技术的高速发展与普及，数值分析法逐步替代了传统的室内模型试验和现场测试法，成为了现代化室内建筑设计的主要方式和途径。有限元法作为一种新型的数值计算方法和设计措施，在目前建筑结构中的各类数值计算和分析得到了较为广泛的应用。但是由于在组合桩桩基计算过程中，桩基涉及到的因素较多，数值较为复杂且计算量较大，因此在目前的计算与设计中很少用大群桩基工程的设计来进行严格分析与探讨。一般而言，应用有限元法进行群桩共同作用分析，并对它的原理和工程实际措施进行研究有着深刻的意义。近三十年来，随着国际市场上各种计算措施和方法的完善，长短组合桩的应用与设计方法也较为完善，成为现代化建筑工程项目应用的主要重点，尤其是在岩土工程界应用更为广泛。

一、长短组合桩复合地基概述

长短桩组合桩复合地基是近年来在建筑土木工程领域实践总结发展起来的一种新型的复合地基结构。这种地基结构的主要形成原理在于通过长桩与短桩相结合的方式使得短桩能够对地下基础工程的软弱土体进行夯实和加固，从而提高土层的承载能力，而长桩则主要是通过将桩底落在承载能力较好的土层上，从而控制土层的沉降量，以此来提高结构荷载能力。一般在当前的设计工作中，主要是通过相关的施工标准来确定设计方案和施工措施。在目前工程项目中短桩都是采用柔性桩为主，而长桩则是多采用刚性桩，

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通常都是以混凝土灌注桩、钢管桩等结构为主。同时为了避免在施工的过程中出现承载台脱空现象，充分发挥桩间土层的承载力度，一般都是在承载台下设置相关的垫层结构，通常都是钢筋混凝土为主进行桩基施工的过程，而在这种施工过程中，对于桩基础的控制较为严格，从而形成一种由短桩、长桩以及垫层组成的复合地基结构，这种地基结构在目前被广泛的应用在软土地区工程项目中，同时多以多层和小高层建筑结构为主。然而就目前的施工结构现状分析，其长短桩组合地基与长桩短桩复合地基之间还存在着一定的差异与差别，其主要的结构差异表现在以下几个方面：
首先，长短桩复合地基在本质上仍然是一种地基结构形式，其在设计方法与计算方法的选择中仍然是采用常规的复合地基计算方法为主，而对于长短桩组合基础则是一种新型的桩基础结构形式，也是现阶段建筑工程项目中最为常见的结构，是不通过在施工中设置相关垫层来直接进行工作的桩基础结构形式之一。这种结构之中，长桩与短桩结构都是以刚性桩为主。
其次，两种桩结构在设计与施工中其出发点与适用面之间存在着一定的差异。长短桩复合地基主要是针对浅部土层承载力不足而从而采用深层基础加固作为主要的处理措施和方法，而柔性桩则主要是对地基结构进行加固，从而消除地基土层之中存在的隐患问题。在这种结构项目中，一般都是在上部结构荷载计算前设置相关的垫层，以此对土壤层进行加固和处理，从而控制基层的沉降量。两外，由于其端庄结构中不仅对浅部土层的加固有着一定的影响，同时在加固后对于地基承载力也存在着一定的影响模式。
再次，长短组合桩基础在遇到地基土中存在两层或者多层的情况下，可以通过桩端持力层情况来进行分析，但是其短桩基础承载力的变形却无法满足承载要求。而采用全长桩基础则表现出施工难度大，投资成本高，因此为了减少这种现状下的土层分布情况，通常都是以基础形式作为主要的结构基础被广泛应用，从而满足高层建筑结构施工内在要求。

二、设计原则

在实际工程设计与分析中经常会遇到地基土存在两层或多层可作为桩端持力层的情况，其浅层持力层承载能力良好且埋深不大。当上部结构荷载较小时，采用坐落于浅层持力层的短桩基础可以满足建筑物对承载力和变形的要求。当上部结构荷载较大时，采用短桩基础能基本满足承载力要求但不能满足变形要求。在这种情况下，为满足沉降计算要求，设计时往往不考虑浅层持力层承载能力，统一将所有的桩穿过浅层持力层，桩端坐落于深层持力层上。
众所周知，实际工程设计中使用桩基的目的不外乎两个：或是因为天然地基承载力不够，或是因为基础的沉降变形过大。合理的桩基设计应该根据使用桩基的不同目的而对桩加以不同的利用。

三、室内设计应用

在桩基工程中，由于进行群桩或单桩的原型试验需要花费大量的人力、物力和时间，或因场地条件及其他因素的限制无法进行原型试验，在这种情况下，模型试验成为研究、探索和解决问题的一种有效方法。桩的模型试验是根据桩基的实际工作状态，进行合理全面地构思，建立与原型具有相似性规律的模型，借助科学仪器和设备。人为地控制试验条件，研究桩基在某一或某些情况下的受力变形特性的试验，在桩基工程技术的研究中占有重要的地位。

1、模型设计制作

为研究长短桩组合桩基础中基桩桩身轴力、侧摩阻力沿深度的分布特性，本次试验在模型桩上安装应变量测仪器，再将测得的应变值转化为应力值。因此模型桩的设计原则是在满足相似要求的前提下，使桩体便于应变测量，应变片粘贴容易且能真实地反应桩的受荷状况。

2、设计要点

目前应变片的接线方式主要有全桥接法、半桥接法、单点单片接法等。本次试验采用全桥接法，由测试桩上的两个应变片和补偿桩的两个应变片组成一个全桥，补偿桩与测试桩一起埋入（但相距较远，互不影响）。试验证明，这种接线方式能有效地减少环境温度对试验结果的影响。

3、相关设计要点

就以某工程为例进行分析，其主要的设计要点有：
（1）桩周土体的准备。本次试验采用人工筛选天然风干河砂模拟桩周土，在试验前将砂先通过

2.5mm筛子过筛，用来除去较大颗粒及其他杂质，从而模拟均匀土体。

（2）桩周土体装填。由于试验室条件限制，即将砂按质量均等地分成12次装入到模型槽中去，要求均匀对称地装砂，并进行密实，经密实后每层砂的厚度控制为10cm，且要求砂的上平面为.COM水平。
（3）模型桩的设置.目前有两种方法，即埋置入式和压入式。采用埋置式主要用来模拟现场非挤土桩的施工，且不考虑施工对周围土体产生的影响，方法为先将砂填到预定桩端高度，再将模型桩放入并固定，继续将砂装到预定桩顶高度即可。

四、结束语

长短桩组合桩基础是一种安全适用、技术先进和经济合理的基础方案，能有效地控制基础沉降和减少差异沉降，减少长桩数量，节省造价和工期，因此在未来的建筑工程项目中必将得到广泛的应用与发展。