人工挖孔灌注桩和墩基础的区别和联系

人工挖孔灌注桩和墩基础的区别和联系

摘要：随着我国经济的不断发展和进步，人工挖孔灌注桩以及墩基础的设计在我国设计中已经得到普遍地推广和应用，两者既有区别又相互联系着，本文对人工挖孔灌注桩和墩基础两种基础形式的区别和联系进行了一些分析和研究。

关键词：人工挖孔灌注桩墩基础区别联系

Abstract: with the development and progress, artificial dig-hole piles and pier foundation design design in our country has already been generally promotion and application, both are different and interrelated with each other, in this paper, the artificial dig-hole piles and pier foundation two basic forms of differences and relationship between some analysis and research.

Keywords: artificial dig-hole pile pier foundation difference contact

在项目工程设计中，设计人员通常都会用到人工挖孔灌注桩以及墩基础这两种基础的设计形式。但是在应用的过程中人们却很少去分析和对比两者的区别和联系，分析两者的区别和联系对项目工程设计有着十分重要的意义，本文从几个方面对二者的区别和联系进行了初步分析。

一、两者在概念上以及受力机理的对比

人工挖孔灌注桩指的是以人工挖孔位的施工方式进行的一种大直径灌注桩。桩身的直径在八百毫米以上，灌注桩的长度小于四十米，同时要在六米以上。灌注桩长度在六米之内的要按照墩基础来考虑，另外在灌注桩的长度大于六米，但是其长度和扩底直径的比例小于三的情况下，也按照墩基础来进行相关设计。

墩基础指的是墩的长度在三米以上，直径大于八百毫米，而且其长度和墩身直径的比例小于六或者其长度和扩底直径之比小于四的一种独立刚性基础。另外墩基础的墩身不能超过五米。

从两者的概念上可以得出，区分两者的界限是桩身的长度是否在六米以上，其长度和扩底直径的比值是否小于三。

两者从地基变形的破坏机理上来看也是有很大差别的。从两者的概念上讲，那些中直径和小直径的桩，尤其是由于土的滑动剪切引起的摩擦桩地基的受力；大直径桩以及扩底桩的变形是十分缓慢的，主要引起变形的因素是由于土的体积压缩。在设计墩基础的时候，采用小直径桩的地基承载力的端阻力值通常很大，而使用天然的地基承载力的值通常会偏小。因此在设计墩基础的时候通常都采用

确定抗剪强度指标的地基承载力或者修改以后的地基承载力。扩底直径越大的桩与天然基础的破坏机制以及承载力越接近。

二、两种设计计算方法的对比

对于直径大于八百毫米的干作业桩的极限承载力的计算公式为：

，而一般的桩基础的计算公式为：

。两者的具体区别是大直径桩的侧足尺寸效应系数以及端阻，如下表所示：

在地基为卵石的时候，下表在桩身直径以及不同扩底直径的情况下进行了对比，统计出了桩端阻力的尺寸效应系数以及桩侧阻力的尺寸效应系数的具体变化。由下表可知，桩端的扩底直径越大，其所对应的尺寸效应系数就越小，也就是承载力折减就越多。

不用类型的桩是否对土有挤密作用和扰动作用，造成的基础承载力也不相同。以某地的密卵石地基为例，混凝土的预制桩最大端阻力的标准只可以达到八千到九千kPa,钻孔灌注桩的标准值知识在2000到2500kPa之间，人工挖孔的灌注桩通常可以达到4000到5000kPa。

对于扩底直径很大的人工挖孔灌注桩来讲，如果其桩身的长度不是很长，灌注桩的承载力通常都由端桩阻力来提供，桩侧阻力提供的承载力可以忽略不计。其原因是由于扩底段以及在其两米范围以内可以不计算入桩侧阻力，这样实际上计入侧阻力桩的长度就大大的减少了，这样工程项目的实际桩侧阻力的百分比还不到总承载力的百分之二，可以完全忽略。承载力的计算公式就可以简化为：

。计算桩基承载力的公式为：，其中R是单桩竖向的承载力设计值，其公式是：。

在通常情况下，墩基础的设计计算方法使用天然的地基设计方法，其承载力的计算公式为：，其底面平均压力值的计算公式为：。假如桩底的扩大头面积与天然地基底面积相同，这样桩基础和天然基础的承载力之比就可以简化成地基承载力的对比。

在天然地基承载力的计算中，其上部荷载采用的是标准值，地基承载力采用的是特征值。在计算桩基承载力的公式中，其上部荷载和地基承载力采用的都是设计值。若近似地将上部荷载标准值和设计值的比值认为是k,其范围大约在一点二五到一点三之间，对结构的重要性系数不做考虑的话，两者的对比能够简化为系数之间的对比：大直径桩基为；天然地基。比较两者的区别就可以得出大直

径桩承载力与墩基础承载力的区别。

三、两者在工程中的对比

以成都产业开发区综合楼基础设计为例来比较两种形式的差别和联系。根据成都的地质条件，其主要以中密卵石层作为桩端的持力层，其端阻力的最大值为3800kPa，其天然地基的承载力特征值为550kPa,这样可以得出修正以后的a等于1118kPa,b的计算结果如下表所示：

从表中能够得出，对于大直径的桩和墩来说两者的承载力区别并不是很大，但是对于直径很小的桩和墩两者的承载力区别比较大，并且扩底直径越小，差别就越大。表面看来，桩端的承载力要比天然地基的承载力超出很多。但是因为大直径桩承载力的相对折减，这样两者的差别就很小了。扩底直径越大，其产生的差别就越来越小，即随着桩的扩底直径不断的增大，其受力性和天然地基十分接近。当扩底直径逐渐减小的，基础受力就与桩十分接近，这样其与天然基础受力机理的区别就非常明显了。实际上墩基础与天然基础也存在着一定的差别，墩基础是在天然基础与桩基础之间的一种形式。因此很多项目工程中都作出了相关规定，在进行墩基础设计的时候，设计的形式采用的是天然地基的承载力，但是能够适当的提高系数，其范围大约在1.1到1.2倍左右。

四、结束语

通过以上论述可以得出：人工挖孔灌注桩与墩基础在概念、设计以及计算方法等方面都有一定的区别，通过使用二者界定范围的确定，对我国工程项目的设计有着十分重要的作用。随着我国经济、科学技术的不断发展和进步，会加深对二者区别和联系的对比研究，为我国的工程建设作出更多的贡献。

参考文献：

[1]李继明.高层建筑中人工挖孔灌注桩的设计与施工[J].西部探矿工程. 2003.(09).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。