桩基础

第4章桩基础

4.1概述

桩基础由设置在土中的桩和承接上部结构的承台组成。桩——是将承台荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的杆件。桩在平面内可布置成方形或矩形网格，或三角形及梅花形网格。桩可为等间距的，也可为不等间距的。（单桩），也可承接几根桩，也可承接一片桩。

单桩：一个承台承接一根桩就称为单桩

群桩：一个承台将各根桩在上端联成一体，为群桩。

桩基础在工程中有多方面的应用，就房屋建筑工程而言，桩基础适用于上部土层软弱而下部土层坚实的场地。具体地说，下列情况往往适宜采用桩基础：

（1）高重建筑物下，天然地基承载力与变形不能满足要求时；

（2）地基软弱，且采用地基加固措施技术上不可行或经济上不合理时；

（3）地基软硬不均或荷载分布不均，天然地基不能满足结构物对差异沉降限制的要求时；

（4）地基土性不稳定，如液化土、湿陷性黄土、季节性冻土、膨胀土等，要求采用桩基将荷载传至深部土性稳定的土层时；

（5）建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时。

桩基已成为软弱地基上高、重建筑物、桥梁、码头、海洋平台等结构的最常用的基础形式。

4.2 桩的类型及施工工艺

一、按施工工艺分类

（1）预制桩

定义：指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形

状、刚度与构造的桩杆打入、压入或振入土中去的桩型。

1）预制桩的种类

预制桩的种类：据制桩材料不同，主要有钢筋混凝土桩和

钢桩

①钢筋混凝土桩：可方便地按所需长度、断面形状与尺寸

进行制作（制作方便），材料易得，质量可控制与检验，强度高、刚度大，采用广泛。

②预应力钢筋混凝土桩，指将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉钢筋，采用先张法或后张法对桩身混凝土施加预压应力，以减小桩身混凝土的锤击拉应力和弯拉应力，提高桩的抗冲（锤）击能与抗弯能力。其特点为：强度高、抗裂性好。

③钢桩：强度高、抗冲击疲劳和贯入能力强，方便割接和运输，质量可靠，沉桩速度快及挤土效应较小等特点。但造价高。

2）预制桩的施工工艺

包括桩与沉桩两部分，沉桩工艺随沉桩机械而变，主要有：锤击式、静压式和振动式。

①锤击式（打桩）

系采用蒸汽锤、柴油锤、液压锤等，依靠沉重的锤芯自由下落以及部分包含液压产生的冲击力，将桩体贯入土中，直至设计深度。

缺点：会产生较大的振动、挤土和噪声，引起邻近建筑物或地下管线的附加沉降或隆起，妨碍人们的正常生活与工作。

措施：施工时应加强对邻近建筑物和地下管线的变形监测与施工控制，并采取周密的防护措施。适用于松软土地质条件和较空旷的地区。

②静压式

采用液压或机械方法对桩顶施加静压力而将桩压入土中设计标高。施工过程中无振动和噪声。适宜在软土地带城区施工。但应注意，其挤土效应仍不可忽略，亦应采取防挤措施。静压桩机压桩力一般约为800kN至500OkN，最大压桩力已达80OOkN。

③振动式

凭借放置于桩顶的振动锤使桩产生振动，从而使桩周±体受扰动或液化，强度和阻力大大降低，于是桩体在自重和动力荷载作用下沉入土中。选用时应考虑其振动、噪声和挤土效应。（2）灌注桩

定义：指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成的桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。

优点：省去了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序，桩不承受这些过程中的弯折和锤击

应力，节省了钢材和造价。同时更能适应基岩起伏变化剧烈的地质条件（适应性强）。

缺点：成桩过程完全在地下“隐蔽”完成。施工过程中的许多环节把握不当则会影响成桩质量。以下为按成孔方法分类：

①沉管灌注桩

施工过程：沉管、放笼、灌注、拔管。沉管可锤击、振动和静压任一种。

优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋笼和浇灌混凝土，为桩身混凝土的质量提供了保障。

缺点：一是提管速度过快会造成缩颈、夹泥、甚至断桩；二是沉管过程中产生挤土效应除产生与预制桩类似的影响处，还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断。

对策：a.控制提管速度，并振动桩管，不让管内产生负压，

b.提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；

c.采用“跳打”顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。

②钻孔灌注桩

定义：指各种在地面用机械方法取土成孔的灌注桩。

步骤：成孔、沉放导管和钢筋笼、浇灌水下混凝土成桩。

优点：施工过程无挤土、无振动、噪声小，对邻近建筑物及地下管线危害较小，且桩径不受限制，是城区高层建筑常用桩型。常用直径：600mm,800,3000

缺点：泥浆沉淀不易清除，以至使其端部承载力不能充分发挥，并造成较大沉降。

措施：孔底夯填碎石消除淤泥沉淀或桩底注浆，置换与加固沉淀泥浆。

③挖孔灌注桩

定义：指工人下到井底挖土护壁成孔的灌注桩，简称挖孔桩。

工艺特点：边挖土边做护壁，逐层成孔。护壁有：木板钢环梁或套筒式金属壳，现多用现浇混凝土护壁。

适用环境：适用于粘性土和地下水位较低的条件，不能在含水砂层中施工，易引起流砂坍孔优点：一是直观性，可在开挖面直接鉴别和检验孔壁和孔底的土质情况；二是能直能测定与

控制桩身与桩底的直径及形状等，克服“隐蔽性”。三是干作业，挖土和浇灌混凝土都是在无水环境下进行，避免了泥水对桩身质量和承载力的影响。四是施工过程对周围没有挤土影响；五是不必采用大型机械、造价低。但需注意安全。

二、按桩材分类

（1）混凝土桩：分为混凝土预制桩和混凝土灌注桩(简称灌注桩)两类。各种混凝土桩是目前最广泛使用的基桩。

（2）钢桩：常见的是型钢和钢管两类。

（3）组合桩：即不同人土深度分段用不同材料的桩。

三、按桩的使用功能分类

（1）竖向抗压桩：一般的房屋建筑，在正常工作的条件下(如不承受地震荷载，或抗震设防烈度不高而建筑物高度亦不大)，主要承受上部结构传来的垂直荷载。

（2）水平受荷桩：港口工程的板桩、基坑的支护桩等，都是主要承受水平荷载的桩。桩身的稳定依靠桩侧土的抗力，往往还设置水平支撑或拉锚以承受部分水平力。

（3）抗拔桩：指的是主要承受拉拔荷载的桩。如板桩墙背的锚桩和受浮力的构筑物在浮力作用下自身不能稳定而在底板下设置的锚桩。

四、按桩的承载性状分类

（1）摩擦桩

通过桩侧面传递全部或部分荷载于土层中，它主要依靠桩身侧面与土之间的摩擦力支承，同时也考虑桩端下土的支承作用。对于全部荷载都由摩擦力传递的桩称为纯摩擦桩，实承上桩身周围及桩端以下都是软弱土的桩就属于这种情况。

（2）端承桩

通过桩端传递荷载，而不考虑桩身侧面与土的摩擦力。实用上将桩的端部置于