基础工程第二一五

第四章桩基础

第一节概述

第二节桩的类型及施工工艺

第三节竖向荷载下的桩基础第四节水平荷载下的桩基础第五节桩基础设计7/6/20231第四章桩基础第一节概述如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑深基础方案了。深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种类型，其中以桩基础应用最为广泛。

桩基础是最古老的基础型式之一。智利古文化遗址中发现的桩距今约有12000年。河姆渡遗址表明，在7000年前，我国已有采用木桩支承房屋的历史。在漫长的历史过程中，桩基有了很大的发展变化，特别是近代以来，桩基从型式到工艺和规模都有了飞跃发展。显现出强大的生命力和广阔的发展前景。7/6/20232桩基础按承台位置可以分为高桩承台基础和低桩承台基础。低桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以下；高桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以上，其结构特点是基桩部分桩身沉入土中，部分桩身外露在地面以上而成为桩的自由长度。桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动、静荷载的一种深基础，而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的压缩性土层或水中，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上，通常将桩基础中的桩称之为基桩。7/6/202337/6/20234高桩承台由于承台位置较高或设在施工水位以上，可减少墩台的圬工数量，避免或减少水下作业，施工较为方便，且更经济。然而，高桩承台基础刚度较小，在水平力作用下，由于承台及基桩露出地面的一段自由长度周围无土来共同承受水平外力，基桩的受力情况较为不利，桩身内力和位移都将大于在同样水平外力作用下的低桩承台，在稳定性方面低桩承台也较高桩承台好。通常对下列情况，可考虑用桩基础方案：(1)软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降；7/6/20235(3)对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，宜采用桩基以承受较大的水平力和上拔力时；(4)对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响时；(5)在地震区，以桩基作为地震区结构抗震措施或穿越可液化地基时；(6)水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用浅基础施工困难或不能保证基础的安全时。(2)对于高重建筑物，如高层建筑、重型工业厂房和仓库、料仓等，地基承载力不能满足设计需要时；7/6/20236第二节桩的类型及施工工艺一、桩的分类桩按施工工艺可分为预制桩和灌注桩两大类。

预制桩系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、或振入土中的桩型。主要有以下几种：

(一)预制桩的种类预制钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢桩7/6/202371.预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩最常用的是实心方桩，该桩型质量可靠、制作方便、沉桩快捷，是近几十年以来我国应用最普遍的一种桩型。断面尺寸从200mm200mm到600mm600mm；桩长在现场制作时可达25~30m，在工厂预制时一般不超过12m。分节制作的桩应保证桩头的质量，满足桩身承受轴力、弯矩和剪力的要求。

接桩的方法有：钢板角钢焊接、法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等。前两种适用于各类土层，第三种硫磺胶泥适用于软土。当采用静压法沉桩时，常用空心方桩；在软土层中亦有采用三角形断面，以节省材料，增加侧面积和摩阻力。7/6/202382.预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩系将预制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、后张法对桩身混凝土施加预压应力，提高桩的抗冲（锤）击能力与抗弯能力。预应力钢筋混凝土桩简称为预应力桩。预应力钢筋混凝土桩与普通钢筋混凝土桩比较，其强度重量比大，含钢率低，耐冲击，耐久性和抗腐蚀性能增高，以及穿透能力强，因此特别适合于用作超长桩（L>50m）和需要穿越夹砂层的情况，所以它们是高层建筑的理想桩型之一，但制作工艺要求较复杂。7/6/20239预应力桩按其制作工艺分为两类：一类是普遍立模浇制的，断面形状为含内圆孔的正方形，称为预应力空心方桩，或简称预应力空心桩；另一类是离心法旋制的，断面形状为圆环形的高强预应力管桩（PrestressedHighStrengthConcreteTube–shapedPiles），简称PHC桩。目前常用的预应力空心桩主要有两种规格：500×500mm和600×600mm。PHC桩主要有以下几种规格：外径500mm、550mm、800mm、1000mm，壁厚90mm～130mm，桩段长4m至15m，钢板电焊或螺栓连接，混凝土强度达C60～C80。7/6/202310钢桩有两种：钢管桩和H形桩。

钢管桩系由钢板卷焊而成，常见直径有406mm、609mm、914mm和1200mm几种，壁厚通常是按使用阶段应力设计的，约10mm左右。钢管桩具有强度高、抗冲击疲劳性能好、贯入能力强、抗弯曲的刚度大，单桩承载力高，便于割接、质量可靠、便于运输、沉桩速度快以及挤土影响小等优点；但它抗腐蚀性能较差，须做表面防腐蚀处理，且价格昂贵。因此，在我国一般只在必须穿越砂层或其它桩型无法施工和质量难以保证、或必须控制挤土影响、或工期紧迫等情况下及重要工程才选用。

3.钢桩7/6/202311

H型钢桩系一次轧制成型，与钢管桩相比，其挤土效应更弱，割焊与沉桩更便捷、穿透性能更强。H型钢桩的不足之处是侧向刚度较弱，打桩时桩身易向刚度较弱的一侧倾斜，甚至产生施工弯曲。在这种情况下，采用钢筋混凝土或预应力混凝土桩身加H型钢桩尖的组合桩则是一种性能优越的桩型。实践证明这种组合桩能顺利穿过夹块石的土层，亦能嵌入N63.5>50的风化岩层。7/6/202312预制惹桩的源施工鹅工艺稍包括里制桩盒与沉垦桩两国部分境，沉浩桩工骡艺又鸟随沉栏桩机较械而吨变，梳主要仇有三胳种：锤击度式、静压纱式和振动疾式。锤击寻法的施萝工参唇数是鞠不同翁深度汪的累乒计锤之击数殿和最啊后贯暑入度去；压桩允法的施稳工参县数是从不同捉深度勒的压肯桩力鞠。它凑们包伟含着影桩身当穿过查土层亏的信薯息，牌在相康似场艘地中延积累稼了一裕定施词工经敏验后夸，可茂根据僻这些停施工忘参数震预估饭单桩蝴承载锯力的悠大小靠，桩合尖是顽否达而到了芹持力洋层的脱位置颗。如涛果场秃地内集不同俗区域急之间戒施工统参数滨出现助明显煎变化捧，将寇预示朋着地短基不纪均匀扶；个讯别桩移施工铁参数潜出现古明显比变化柿时，阳可能布是桩孟遇到贷了障港碍物法或桩教身已狭损坏线，因组此设什计确寻定的仍沉桩煌控制衰标准傲，有敢时要伐求设彼计标崇高和质锤击应贯入在度双茎重控肉制。4.洪预捏制桩得的施猫工工描艺6/昌30列/2健02答313灌注街桩系指祸在工和程现愧场通朴过机散械钻辨孔、皆钢管毙挤土震或人芹力挖掉掘等您手段保在地孩基土渐中形寸成的岁桩孔窑内放镜置钢劳筋笼权、灌弄注混往凝土缺而做杨成的贿桩。依照保成孔济方法落不同革，灌违注桩禾分为开：沉管歌灌注车桩、钻孔锯灌注谱桩和挖孔老灌注孩桩等几定大类特。（二碍）灌陶注桩择的种倾类钻孔食灌注蛙桩(简光称钻亏孔桩勿)与走冲孔渣灌注完桩(侨简称渗冲孔隆桩)产是指洒在地盐面用锦机械坛方法盯取土诊成孔剑的灌歌注桩泡，其处施工烦顺序潮如图缠所示济。主要饶分三熔大步蛋：成揭孔、食沉放复钢筋织笼、偿导管辅法浇厨灌水构下混狠凝土脆成桩趟。1.弄钻（肯冲）彩孔灌靠注桩6/欧30些/2形02忍3146/顶30题/2行02毫315人工鹊挖孔杜灌注桩简喷称挖预孔桩丑，是裹先用途人力抚挖土闹形成楚桩孔趁，在丧向下洞掘进锯的同敌时，血将孔息壁衬谜砌以竖保证遥施工僻安全抖，清向理完卖孔底里后，横浇灌匠混凝拿土。水下牲钻孔种桩成既孔过乳程中休，通屠常采鸟用具吸有一弹定重售度和费粘度荣的泥融浆进记行护搭壁，附泥浆敢不断逃循环赠，同径时完掀成携饲土和匠运土棋的任垮务。胶两者认区别纸仅在骆于前织者以魄旋转考钻机项成孔活，后臭者以誉冲击缸钻机头成孔快。这种牌成孔隐工艺美可穿神过任假何类件型地绵层，聋桩长帖可达杯10经0m斜。施相工过风程无林挤土胃、无哲（少板）振艺动、贫无（吹低）忽噪音凡，环耍境影粗响较雾小，振在城谁市建铅设中境获得壮了越埋来越砌广泛而的运阶用。2．粥人工线挖孔园灌注吐桩6/椅30录/2免02丧3166/歼30只/2得02牺317这种集方法柔可形沾成大推尺寸根的桩拒，满押足了像高层蜂建筑忽对大岁直径重桩的社迫切曾需求挽，适赵合我田国劳赌动力墓成本碌较低清的国出情，热成本捧较低扯，对身周围辉环境所也没步有影鲁响。均因此黎，很追快在迅全国羊推广甘开来杀，成辟为一弯些地鸟区高铁层建坡筑桩驼基础舍的一扫种常京用桩状型。奏挖孔巧桩因末为直英径较予大，溪相应步的桩智长较距小，糕也称彩作墩盼。护垃壁可话有多漂种方烟式，忆现在负多用守混凝鞭土现闪浇，烟整体脉性和饭防渗争性更完好。3．陵沉管柳灌注缺桩和夸夯扩瞒桩沉管猫灌注托桩又称晶套管筋成孔淋灌注果桩，膝这类徐灌注驼桩是遭采用甜振动鹊沉管满打桩或机或银锤击食沉管船打桩说机，取将带夹有活交瓣式母桩尖致、或艳锥形顿封口杆桩尖猫，或跟预制之钢筋饲混凝砌土桩参尖的鸭钢管滋沉入边土中吧，然蠢后边馅灌注香混凝旬土、疫边振助动或浩边锤阻击、摘边拔肾出钢语管而胁形成飞灌注透桩。慌该方注法具蔽有施势工方佳便、届快捷辞，造李价低抖的优饺点，躬是国禾内目造前采仆用得相较为汽广泛伸的一幻玉种灌花注桩砍。6/测30岂/2肝02麦318沉管葛灌注辅桩是习最早泻出现给的现喘场灌垃注桩勇，其增施工箩程序或一般辨包括稠四个船步骤亏：沉全管、长放笼规、灌娃注、编拔管赚，如奋图所孤示。啊沉管为灌注塞桩的徒优点颂是在躬钢管眼内无美水环创境中没沉放信钢筋软笼混淋凝土溉，从雀而为择桩身脾混凝而土的智质量宝提供非了保程障。夯扩傻灌注功桩是在臭锤击窗沉管蹲灌注演桩的抄机械悬设备抬与施讲工方祖法的冒基础罪上加砖以改裂进，塞增加赢一根拔内夯只管，弃按照步一定随的施协工工回艺，袖采用喉夯扩杠的方殊式将仰桩端砌现浇腹混凝链土扩碗大成舱大头泻形的返一种蛛桩型很，通桑过扩悬大桩声端截肌面积裕和挤谜密地处基土侧，使膨桩端说土的务承载华力有耐较大上幅度廊的提术高：资同时液桩身右混凝哑土在庄柴油农锤和患内夯俯管的语压力楼作用灵下成率型，圆避免秀了“方缩颈叛”现穴象，贱使桩效身质欣量得巴以保节证。6/弃30艇/2拒02赞3196/呢30舒/2碗02丈320预制础桩、扁沉管河灌注泼桩在民锤击庆或振耕动法莲下沉超时，灭施工摘噪音衔大，量污染租环境屠，不叛宜在精居住烦区周获围使抛用。预制深桩用祖静压倘法施热工可亮消除肉噪音尸污染榨，是间城区偏预制炭桩的壤主要床施工鄙方法愈。钻孔削桩的公施工候过程臂振动洁、噪唤音小夹，是意城区欺建筑徒的常卖用桩柴型。2．辆挤土晨效应钻孔苏灌注抖桩、困挖孔绿灌注厘桩为非挤旦土桩，对泽邻近江建筑院物及两地下眯管线饥危害堡很小垃。端部孕开口追或半李闭口透管桩盾为部分宅挤土影桩，但端端部泊“土澡塞”认的承览载力嗓较封杀闭式斯桩小届。“土拢塞”蜡效应二、忽各类牺桩的猎主要欠特点竞及比沃较1．袜振动有、噪监声6/尾30闷/2畏02耐321预制恋钢筋酸混凝垒土桩懒、沉孝管灌倡注桩菠（无克论打趴入、会压入精或振方入）樱均属各于挤土慨桩。挤土付桩的赌危害型：在端饱和搂软土贯中进桶行密说集桩复群施稀工将拢使土骨中超调静水每孔隙纲水压迹力剧和增(舞例如奴达上跌覆土纳重的进1.仅4倍阴，甚装至更睡高)窝、地绿表隆流起(挎例如搁桩区船内5饰0m，隆庭起总捕体积饺约为爷桩入缓土体倚积的源40枯％)灯、浅阿层土悟体水巷平位歉移(大影响晃范围融达1阁倍桩茧长以筛上)添、深葡层土恋体位帮移、仔先打泰设的妄桩被摸抬起榴和挤廉偏及庭至弯数曲和咏断裂傍。这财将造败成各那种危悉害，滴包括勾原有嘴建筑少物下挂沉或督局部鹿抬起腐以致畜结构慎损坏刮，邻顷近路茎面开坝裂以地及地愈下管所线位蒜移或矮破坏页。控制价沉桩转挤土缩慧效应员是市习区选脑用预宽制桩残的前怠提，和控制疤和减群轻沉丑桩挤敢土影狼响的虾方法弱：设丹置防肃振沟插、挤路土井固、预航钻孔水、排浙水砂螺井、膀控制疼沉桩蜂速度窗以及救调整锈打桩腊流水稳等。6/给30沉/2睡02涝322受设盖备能闯力的闸限制步，单沾节预烫制桩速的长个度不价能过臭长，斜一般彼在3灾0m仿以内芹，更骆长时盈需接纺桩。预预制倾钢筋弦混凝企土桩记不易须穿透调较厚灿的坚搂硬地岩层，熊沉桩杀困难财时需庆采用拼射水轧辅助寺振动齐沉桩宿法。暗由于攀节长梁规格蜘无法逮临时崖变更钻，沉双桩无诊法达限到设猴计标坚高时沈，就滋不得斜不截乡丰桩。速因此碧除钢埋桩、灭嵌岩廉桩外盐，受巩沉桩锦能力芬的限巧制，警预制委混凝诵土桩豪、沉抛管灌斤注桩勿桩径锈、桩描长不拣可太鼻大，萍单桩袍极限柏承载泉力一挑般不版超过勤60播00巩kN浸。钻孔夸灌注示桩直性径可窃大至龟1～渡2m匠，桩卷长可萝达1接00碑m，销可适您用于保各种暗地层推，桩兼端不饲仅可延进入仆微风末化基涝岩而巴且可志扩底愁，挖暮孔灌爆注桩任直径详更可火扩大骆至2娱～3遗m，庄因此乡丰单桩芹的总湿承载瞧能力独大，芒单桩触极限俭承载耻力可据达1括50犁00竖kN台以上廉。3.炮沉桩死能力峡与承泳载力6/参30弄/2直02彩323预制抚桩的耍配筋揭往往滥是由朵搬运抛起吊胜和锤梢击时筝的施帮工工础况来牲控制葱的，嫁远远毒超过言正常装工作罩荷载艺对强肢度的符要求萌，因绸此桩射身混定凝土便标号司高、搂含筋策率高窝，主融筋要拜求通虹长配陕置，叉用钢株量大败。灌注箱桩的央优点倦是省谊去了秧预制傅桩的皇制作锦、运赤输、录吊装授和打达入等忘工序祥，桩芦不承饰受这摸些过兽程中革的弯桂折和味锤击漏应力滋，从善而节什省了科钢材垮和造牙价。裂仅承咱受轴猾向压避力时哄，按全工作歌荷载腰要求寒通常终只在郑上部恢配筋鱼，混懂凝土梳不用泉接头溉，节畜约了代钢的泉用量佣，也疮不需等使用模高标里号混订凝土址，一无般情邮况下雅，比脑预制吉桩经爬济。4.间施细工应搬力与宝配筋驶量6/抛30心/2廉02坑324预制基桩―气―接毫头常暴形成别桩身计的薄段弱环切节，心沉桩荒的挤服土效坏应可捧使先理打入候的桩沟被抬笔起，愤如果盾接桩街不牢馋固，慰可使幅上下徒两节估桩脱驱开。沉管址灌注蚕桩―菌―挤撇土效沙应可码能使尺混凝饿土尚粥未结考硬的画邻桩息被剪棚断，喝对策床是采政取“膏跳打亭”顺繁序施介工，哭待混倘凝土促强度亚足够蒸时再等在它构的近慈旁施抬打相恼邻桩引。与预赠制桩营相比刊，灌滋