下面是小编为大家整理的建筑施工：桩基础,供大家参考。
第 10 章
桩基础 学习目标 熟悉桩基础的构成、特点和适用范围，了解桩的分类和施工方法，掌握单桩、群桩承载力的基本概念和含义，了解桩基础的构造要求。
10.1
概述 当浅层地基土质无法满足建筑物对地基承载力和变形的要求，且不宜采用地基处理等措施时，可以深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础方案。常见的深基础主要有桩基础、沉井基础、墩基础和地下连续墙等，其中以桩基的历史最为悠久，应用最为广泛。
桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台将桩群联结成一个整体，并把建筑物的荷载传至桩上，再将荷载传给深层土和桩侧土体。按照承台的位置高低，可将桩基础分为低承台桩基和高承台桩基。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基，如图10.1（a）所示；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基，如图 10.1（b）所示。建筑桩基通常为低承台桩基，这种桩基础受力性能好，具有较强的抵抗水平荷载的能力，而高承台桩基础多用于桥梁和港口工程。
桩基础具有承载力高、沉降量小、稳定性好、便于机械化施工、适应性强等特点。因此，适用范围较广，通常下列情况考虑采用桩基础。
（1）地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求。
（2）地基软弱，采用地基加固措施不合适；或地基土性特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等。
（3）除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用。
（4）上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积地面超载的影响。
（5）地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、钻采平台等。
（6）需要减少基础振幅或应控制基础沉降和沉降速率的精密或大型设备基础。
10.2
桩的分类 桩基中的桩可根据其承载性状、施工方法、桩身材料及桩的设置效应等进行分类。
10.2.1 按承载性状分类
图 10.1
桩基础 (a)低承台桩基础；(b)高承台桩基础
软弱土层 上部结构 桩 承台 承台 桩 坚硬土层
(a)
(b)
《建筑桩基技术规范》根据竖向荷载作用下桩土相互作用特点，达到极限承载力状态时，桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。
1.摩擦型桩 是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩又分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。
（1）摩擦桩
在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承担。如桩端下无较坚实的持力层。
（2）端承摩擦桩
在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩侧阻力分担荷载较大。如当桩的长径比不很大，桩端持力层为较坚硬的粘性土、粉土和砂类土时。
2.端承型桩 是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受。桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例，端承型桩又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。
（1）摩擦端承桩
在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩端阻力分担荷载较大。通常桩端进人中密以上的砂土、碎石类土或中、微风化岩层。
（2）端承桩
在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承担，桩侧阻力忽略不计。如桩的长径比较小(一般小于 10)，桩身穿越软弱土层，桩端设置在密实砂层，碎石类土层中或位于微风化岩层中。
此外，当桩端嵌入岩层一定深度(要求桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不小于 o.5m)时，称为嵌岩桩。对于嵌岩桩，桩侧与桩端荷载分担比例与孔底沉渣及进入基岩深度有关，桩的长径比不是制约荷载分担比例的唯一因素。
10.2.2 按桩身材料分类 1.混凝土桩 当桩基础主要承受竖向受压荷载，或做为基坑临时护坡桩，荷载不大，可采用混凝土桩。混凝土强度等级采用 C20 或 C25，价格便宜，截面刚度大。
2.钢筋混凝土桩 横截面有方、圆等多种形状，可做成实心或空心，用于承压、抗拔、抗弯等。当桩截面尺寸较大时，为减轻自重，节约钢材，提高桩的承载力和抗裂性，可采用预应力混凝土管桩。
3.钢桩 常见的有钢管桩和 H 型钢桩等。钢管桩直径一般为 400~1000mm，其抗弯、抗压性能较高，承载力大、质量可靠、自重轻、施工方便，但造价较高、易锈蚀。
4.组合材料桩 是指用两种材料组合的桩，例如钢管桩内填充混凝土形成钢管混凝土桩，或上部为钢管桩下部为混凝土等型式的组合桩。用以发挥材料的各自特点。
10.2.3 按桩的使用功能分类
1.竖向抗压桩 主要承受上部结构传来的竖向荷载，一般建筑桩基在正常工作的条件下都属于此类桩。
2.竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载，例如水下抗浮力的锚桩、输电塔和微波发射塔的桩基等，都属于此类桩。
3.水平受荷桩 主要承受水平荷载，此类桩有港口工程的板桩、深基坑的护坡桩以及坡体抗滑桩等。
4.复合受荷桩 是指承受竖向、水平荷载均较大的桩，设计时应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。
10.2.4 按施工方法分类 根据施工方法的不同，主要分为预制桩和灌注桩两大类。
1.预制桩 是在施工现场或工厂预先制作，然后以锤击、振动、静压或旋入等方式将桩设置就位。工程中应用最广泛的是钢筋混凝土桩。
为了运输方便，预制桩通常分段制作，每段长度不超过 12m，沉桩时再拼接成所需长度，接头质量应保证满足传递轴力、弯矩和剪力的需要，通常用钢板、角钢焊接，也可采用钢板垂直插头加水平销连接。
预制桩的沉桩深度一般应根据地质资料及结构设计要求估算。施工时以最后贯入度和桩尖设计标高两方面控制。最后贯入度是指沉至某标高时，每次锤击的沉入量，通常以最后每阵的平均贯入量表示。锤击法常以 10 次锤击为一阵，振动沉桩以 1 分钟为一阵。最后贯入度则根据计算或地区经验确定。
2.灌注桩 是指在设计桩位成孔，然后在孔内放置钢筋笼(也有直接插筋或省去钢筋的)，再浇灌混凝土成桩的桩型。其横截面呈圆形，可以做成大直径和扩底桩。灌注桩的优点是不存在运输、吊装和打入过程，钢筋按使用期间的内力大小配置或不配置，节约钢筋；缺点是桩身易出现露筋、缩颈、断桩等现象。保证灌注桩承载力的关键在于桩身的成型及混凝土质量。灌注桩按成孔方法可分为沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、挖孔灌注桩等类别。
（1）沉管灌注桩 是利用锤击振动或静压等方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管，其施工程序如图 10.2所示。一般可分为单打、复打（浇灌混凝土并拔管后，立即在原位再次沉管及浇灌混凝土）和反插法（灌满混凝土后，先振动再拔管，一般拔0.5~1.0m，再反插 0.3~0.5m）三种。复打后的桩横截面面积增大，承载力提高，但其造价也相应提高。
沉管灌注桩的常用桩径(预制桩尖的直径)为 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 10.2
沉管灌注桩的施工程序示意 (a)打桩机就位；(b)沉管；(c)浇灌混凝土；(d)边拔管，边振动； (e)安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；(f)成型
300~500mm，桩长常在 20m 以内，可穿越一般粘性土、粉土、淤泥质土、淤泥、松散至中密的砂土及人工填土等土层。其优点是设备简单、施工进度快、造价低。缺点是振动大、噪音高；如施工方法和工艺不当，将会造成缩颈、断桩、夹泥和吊脚（桩底部的混凝土隔空，或混进泥砂在桩底部形成松软层）等质量问题；遇淤泥层时处理比较难。当地基中存在承压水层时，应慎重使用。
（2）钻(冲)孔灌注桩 钻(冲)孔灌注桩用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻、旋转水冲钻等)钻土成孔，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。有的钻机成孔后，可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于 3 倍桩身直径。
目前国内钻(冲)孔灌注桩多用泥浆护壁，泥浆应选用膨润土或高塑性粘土在现场加水搅拌制成，施工时泥浆水面应高出地下水面 lm 以上，清孔后在水下浇灌混凝土。常用桩径为 800、1000、1200mm 等。其优点是入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。
（3）挖孔桩 挖孔桩采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达到所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌混凝土而成。
挖孔桩一般内径应≥800mm，开挖直径≥1000mm，护壁厚≥100mm，分节支护，每节高 500~1000mm，可用混凝土浇注或砖砌筑，桩身长度宜限制在 40m 以内。如图 10.3 所示。
挖孔桩的优点是：可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，场区内各桩可同时施工，且桩径大、适应性强。但施工中应注意防止塌方、缺氧、有害气体等危险，并注意流砂现象。
10.2.5 按成桩方法和挤土效应分类 大量工程实践表明，成桩挤土效应对桩的承载力、成桩质量控制、环境等有很大影响，因此，根据成桩方法和成桩过程的挤土效应，将桩分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三类。
1.非挤土桩 是指在成桩时，采用干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等，先将孔中土体取出，对桩周土不产生挤土作用的桩，如人工挖孔灌注桩、钻孔灌注桩等。
2.部分挤土桩 是指在成桩时孔中部分或小部分土体先取出，对桩周土有部分挤土作用的桩，如部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩、打入式敞口桩等。
3.挤土桩 是指在成桩时孔中土未取出，完全是挤入土中的桩，如挤土灌注桩、挤土预制桩（打入或静压）等。
10.3
单桩、群桩承载力 10.3.1 单桩竖向承载力 1.单桩抗压承载力 图 10.3
挖孔桩护壁
单桩在竖向荷载作用下，有两种破坏类型，即地基土强度破坏和桩身材料强度破坏。一般情况下，单桩承载力由地基土对桩的支承能力控制，材料强度得不到充分发挥，只有对端承桩、超长桩以及桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。另外，高层建筑或对沉降有特殊要求时，单桩的竖向承载力由上部结构对沉降的要求所控制。
（1）按材料强度确定 此时，将桩视为轴心受压杆件，对钢筋混凝土桩：
) (S y c aA f A f R
（10.1）
式中：R a ——单桩竖向承载力特征值，N；
φ——混凝土构件稳定系数，对低承台桩基，考虑土的侧向约束，一般取 1.0；
f c ——混凝土轴心抗压强度设计值，N/mm 2 ;
A——桩身的横截面面积，mm 2 ；
f y ——纵向钢筋的抗压强度设计值，N/mm 2 ;
A s ——桩身内全部纵向钢筋的截面面积，mm 2 。
考虑到桩身混凝土实际承载力随成桩条件而异，《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）规定，在计算桩身承载力时，需将混凝土轴心抗压强度设计值按桩类别乘以不同的施工工艺系数 ψ c 。对混凝土预制桩，取 ψ c =1.0；对干作业非挤土灌注桩，取 ψ c =0.9；对泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩，取 ψ c =0.8。
（2）按地基土的支承能力确定 主要有静载荷试验、经验公式法、静力触探法等。《建筑地基基础设计规范》规定， 1）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的 1%，且不应少于 3 根。单桩的静载荷试验，应按该规范附录 Q 进行。
当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值，试验方法应按该规范附录 D进行。
2）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定 R a 值。
3）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：
i sia p p pa al q u A q R
（10.2）
式中：R a ——单桩竖向承载力特征值； q pa ，q sia ——桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得；
A p ——桩底端横截面面积；
u p ——桩身周边长度；
l i ——第 i 层岩土的厚度。
当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值：
P pa aA q R
(10.3) 式中：q pa ——桩端岩石承载力特征值。
2.单桩抗拔承载力 对高耸结构物、高压输电塔、电视塔等，承受较大地下水浮力的地下结构物（如地下室、地下油罐、取水泵房等）以及承受较大水平荷载的结构物（如挡土墙、桥台等），其桩基础中桩侧部分或全部承受上拔力，此时，尚需考虑桩的抗拔承载力。
桩的抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力、桩体自重以及桩身材料强度，一般由抗拔静载
荷试验确定，对次要工程或无条件进行抗拔试验的，可按经验公式估算，见《建筑桩基技术规范》。
3.桩的负摩阻力 桩周土层由于某种原因产生了相对于桩的向下位移，从而在桩侧产生向下的摩阻力，称为负摩阻力。负摩阻力实际上是对桩施加的下拉力，它增加了桩身轴向力、降低了桩的承载能力。其产生的原因很多，桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层时；桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载(包括填土)时；由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降时，均可产生。设计和施工时需予以重视。
10.3.2 单桩水平承载力 桩基多以承受竖向荷载为主，但在风荷载、地震作用、机械制动作用或土压力、水压力等作用下，也承受一定的水平荷载。有时也可能出现以承受水平荷载为主的情况，因此，需要考虑桩基的水平承载力验算。
单桩的水平承载力取决于桩的材料强度、截面尺寸和刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素。桩的截面尺寸和地基强度越大，其水平承载力越高；桩的入土深度...