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1、.绪论背景发展历史桩基础作为一种常见的建筑基础，早在古代我国就有应用记载，这也为建筑发展奠定了深厚的基础。桩基示意图桩基技术的发展有着悠久的历史，其发展过程，大致可分为三个阶段。第一个阶段是木桩：早在新石器时代，人类在湖泊和沼泽地里，用木桩搭作水上住所，汉朝己用木桩修桥。到宋朝，桩基技术已比较成熟。今上海市的龙华塔和山西太原的晋词圣母殿，都是北宋年代修建的桩基建筑物。在英国也保存有一些罗马时代修建的木桩基础的桥和居民点。近年来，由于木桩承载力较低，耐腐蚀性差，木材资源不足，已经逐渐被淘汰。第二个阶段为钢桩：19 世纪 20 年代，开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头。到本世纪初，美国出现了各种型式的
2、型钢，特别是 H 型的钢桩受到营造商的重视。美国密西西比河上的钢桥大量采用钢桩基础，到 30 年代在欧洲也被广泛采用。二次大战后，随着冶炼技术的发展，各种直径的无缝钢也被作为桩材用于基础工程。钢桩具有抗冲击性能好、节头易于处理、运输方便、施工质量稳定等优点，但其最大的缺点是造价高，大致相当于钢筋混凝土桩的 3 到 4 倍。因此，目前还只能在极少数深厚软土层上的高重建筑物或海洋平台基础中使用。 第三个阶段为钢筋混凝土桩：本世纪初钢筋混凝土预制构件问世后，出现了厂制和现场预制钢筋混凝土桩。我国 50 年代开始生产预制混凝土桩，多为方桩。1949 年美国雷蒙德混凝土桩公司最早用离心机生产了中空预应力
3、钢筋混凝管桩。我国铁路系统于 50 年代末也开始生产使用预应力钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩出现后，因其取材方便、价格便宜、耐久性好、适合各种地层和成桩直径及长度可变范围大等优点，随即成为地基支撑方式的首选。而在现代城市建设中，由于人口密集而土地有限，人们便向空中及地下发展，建造了大量高层建筑，以获得更大的活动空间。然而传统的天然基础是远远不能满足现代高层建的设计须要的。 近年来，高层、大跨和其它特殊结构的建筑物不断增加，在荷载大、地基弱、变形控制严和使用要求高等条件下，深基础越来越多地被采用。其中桩基础由于承载力大，沉降量小，能适应不同结构形式、地基条件和荷载性质，有利于结构的防震减灾，因而应用
4、更为广泛。并且对软基础的处理上，桩基础的稳定性以及在施工工期上远远要比换土、挤石等，在一定程度上桩基础的施工更加稳定，安全性高在工期上更容易掌握。目前，桩基工程的绝大部分都是钢筋混凝土桩。 桩基础现状、研究目的和意义 随着工业技术的进步和工程建设规模的扩大，桩基技术在近几十年间得到了突飞猛进的发展，桩基础已成为高层或超高层建筑、铁路公路大桥、港口码头、重型储仓及水闸、船闸等建筑结构物最常用的基础形式。桩基础是指通过桩支撑着承台的基础，也就是由承台和支撑着这个承台的桩组成的基础。承台承受上部建（构）筑物的荷载，并把荷载传递给下面的桩，使各桩受力均匀。而桩是竖直或微倾斜的基础构件，其作用是把上部的
5、荷载传给下部的地基。地基是承受建筑物全部荷载（包括基础自重）的那部分土层。与其他类型的深积储相比，桩基础具有施工快，投资少，效果好等优越性，是一种应用最广泛，大有发展前途的深基础。深基础目前普遍是指桩基础，而钢筋混凝土灌注桩作为桩基础的主要形式之一，在国内外已被广泛的应用于各类基础工程之中。在工程实践中，一般在下列情况下可考虑采用桩基础：(1) 建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基不能满足承载力的要求或地基沉降过大对建筑物造成危害时；(2) 经技术经济指标、工程质量、施工条件等方面综合比较，采用桩基础比天然地基或地基加固处理优越时；(3) 高耸建筑物对整体倾斜有严格限制时；(4) 重要、大型
6、、精密机械设备的基础对地基变形有严格限制时；(5) 因地基沉降对相邻建筑物产生相互影响巨大时。 随着国民经济发展水平提高，城市中各类高层建筑拔地而起，作为高层建筑的基础在整个建筑物中占据了相当大的比例，而高层建筑往往采用桩基础。桩基础的使用保证了建筑物的质量和稳定。而对桩基础有好的了解认识也至关重要。因此，本文对桩基础的分类，各类桩的特点，施工工艺，详细的盘点，对各类桩做了一个大致的对比，因而能够正确在某种情况下选取桩的类型。桩的特点（1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心
7、荷载）。（2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。（3）凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。（4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其
8、适用条件和要求在建筑桩基技术规范中均有规定。桩的基本分类及划分目的目前桩的分类主要从桩的直径、桩身截面形状、桩身材料、受力状态、成桩方法、成桩对地基土的影响等几方面划分。一、按桩直径划分按直径大小划分为:1）小直径桩：d 250mm；2）中等直径桩： 250mm100 的风化岩层 1-2m，它也可在桩端联接钢管桩而形成组合桩;(6)预应力大管桩的开裂弯矩可达到 1120-2000kNm 而 600mm X 600mm:的普通预应力混凝土方桩只能达到 315N.m，因而大管桩能承受较大的水平荷载，在码头工程中可取消叉桩，而设计全直桩码头;(7)预应力人管桩的用钢量仅为相同直径钢管桩的 1/6-1
9、/8 用它代替钢管桩，可降低造价 1/2-1/3(8)预应力大管桩的一单桩极限承载力高，以深圳赤湾 9 号泊位深水码头为例，桩长 36m，桩径 1. 2m.入上深 17.5m，它达到了 8800 一 9300kN，比600m600m 的预应力方桩提高约一倍;(9)顶应力人管桩的耐久性比一般的预制桩好，因而可.延长码头桥梁等的寿命，(10)预应力大管桩能应用于水深、流急、浪大的施工条件。应力大管桩的用途顶应力大管桩可用于港口、海洋、修造船、桥梁及其他类似工程，包括:(1)无掩护深水域非单纯受弯的码头工程;(2)直立式防波堤、导堤工程;(3)大型岸壁工程;(4)铁路、公路及跨海桥梁工程;(5)海洋
10、石油钻井平台等结构物。由于受运输、起重，打桩架高度等的限制，以及对陆上沉桩工艺尚未开拓研究，预应力大管桩目前尚未能应川于陆上市政桥梁及高层建筑等工程。挤扩支盘桩施工挤扩支盘灌注桩是在等截而钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型桩它是采用日挤扩成型的方法在桩身设置，个或多个分支和承力盘的混凝上灌注桩，亦称“多级打“盘桩”、“多支盘钻孔灌注桩”、“挤扩多支盘灌注桩”。简称DX 桩”或支盘桩。挤扩支盘桩是用专用的液压挤扩设备与现有桩机配套使用，在性质和厚度都适合于成盘的地层条件下施工，形成它的桩体、承力盘和分支。如图挤扩支盘桩桩身外貌及实形图 挤扩支盘桩主要有钻孔挤扩支盘桩和振动沉管挤压支盘桩两种形式。
11、钻孔挤扩支盘桩是在原钻孔桩的基础上，为了充分利用不同深度各上层的抗力，沿桩长设置一定数量的支盘.依靠增加支盘的端阻力来提高桩的承载力;而振动沉管挤压支盘桩则是在沉管桩的底端设支盘以增大承压而积，从而提高厂桩的承载力，克服厂夯扩桩头难以保证承载力的弱点。挤扩支盘桩克服了其他一些直孔桩的缺点，主要有以下特点:(1）基桩承载力高。沉降变形小。该桩可以利用桩身深度范围内地基土中的硬土层来设置承力盘和分支，扩大了纂桩与硬几层的接触，发挥了分支和盘的端承作用，增加了攀桩的端承面积，将原来只有一个端承点的摩擦端承桩改变为多个端承点的端承摩擦桩，从而改变了桩的受力机理 (2)挤扩支盘桩为渐进压缩型桩，它可以根
12、据需要.对不同土层进行加固处理，通过调整支盘的问距来满足不同承载力的要求，充分利用承载力较高的土层，从而能够缩短桩，缩小桩径，减少桩数，达到质量优、工期烦、节约投资的目的。(3)施工工艺简单，速度快目，无振动和噪声.机械化程度高。对外界环境.及相邻建筑无干扰。(4)对不同上层的适应性强、.在内陆冲积和洪积平原及沿海、河口部位的海陆交替层及二角洲平原下的可塑坚硬状的黏性土，中密一密实状的粉土和沙土、碎石土、全 但挤扩支盘桩不适宜于可液化土层、流塑状黏性土、中等风化以下硬岩及自重湿陷性黄一仁等特殊性土，也不适宜于中间没有可持力夹层的深厚软上层、孤石和障碍物多的地层、.石灰岩地层、从松软突变到特.别
13、坚硬的地层等特殊地层。对塑性指数偏高的黏性土，则应经试验确定成盘的可靠性。风化岩和强风化的软质岩石中成桩，不受地下水位的限制挤扩支盘桩不仅适用于承受竖向荷载的普通抗压桩，也可作为抗拔桩应用于地下建筑的抗浮设计，同时也有学者试图将它应用于深葵坑围护工程中。普通钻孔灌注桩受力机 挤扩支盘桩受力机理普通钻孔灌注桩与挤扩支盘桩受力机理对比示意图水上桩基础施工技术水中构筑物如码头、桥梁、取水泵房、船坞等基础采用桩基形式较为普遍。如果质地坚硬的持力层埋置较深，桩基就可以将这些构筑物的上部结构重力及活载传至持力层，确保他们的正常运转。在沿海或平原地区的水中大型构筑物基础，绝大部分均采用桩基。桩基的形式较多，
14、有混凝土预制桩(非预应力或预应力)，预应力离心管桩、钢管桩、混凝土灌注桩（嵌岩或非嵌岩)等。前三种均为打人桩(个别也可用静力压入)，优点是可在预制厂(场)内加工，运到工地便可施工，施工速度较快。混凝土灌注桩，其工艺较繁，但是可适应各种地质条件，尤其是地层起伏不平，或需将桩尖置入岩层时，有其优点可嵌入各类岩层，满足各种不同的要求。水中构筑物桩基，由于自身的功能及所处的位置的特殊性，与建筑物桩基的施工相比，其特殊性主要反映在下述几个方面: (1)桩基均置一河边或河床中，因河道的冲刷所致，为确保必要的承载力，桩的长度会加长许多，而且要考虑必要的抗船舶冲击力、波浪力，桩的断面亦不会很小。因此桩基的施工
15、设备如打入桩的桩架及桩锤，灌注桩的钻机等均较大或较重。(2)对桥梁桩基，沉降要求较高，尤其是一些连续梁桥或拱桥，不准有过大的沉降，这就要求桩的最终贯人度不能过大，灌注桩的清孔要求很高，否则不易达到较小的沉降。所以在选择桩纂施工的机具及工艺时，.应考虑到这些特殊要求。(3)由于桩基一般均在水中，有些工程如水中作业平台、施工栈桥、筑岛等处于水深浪大的极不利环境中，需创造必要的条件，以便同陆上打桩样进行桩基施工。当然用专业打桩船也可施工。但是船上打桩与陆上打桩差别较大，设备仅打桩机与陆上施工基本相似，但桩机尚需置于船上，施工时需注意船的波动，目有不易就位等困难。此外，对打人桩，大瞬成品桩需从.水上运
16、输，应有专用船只，满足运桩及堆桩的需要，对灌注桩，需考虑大量土方或泥浆的排放，河道或海域中是不允许排放的，也需配置专用船只，拖到指定地点排放。随着沿海地区的发展，近海区的水中构筑物施工已越来越多，由一于受风浪及海流影响，常规的打桩船已.不能适应这种海况，即使有也是极少最的船只，为适应重大工程进度的需要，往往选用如同海上石油平台那样的桩基施工平台，以便在较差的气象条件下，也能保证施工。自升式平台或导管架式平台，常能适应不良的海况，但与用筑岛或栈桥法打桩相比，有很大差别，无论是规模、难度，还是方法，几乎不是同一级别。特殊的桩型微型桩微型桩最早于 1952 年在意大利由 Fernando Lzzi 博士首次提出，是首先作为战后重建时为解决困难条件下桩的施工而提出的。由于其直径较小，从数厘米至数十厘米一般不超过 25cm) .因此微型桩又称为迷你桩。微型桩可以是垂直或倾斜，或成排或交叉网状配置。交叉网状配置之微型桩由于其桩群形如树根状，故亦被称为根桩或网状树根桩(Reticu
