4 桩基础桩基础p.1114.1 概述概述高承台高承台低承台低承台竖直桩竖直桩斜桩斜桩4.1.1 桩基础的适用性桩基础的适用性 天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物；天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物； 天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基减少沉降的建筑物，如软土地基上的多层住宅建筑，用桩基减少沉降的建筑物，如软土地基上的多层住宅建筑，或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物；或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物； 重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等；重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等； 软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物；软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物； 作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟囱、水作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟囱、水塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其它情况；塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其它情况； 需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施；地震区建筑物的抗震措施； 地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础；地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础； 需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物基础，如栈需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等。
桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等4.1.2 桩基础设计的内容桩基础设计的内容 桩的类型和几何尺寸的选择；桩的类型和几何尺寸的选择； 单桩竖向（和水平向）承载力的确定；单桩竖向（和水平向）承载力的确定； 确定桩的数量、间距和平面布置；确定桩的数量、间距和平面布置； 桩基承载力和沉降验算；桩基承载力和沉降验算； 桩身结构设计；桩身结构设计； 承台设计；承台设计； 绘制桩基施工图绘制桩基施工图4.1.3 桩基础的设计原则桩基础的设计原则荷载效应组合与浅基础相同荷载效应组合与浅基础相同桩基设计应满足下列基本条件：桩基设计应满足下列基本条件：单桩承受的竖向荷载不应超过单桩竖向承载力特征值；单桩承受的竖向荷载不应超过单桩竖向承载力特征值；桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算特殊土地基上的桩基：特殊土地基上的桩基：软土、湿陷性黄土、岩溶软土、湿陷性黄土、岩溶4.2 桩的分类与质量检验桩的分类与质量检验4.2.1 4.2.1 桩的分类桩的分类1.1.按施工方法分类按施工方法分类2.2.按承载性状分类按承载性状分类3.3.按成桩挤土效应分类按成桩挤土效应分类4.4.按桩径大小分类按桩径大小分类4.2.1.1 按施工方法分类按施工方法分类预制桩和灌注桩预制桩和灌注桩(1)预制桩预制桩木桩，混凝土预制桩，钢桩木桩，混凝土预制桩，钢桩常用松木，长常用松木，长46m，桩径，桩径160260mm，多用于软弱地基上的民宅和小型建筑，多用于软弱地基上的民宅和小型建筑物。
应打入地下水位以下物应打入地下水位以下0.5m要确保桩端进入硬持力层桩端进入硬持力层工程实例广州海珠区新窖镇瑞宝村某民宅工程实例广州海珠区新窖镇瑞宝村某民宅剖面图剖面图平面图平面图北北转下页硬土硬土软土软土1995年年10月月6日下午日下午4:20楼房先是缓慢向南倾斜，后突然楼房先是缓慢向南倾斜，后突然倾覆倒塌倾覆倒塌3名装修工人死亡，室内多人受伤名装修工人死亡，室内多人受伤我系鉴定结果我系鉴定结果：违章作业；违章作业；梁柱钢筋锚固长度严重不足；梁柱钢筋锚固长度严重不足；基础设计错误基础设计错误返回返回判决结果：判决结果：屋主、转包人、承建人赔偿屋主、转包人、承建人赔偿40万元；万元；承建人被处以有期徒刑一年零六个月承建人被处以有期徒刑一年零六个月混凝土预制桩混凝土预制桩普通混凝土预制桩、预应力混凝土管桩（普通混凝土预制桩、预应力混凝土管桩（PCPC）、）、预应力高强混凝土管桩（预应力高强混凝土管桩（PHCPHC）、预应力砼空心方桩）、预应力砼空心方桩普通混凝土预制桩普通混凝土预制桩截面边长一般为截面边长一般为300300500mm500mm可以在工厂生产，也可在现场预制现场预制桩的长度一般在在工厂生产，也可在现场预制。
现场预制桩的长度一般在252530m30m以内，工厂预制桩的分节长度一般不超过以内，工厂预制桩的分节长度一般不超过12m12m，沉，沉桩时在现场连接到所需长度桩时在现场连接到所需长度预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺和离心成型采用先张法预应力工艺和离心成型法制作经高压蒸气养护生产的为法制作经高压蒸气养护生产的为预应力高强混凝土管桩预应力高强混凝土管桩（代号为（代号为PHCPHC桩桩），其桩身离心混凝土强度等级不低于），其桩身离心混凝土强度等级不低于C80C80；未经高压蒸气养护生产的为；未经高压蒸气养护生产的为预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩（代号为（代号为PCPC桩桩），其桩身离心混凝土强度等级），其桩身离心混凝土强度等级C60C60 C80 C80 常用常用的的PHCPHC、PCPC管桩的外径为管桩的外径为300300600mm600mm，分节长度为，分节长度为7 713m13m，沉桩时桩节处通过焊接端头板接长桩的下端设置十字，沉桩时桩节处通过焊接端头板接长桩的下端设置十字型桩尖、圆锥型桩尖或开口型桩尖型桩尖、圆锥型桩尖或开口型桩尖图图4-2 预应力砼管桩预应力砼管桩图图4-3 封口十字形桩尖封口十字形桩尖建设部行业标准建设部行业标准预应力砼空心方桩预应力砼空心方桩JG197-2006预应力砼空心方桩预应力砼空心方桩KFZ，C60预应力高强砼空心方桩预应力高强砼空心方桩HKFZ，C80薄壁预应力砼空心方桩薄壁预应力砼空心方桩TKFZ，C60边长边长3001000mm相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩。
相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩预应力的作用：预应力的作用：钢桩钢桩H H型钢桩，下端开口或闭口的钢管桩型钢桩，下端开口或闭口的钢管桩H H型钢桩型钢桩的横截面大都呈正方形，的横截面大都呈正方形，截面尺寸截面尺寸200200200200360360410mm410mm翼缘和翼缘和腹板的厚度为腹板的厚度为9 926mm26mmH H型钢桩贯入各型钢桩贯入各种土层的能力强，对桩周土的扰动亦较种土层的能力强，对桩周土的扰动亦较小由于H H型钢桩的横截面面积较小，型钢桩的横截面面积较小，因此能提供的端部承载力并不高因此能提供的端部承载力并不高钢管桩钢管桩的直径一般为的直径一般为4004003000mm3000mm，壁厚为，壁厚为6 650mm50mm，国内工程中常用的大致为国内工程中常用的大致为4004001200mm1200mm，壁厚为，壁厚为9 920mm20mm端部开口的钢管桩易于打入（沉桩困难时，可在管内取土端部开口的钢管桩易于打入（沉桩困难时，可在管内取土以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。
但载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便但钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用工程实例工程实例杭州湾跨海大桥全长杭州湾跨海大桥全长36km，打设钢管桩，打设钢管桩5475根，桩径根，桩径15001600mm，壁厚，壁厚2023mm，l=7189.35m砼预制桩主要优缺点砼预制桩主要优缺点：桩身质量好，施工工期短桩身质量好，施工工期短桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大2 2）灌注桩）灌注桩 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成特点：特点：适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层；适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层；桩径可较大，配筋量小；桩径可较大，配筋量小；桩长可按要求确定；桩长可按要求确定；桩身质量相对较差桩身质量相对较差预制桩预制桩灌注桩灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩沉桩方式：沉桩方式：锤击、振动、振动冲击锤击、振动、振动冲击桩径：桩径：300500mm桩长：桩长：20m以内以内施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易产生缩颈施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易产生缩颈（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离析和（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离析和强度不足等质量问题。
强度不足等质量问题特点：特点：钻（冲、磨）孔灌注桩钻（冲、磨）孔灌注桩桩径桩径6002500mm（国内）（国内）桩长桩长70m特点：特点：桩径大；桩径大；能克服流砂、消除孤石能克服流砂、消除孤石等障碍物；等障碍物；桩端能进入微风化硬质岩石桩端能进入微风化硬质岩石成本高；现场不够环保（泥浆护壁时）成本高；现场不够环保（泥浆护壁时）钻（冲）孔钻（冲）孔施工施工挖孔桩挖孔桩桩径桩径0.82m（广州新电视塔用（广州新电视塔用了了24根，桩径根，桩径3.8m)桩长宜小于桩长宜小于30m人工挖孔桩施工人工挖孔桩施工挖孔桩挖孔桩挖孔桩的挖孔桩的优点优点是，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，是，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性设备简单，噪声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性强，桩端可以入岩，又较经济；缺点是桩孔内空间狭小、劳强，桩端可以入岩，又较经济；缺点是桩孔内空间狭小、劳动条件差，可能遇到流砂、塌孔、有害气体、缺氧、触电和动条件差，可能遇到流砂、塌孔、有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等危险而造成伤亡事故，在松砂层（尤其是地上面掉下重物等危险而造成伤亡事故，在松砂层（尤其是地下水位下的松砂层）、极软弱土层、地下水涌水量多且难以下水位下的松砂层）、极软弱土层、地下水涌水量多且难以抽水的地层中难以施工或无法施工。
抽水的地层中难以施工或无法施工挖孔桩施工时因流砂导致地面塌陷挖孔桩施工时因流砂导致地面塌陷爆扩灌注桩爆扩灌注桩我国常用灌注桩的适用范围见表我国常用灌注桩的适用范围见表4-24-2其他桩型：其他桩型：旋挖桩旋挖桩夯扩桩（夯扩桩（93年在广州首次应用，桩径年在广州首次应用，桩径400-600mm）挤扩支盘桩（桩径挤扩支盘桩（桩径400-800mm） 夯扩桩夯扩桩是在沉管灌注桩的基础上，桩端混凝土经过锤击夯扩形是在沉管灌注桩的基础上，桩端混凝土经过锤击夯扩形成扩大头来达到提高桩端阻力和桩承载力的一种新颖扩底桩成扩大头来达到提高桩端阻力和桩承载力的一种新颖扩底桩该工艺采用外管和内夯管套合施工法当沉管达到设计深度，该工艺采用外管和内夯管套合施工法当沉管达到设计深度，抽出内夯管，在外管内灌注扩大头混凝土，然后插入内夯管，抽出内夯管，在外管内灌注扩大头混凝土，然后插入内夯管，锤击内夯管，将管内的混凝土夯出管外形成扩大头扩大头形锤击内夯管，将管内的混凝土夯出管外形成扩大头扩大头形成后，再浇灌桩身混凝土，拔管时，借助于安装在外管上的振成后，再浇灌桩身混凝土，拔管时，借助于安装在外管上的振动锤，使得桩身混凝土在振动中成型，弥补了一般沉管灌注桩动锤，使得桩身混凝土在振动中成型，弥补了一般沉管灌注桩易产生缩颈、断桩等缺陷，从而提高了桩身质量。
易产生缩颈、断桩等缺陷，从而提高了桩身质量 夯扩桩的适用条。