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1、桩基础施工 2.3.1概述 1、桩基础（pile foundation）的概念 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。2、桩基础的适用性 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
2、不均匀沉降；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；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；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；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；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。3、桩基础的优缺点（1）桩基础的主要优点：桩基础具有较高的承载能力与稳定性；桩基础是减少建筑物沉降与不均匀沉降的良好措施；桩基础是克服复杂条件下不良地质现象危害的重要措施，且有良好的抗震、抗爆性能；桩基础具有很强的灵活
3、性，对结构体系、范围及荷载变化等有较强的适应能力，而设桩也可作为地基处理措施以提高地基的强度及稳定性。（2）桩基拙的主要缺点：桩基础的造价一般较高；桩基础的施工比一般浅基础复杂（但比沉井、沉箱等深基础简单）；以打入等方式设桩存在振动及噪音等环境问题，而以成孔灌注方式设桩常对场地环境卫生带来影响；桩基础的工作机理比较复杂，其设计计算方法相对尚不完善。4、桩和桩基类型 （1）按桩的使用功能分类 竖向抗压桩：主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载）的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。竖向抗拔桩：主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗
4、裂计算以及抗拔承载力验算。水平受荷桩：主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。（2）按桩轴方向的分类 （3）按桩径大小分类 小桩（3）按桩身材料分类 可分为木桩、钢桩、混凝土桩、组合桩等。木桩 木桩适于地下水位以下地层中工作，在这种条件下木桩能抵抗真菌的腐蚀而保持耐久性。在地下水位变化幅度较大的地区不宜用木柱。此外，由于木材的强度相对于其它材料而言较低，且我国木材资源不足，除临时性建筑，现在其使用已不多。钢桩 常用的截面形式有，管形（开口/闭口）、箱形、H 形截面。钢桩
5、除具有断面加工的易变性外，还具有抗冲击性能好、材料性能稳定，节头易于处理、运输方便、施工质量稳定等优点。钢桩的最大缺点是造价高，按我国价格，约相当于钢筋混凝土桩的 3 4 倍。一般还需作防腐处理。混凝土桩 混凝土桩还可分为素混凝土桩、钢筋混凝土桩及预应力钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩的配筋率较低（一般为0.31.0），而混凝土取材方便、价格便宜、耐久性好。钢筋混凝土桩既可预制又可现浇（灌注桩），还可采用预制与现浇组合，适用于各种地层，成桩直径和长度可变范围大。组合材料桩 由 2 种以上材料组合而成的桩。（4）按桩承载性能分类 摩擦型桩 摩擦桩：当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极
6、限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。端承摩擦桩：桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。端承型桩 端承桩（柱桩）：桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。摩擦端承桩：桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。（5）桩按施工工艺的分类 预制桩 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。灌注桩 灌注桩系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
7、中形成的桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。（6）按设置效应分类 非挤土桩 包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩等。这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生挤土效应的桩，称为非挤土桩。其设备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法，也可打入敞口桩。挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非挤土桩及部分挤土桩高。（7）按承台底面位置分类 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
8、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。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。工业与民用建筑的桩基通常是低承台的；高承台则常见于桥梁、港口码头和海洋工程中。设计时应根据建筑物的使用要求，桩的承载力
9、要求，工程地质条件，水中桩基还应考虑水文、水流、通航和流水等条件来选择。在桥梁工程中，一般对于季节性河流或冲刷深度较小的河床，大多采用低承台桩基。对于常年有水，且水位较高，施工时不易排水或河床冲刷较深，条件允许时，可采用高承台桩基，以便施工。在建筑工程中，在满足桩基稳定的前提下，承台宜浅埋，并尽可能埋在地下水位以上，这样便于施工。在冻土地区还能减少地基土冻胀对承台的影响，工程造价也低些。5、承台的类型、构造和桩的布置 （1）承台的类型（2）承台的平面尺寸和桩的布置 使桩群中各桩的桩顶荷载和桩顶沉降尽可能地均匀，为此，平面上桩群重心最好与承台底面以上荷载合力作用点重合或接近。桩与桩之间的距离要适
10、当。桩尖中心间距：3d 4d（d为桩的边长或直径）；最外一排桩至承台座板边缘的净距。桩在承台底面的布置方式一般呈行列式和梅花式。（3）承台的构造 承台板的厚度和配筋 桩顶伸入承台梁中的钢筋应符合设计要求，一般不小于 30d，钢筋长度不够时，应予以接长。承台板中的钢筋网 桩与承台板的联结方式 桩与承台板的联结方式 见上图所示。（4）沉井式承台 它是先将一个井壁中预留有桩孔的沉井沉到预定标高，在洪水到来之前先设置几根固定沉井的钻孔桩，然后，在洪水期间，便可以沉井顶面作为工作平台，继续进行其它桩的钻孔和灌注混凝土。其优点是既可使施工得以在汛期进行，且井壁中预留桩孔又可起钻孔桩施工所需的护筒用，免去了深水中设置护筒的麻烦，还可降低座板底面标高，对桩的受力情况有利。因此，它适用于工期紧的深水河流的施工。