常见桩基类型及选型分析

常见桩基类型及选型分析

邱兴华王楠

沈阳建筑大学建筑科技发展工程公司辽宁沈阳110168

摘要：本论文希望通过对桩基选型进行研究，可以总结出桩基选型的规律和经验，使之更好的服务于工程建设，让地基基础工程的成本更低、质量更好、工期更短。这也是本论文研究的意义。

关键词：桩基础；复合桩基

1引言

当天然地基土不能满足地基基础设计承载力和变形的要求时，可以采用地基加固，也可以采用桩基础将荷载传至深部土层。桩基础有比较大的整体性和刚度，能承受更大的竖向和水平荷载，能适用高、重、大的建筑物对地基的要求。在近代土木工程的发展中，桩基础起到了越来越重要的作用。

2桩基础的工作特点

桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱上层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用，广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。

3桩基础的分类

（1）按承台位置的高低

高承台桩基础：承台底面高于地面，其受力和变形不同于低承台桩基础，主要应用在桥梁、码头工程中。低承台桩基础：承台底面低于地面，主要应用于房屋建筑工程中。

（2）按承载性质不同

端承桩：是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。摩擦桩：是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。

（3）按桩身的材料不同

钢筋混凝土桩：可以预制或现场现浇，根据实际需要对桩的长度和截面尺寸进行设计。

钢桩：常用的有直径250-1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。

木桩：只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。

砂石桩：主要用于地基加固，挤密土壤。

（4）按桩的使用功能

竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合受力桩。

（5）按桩直径大小

小直径桩d≤250mm；中等直径桩250mm<d<800mm；大直径桩d≥800mm。

（6）按成孔方法

非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩。

（7）按制作工艺

预制桩：钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。

灌筑桩：又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。

（8）按截面形式分

方形截面桩：制作、运输和堆放比较方便，截面边长一般为250-550mm。

圆形空心桩：是用离心旋转法在工厂中预制，它具有用料省、自重轻、表面积大等特点。其直径有3O0mm、450mm和550mm，管壁厚80mm，每节长度2m-12m不等。

在实际工程应用中，常用的主要桩型如表1所示：3复合桩基

在浅基础中，上部结构荷载通过基础底板传递给底板下的地基土体。桩基础中，上部结构荷载通过基础底板传递给桩体，再通过侧摩阻力和桩端端承力传递给地基土体，上部结构荷载全部由桩承担。复合桩基中，上部结构通过基础底板和褥垫层将部分荷载传递给基础底板下的地基土体，同时也通过基础底板和褥垫层把另外一部分荷载直接传给桩体。

首先介绍复合桩基和复合地基的区别，复合桩基与复合地基两者都同时考虑了桩和桩间土共同承担荷载，在设计计算参数时，又都采用了桩基础的两个抗力公式，容易混淆，但在本质上有以下区别：

（1）从构造组成来看

复合桩基中的桩与承台相连接，桩中钢筋是插入承台的，是基础的一个组成部分，而复合地基的桩与承台不连接，是地基的一个组成部分。

（2）从荷载受力来看

复合桩基的桩是将承台上部荷载力传至桩间和桩尖持力层地基上，属传力的基础；而复合地基中的桩，是将承台底地基土进行加固，以满足承台上部荷载承载力的要求，属受力的地基。

（3）从承载力的确定和检测方法来看

复合桩基中的桩与桩基础的单桩竖向抗压静载荷试验一样，判定标准是用Q-s曲线的极限荷载值或沉降量来确定，桩身质量判断可用高、低应变动测度验来检测，而复合地基中的桩，其单桩竖向承载力标准值，只是供设计人员从理论上去推导复合地基承载力，一般可以不检验，主要应该通过现场载荷试验的Q-s曲线中比例极限或相对沉降量，来确定其复合地基承载力标准值，桩身质量判断一般由予留混凝土试块或现场标贯试验确定。

4复合桩基发展方向

（1）沉降控制复合桩基

沉降控制复合桩基也称减少沉降桩基础或疏桩基础。在这种设计中，考虑了桩土共同工作，桩的主要作用是用来减少建筑物沉降。沉降控制复合桩基是介于天然基础和桩基础之间的一种基础形式，它从单纯以承载力为控制条件进行桩基设计，过渡到以变形和承载力双重控制。沉降控制复合桩基与常规桩基的设计方法相比，桩数可以大幅度减少，桩的长度也可以减小，具有可观的经济效益。

（2）带褥垫层的复合桩基

在桩基的施工中，由于承台下土的固结导致基础沉降和差异沉降较大，过大的沉降导致了基础内应力的增大，使承台因应力集中产生过大的变形。特别是在软土地基中，土层产生固结沉降，承台可能与桩间土发生脱空现象，造成桩土不能共同工作。在承台和桩之间设置褥垫层，避免承台和桩间土出现脱空现象。由于垫层对桩和桩间土的应力和变形具有调节作用，能够减少承台的应力集中，从而可以减小承台厚度，降低工程造价。

（3）以控制差异沉降为目标的桩基础设计

建筑物的沉降可以分为平均沉降和差异沉降，在过去比较多的注重建筑物的总体沉降，而对差异沉降的研究较少。差异沉降是一个比平均沉降更为关键的因素，过大的差异沉降必然造成建筑物的开裂、倾斜，危及建筑物的安全。“变刚度”调平的核心思想是将结构+承台+桩土作为共同作用的整体进行设计，不拘泥于局部塑性区的出现和桩顶荷载的不均，而是着重于控制沉降变形的均匀度。该方法通过改变桩长、桩距、桩径等方法减小了差异沉降，又节约了用桩量，使基础的受力性能更加经济合理。

5展望

随着科学技术的发展和工程实践的深入，各种地基处理和桩基工程的新材料、新技术、新理论的不断涌现，必将为地基处理、桩型的选用提供了更广泛的选择空间、节省更可观的成本。

参考文献：

[1]史佩栋.地基处理技术发展新动向［J］.岩土工程界，2000.

[2]张伟，张福彬.复合桩基与桩基设计新思想［J］.西部探矿工程，2013.

[3]刘伟.CFG桩复合地基在某高层建筑中的应用［J］.学术论坛，2010.