浅谈桩基础

浅谈桩基础

赵力昊1李明月2

赵力昊1李明月2

（1.中建安装工程有限公司，辽宁，沈阳，110000）

（2.葫芦岛东北金城建设有限公司，辽宁，沈阳，110000）

【摘要】本文就桩基础进行了研究，着重阐述了桩基础的特点、适用性以及分类，并且从几个方面对桩基础选型时应考虑的因素进行了解析。

【关键词】桩基础；抗震；沉降

桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一项创造。这种既古老又基本的基础形式，迅速地发展着，并且显示出极强的生命力。在工程的前期设计中，利用工程力学知识，进行合理的桩基础设计是很重要的工作。在诸多的基础类型中，桩基础以适应性强、承载性能好、沉降小等诸多优点而被广泛采用。

桩基础是由承台及承台下的多根桩组成。随着大直径桩墩基础的应用，现在也出现了一柱一桩的基础。桩的作用主要有：（1）将上部结构荷载传递到软弱土层或水流下面的坚实而稳定的土层之上，这类桩主要通过桩端阻力来承担上部荷载，故称为端承型桩。（2）将上部结构荷载传递到桩周及桩尖下的土层中，这类桩主要靠桩侧摩阻力来承担上部荷载，桩端阻力较小，故称为摩擦型桩。（3）抵抗水平力和上拔力，如高压输电塔、架空索道的支座及各种高耸结构物的基础。（4）能提高地基和基础的整体刚度（竖向或水平向）。（5）能提高建筑物的抗震能力。（6）通过挤压和振动的共同作用挤密土层。

桩基础应用的越来越广泛，是因为它具有如下特点：（1）桩支承于坚硬或较硬的持力层中，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，包括偏心荷载。（2）桩基础具有很大的竖向单桩刚度（端承型桩）或群刚度（摩擦型桩），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。并且具有如下优点：（1）能以不同的构造形式和施工方法适应各种不同的地质条件、荷载性质和上部结构的要求。（2）承载力高、沉降量小。（3）便于机械化施工和工厂化生产，如预制桩、钢桩等。（4）效率高、工期短、造价低。（5）有利于建筑物的抗震。由于桩基础本身的特点及优点，所以在下列情况中，可考虑采用桩基础方案：（1）不允许基础有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其他重要的建筑物。（2）重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等。（3）软弱地基或某些特殊地基土上的各类永久性建筑。（4）水平力和力矩较大的高耸结构物，如烟囱、水塔等，或以桩承受水平力或上拔力的情况。（5）动力机器基础或以桩作为地震区建筑物的抗震措施。

桩基础的力学原理是荷载通过承台传递给各桩，若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基础；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基础。工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩基础。由于桩的截面尺寸远小于桩的长度，且桩周都与土接触，因而桩的长度和施工方法等都对桩的承载性状有很大的影响，因此桩的类型较多，分类方法也各有不同。（1）按施工方法分为预制桩和灌注桩。a.预制桩可分为钢筋混凝土预制桩、钢桩和木桩。钢筋混凝土预制桩的优点是由于具有挤土效应，因而侧摩阻力、端桩阻力都较大，从而承载能力高；其缺点是造价高、噪声大、振动影响大，因而在市区的应用受到限制。钢桩的优点是承载力高、起吊运输方便、能承受巨大的锤击力、穿透坚硬土层的能力强；缺点是耗钢量大、成本高（约相当于钢筋混凝土桩的3~4倍），按我国国情，只能在极少数深厚软土层上的高层建筑物或海洋平台基础中使用。木桩的优点是重量轻，具有一定的弹性和韧性，制作简单，施工方便；缺点是在干湿交替的环境中易腐蚀，在海水中易被食木虫蛀蚀，且木材珍贵，所以一般只在可以就地取材的地区或战时抢修工程中应用。b.灌注桩在我国已经形成多种成桩工艺、多种桩型，按其成桩过程对桩侧土的影响程度，可分为非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩和挤土灌注桩。（2）按使用功能分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩和复合受荷桩。（3）按荷载传递方式分为摩擦型桩和端承型桩。（4）按设置效应分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩。

一旦确定采用桩基础后，合理地选择桩型是桩基础设计中的重要环节。这对于保证安全、节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。选择桩型时应考虑以下因素：（1）建筑物的性质与荷载：对于重要建筑物和对不均匀沉降敏感的建筑物，要选择成桩质量稳定的桩型。对于荷载较大的高层建筑物，首先考虑选择承载能力大的桩型。如在有坚硬持力层的地区宜优先选用大直径桩；在深厚软弱土层地区宜优先选用长摩擦桩。对于地震区或承受动荷载的桩基，宜考虑选用既能满足竖向承载力又有利于提高水平承载力的桩型，并应考虑动荷载的影响。（2）工程地质、水文地质条件：当持力层埋藏较浅时应首先采用端承桩；当埋藏较深时，则根据单桩承载力的要求，选择恰当的长径比。地下水位与地下水补给条件是选择施工方法的主要因素。对于饱和软黏土，应考虑采用挤土桩所引起的挤土效应。土层是否具有可液化、震沉性质也应予以考虑，若有则应考虑负摩擦力和桩尖进入坚实土层的深度。（3）施工环境：挤土桩施工过程引起的挤土和振动等效应，可导致相邻建筑物、地下设施等的损坏，必须加以考虑。采用泥浆护壁成孔时，应有足够大的现场，若现场面积小，泥浆无法沉淀处理，则不能采用泥浆护壁法施工。（4）材料供应与施工技术条件：各种桩型都要求相应的施工设备和施工技术，选择成桩方法时切莫盲目追求先进、忽视现实可能性。（5）经济指标和施工工期：不同类型的桩各项经济指标各不相同，应综合核算各项经济指标，如单方混凝土所提供的承载力、单方混凝土的造价、材料消耗等。施工工期是影响经济效益和社会效益的主要因素之一，因而选择桩型和成桩方法时要优先考虑施工工期。

结束语：如今，桩基础已成为土质不良地区建造建筑物，特别是高层建筑和重型工业厂房及道路桥梁等所广泛采用的基础形式。国外的建筑者们已经在新材料、新技术、新施工方案等方面有了更多的研究，而我国对这些研发和应用还比较少，这为我们提出了更大的挑战和发展空间。