浅谈桩基础设计
摘要：桩基础是一种既古老又现代的高层建筑物和重要建筑物工程中被广泛采用的基础型式。桩基础是最常用的一种深基础，当地基浅层土质不良，采用浅基础无法满足结构物地基强度、变形及稳定性方面的要求，且又不适宜采取地基处理措施时，往往需要考虑桩基础。文章介绍了目前常见的桩基础分类，并对各类桩基础的适用范围进行了介绍。
关键词：桩基础；承载性状；桩身材料；成桩方法
桩基础在工程中有多方面的应用，就房屋建筑工程而言，桩基础适用于上部土层软弱而下部土层坚实的场地。桩基已成为软弱地基上高、重建筑物、桥梁、码头、海洋平台等结构的最常用的基础型式。 一、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土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，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。 二、桩基础的分类
桩可按承载性状、使用功能、桩身材料、成桩方法和工艺、桩径大小等进行分类。
（一）按承台位置高低分类
1．高承台桩基：由于结构设计上的需要，群桩承台底面有时设在地面或局部冲刷线之上，这种桩基称为高承台桩基。这种桩基在桥梁、港口等工程中常用；
2．低承台桩基：凡是承台底面埋置于地面或局部冲刷线以下的桩基称为低承台桩基。房屋建筑工程的桩基多属于这一类。 （二）按承载性质不同分类 1．摩擦型桩。
（1）摩擦桩：竖向荷载下，基桩的承载力以桩侧摩阻力为主，外部荷载主要通过桩身侧表面与土层之间的摩擦阻力传递给周围的土层，桩尖部分承受的荷载很小。主要用于岩层埋置很深的地基。这类桩基的沉降较大，稳定时间也较长。
（2）端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧摩擦阻力承受。即在外荷载作用下，桩的端阻力和侧壁摩擦力都同时发挥作用，但桩侧摩擦阻力大于桩尖阻力。如穿过软弱地层嵌入较坚实的硬粘土的桩。 2．端承型桩。
（1）端承桩：在极限荷载作用状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受的桩。如通过软弱土层桩尖嵌入基岩的桩，外部荷载通过桩身直接传给基岩，桩的承载力由桩的端部提供，不考虑桩侧摩擦阻力的作用。
（2）摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩。如通过软弱土层桩尖嵌入基岩的桩，由于桩的细长比
很大，在外部荷载作用下，桩身被压缩，使桩侧摩擦阻力得到部分地发挥。
（三）按桩身材料分类
根据桩身材料可分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩等。 1．钢筋混凝土桩。混凝土桩是目前应用最广泛的桩，具有制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性能好，价格较低等优点。它可分为预制混凝土方桩、预应力混凝土空心管桩和灌注混凝土桩等。 2．钢桩。由钢管桩和型钢桩组成。钢桩桩身材料强度高，桩身表面积大而截面积小，在沉桩时贯透能力强而挤土影响小，在饱和软粘土地区可减少对邻近建筑物的影响。型钢桩常见有工字形钢桩和h形钢桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。由于钢桩价格昂贵，耐腐蚀性能差，应用受到一定的。
3．木桩。目前已经很少使用，只在某些加固工程或能就地取材的临时工程中使用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，木材很容易腐蚀。 4．灰土桩，主要用于地基加固。
5．砂石桩，主要用于地基加固和挤密土壤。 （四）按桩的使用功能分类
1．竖向抗压桩：竖向抗压桩主要承受竖向荷载，是主要的受荷形式。根据荷载传递特征，可分为摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩及端承桩四类。
2．竖向抗拔桩：主要承受竖向抗拔荷载的桩，应进行桩身强度和
抗裂性能以及抗拔承载力验算。
3．水平受荷桩：港口工程的板桩、基坑的支护桩等，都是主要承受水平荷载的桩。桩身的稳定依靠桩侧土的抗力，往往还设置水平支撑或拉锚以承受部分水平力。
4．复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压桩及水平受荷桩的要求进行验算。 （五）按成孔方法分类
1．非挤土桩。非挤土桩是指成桩过程中桩周土体基本不受挤压的桩。在成桩过程中。将与桩体积相同的土挖出。因而桩周围的土很少受到扰动。这类桩主要有干作业法、泥浆护壁法和套管护壁法钻挖孔灌注桩。或钻孔桩、井筒管桩和预钻孔埋桩等。
2．部分挤土桩。这类桩在设置过程中，由于挤土作用轻微。故桩周土的工程性质变化不大。这类桩主要有打入的截面厚度不大的工字型和h型钢桩、开口钢管桩和螺旋钻成孔桩等。
3．挤土桩。在成桩过程中，桩周围的土被挤密或挤开，使桩周围的土受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质发生很大变化。挤土桩主要有打入或压入的混凝土方桩、预应力管桩、钢管桩和木桩。另外沉管式灌注桩也属于挤土桩等。 三、桩基础类型的选择
桩基础类型的选择应根据工程性质、地质情况、施工条件、施工对环境的影响以及综合经济效益诸因素进行比较择优采用。 1．应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，
对于粘性土、粉土、砂土、全风化、强风化软质岩等，不宜小于2d；对于卵石、碎石土、强风化硬质岩等，不宜小于1d。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全断面嵌入岩层的深度不宜小于0.5m；嵌入灰岩或其他微风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜少于0.2m。
2．桩周围存在可液化土层时，基桩应予穿过，进入稳定土层的深度应由计算确定。
3．当地层不存在淤泥、砂层，地下水贫乏、补给源不丰富时，也可采用人工挖孔桩和扩大头人工挖孔桩，但孔深不超过25m。 4．当地层存在淤泥、砂层时，可采用深层搅拌桩、预应力管桩。预应力管桩可承受垂直荷载、水平荷载、抗拔力以及机器震动动力作用，由单根、双根或多根桩组成，桩顶设承台，把各桩连成整体，将上部结构的荷载传递给桩。 四、结语
桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀等优点，能以不同的桩型和施工方法适应不同的地质条件和上部结构特征。随着科学技术的发展，桩的种类和型式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法都会有很大的改进。本文所做的分类包含了目前常用的桩基结构及选择要点，以期能为桩基础施工提供借鉴。
