桩基础及其反循环成孔施工介绍

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1、桩基础1.1桩基的作用桩是深入土层的柱型构件，桩与连接桩顶的承台组成深基础，简称桩基。其作用是将上部结构的荷载，通过较弱地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。存一般房屋基础工程中，桩主要承受垂直的轴向荷载，但在河港、桥梁、高耸塔型建筑、近海钻采平台、支挡建筑、以及抗地震等工程中，桩还需承受来自侧向的风力、波浪力、土压力和地震力等水平荷载。桩基通过作用于桩尖（或称桩端、桩底）的地层阻力和桩周士_层的摩阻力来支承轴向荷载，依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载。1.2桩基发展简史桩基的发展过程，主要可从两个方

2、面来探讨，即桩的材料和成桩工艺方法。最早使用的是木桩。早在新石器时代，人类在湖泊和沼泽地里，栽木桩搭台作为水上住所，汉朝已用木桩修桥。到宋朝，桩基技术已比较成熟，今上海市的龙华塔和山西太原的晋祠圣母殿，都是现存的北宋年代修建的桩基建筑物。在英国也保存有一些罗马时代修建的木桩基础的桥和居民点。19世纪20年代，开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头。到本世纪初，美国出现了各种型式的型钢，特别是H型的钢桩受到营造商的重视。美国密西西比河上的钢桥大量采用钢桩基础，到30年代在欧洲也被广泛采用。二次大战后，随着冶炼技术的发展，各

3、种直径的无缝钢管也被作为桩材用于基础工程。上海宝钢工程中，曾使用直径为90cm，长约60m的钢管桩基础。本世纪初钢筋混凝土预制构件问世后，才出现厂制和现场预制钢筋混凝土桩。我国50年代开始生产预制钢筋混凝土桩，多为方桩。1949年美国雷蒙德混凝土桩公司最早用离心机生产了中空预应力钢筋混凝土管桩。我围铁路系统于50年代末也生产使用预应力钢筋混凝土桩。以混凝土或钢筋混凝土为材料的另一种类型的桩，是就地灌注混凝土桩。本世纪20到30年代已出现沉管灌注混凝土桩。上海在30年代修建的一些高层建筑的基础，就曾采用沉管灌注混凝

4、土桩，如Franki桩和Vibro桩。到50年代，随着大型钻孔机械的发展，出现了钻孔灌注混凝土或钢筋混凝土桩。在50年代到60年代，我国的铁路和公路桥梁，曾大量采用钻孔灌注混凝土桩和挖孔灌注桩。从成桩工艺的发展过程看，最早采用的桩基施工方法是打入法。打入的工艺从手锤到自由落锤，然后发展到蒸汽驱动、柴油驱动和压缩空气为动力的各种打桩机。另外还发展了电动的震动打桩机和静力压桩机。随着就地灌注桩，特别是钻孔灌注桩的出现，钻孔机械也不断改进。如适用于地下水位以上的长、短螺旋钻孔机，适用于不同地层的各种正、反循环钻孔机，旋

5、转套管机等等。为提高灌注柱的承载力，出现了扩大桩端直径的各种扩孔机，出现了孔底或周边压浆的新工艺。曰前，桩基的成桩工艺还在不断发展中。1.3桩的分类在钻孔灌注桩出现之前，由于打桩机械能力的限制，桩的直径较小，钻孔灌注桩出现后，桩的直径日益增大。从名词定义上，目前很难对桩(pile)、柱(cylinder)和墩(pier)之问给出明确的界限。我国50年代修建的武汉长江大桥，已采用了1.5m直径的管柱基础。铁路桥涵设计规范中，将1.5m直径以上的预制空心钢筋混凝土柱基称为管柱基础。但国外有些文献中提到的大直径桩，其直

6、径达3.6m。因而，本节中对桩的分类暂不考虑尺寸的影响。桩的分类，根据不同目的可以有不同的分类法，现扼要分述如后。1.3.1按成桩方法对土层的影响分类不同成桩方法对周围土层的扰动程度不同，将影响到桩承载能力的发挥和计算参数的选用。一般可分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩三类。一、挤土桩。也称排土桩，在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，因而使周围图层收到严重扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质有很大改变（与原始状态比较）。这类桩主要有打入或压入的预制木桩和混凝士桩；打入的封底钢管桩和混凝土管桩；以及沉管式就地灌

7、注桩等。二、部分挤土桩。也称微排土桩，在成桩过程中，桩周围的土仅受到轻微的扰动，土的原状结构和工程性质的变化不明显。这类桩主要有打入小截面的I型和H型钢桩，钢板桩；开口式的钢管桩（管内士挖除）；和螺旋桩等。三、非挤土桩。也称非排土桩，成桩过程中，将与桩机体积相同的土挖出。因而桩周围的土较少受到扰动，但有应力松弛现象。这类桩主要有各种型式的挖孔或钻孔桩，井筒管柱和预钻孔埋桩等。1.3.2按桩材分类根据桩的材料，可分为木桩，混凝土桩（含钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩），钢桩和组合桩。一、木桩。大然原木是最早被用作桩

8、的材料，也有经加工后的方型等截面木桩。单根木桩的长度一般为十余米，不利于接长。二、混凝土桩。混凝土桩是当前各国使用最广泛的桩，它又可分为预制混凝土桩和就地灌注混凝土桩两大类。预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，工厂集中生产，也可在场地附近预制。桩断面尺寸一般为400×400或500×500mm，单节长十余米。桩基要求用长桩时，可将单节桩连接成所需桩长。为减少钢筋混凝土桩的钢筋用