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1、群桩基础设计方法我们所说的桩基础设计桩，指的是设置于土中的竖直或倾斜的基础构 件或支护构件，其横截面尺寸比长度小很多，通常称桩基础为桩基。 不过，从严格意义上说，一般工程实践中的 “桩”，应该指 “桩基”，主要 包括桩和桩间土，由桩和与桩顶相连的承台组成。 而“墩”指的是直径较大， 桩长较短的桩， 主要用途是在承载力很大的端 承桩的使用。有时候，人们会把打入土中用以防渗阻水的构件，也称 之为桩，比如说钢板桩等。在建筑桩基设计，我们要做的是前者而不 是后者。桩基的优点主要有这些方面：承载力高、稳定性好、沉降量 小而均匀、沉降速率低而收敛快。所以，尽管我们说桩基是一种比较 古老的基础形式，但是直到
2、今天，也仍然是应用最为广泛的建筑物基 础或支护构件。特别是近年来，高层建筑和工业迅速发展，桩基础的 重要性正日益增长。工程中采用的桩基础通常是由数根桩组成的，一 般是由设置在桩顶、将各桩联结成整体的承台，把上都结构的荷载均 匀地传给桩，再由桩传给地基土。桩及桩基础可根据不同的角度分成 不同的类型。一、桩基础的分类 桩基础有许多类型，根据不同的角度有不同的分法。设计人员在设计 的过程中，必须要掌握各种桩基础的分类特点和情况，唯此才能设计 出高质量的桩基础。（一）从承载性状的角度上，可以把桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类 （1）摩擦型桩 这种桩型主要是通过桩侧上的摩擦作用来发挥作用 的，其基本原理是
3、将上部荷载传递扩散于桩周土中。一般可以分为纯 摩擦桩和端承摩擦桩两种。a. 纯摩擦桩：因为桩端的阻力很小，所以基本可以忽略不计，在极限 承载力状态下，桩顶荷载由桩侧摩擦阻力来承受。b. 端承摩擦桩：尽管在极限承载力状态下，桩端阻力所占比例小，但是却不能忽略不计，而桩顶荷载通常都是由桩侧摩擦阻力承受的。如 果置于软塑状态粘性土中的长桩，桩端是可塑状态粘性土，是端承摩 擦桩。（二）从承台位置的高低角度上看， 又可分为高桩承台基础和低桩承台基 础。（1）高桩承台基础：其特点是承台底面高于地面，其受力和变形不同 于低桩承台。一般情况下，高桩承台应用于桥梁、码头工程。（2）低桩承台基础：承台底面低于地面
4、。因为其会受到来自土的侧向 约束，所以在设计中对桩的纵向挠曲和桩顶侧向位移，往往可以忽略 不计。常在房屋建筑工程中常采。（三）从施工方法的角度看， 可将钢筋混凝土桩分为预制桩和灌注现浇桩。（1）预制桩：在工厂或施工场地现场制作， 通过锤击打入、 振动沉入、 静力压入、水冲送入或旋入等方式完成沉桩部分的工作。（2）灌注桩：这种方式的特点是直接在设计桩位的地基上成孔，然后 在孔内灌注混凝土。设计人员必须根据工程实际情况，在灌注混凝土 前，判断放置或不放钢筋笼。同时根据灌注桩的成孔方法的不同，又 有多种沉管灌注桩方式：钻、挖、冲孔灌注桩等。选择何种灌注的方 式，主要是根据工程地质情况来定，合理答复选
5、择预制桩或灌注桩； 而在桩承载力计算时，也可按照所选择的桩端持力层，选择为摩擦桩 或者端承桩。二、桩基础设计 桩基的设计必须要按照严格的设计要求进行设计，但同时也不能失去 其灵活性的一面，这一点是所有桩基设计者都必须要明白的。桩型的 多样的，这就决定了桩基设计有各种不同特点、不同途径和技巧以及 不同理论基础的设计方法。同时，设计是人为的，因此不同的设计者 对设计风格有不同的了解，因此也会有自己独特的设计思想和风格。 (一)桩基础的工程适用性从辩证的角度上看，事物都是存在 “利”与“弊”的对立统一关系的。所以， 从设计角度来看，采用桩基，也是有利有弊。这样，就要求设计人员 在设计之前，必须要对采
6、用桩基的可能性与必要性，进行科学合理的 充分考虑。在下列情况下，采用桩基的可能性很小或甚至是不可能的： (1)当桩基的工程费用远远超出， 原有预算，超出建设者的负担能力， 但是还有可能采用其他较为经济的基础形式解决问题时； (2)当环境因素的不允许，不能进行桩基施工时，比如说在城市闹市区 对振动、噪声、排土效应和钻孔泥浆污染等环境下；(3) 如果桩基的 “弊”大于“利”，比如说工期过长、 造价过高、 不良环境效 应影响太大以及场地桩基施工条件恶劣等；(4) 对于挡水构筑物，特别是坝的基础，因为上层次弱覆土受力很小， 或者根本不受力从而易遭渗流冲刷，同时且沿桩身表面，很可能会产 生一条易于渗水的
7、渗流途径，造成地基土遭到严重的冲刷的；(5) 如果含有大量石块，或者其他障碍物的地层，如果没有特殊的补救 措施，同时又不能选用桩基。那么是否有采用桩基的必要性，就必须 要根据具体情况来确定。因为，在同样的地质条件下，有的桩基只适 合于某一工程，但却未必适用于其他的工程。三、桩型的选择采用何种桩型是设计人员必须慎重对待问题，因为对于某一个具体的 工程来说，完美的、成功的桩基设计，必须要尽可能选用技术性能更 好、经济效益更高以及更适合现有施工条件的桩型。在桩型与工艺的 选择上，设计人员应该按照建筑结构的类型、荷载性质、桩的使用功 能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、 施工队
8、伍水平和经验以及制桩材料供应条件等，来进行有效的选择， 保证所选用的方案是最经济最合理的桩型和成桩工艺。当然，我们必须压迫指出的是，在某一个具体的工程中，桩的选择使 用是多样的，设计人员应该从不同的角度或要求，对可供选择的桩型 进行利弊分析，综合考虑其效果，所以，设计人员在设计时，必须要 遵循一定的选择原则，桩型选择一般应遵循下列原则：(1)荷载条件选择桩型时首先要考虑的是荷载。因为，在一般情况下。桩基的工作 性能与荷载的关系、荷载的大小、性质、作用方向等，都有与桩型的 选择有着密切的联系。比如说，要求单桩设计承载力为 2000kN,那通 常只能通过人工挖孔桩、钻孔扩底灌注桩、预应力管桩和内击
9、扩底沉 管灌注桩等方式，来满足设计的要求。(2)地质条件与环境条件 在桩型选择时必须要考虑的重要的因素就是地质条件。地质条件对桩 型选择的影响体现在很多方面。其中最明显而常见的例子就是：当基 岩或密实卵砾石层埋藏不深时，一般要先考虑端承桩，同时选择直径 大、强度高的嵌岩桩；而当基岩埋藏很深时，往往就只能考虑摩擦桩 或摩擦端承桩，但为防止上部建筑物产生过大的沉降，必须要通过桩 端支撑于具有足够厚度的性能良好的持力层。(3)结构条件 在设计中结构条件，往往也是选择桩型时，应该考虑的因素。影响桩 型选择的因素， 主要有：建筑物的结构形式、 底层柱距、高低层关系、 结构刚度以及建筑物的使用性质等。比如
10、说在设有地下室的高层建筑 物中，如果要采用摩擦桩群，那就必须要考虑这样的情况：因为地下 室挖掉的土的重量，占建筑物总重量比例大，所以，只需要配备相对 少量的桩，就能够把沉降减小到允许的范围内。(5)经济条件 经济效益，是桩型选定要考虑实际因素。经济效益的考虑主要包括： 桩的荷载试验在内总造价和整个工程的综合经济效益。所以，设计人 员在选桩型和设计方案使，需要进行全面的技术经济分析，同时顾及 环境效益和社会效益。四、结束语总之，设计人员在进行建筑桩基础的设计时，必须要对建筑桩基础的 类型、特点，有充分的认识，同时在设计中坚持辩证法，从各种角度 看桩基类型的选择，在结合工程的实际情况，设计出科学合理，经济 实用的方案。