桩基础若干问题及探讨.doc

桩基础若干问题的讨论马建和吉林省吉林市北华大学132000摘要桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的一种基础类型，也是目前土木工程中利用最为广泛的一种，高层建筑占到70%以上。在工程的前期设计当中，利用土木工程力学方面的知识进行合理的桩基础设计是很重要、很有基础性意义的工作。如何选择合理的桩基础形式，对于保证安全，节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。而在后期将设计变现的施工过程中，按施工方法，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分，桩的施工方法超过300种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。笔者就以下几方面对桩基础设计中值得注意的进行探讨：桩基础加固；某具体工程的桩基础设计；桩基础施工应注意的问题及未来的发展方向，以寻求实际中更好的桩基础方案。关键词：1.桩基础2设计实例3桩基加固4施工操作5发展趋势1 定义、特点简介（1） 简介桩基础是由桩和承台构成的深基础。 由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。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；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。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。(2） 特点（1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，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）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），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，抵御由于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。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在建筑桩基技术规范中均有规定。桩基础可以采用不同的材料（木、现场灌注；打入法、压入法），可以支撑在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础（建筑物的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台），因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺和设备极其多样。桩基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力 分支领域，50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。2 某工程桩基设计实例本人所在四川某地的一高层建筑工程，该工程楼层为地上20层，建有地下室1层。（1） 工程地质条件由专业勘察机构得出相关勘察报告：（1）填土(Q4al)该层为建筑垃圾及粘性素填土，厚度为27.5米，力学性能较差，埋深5.0米以下的粘性素填土建议承载力特征值为70。（2）粉质粘土（Q4al）软塑状，中压缩性，分布不均匀，承载力特征值为150，埋藏深，不选作基础持力层。（3）粉质粘土（Q3al）硬塑状，中压缩性，厚度大于2.50米，承载力特征值为223，不选作基础持力层。（4）细砂（Q3al）中密状，厚度0.6-1.8米，承载力特征值为280，不选作基础持力层。（5）粘土（Q2al）硬塑状，低压缩性，承载力特征值为295，个别孔缺失，埋藏深，不选作基础持力层。（6）细砂（Q2al）该层厚度较大，承载力特征值仅为240，埋藏深，不选作基础持力层。（7）圆砾（Q1al）该层呈中密状，厚度大于5米，场地内分布稳定，承载力特征值为350，可作为该高层建筑良好的基础持力层。（8）粘土（Q1al）该土层呈硬塑状，低压缩性，厚度大于2米，承载力特征值为315 ，可作为该场地高层建筑物基础持力层的下卧层。（9）砾砂（Q1al）该土层呈中密状，厚度达4.60米，承载力特征值为360，可作为该建筑物基础持力层的下卧层。综上所述，该工程为二级工程，场地为二级场地，地基属二级地基，岩土工程勘察登记为二级。（2） 各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数如下表： 力学 指 标土层名称厚度（m）承载力特征指值fk(Kpa)预制桩qsik(Kpa)人工挖孔桩qsik(Kpa)预制桩qpk(Kpa)人工挖孔桩qpk(Kpa)重度(k/m3)压缩模量1填土4.6702020192粉质粘土0.5150565640080020853粉质粘土2.82236767900180020934细砂1.0280585818003200271395粘土0.92955858900180020786细砂4.0240676711001200201397圆砾8.635011011024003500271808粘土2.331567671400220020789砾砂7.83601201201800300025167表21各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数（3） 基础方案设计计算该大楼长74.6m宽60.5m。为框架结构,层高3.0m，共20层，可知该场地类型为C类。（1）风荷载力计算1 楼高:H=203.0=60m2 柱子最大承担上部荷载面积s=6.94.2=28.983 单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为P=28.982018=10432.84 风引起的荷载计算风荷载标准值Z高度处风振系数风荷载体型系数风荷载高度变化系数基本风压根据建筑规范查得九江=0.35 迎风面: 背风面:则由此产生的荷载为:wk=1(0.8+0.5) 1.350.35=0.614 KN/m2由标准值转为设计值:1.4wk=1.40.614=0.860 KN则风荷载产生的剪力为:V=wkH*L=0.860606.9=356KN风荷载产生的力矩:由于该排有四个柱子且惯性矩(I)都相等故每根柱子承担的剪力:V=每根柱子承担的力矩:（2）桩型选择和持力层确定由上述计算数据结合各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数表，选择圆砾为持力层，为消除负摩阻力影响承台制于2号粉质粘土上，桩径为600600，预制桩进入持力层深度为5d=3.0m，桩长11.7m。（3）验算单桩承载力确定单桩竖向极限承载力标准值单桩极限摩阻力标准值（kN）单桩极限端阻力标准值（kN） 桩的横断面周长（m）桩的横断面底面积（）桩周各层土的厚度（m）桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（） 桩底土的单位极限端阻力标准值（）（4）确定桩数及桩布置确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。假设先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值R为：R单桩竖向极限承载力设计值，kN单桩总极限侧阻力力标准值，kN单桩总极限端阻力力标准值，kN桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数查表得：=1.62按轴力P和R估算桩数n1为：由于n13，应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n=6根，桩的布置按矩形排列，桩距，取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.6m，布置如图-，则承台底面尺寸为：3.0m4.8m。下面按桩数=6，求单桩竖向承载力设计值R：其中：侧阻群桩效应系数端阻群桩效应系数承台土阻力阻群桩效应系数承台内区土阻力群桩效应系数承台外区土阻力群桩效应系数承台土阻力分项抗力系数桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值（kN），承台底承台宽度的深度范围内（），地基土极限抗力标准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值，（）；承台底地基土净面积（）。承台内区的净面积承台外区的净面积承载力特征值，查表得： 下面验算取是否合适承台重：故取6根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图： 图2-1 桩的布置及承台尺寸（5）桩基中各单桩受力验算单桩所受的平均竖向作用力为：桩基中单桩最大受力为：作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值第桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为：以上二项都满足要求由于水平力。则与竖向的合力与铅锤线夹角 ，故可以不验算单桩竖向承载力。（6）承台的抗冲切验算取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图，选用混凝土为其。6.1柱对承台的冲切验算根据公式： ；式中：建筑桩基重要性系数，取=1.1；作用于冲切破坏上的冲切力设计值（），即等于作用于桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值之和；混凝土抗拉强度设计值（）；冲切破坏锥体处的周长（）；承台冲切破坏锥体的有效高度（）；冲切系数；冲跨比，为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当时，取=0.2；当时，取=。，=1000，则：=0.625，=0.87所以:满足要求。6.2角桩冲切验算对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式：； ； ；式中：作用于角桩顶的竖向力设计值（）； 角桩的冲切系数； 角桩冲跨比，其值满足0.21.0，=，=；从角桩内边缘至承台外边缘的距离（），此处应取桩的有效宽度；从承台底角桩内边缘引一冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 ，=取： 所以：满足要求所以承台不发生冲切破坏。（7）承台剪切验算对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面，抗剪验算应满足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（）=，=，剪切系数，当时，；当时，；计算截面剪跨比，=，。当时，取=0.3，当，取=3；混凝土轴心抗压强度设计值（）；承台计算截面的有效高度（）；，承台计算截面处的计算高度（）。对 于-截面抗剪验算： =1.0于-截面抗剪验算-截面左侧共3根单桩其反力为：，；=取=0.3 满足要求图2-2 桩基的平面及剖面图（8）沉降计算。桩基的最终沉降量表达式为： =式中：桩基的最终沉降量（）；按分层总和法计算经验系数（）；按分层总和法计算经验系数，当无地区经验时，可参考：非软土地区和软土地区桩端有良好持力层时，=1；软土地区，且桩端无良好持力层时，当25，=1.7；当25，=；桩长（）；桩基等效系数桩基等效系数。定义为：群桩基础按明德林解计算沉降量与按布氏解计算沉降量之比，可按下式简化计算：，式中：，反映群桩不同距径比，长径比，及承台的长宽比等因素的系数，可查基础工程的附录表。，分别为矩形承台的长、宽及桩数。矩形布桩时的短边布桩数，当布桩不规则时可按，近似，当计算值小于1时，取=1 角点法计算点对应的矩形荷载分块数角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加力，kN桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数等效作用底面以下第I层土的压缩模量（）；采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量桩端平面第j块何在计算点至第层土，第层土底面的距离（m）桩端平面第j块荷载计算点至第I层土，第层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按规范附录G采用矩形基础中心点沉降 =式中：，根据矩形长宽比及深度比，查附录G地基沉降计算深度，按应力比法确定，且处的附加应力与土的自重应力应该符合下式要求：由于： 查表得：=0.113 =1.510 =6.434计算各层土的自重应力：第层土底的自重应力，第层土的重度，在地下水位以下用浮重度第层土的厚度，m各层地基附加应力计算：；基底附加应力，第层土底附加应力，竖直均布压力矩形基础角点下的附加应力系数，它是m，n函数，其中，是矩形的长边，是矩形的短边，而是从基础底面起算的深度。=位置深度自重应力1001.60.2500766.987.422.82.331.60.0916279.2115.433.83.171.60.0580177.9132.444.73.921.60.028386.8141.458.77.251.60.008927.3184.1611.79.751.60.004714.4232.4表2-2 各层土的自重应力与附加应力成果表5号位置细砂底的自重应力的0.2倍与附加应力相当=27.3故沉降计算截止到5号细砂查规范附录G得，当2，3，4，5位置上的=0.176，=0.0825 =5.1mm即：s=5.1mm小于规范容许值（9）桩基的配筋计算混凝土采用，钢筋用轴向压力承载力设计值；0.9可靠度调整系数钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数根据试验结果及数理统计可得下列经验公式：当时：=1.177当时：混凝土设计规范中，对于细长比较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用下对构件的不利影响较大，的取值比按经验公式所得到的值还要降低一些，以保证安全。对于细长比比小于20发构件，考虑到过去使用经验，的值略微抬高一些。“规范”采用的值见表6-1混凝土的轴心抗压强度设计值A构件截面面积纵向钢筋的抗压强度设计值；全部纵向钢筋的截面面积当纵向钢筋配筋大于%时，式中A应改用 查表得=0.759.1求纵筋：已知矩形混凝土上截面面积：A=600600=360000=23859.2计算配筋：=0.66%故选用8根二级钢筋 配筋图如下 图23 桩基的配筋图三桩基础在地基加固中的作用（一）简介当天然地基不足以满足工程要求而考虑采取地基加固处理措施时，往往会同时采取某种基础工程方案的适宜性，并在对各个方案进行技术经济对比，选择最优的一种。 在地基加固处理方案中，用振冲法形成的碎石桩（墩），以及采用桩墩支撑基础以取代天然地基的方案是极为常见的现象。所以，基础方案的论证常是地基评价的自然延伸和必然结果。地基与基础两者从结构工程角度来说是可以截然化分的，但从岩土工程角度来说，经常是不可分的。 桩基础是表明地基与基础一体性最突出的实例。在建筑结构设计中，通常是把“桩”作为基础分离的独立构件，并且必须设置桩承台，以便处理基础与桩身的连接问题，所以，从结构设计角度来看，不论什么形式的桩基（包括石灰桩等）均应属承托基础的物质。但是，从土力学角度来看，桩基又把上部建筑物的荷载全部传递给岩土地基，使地基强度与变形经受着考验。因此，桩基又可看成是基础。在实际工程中，上述两种观点的矛盾就在具体设计中通过桩与土的协同作用、桩基与基础的协同作用，而统一起来了。（二）主要技术要求 在目前技术条件下，可供选择的方案很多，如打桩 、基础换填土、整体式基础等，究竟选择哪种方式，要根据工程地质特征、业主经济能力、设计部门能力、工程所在地的经验、施工单位能力等进行选择。而在诸多方案中预制桩和混凝土灌注桩方案被较多采用。但不论采用何种方案，必须考虑技术与经济的最佳组合。 桩型项目允许偏差项目允许偏差 钢筋混凝土实心桩1、 横截面边长2、 桩顶对角线之差3、 保护层的厚度4、 桩身弯曲矢高5、 桩尖中心线6、 桩顶平面对桩中心线的倾斜7、 锚筋预留孔深8、 浆锚预留孔位置9、 浆锚预留孔径10、锚筋孔的垂直度510 5 不小于1桩长且不大于20 10=3 020 5 5 =1%1、 直径2、 管壁厚度3、 抽心圆孔中心线对桩中心线4、 桩尖中心线5、 下节或上节桩的法兰对中桩中心的倾斜6、 中节桩两个法兰对桩中心线倾斜之和555 102 3表3-1 预制桩制作允许偏差 序号 成孔方法桩径偏差（mm）垂直度允许偏差（mm）桩位允许偏差（mm）单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩条形桩基础沿轴线方向和群桩基础中间桩 1泥浆护壁冲（钻）孔桩d=1000mm0.1d且1000mm501000.01H150+0.01H2捶击（振动）沉管、振动冲击沉管成孔d500mm1001503螺旋钻、机动洛阳铲钻孔扩底20170100 4人工挖孔桩现浇混凝土护壁500.550150长钢套管护壁201100200 表3-2 混凝土灌注桩施工允许偏差（三）桩的特点和适用条件（1）预制桩的特点1.1 桩的单位面积承载力较高。由于其属挤土桩，桩打入后其周围的涂层被挤密，从而提高地基承载力。1.2 桩身质量易于保证和检查；适用于水下施工；桩身混凝土的密度大，抗腐蚀性能强；施工功效高。因其打入桩的施工工序较灌注桩简单，工效也高。1.3 预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压入桩时的应力设计的，远超过正常工作荷载的要求，用钢量大。接桩事，还需增加相关费用。1.4 捶击和振动法下沉的预制桩施工时，震动噪音大，影响周围环境，不宜在城市建筑物密集地区使用，一般需改为静压桩机进行施工。1.5 预制桩是挤土桩，施工时易引起周围地面隆起，有时还会引起已就位邻桩上浮。1.6 受起吊设备能力的限制，单节桩的长度不宜过长，一般为10余米。长桩需接桩时，接头处形成薄弱环节，如不能确保全桩长的垂直度，则将降低桩的承载能力，甚至还会在打桩时出现断桩。1.7 不宜穿透较厚的坚硬地层，当坚硬地层下仍存在需穿过的较软弱层时，则需辅以其他施工措施，如采用预钻孔（常用的引孔方法）等（2） 预制桩适用条件2.1 持力层上覆盖为松软土层，没有坚硬的夹层。2.2 持力层顶面的土质变化不大，桩长易于控制，减少截桩或多次接桩2.3 水下桩基工程大面积打桩工程。由于此桩工序简单，工效高，在桩数较多的前提下，可抵消预制价格较高的缺点，节省基建投资。2.4 工期比较紧的工程，因已在工厂预制，缩短工期。桩在现场预制时，应对原材料，钢筋骨架，混凝土的强度进行检验；采用工厂生产的 成品桩时，桩进场后应进行外观及尺寸检查，也可以在现场支模预制。施工中应对桩体垂直度，沉桩情况，桩顶完整状况，接桩质量进行检查。对电焊接桩，重大工程应做10的焊缝探伤检查，施工结束后，应对桩体质量作检验。（四） 灌注桩的特点及适用条件（1）灌注桩的特点1.1 适用于不同土层1.2 桩长可因地改变，没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达2.0米，有的桩长可达88米，如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为1.5米，长达8288米。1.3 仅承受轴向压力时，只需要装置少量构造钢筋。需配置钢筋笼时按工作荷载进行布置，节约了钢材（相对于预制桩是按吊装，搬运和压桩应力来设计钢筋）1.4 单桩承载力大（采用大直径钻孔和控孔灌注桩时） 1.5 正常情况下比预制桩经济1.6 桩身质量不易控制，容易出现断桩，缩颈，露筋和夹泥的现象1.7 桩身直径较大，孔底沉积物不易清除干净（除人工挖孔灌注桩外），因而单桩承载力变化较大1.8 一般不易用于水下桩基，容易出现不良现象。但在桥桩（大桥）施工中，有采用钢围堰（大型桥梁）中进行水钻灌注桩施工，如南京长江二桥桩施工时，采用大直径围堰，然后再围堰中进行水钻灌注桩施工工艺，确保桩基施工的质量。（2）灌注桩的使用条件2.1 沉管灌注桩 此类桩的适用条件基本同于预制桩。现已广泛用于南京的多层住宅中，有时采用单打，有时采用复打工艺，主要依据土层的松软程度和单桩承载力来决定。2.2 水钻孔灌注桩 此类桩除了在碎石土，自重湿陷性土，砾石层中不宜使用，其余土层基本都使用目前，对单桩承载力较大的高层建筑，大跨度工业厂房，大型桥梁等工程中，基本使用了水钻孔灌注桩2.3 螺旋钻孔灌注桩适用于基本无地下水，且桩长有一定限制，一般不能穿过砾石层，这种桩型属于非挤土型干钻孔桩，不需要泥浆护壁，因此施工周期比水钻孔桩要短，现场无泥浆污染，如南京地铁指挥中心工程，使用这种桩型，还有机动洛阳铲成孔灌注桩，其适用条件基本同螺旋钻孔灌注桩，此桩在中小建筑中使用较广。2.4 人工控孔灌注桩 此桩适用于地下水较少，对安全的要求较高，如有害气体，易燃气体，孔内气体稀薄等，尤其在有地下水时需边抽边控，因此对漏电保护等也有特殊要求。人工钻孔灌注桩不适用于砂土。碎石土和较厚的淤泥质土层等。四桩基施工过程中遇到的实际问题及防治（一）钻孔灌注桩混凝土施工易出现的问题 （1）导管接送严重漏水，造成断桩。这种故障的后果非常严重，进水，使混凝土形成松散层次或囊体，出现浮浆夹层造成断桩，严重影响混凝土质量，导致废桩重做。（2）导管轻微漏水、导管埋入混凝土太深，混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素，可能造成导管的堵塞，导致浇注中断，若重新灌注浇注时，则混凝土内存在浮浆夹层，造成断桩。（3）护筒外壁冒水，引起地基下沉，护筒倾斜和位移，使桩孔偏斜，无法施工。（4）孔壁坍塌。施工中发生孔壁坍塌，往往都有前兆。有时是排出的泥浆中不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下隆，这都是塌孔的迹象。（二）桩基础施工实际问题的防治方法（1）各节的安装接头所用的胶热及法兰的对接位置，预先试拼并作好标记，按插导管时须按试拼时的状态对号拦装，所有的法兰盘接头均须垫入5-7毫米厚的橡胶垫圈，安放时须对正放平，拧紧螺栓，严防漏水。 （2）内径应一致，其误差应小于2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。（3）最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录。（4）导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深，严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。（5）为预防孔壁坍塌，我们采用了维持护筒水位简外水位高出1.3-1.4米，操作中避免碰撞孔壁，并随时注意控制泥浆的和比重。（6）为保证施工质量，水下混凝土的配合比选用要比设计强度高20%左右，坍塌度宜采用18-22厘米。（7）混凝土自拦合机出料至砍球开寒时间不宜超过30分钟，施工中间每间断30分钟后，要上下串一上导管，防止混凝土失去流动性，提升导管困难，增加发生事故的可能性。在施工过程中，中途中断浇注时间不宜走过30分钟，整个桩的浇注霎时间不宜过长，尽量在8小时内完毕。（8）注意灌注所需混凝土数量，一般较成孔桩径计算的大，约为设计桩径体积的1.2倍左右。为避免混凝土超灌量，要掌握好各土导的钻孔速度，在正常钻孔作业时，中途不要随便停钻，以避免扩孔导致混凝土超灌量。浇注标高就高出桩顶设计标高0.5-1.0米，以便清除浮将和消除测量误差。务必注意，不要因误测而造成短桩。志管埋入混凝土的尝试取决于浇注速度和混凝土的性质，任何时候不得小于1米，一般控制在24米内。五桩基础施工技术现状及未来发展趋向浅谈（一）桩基础施工技术现状 按施工方法，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类，具体的施工方法超过300种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。 我国幅地辽阔，工程地质与水文地质条件复杂多变，东部与中西部地区经济发展不平衡，各类工程要求又不相同。大量施工实践表明，我国常用的各种桩型从总体上看，具有以下特点：大直径桩与普通直径桩并存；预制桩与灌注桩并存；非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存；在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖孔法并存；在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存；在部分挤土灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩与后注浆桩并存；先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存等等。由此可见，各种桩型在我国都有合适的地层土质、环境与需求，也有发展、完善和创新的条件。（二）桩基础施工技术发展趋向 在进入21世纪之际，桩基础施工技术发展中至少有以下一些动向值得关注。（1）桩的尺寸向长、大方向发展。 基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔基础等承载的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上，桩径超过2500mm；房建中上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层，桩径为914.4mm；桥隧工程中南京长江二桥主塔墩基础反循环钻成孔灌注桩直径为3m，深度150m。（2）桩的尺寸向短、小方向发展。基于老城区改造、老基础托换加固、建筑物纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要，小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟，应用广泛。小桩又称微型桩或IM桩，是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注技术。小桩实质上是直径压力注浆桩；桩径为70250mm(国内多用250mm)，长径比大于30(国内通常为50左右)，采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1.02.5MPa)工艺施工。锚杆静压桩的断面为200200mm2300300mm2；桩段长度取决于施工净空高度和机具情况，为1.03.0m，桩入土深度330m。（3）向攻克桩成孔难点方向发展。 在日本，由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会，研究开发出20余种大直径岩层削孔工法。国内也有很多机构成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。（4） 向低公害工法桩方向发展。 筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点，但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点，在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制，静压实钢筋混凝土预制桩施工技术日益得到青睐。 最近二十多年，静压桩在我国软土地区(长三角，长江沿线及珠三角等地区)得到广泛应用，静压桩基础不仅适用于多层和一般高层建筑，还可用于2035层高层建筑，压桩机的生产和使用跨进了一个新时代。 因此，钻斗钻成孔灌注桩因其干取土作业及所使用的稳定液仓罐易存，现场文明，在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌注桩的主力桩型，国内此类桩型的采用亦日趋增多。近几年来，青藏铁路、北京鸟巢及首都机场T3等工程均大量采用钻斗钻成孔灌注桩。贝诺特（Benoto）灌注桩施工法为全套管施工法。该法利用摇动装置的摇动（或回转装置的回转）使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边摇动（或边回转）边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层，然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土成桩。贝特诺灌注桩由于环保效果好、施工现场文明，在海内外广泛采用，我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%，大陆十余个工地已成功地采用此类桩型。从2001年起，在深圳、南京、杭州及天津等地13个地铁车站中采用全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙，减少了大量造价。（5）向扩孔桩方向发展。 北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩（桩身直径0.30.4m，扩底直径0.81.2m）的静载试验结果表明，与相同桩身直径的直孔桩相比，前者极限荷载为后者的1.77.0倍，前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.43.0倍。大直径钻（挖）孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点，在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上，日本的大直径钻扩桩工法将近30种。 扩孔的成型工艺除钻扩外，还有爆扩、冲扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、注扩、挤扩和挖扩等种类。 注扩是指桩端压力注浆桩、桩侧压力注浆桩及桩端桩侧联合注浆桩。桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔和挖孔灌注桩在成桩后，通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用，将能固化的浆液（诸如，纯水泥浆、或水泥砂浆、或加外加剂及掺合料的水泥浆、或超细水泥浆、或化学浆液等），经桩端的预留压力注浆装置（诸如，预留压力注浆室、或预留承压包、或预留注浆空腔、或预留注浆通道、或预留的特殊的注浆装置等）均匀地注入桩端地层；视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件、压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用，改变其物理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件，消除虚土隐患，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。 复合载体夯扩桩是采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，然后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩。 复合载体夯扩桩是由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土桩身组成，因此它具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。（6）向异型桩方向发展。 为了提高单桩承载力（桩侧摩阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义地说，异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。 横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异形空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。 纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩（圆锥形桩和角锥形桩）、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底柱、多节桩（多节灌注桩和多节预制桩）、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。（7） 向埋入式桩方向发展。 钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、压入式（静压式）和埋入式三种。前面提到筒式柴油锤冲击式（打入式）施工中存在一次公害。打入式和压入式设桩工艺在施工中产生挤土效应，不同程度地对邻近建、构筑物产生不良影响。 为了消除一次公害（振动、噪声和油污飞溅）和挤土效应，日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法，至今共有80余种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后，采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%，至2000年该法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少，几乎是个空白点，正是给桩基施工企业发展提供了良好的空间。（8） 向组合式工艺桩方向发展。 由于承载力的要求，环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组合式工艺桩。 例如，钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆两个工艺；预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打（或压入）等工艺。（9） 向高强度桩方向发展。 随着对打入式预制桩要求越来越高，诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求，普通钢筋混凝土桩（简称R.C桩，混凝土强度等级为C25C40）已满足不了上述要求，故预应力钢筋混凝土桩（简称P.C桩，混凝土强度等级为C40C80）和预应力高强度混凝土桩（简称P.H.C桩，混凝土强度等级不低于C80）使用越来越多。 PHC管桩在欧美日及东南亚地区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩。最近十几年来，我国管桩行业经历研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等四个时期。企业集中在珠三角和长三角地区。（10） 向多种桩身材料方向发展。以灌注桩为例，桩身材料种类亦出现多样化趋势，普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩，如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。6 结论经过较长时间不断的学习，总结和实践，完成了此次毕业论文任务。认识到了桩基础在目前土木工程，尤其是高层建筑及道路桥涵工程中日益普及和重要的作用。经过实际中涉及到的工程的桩基础设计计算，我明白了设计的主要步骤：根据土木地质勘查报告进行风荷载力计算，桩型选择和持力层确定，验算单桩承载力确定桩数及桩布置，桩基中各单桩受力验算，承台的抗冲切验算，承台剪切验算，沉降计算，桩基的配筋计算，这是我熟悉并认识了其中的重点和难点。掌握了桩基础在工程加固中的作用，并结合工程实际，总结出在施工过程中容易出现的问题和解决方案，最后看到，桩基础是一个古老而现代的土木工程基础形式，国外在新材料，新技术，新施工方案方面有了更多的发展，而国内这些研发和应用还比较落后，且更新换代形式十分严峻，要求紧急，这也为我们工程的研究、开发、施工人员提出了更多的挑战和努力发展的空间。致谢首先向此次设计的指导老师致以感激之情，为我提供了很多耐心的指点迷津与亲切的肯定和鼓励。还要特别感谢西南设计院的曾玉华工程师与黄磊工程师，以及和我一起讨论、分析、相互鼓励的同事们，他们都给了我十分重要的支持，没有这些，我不会有高昂的热情投入设计当中，也不会获取到如此多宝贵的新知识。而这对于我理论联系实际，为本人业务素养和科学素质的提高以及今后更好的工作有着重要的意义。同时向学校提供的设计机会和培养表示衷心的谢意。参考文献1 岩土工程勘察规范（GB50021-94），中国建筑工业出版社，1994年2 建筑桩基技术规范（JGJ94-94），中国建筑工业出版社，1994年3 卢廷浩，土力学,河海大学出版社，2002年4 华南理工大学，东南大学，浙江大学，湖南大学主编，地基与基础 工程，中国建筑工业出版社，1998年：5 陈仲颐,叶书麟编著,基础工程学,中国建筑工业出版社，1990年6 高大钊,桩基础的设计方法与施工技术,机械工业出版社