§5.1概述

§5.1　概　述

桩基础由桩身和承台组成，桩身全部或部分埋入土中，顶部由承台连成一体，在承台上修筑上部建筑。

桩基础是常用的基础形式，是深基础的一种。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速度缓慢，能承担竖向力、水平力、上拔力、振动力等特点，因此在工业建筑、高层民用建筑和构筑物以及地震设防建筑中应用较广泛。

5.1.1　桩基础的种类

根据桩的作用不同，桩可以分为承载桩与防护桩两大类。承载桩用以增强土壤的支承能力，如建筑物基础、桥梁或桥墩等荷载集中处，都要打桩;防护桩是使打入的桩形成桩墙，如给排水工程中开挖大型沟槽时，为防止塌方，两侧可以用木桩或钢板桩防护;建筑物基坑开挖前，周围现浇钢筋混凝土桩，以保证顺利地进行施工。

按桩的构造和材料的不同，桩可以分为木桩、钢桩和钢筋混凝土桩等多种型式，其中，钢筋混凝土桩因节省钢材、造价低又耐腐蚀，在基础工程中应用较多。

按桩的传力性质的不同，可以将桩分为端承桩和摩擦桩两种。端承桩是穿过软土层并将建筑物的荷载直接传递给坚硬土层的桩;摩擦桩是把建筑物的荷载传到桩四周土中及桩靴下土中的桩，但其荷载的大部分靠桩四周表面与土的摩擦力来支撑。

按桩的制作方式不同，可以将桩分为预制桩和灌筑桩两类。预制桩根据沉入土中的方法，又可以分为锤击法、水冲法、振动法和静力压桩法等。灌注桩按成孔方法的不同，有钻孔灌筑法、冲孔灌筑法、挖孔灌筑法、钻扩孔灌筑法、沉管(打拔管)灌筑法和爆扩灌筑法等。

根据桩的共同工作情况，还可以将桩分单桩和群桩。

桩工机械就是应上述各种桩的施工要求而出现的工程施工机械，一般分为预制桩施工机械和灌筑桩施工机械两大类。近年来，桩工机械不断改进，品种逐渐增多，新工艺的出现又为桩基础的发展提供了有利条件。

5.1.2　桩工机械的类型

1.预制桩施工机械

施工预制桩主要有三种方法:打入法、振动法和压入法。

(1)打入法

打入法使用桩锤冲击桩头，在冲击瞬间桩头受到一个很大的力，而使桩贯入土中。打入法使用的设备主要有以下四种:

①落锤。落锤是一种古老的桩工机械，构造简单，使用方便。但贯入能力低，生产效率低，对桩的损伤较大。

②柴油锤。柴油锤的工作原理类似柴油发动机，是常用的打桩设备，但公害(噪声和空气污染)较重，不易在城市施工。

③气动锤。气动锤有蒸汽机驱动和压缩空气机驱动两种型式。蒸汽机驱动已经被淘汰，以压缩空气为动力的气动锤目前向大型方向发展，以满足大型基础施工的要求。气动锤对空气污染较小，但噪声较大。

④液压锤。液压锤是一种新型打桩机械，具有冲击频率高，冲击能量大，公害少等优点，但其构造复杂、造价高。

(2)振动法

振动法是使桩身产生高频振动，使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小，桩在自重或稍加压力的作用下贯入土中。振动打桩的设备简单，工作效率高，不一定要设置导向桩架，只要起重机吊起即可工作，而且振动锤作业时不伤桩头、不排出有害气体，适用于打桩和拔桩，但振动锤靠电力驱动，必须有电源，而且工作时拖有电缆。

(3)压入法

压入法是给桩头施加强大的静压力，把桩压入土中。这种施工方法噪声极小，桩头不受损坏。但压入法使用的压桩机本身非常笨重，组装与迁移都较困难。

2.灌筑桩施工机械

灌筑桩的施工关键在于成孔。成孔的施工方法有挤土成孔法和取土成孔法两种。

(1)挤土成孔法

挤土成孔法所使用的设备与施工预制桩的设备相同，该方法是把一根钢管打入土中，至设计深度后将钢管拔出，即可成孔。这种施工方法中常采用振动锤。

挤土成孔法一般适用于直径小于500mm的灌筑桩，对于大直径桩应采用取土成孔法。

(2)取土成孔法

取土成孔法可以采用多种成孔机械，其中主要有:

①冲抓式成孔机。冲抓式成孔机是利用一个悬挂在钻架上的冲抓斗，对土石进行冲击后直接抓取、提卸于孔外，适用于土夹石、砂夹石和硬土层的桩基成孔。

②回转斗钻孔机。回转斗钻孔机的挖土、取土装置是一个钻斗。钻斗下有切土刀，斗内可以装土。

③反循环钻机。反循环钻机的钻头只进行切土作业，其构造很简单。取土的方法是把土制成泥浆，用空气提升法或喷水提升法将泥浆取出。

④螺旋钻孔机。螺旋钻孔机的工作原理类似麻花钻，边钻边排屑，是目前我国施工小直径桩孔的主要设备。螺旋钻孔机又分为长螺旋和短螺旋两种。

⑤钻扩机。钻扩机是一种成型带扩大头桩孔的机械。