桩基基础的发展及其应用

文章编号：１００９—９４４１（２００２）０２—００１２—０２　桩基基础的发展及其应用　口口王宝烨摘（山西省建筑材料工业设计研究院，山西太原０３００１３）　要：舟帮了柱基础在现代建筑中的广泛应用，分析了目　前传统设计方法存在妁一些不足，阐述了在设计中考虑桩一　承台一土共同作用的告理性厦其潜在妁经济效益。　关键词：桩基础；单桩；群柱；刚度；沉降　中围分类号：ＴＵ　４７３．Ｉ　文献标识码：Ｂ　场灌注的各类钢筋混凝土桩。人们对桩基技术的研　究也从过去的感性认识上升到一整套完整的设计理　论和方法，并伴随科技的发展而逐步得到完善　２桩基础的受力特性　桩是深人土层的柱型构件，与连接桩顶的承台　引言　桩基础是一种历史悠久的古建筑基础型式，也　是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的现代建筑　基础型式。在以现代建筑为特征的大型土木建设工　程中，几乎都会广泛使用到桩基技术。桩基础已经　组成桩基基础，作用是将上部结构的荷载穿过较弱　地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性较小的土层　或岩层。在一般民用基础工程中，桩主要承受垂直　的轴向荷载，但在河港、桥梁、高耸结构、石油平台、　成为在土质不良的地区修建各种建筑物（特别是高　层建筑、重型厂房和具有特殊要求的构筑物）所广　泛采用的基础形式。　支挡建筑以及抗震等工程中，还需要承受风力、水　力、土压力和地震力等侧向荷载。概括起来，桩基主　要通过以下几种形式承受建筑物的荷载：　１桩基技术的历史演进　地基基础是一项古老的工程技术，又是一门年　（１）桩基通过作用于桩端的土层阻力和桩侧摩　阻力来支承轴向荷载，依靠桩侧土层的侧向阻力来　支承水平荷载。由于桩支承于坚硬的（基岩、密实　的卵砾石层）或较硬的（硬塑黏性土、中密砂等）持　力层，因此具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载　力。　轻的应用学科。追本溯源，世界文化古国的远古先　民，早在史前的建筑活动中，就已创造了自己的地基　基础工艺。最早使用的是木桩，早在新石器时代，人　类就开始在湖泊和沼泽地里栽木桩搭台作为水上住　所。１９７３年考古学家在浙江钱塘江南岸７　０００年前　的河姆渡文化遗址发现了较多的木桩和木构建筑遗　迹，其形式有圆木桩、方木桩和板桩，这是我国发现　的最早的桩基工程。到汉朝已用木桩修桥，到宋朝　人们已利用桩基技术修建高塔和宫殿这一类较重要　的建筑物，山西太原的晋祠圣母殿就是一例。在英　（２）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或　群桩刚度（摩擦桩），能够抵御自重和相邻荷载的影　响而不产生大的不均匀沉降，从而将建筑物的倾斜　值控制在容许范围之内　（３）凭借较大的单桩侧向刚度和群桩基础的侧　向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御风和地震对构筑　物生成的巨大水平荷载，保证建筑物的抗倾覆稳定　性。　国也保存有一些罗马时代修建的木桩基础的桥和居　民点。　（４）有些工程中，桩身穿过液化土层而支承于　稳定的坚实土层或嵌固于基岩上，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　的地基基础，仍具有足够的抗压和抗拔承载力，从而　确保建筑物的安全、抗震。　正因为桩基具有上述良好的受力特性和抗变形　能力，才受到了人们的高度重视　城市建设立体化、　随着人类文明的发展，桩基础在地基基础工程　中获得更广泛的应用：１９世纪２０年代，人们开始使　用铸铁板桩修建围堰和码头；２０世纪初，美国开始　广泛使用Ｈ型钢桩；二次大战后，人们把各种直径　的无缝钢管也作为桩材用于基础工程　尤其是　２０世纪初钢筋混凝土预制构件的问世，更是引起了　人们广泛的研究和重视，出现了厂制、现场预制和现　交通高速化以及综合改善居住环境，大凡兴建大一　些的土木建筑工程，都离不开桩基技术的使用。桩　维普资讯 http://www.cqvip.com

的种类和桩基型式、施工工艺和设备以及桩基理论、　设计方法也有了很大的演进。　４结语　许多试验研究工作都已表明，桩～承台一土是　个共同作用的体系，三者互相制约、互相影响；群　桩承载力由桩的端阻、侧阻和承台反力组成，设计时　不应忽略承台的承载能力。冯国栋教授曾较全面地　一３桩基理论的新发展　传统的桩基理论，都是以单桩的承载力为基础　进行研究的。而在实际的应用中，普通构筑物采用　的墩基础及独立构筑物基础，现代高层建筑所采用　的桩一柱基础、桩一梁基础、桩一墙基础、桩一筏基　础和桩一箱基础，其桩基都是以群桩形式出现的。　由于土的变异性以及桩基与土相互作用的复杂性，　群桩基础（尤其是摩擦型群桩）受荷后，承台（或基　论述过桩一台一土体系的作用机理，提出了台对桩　的“加强作用”和“削弱作用”、桩的“遮拦作用”和　“下曳作用”等概念，其成果对分析承台效应很有好　处。刘金励等提出了考虑侧阻、端阻和承台反力特　性的计算模式，用对应于它们的三个效应系数来考　虑群桩效应和代替传统的计算方法，这一点在　ＪＧＪ　９４—９４（建筑桩基技术规范》中已经得到反映　从近年来的有关桩基（桩箱、桩筏基础等）方面的工　程总结和有关论文看，设计中考虑桩一承台一土共　同作用的受力特性，在技术上具有一定的合理性，应　用于工程建设上也会取得较好的效益。　参考文献：　［１］冯国栋，刘祖德，黄绍铿．铅直荷载下桩一台共同作用的　础板）一桩群一土形成一个相互作用、共同工作的　体系，其受力特性与单桩的性状显著不同，变形和承　载力均受到相互作用的影响和制约。群桩桩顶与承　台相连，承台将荷载传递于各基桩桩项，形成协调承　受上部荷载的承台一桩群一土体系，从而显著提高　了桩基的承载能力　但传统的桩基理论并未合理计　算这些因素的影响，与现实存在较大的出人，有待今　后进一步加以研究和完善。　传统的设计方法也存在一定的缺陷。它是按照　计算模式探讨［Ａ］　中国建筑学会．第四届土力学及基　础工程学术会议论文集：Ｃ］．北京；中国建筑工业出版　社．１９８６．１６—１９．　建筑物荷载全部由桩支承的假设，按照规范提供的　经验公式或桩的静载荷试验，计算确定出单桩的承　载力以及所需的桩数（桩位布置时兼顾建筑物荷载　分布的不均匀性作适当调整，以便使每根桩的承载　力得到充分发挥）。桩基础的沉降量按“等代基础　法”计算，即把桩和桩间土看成是一个整体基础，桩　端为荷载的作用平面，然后用分层总和法计算出桩　基础的沉降量。在实际的地基基础中，很大一部分　荷载（尤其是长桩基础）是由桩侧摩阻力承受的，而　作者简介：王宝晔（１９６４一），士，上海市人，工程师，１９８７年　７月毕业于太原理工大学工业与民用建筑专业，现从事建筑　设计ｉ作。　收稿日期：２００２—０２—２０　（编辑于振朝）　桩尖处实际承载的压力并不大，这与“等代基础法”　所假设的全部荷载传至桩尖处的假设是有较大差别　的，加之，桩基础的计算一般不考虑桩间土和承台　（或基础板）的荷载分担作用，从而导致实际沉降量　总是小于计算值　根据山西长治漳泽电厂二期工程　建成后的沉降观测，建筑物的最终沉降量约为计算　值的３５％　由此可见，设计中若能考虑桩与承台共　同作用的特性，由桩间土分担部分外荷载，则将会大　幅度降低地基基础的工程造价　以某１　２层框架结　构为例，如按常规方法设计，６９根桩尚不能满足要　求，而如考虑承台一桩一土共同作用的受力特性，则　不仅６３根桩足够，而且３５根桩也可以认为能满足　要求，因此考虑承台与桩和土共同作用的机理，在　工程项目中可获得巨大的经济效益。　建材技术与应用２／２００２　・１３・