地基基础通用规范学习琐记（10）— 桩基的历史、分类、机理与设计

桩基是人类在认识自然、改造自然、利用自然中形成的智慧结晶，是最古老的基础型式之一。

据1982年智利发掘的文化遗址，桩的使用可上溯到大约12000-14000年前。我国考古发现的浙江余姚河姆渡木桩，亦有7000多年历史。

桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件。

桩基是由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基础。

据桩基规范JGJ94-2008，桩的分类如下：

在轴向荷载的作用下，单桩的破坏模式取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型等条件。典型的破坏模式有桩材破坏、地基土破坏、桩土界面的破坏。

单桩轴向荷载传递示意图

荷载作用下，桩向下位移，桩土间摩擦力带动桩周土体向下运动，并通过土体间的剪应变一环一环向外扩散、至距桩心较远位置才收敛为零。桩向下运动使桩端土产生压缩，桩端土同时产生相应抗力。这两种抗力合称为轴力桩的土阻抗。一般而言，桩的土阻抗由桩身位移而产生，随其发展而增长，一直到其极限。

值得注意的是，工程实践中，桩侧阻与端阻皆非定值，很难同步发挥。正所谓“世上难得两全法，不负如来不负卿”。

轴向荷载作用下桩基的破坏模式

《建筑与市政基础通用规范》GB55003-2021第5.1.1条，高度融合了GB50007-2011的第8.5.10条、第8.5.13条及JGJ94-2008的第3.1.3条、第3.1.4条。规定了桩基设计计算或验算应包括的内容：

1.桩基竖向承载力和水平承载力计算；  

2.桩身强度、桩身压屈、钢管桩局部压屈验算；

3.桩端平面下的软弱下卧层承载力验算；

4.位于坡地、岸边的桩基整体稳定性验算；

5.混凝土预制桩运输、吊装和沉桩时桩身承载力验算；

6.抗浮桩、抗拔桩的抗拔承载力计算；

7.桩基抗震承载力验算；

8.摩擦型桩基，对桩基沉降有控制要求的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的桩基，对结构体形复杂、荷载分布不均匀或桩端平面下存在软弱土层的桩基等，应进行沉降计算。

结合JGJ94-2008与GB55003-2021，对桩基工程的主要内容简单归纳如下：

1.桩型选择：须结合工程特点、地质（特殊性、不良地质作用）、水文、环境、施工、进度、经济指标等因素综合考虑：

2.持力层的确定与深度要求：厚层松散填土、软土、湿陷性土、季节性冻土、膨胀土等特殊性岩土，岩溶区、可液化土等不良地质条件，坡地、岸边等场地，存在相对软弱下卧层时应满足>3d、扩底桩>3D(扩底)，且均不宜<5m。

3.桩基承载力确定与桩基设计参数的选取：以单桩承载能力为分析对象，极限状态设计，综合安全系数法（GB55003-2021第5.2.1、5.2.2、5.2.3、5.2.4条）。桩基承载力与地质条件、成桩工艺、质量管控等有关。桩侧阻与桩端阻皆非定值，难以同步发挥，浅、深层的桩侧阻力发挥并不同步，桩越长不一定承载力越高。

4.沉(成)桩可能性：沉桩可行性须根据岩土特性、类似经验、桩体结构、桩材强度、桩基形式和施工设备及其能力综合分析。难以判断时，施工前试成桩；

5.施工环境影响：振动、降水沉降、泥浆污染、挤土效应、坍塌、有毒气体与人身安全（挖孔桩）。减少挤土桩施工影响措施：沉桩顺序、沉桩速率、设置竖向排水通道、在桩位或桩区外预钻孔取土、设置防挤沟等；

6.单桩极限承载力的确定应采用慢速维持荷载法（GB55003-2021第5.2.5、5.2.6条）；

7.桩基沉降变形计算与监测：桩基沉降变形与地基不均匀性、荷载差异、上部结构、体型复杂程度等因素有关，沉降变形允许值应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定（GB55003-2021第5.2.10条）。明确了桩基在施工期间与使用期应进行沉降监测的四种情况（GB55003-2021第5.4.2条）；

8.桩基的施工验收与检验：检验项目、内容、检验结果的完整性、准确性和有效性（GB55003-2021第5.4.3条）。尤需注意人工挖孔桩与大直径嵌岩桩端持力层的检验要求。

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