沉桩(Driven Piles)简介

1 引言

按照目前使用教材的分类, 沉桩仅指的是预制桩, 不包括钢桩(钢管桩和H-Pile), 如下图所示. 不过在我们的讨论中, 把这两种桩合并在一起, 统称为沉桩(Driven Piles). 

钢桩在加拿大的岩土工程中应用非常广泛, 其中一个主要原因是由于许多工程,特别是石油和天然气运输管线, 高压输电线路的工程场地都位于人烟稀少的地段, 使用混凝土非常不方便, 因此许多情况下都使用钢管桩或H-Pile, 例如<桩基础的分类(Classification of Piles)>中显示的钢管桩基础是用于高压输电线路的, 此外, 在油罐(Oil Tank)基础和机器地基的设计中, 也大都使用钢桩.

沉桩(Driven Piles)的分析理论性非常强, 实践中通用的方法是基于波动方程进行分析的, 例如WEAP和CAPWAP, 下图所示的是一个真实的沉桩测试例子.

在许多标准的岩土工程教材中, 经常使用如下所示的Alpha和Beta方法进行沉桩分析, 在以后的文章中将详细介绍. 这个笔记仅follow着教材内容, 从施工的角度简要介绍沉桩.

2 打入桩

打入桩是通过锤击(或以高压射水辅助)将各种预先制好的桩(主要是钢筋混凝土实心桩或管桩，也有木桩或钢桩)打入地基内达到所需要的深度。这种施工方法适应于桩径较小(一般直径在0.60m以下)，地基土质为砂性土、塑性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。

3 振动下沉桩

振动法沉桩是将大功率的振动打桩机安装在桩顶(预制的钢筋混凝土桩或钢管桩)，利用振动力以减少土对桩的阻力，使桩沉入土中。它对于较大桩径，土的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基效果更为明显。《公桥基规》将打入桩及振动下沉桩均称为沉桩。

4 静力压桩

在软塑粘性土中也可以用重力将桩压入土中称为静力压桩。这种压桩施工方法免除了锤击的振动影响，是在软土地区，特别是在不允许有强烈振动的条件下桩基础的一种有效施工方法。

5 沉桩(预制桩)的特点

(1) 不易穿透较厚的砂土等硬夹层(除非采用预钻孔、射水等辅助沉桩措施)，只能进入砂、砾、硬黏土、强风化岩层等坚实持力层不大的深度。

(2) 沉桩方法一般采用锤击，由此产生的振动、噪声污染必须加以考虑。

(3) 沉桩过程产生挤土效应，特别是在饱和软黏土地区沉桩可能导致周围建筑物、道路、管线等的损失。

(4) 一般说来预制桩的施工质量较稳定。

(5) 预制桩打入松散的粉土、砂砾层中，由于桩周和桩端土受到挤密，使桩侧表面法向应力提高，桩侧摩阻力和桩端阻力也相应提高。

(6) 由于桩的贯入能力受多种因素制约，因而常常出现因桩打不到设计标高而截桩，造成浪费。

(7) 预制桩由于承受运输、起吊、打击应力，需要配置较多钢筋，混凝土标号也要相应提高，因此其造价往往高于灌注桩。