9.2 桩的分类

按施工工艺、承载性状、使用功能、挤土效应等可对桩进行分类。

9.2.1 按施工工艺分类

桩按施工工艺可分为预制桩和灌注桩两大类。

1.预制桩的种类

预制桩系指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的构件打入、压入或振入土中的桩型。

（1）预制钢筋混凝土桩

预制钢筋混凝土桩最常用的是实心方桩，该桩型质量可靠，制作方便，沉桩快捷，是近几十年以来应用最普遍的一种桩型。预制钢筋混凝土桩断面尺寸从200mm×200mm到600mm×600mm，可在现场制作，也可在工厂预制，每节桩长一般不超过12m。分节制作的桩应保证桩头的质量，满足桩身承受轴力、弯矩和剪力的要求，接桩的方法有：钢板角钢焊接，法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等。当采用静压法沉桩时，常用空心方桩；在软土层中亦有采用三角形断面，以节省材料，增加侧面积和摩阻力。

（2）预应力钢筋混凝土桩

预应力钢筋混凝土桩是预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉，对桩身混凝土施加预应力，以提高桩的抗冲（锤）击能力与抗弯能力。预应力钢筋混凝土桩简称为预应力桩。

预应力钢筋混凝土桩与普通钢筋混凝土桩比较，其强度重量比大，含钢率低，耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高，以及穿透能力强，因此特别适合于用作超长桩（l＞50m）和需要穿越夹砂层的情况，所以是高层建筑的理想桩型之一，但制作工艺要求较复杂。

预应力桩按其制作工艺分为两类：一类是立模浇制的，断面形状为含内圆孔的正方形，称为预应力空心方桩，或简称预应力空心桩；另一类是离心法旋转制作的，断面形状为圆环形的高强预应力管桩，简称PHC桩。

目前常用的预应力空心方桩主要有两种规格：500mm×500mm和600mm×600mm。PHC桩主要有以下几种规格：外径Φ500mm、Φ550mm、Φ800mm、Φ1000mm，壁厚90～130mm，桩段长4～15m，钢板电焊或螺栓连接，混凝土强度达C60～C80。

（3）钢桩

钢桩有两种：钢管桩和H形钢桩。

钢管桩系由钢板卷焊而成，常见直径有Φ406mm，Φ609mm，Φ914mm和Φ1200mm几种，壁厚通常是按使用阶段应力设计的，10mm左右。

钢管桩具有强度高、抗冲击疲劳性能好、贯入能力强、抗弯刚度大、单桩承载力高、便于割接、质量可靠、便于运输、沉桩速度快以及挤土影响小等优点。但钢管桩抗腐蚀性能较差，须做表面防腐蚀处理，且价格昂贵。因此，在我国一般只在必须穿越砂层或其他桩型无法施工和质量难以保证，或必须控制挤土影响，或工期紧迫等情况下以及重要工程才选用。

H形钢桩系一次轧制成型，与钢管桩相比，其挤土效应更小，割焊与沉桩更便捷，穿透性能更强。H形钢桩的不足之处是侧向刚度较弱，打桩时桩身易向刚度较弱的一侧倾斜，甚至产生施工弯曲。在这种情况下，采用钢筋混凝土或预应力混凝土桩身加H形钢桩尖的组合桩则是一种性能优越的桩型，实践证明这种组合桩能顺利穿过夹块石的土层，亦能嵌入N63.5＞50的风化岩层。

（4）预制桩的施工工艺

预制桩的施工工艺包括制桩与沉桩两部分，沉桩工艺又随沉桩机械而变，主要有三种：锤击式、静压式和振动式。

锤击法的施工参数是不同深度的累计锤击数和最后贯入度，压桩法的施工参数是不同深度的压桩力，它们包含着桩身穿过的土层的信息，在相似场地中积累了一定施工经验后，可以根据这些施工参数预估单桩承载力的大小，桩尖是否达到了持力层的位置，如果场地内不同区域之间施工参数出现明显变化，将预示着地基不均匀。如果个别桩施工参数出现明显变化时，可能是桩遇到了障碍物或桩身已经损坏，因此，设计确定的沉桩控制标准，有时要求设计标高和锤击贯入度双重控制。

2.灌注桩的种类

灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，然后在孔内放置钢筋笼，并灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。

（1）钻（冲）孔灌注桩

钻孔灌注桩（简称钻孔桩）与冲孔灌注桩（简称冲孔桩）是指在地面用机械方法取土成孔的灌注桩，其施工顺序如图9-2所示，主要分三大步：成孔、沉放钢筋笼、导管法浇灌水下混凝土成桩。水下钻孔桩在成孔过程中，通常采用具有一定重度和黏度的泥浆进行护壁，泥浆不断循环，同时完成携土和运土的任务。两者区别仅在于前者以旋转钻机成孔，后者以冲击钻机成孔。

这种成孔工艺可穿过任何类型的地层，桩长可达100m，桩端不仅可进入微风化基岩而且可扩底。目前常用钻（冲）孔灌注桩的直径为600mm和800mm，较大的可做到2000mm以上的大直径桩，单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高。

钻（冲）孔灌注桩施工过程无挤土、无（少）振动、无（低）噪音，环境影响较小，在城市建设中获得了越来越广泛的运用。

（2）人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩简称挖孔桩，是先用人力挖土形成桩孔，在向下掘进的同时，将孔壁衬砌以保证施工安全，在清理完孔底后，浇灌混凝土。这种方法可形成大尺寸的桩，满足了高层建筑对大直径桩的需求，成本较低，对周围环境也没有影响，因此，成为一些地区高层建筑和桥梁桩基础的一种常用桩型。

护壁可有多种方式，最早用木板钢环梁或套筒式金属壳等，现在多用混凝土现浇，整体性和防渗性更好，构造形式灵活多变，并可做成扩底，如图9-3所示。当地下水位很低，孔壁稳固时，亦可无护壁挖土。由于工人在挖土时的安全问题，挖孔桩挖深有限，最忌在含水砂层中开挖，主要适用于场地土层条件较好，在地表下不深的位置有硬持力层，而且上部覆土透水性较低或地下水位较低的情况。它可做成嵌岩端承桩或摩擦端承桩，直身桩或扩底桩，实心桩或空心桩。挖孔桩因为直径较大，相应的桩长较小，也称作为墩。

（3）沉管灌注桩和夯扩桩

沉管灌注桩又称套管成孔灌注桩，这类灌注桩是采用振动沉管打桩机或锤击沉管打桩机，将带有活瓣式桩尖，或锥形封口桩尖，或预制钢筋混凝土桩尖的钢管沉入土中，然后边灌注混凝土，边振动或边锤击，边拔出钢管而形成灌注桩。该方法具有施工方便、快捷以及造价低的优点，是国内目前应用较为广泛的一种灌注桩。

沉管灌注桩是最早出现的现场灌注桩，其施工程序一般包括四个步骤：沉管、放笼、灌注、拔管，如图9-4所示。沉管灌注桩的优点是在钢管内无水环境中沉放钢筋笼混凝土，从而为桩身混凝土的质量提供了保障。

夯扩灌注桩是在锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加一根内夯管，按照一定的施工工艺（图9-4），采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型，通过扩大桩端截面积和挤密地基土，使桩端土的承载力有较大幅度的提高，同时桩身混凝土在柴油锤和内夯管的压力作用下成型，避免了“缩颈”现象，使桩身质量得以保证。

沉管灌注桩常用桩径为Φ325mm、Φ377mm和Φ425mm，桩长受机具限制不超过30m，因此，单桩承载力较低，主要适用于中小型的工业与民用建筑。近几年来，夯扩桩技术有了进一步的发展，研制出了Φ500mm、Φ600mm和Φ700mm大直径沉管灌注桩，最大施工长度超过40m，并可利用基岩埋深较浅的地质条件，以强风化岩层为持力层，可以得到较高的单桩承载力，因此，这类桩在高层建筑工程中也获得了应用与推广。

9.2.2 按承载性状分类

按承载性状可把桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类。

1.摩擦型桩

摩擦型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩可分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。

在深厚的软弱土层中，无较硬的土层作为桩端持力层，或桩端持力层虽然较坚硬但桩的长径比l/d很大，传递到桩端的轴力很小，以至在极限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承受，桩端阻力很小可忽略不计的桩，称其为摩擦桩。

当桩的l/d不很大，桩端持力层为较坚硬的黏性土、粉土和砂类土时，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但大部分桩顶荷载由桩侧阻力承受，称其为端承摩擦桩，这类桩所占比例很大。

2.端承型桩

端承型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例，又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。桩端进入中密以上的砂土、碎石类土或中、微化岩层，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受，称其为摩擦端承桩。

当桩的l/d较小（一般小于10），桩身穿越软弱土层，桩端设置在密实砂层、碎石类土层、微风化岩层中，桩顶荷载绝大部分由桩端阻力承受，桩侧阻力很小可忽略不计时，称其为端承桩。

对于钻（冲）孔灌注桩，桩侧与桩端荷载分担比还与孔底沉渣有关，一般为摩擦型桩。

9.2.3 按使用功能分类

按使用功能可把桩分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩等。

1.竖向抗压桩

主要承受竖向下压荷载的桩，如图9-5（a）所示，应进行竖向承载力计算，必要时还需进行桩基沉降计算、软弱下卧层承载力验算及负摩阻力产生的下拉荷载验算。

2.竖向抗拔桩

主要承受竖向上拔荷载，如抗浮桩基、输电塔桩基等，如图9-5（b）所示，应进行桩身强度和抗裂计算及抗拔承载力验算。

3.水平受荷桩

主要承受水平荷载的桩，如图9-5（c），（d）所示，应进行桩身强度和抗裂计算及水平承载力和位移验算。

4.复合受荷桩

承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。

9.2.4 按挤土效应分类

按挤土效应可把桩分为挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩等三类。

1.挤土桩

实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩及沉管灌注桩等，在贯入过程中将桩位处的土挤开，因而使桩周土的结构受到扰动而破坏，黏性土因而降低了抗剪强度（强度可慢慢恢复），松散的无黏性土由于振动挤密而使其抗剪强度提高。

2.部分挤土桩

开口钢管桩、H形钢和开口的预应力混凝土管桩等，置入土中时对桩周土稍有挤土作用，但土的强度和变形性质变化不大。

3.非挤土桩

钻孔桩、人工挖孔桩等在成桩过程中都将孔中土体清除出去，故桩对土没有排挤作用，桩周土反而产生松弛效应，因而，非挤土桩的桩侧摩阻力有所减小。