什么是钢管桩

城市桥梁工程常用的桩基础，按成桩的施工方法可分为沉入（锤击）桩、钻孔灌注桩、人工钻孔桩三大类。

1、按承台位置的高低分

①高承台桩基础——承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。

②低承台桩基础——承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。

2、按承载性质不同

①端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。

②摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。

3、按桩身的材料不同

①钢筋混凝土桩

可以预制也可以现浇。根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择。

②钢桩

常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm，长60mm左右的钢管桩。

③木桩

目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。

④砂石桩

主要用于地基加固，挤密土壤。

⑤灰土桩

主要用于地基加固。

4、按桩的使用功能分

①竖向抗压桩

②竖向抗拔桩

③水平荷载桩

④复合受力桩

5、按桩直径大小分

①小直径桩 d ≤250mm

②中等直径桩 250mm<d <800mm

③大直径桩 d ≥ 800mm

6、按成孔方法分

①非挤土桩 泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用较广。

②部分挤土桩 先钻孔后打入。

③挤土桩 打入桩。

7、按制作工艺分

①预制桩

钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。

②灌筑桩

又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。

与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。

8、按截面形式分

①方形截面桩

制作、运输和堆放比较方便，截面边长一般为250~550mm。

②圆形空心桩

是用离心旋转法在工厂中预制，它具有用料省，自重轻，表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品，其直径有300mm、450mm和550mm，管壁厚80mm，每节长度自2m~12m不等。

管柱基础是我国于修建武汉长江大桥时首创的一种新型基础形式。管柱一般包括管柱体、连接法兰盘和管靴三部分。主要用于桥梁的一种深基础，管柱外形类似管桩，其区别在于：管柱一般直径较大，最下端一节制成开口状，在一般情况下，靠专门设备强迫振动或扭动，并辅以管内排土而下沉，如落于基岩，可以通过凿岩使锚固于岩盘；而管桩直径一般较小，桩尖制成闭合端，常用打桩机具打入土中，一般较难通过硬层或障碍，更不能锚固于基岩。大型管柱的外形又类似圆形沉井，但沉井主要是靠自重下沉，其壁较厚，而管柱是靠外力强迫下沉，其壁较薄。

管柱基础适用于较复杂的水文地质条件，尤其在某些特殊条件下，更能显示其广泛适应性。如中国武汉长江大桥桥址的水文地质条件为：持力层在水面之下深达40米而洪水期长达8个月,显然对气压沉箱不利；河床覆盖层很浅，不能用管桩基础；基岩表面不平，在同一墩位处高差达5～6米，也不能用沉井基础。在此情况下，以管柱基础最为适宜，它不受水深限制，且下端可锚固于岩盘，无需较厚的覆盖层维持柱体稳定，而基础是由分散的柱体支承于岩面，故岩面不平也易于处理。

钢管桩首先要根据地质构造和上部结构的总荷载进行计算结果来进行设计。普通工业厂房建筑和民用建筑工程的钢管桩一般情况下规格在∮500～∮1000之间。对于重要结构工程(如桥梁、大型高层构造物和重要建筑的支撑基础桩等)也有超过直径2米的超大直径的钢管桩。

桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。广泛应用于高层建筑、桥梁、高铁等工程。

桩是竖直或微倾斜的基础构件，它的横截面尺寸比长度小得多。设置在岩土中的桩是通过桩侧摩阻力和桩端阻力将上部结构的荷载传递到地基,或是通过桩身将横向荷载传给侧向土体。

特点

（1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。

（2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。

（3）凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。

（4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，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仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在《建筑桩基技术规范》中均有规定。

一、试验设备及操作技术要点

1.试验设备

标准贯入试验的设备包括：标准贯入器、触探杆、穿心锤与锤垫四部分，见图4-4所示。目前，国际上常用的设备规格已经统一，见表4-8。

表4-8 标准贯入试验设备规格

图4-4 标准贯入试验设备(单位：mm)

1—贯入器靴；2—由两半圆形管合成的贯入器身；3—出水孔；4—贯入器头；5—触探杆；6—锤垫；7—穿心锤

2.试验的操作技术要点

(1)为保证标准贯入试验孔的质量，要求采用回转钻进，以尽可能减少对孔底土的扰动。当钻进至试验标高以上15cm处，停止钻进。

还应注意的是：①仔细清除孔底残土到试验标高；②在地下水位以下钻进时，或遇承压含水砂层时，孔内水位应始终高于地下水位，应保持孔底土处于平衡状态，以减少对土的振动扰动；③当下套管时，要防止套管超过试验标高，否则会使N值偏大；④缓慢下放钻具，避免孔底土的扰动；⑤为防止涌砂或塌孔，应采用泥浆护壁。

(2)为保证锤击时钻杆不发生侧向晃动，钻杆应定期检查，使钻杆弯曲度小于0.1%，接头应牢固。

(3)穿心锤落距为76cm，应采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤之间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，以保持锤击能量恒定。

(4)试验时，先将整个杆件系统连同静置于钻杆上端的锤击系统，一起下到孔底。首先将贯入器以每分钟15～30击的速度打入土层中15cm，以后开始记录打入30cm的锤击数，即为实测锤击数N。当N＞50击，而贯入度未达30cm时，可记录50击的实际贯入深度，终止试验。按实际50击时的贯入度ΔS(cm)，按式(4-15)计算贯入30cm的锤击数。

土体原位测试与工程勘察

(5)提出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录，保存土样备用。

(6)最后绘出击数N和贯入深度(H)的关系曲线(图4-3)。

二、成果的校正

试验的影响因素是很复杂的。其中有些因素可通过标准化的办法使其统一以减少对试验成果的影响，如设备、落锤方法、试验方法等影响因素属于此类；但另一些因素如杆长，地下水位、上覆压力等，则是无法人为控制的。

1.杆长的影响

触探杆长度对测试结果的影响，国内外存在不同的看法。有两种代表性的分析理论，即：古典的牛顿碰撞理论及弹性杆件中波动理论。

按牛顿碰撞理论，随杆长增长，杆件系统受锤击碰撞后用于贯入土中的有效能量逐渐变小；而按弹性波动理论，随杆长的增长，有效能量却是逐渐增大，超过一定杆长后，有效能量趋于定值。

国内对此因素有两种不同的处理意见：

《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7-89)规定杆长＞3m时锤击数按下式进行杆长修正：

N=αN′ (4-16)

式中：N为标贯试验经杆长修正后的锤击数；N′为实测的标贯击数；α为长度修正系数，查表4-9。

表4-9 探杆长度校正系数α表

该表中α值，实际上是以牛顿碰撞理论为基础计得的。

如用弹性杆件波动理论，当杆长 l≥14m，α=1.0；当杆长小于14m，由于输入钻杆的锤击能量随着杆长变短而变小，使击数值偏大，α偏小，故不做杆长修正。

《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB 50307-1999)及《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定不进行杆长修正。

2.地下水位影响的校正

Terzaghi和Peck提出，当实测N′＞15的饱和粉细砂，建议用下式校正：

土体原位测试与工程勘察

交通部《港口工程地质勘察技术规范》规定，当用N值确定砂土的相对密度Dr及内摩擦角φ值时，对地下水位以下的中、粗砂层的N值，宜按下式校正：

N=N′+5 (4-18)

3.上覆压力影响的校正

长期以来国内不考虑上覆压力的影响。

三、标准贯入试验成果的应用

根据标准贯入试验的锤击数，可对砂土、粉土、粘性土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的可能性等作出评价。

1.评定土的强度指标

评定砂土的内摩擦角φ及粘性土的不排水抗剪强度Cu有多种方法：

(1)Terzaghi和Peck提出粘性土不排水抗剪强度Cu为：

Cu=(6～6.5)N (4-19)

(2)Gibbs和Holtz统计的砂土经验关系式为：

土体原位测试与工程勘察

式中：σv0为上覆压力(t/m2)。

(3)Behpoor结合60项工程，对伊朗的亚粘土及粉质粘土(N＜25击)，得：

qu=15N(kPa) (4-21)

(4)南京水利科学研究院于1950～1960年期间，在我国东南沿海诸省的101项工程中积累了大量的试验资料，统计出标贯击数与无侧限抗压强度qu的关系式有：

对粘土地基，有792个标贯试验，Ip＞17，粘粒含量0%～87%，得：

qu=14N+3(kPa) (4-22)

对壤土地基，共有596个标贯试验，Ip=7～17，粘粒含量为0%～54%，得：

qu=15.3N(kPa) (4-23)

2.评定砂土的相对密度和密实程度

直接按N值判定砂土的密实程度，见表4-10。

表4-10 直接按N值判定砂土的紧密程度

3.评定粘性土的稠度状态

用N与粘性土的稠度状态建立相关关系，国内外均有研究。Terzaghi和Peck(1946)提出的标贯击数与稠度状态关系，见表4-11。武汉冶金勘察公司曾用149组资料得到标贯击数与稠度状态统计的经验关系，基本上与Terzaghi及Peck(1948)的结果相近。据表4-12就可以得到土对应于N值的稠度状态。

表4-11 粘性土N与稠度状态关系(Terzaghi和Peck)

表4-12 N与液性指数IL的关系

4.评定地基土的承载力

国外在以标贯试验确定粘性土地基的承载力时，一般是由N值推求抗剪强度或无侧限抗压强度qu，再按理论公式计算承载力。

在国内，着重开展标贯试验与载荷试验对比研究，并提出经验关系。

《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)，对砂性土承载力标准值，列于表4-13，对粘性土承载力标准值，列于表4-14。

表4-13 N值与砂性土承载力标准值fk的关系

表4-14 N值与粘性土承载力标准值fk的关系

国内很多单位也提出不少地区性的经验公式，使用时要注意地区性、土类的差异。

5.评定土的变形参数

用标贯试验估算土的变形参数时有两种途径：一种是与平板载荷试验对比，得出变形模量E0；另一种是与室内压缩试验对比，得出压缩模量Es值。一些经验关系式见表4-15所列。

表4-15 N值与E0或Es的经验关系式

6.预估单桩承载力及选择桩尖持力层

(1)求单桩承载力 用标贯击数直接估算桩端和桩周极限承载力，国外已有些经验可供借鉴。施默特曼(J H Schmertmann，1969)提出按表4-16估算打入桩单桩承载力。应用范围：N=5～60。N＜5时，用N=0计；N＞60时，用N=60计。

表4-16 利用N值估算桩端极限阻力qbu和桩周极限阻力qsu

注：qc为静力触探的贯入阻力；摩阻比即静力触探侧壁阻力和锥尖阻力之比。

日本《建筑钢管桩基础设计规范》规定：在持力层为砂土时，桩端极限阻力为：

土体原位测试与工程勘察

式中：N1为桩尖以下2d范围内的N平均值；N2为桩尖以下10d范围内的N平均值；d为桩身直径。

桩周总极限摩阻力为：

土体原位测试与工程勘察

式中：Ns为桩周为砂土部分N的平均值；Nc为桩周为粘性土部分N的平均值；As，Ac分别为桩在砂土层和粘性土层部分的侧面积。

北京地质勘察处研究所，曾收集31组试桩与标准贯入试验求单桩承载力的对比资料，提出以下公式求钻孔灌注桩极限承载力q：

土体原位测试与工程勘察

式中：q为灌注桩极限承载力(t)；lc、ls分别为桩身在粘性土部分与砂土部分的长度(m)； 、 分别为桩身在粘土层部分与砂土层部分的标准贯入击数之平均值；U为桩身周长(m)；AN63.5为桩端截面积与标准贯入击数的乘积(m2)；H为孔底虚土厚度(m)。

当孔底虚土厚度H＞0.5m时，则采用下式：

土体原位测试与工程勘察

(2)选择桩尖持力层 利用标准贯入试验选择桩尖持力层，从而确定桩的长度是一个比较简便和有效的方法，特别是地层变化较大的情况更具突出的优点。

根据国内、外的工程实践，对于打入式预制桩，常选N=30～50击作为持力层。对广州地区的残积层N=30就可满足桩长15～20m对持力层的要求。但应用时应结合地区经验来考虑，如上海，一般在60m以下才出现N≥30击的地层；多用半支承半摩擦桩，即可把桩尖持力层选在地下35m及50m上下的N=15～20击的中密粉细砂及粘土层上。实践证明，这也是合理可靠的。

7.液化判别

20世纪60年代，Seed等人在对美国阿拉斯加地震及日本新泻地震的研究中，提出以标准贯入试验的N值为主要指标的“剪应力比-标准贯入法”是很有影响的。

在中国邢台、海城、唐山地震后，结合现场调查并进行理论分析研究，参考Seed等人的成果，提出了以标贯击数N值为主要参数，同时考虑地震烈度、有效覆盖压力和地下水位等主要因素的砂土和轻亚粘土的可能液化判别式。该公式纳入国家标准《建筑抗震设计规范》。

现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定：当饱和土标贯锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入击数的临界值时，应判为液化土。

液化判别标准贯入击数临界值可按下式计算：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：Ncr为液化判别标准贯入锤击数临界值；N0为液化判别标准贯入锤击数基准值(表4-17)；ds为饱和土标准贯入点所处深度(m)；dw为地面到地下水位的深度(m)；pc为粘粒含量(%)，当小于3或为砂土时，应采用3。

表4-17 标准贯入锤击数基准值

注：括号内数值用于设计基本地震加速度为0.15 g和0.30 g的地区。

参考文献

中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ 7-89，北京：中国建筑工业出版社

中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001，北京：中国建筑工业出版社

中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001，北京：中国建筑工业出版社

林宗元主编.2003.《简明岩土工程勘察设计手册》，北京：中国建筑工业出版社

孟高头.1997.《土体原位测试机理、方法及其工程应用》[M].北京：地质出版社

南京水利科学研究院土工所.2003.土工试验技术手册，北京：人民交通出版社

唐贤强，谢瑛，谢树彬等.1993.《地基工程原位测试技术》，北京：中国铁道出版社

王锺琦，孙广忠，刘双光等.1986.《岩土工程测试技术》，北京：中国建筑工业出版社

张喜发，刘超臣，栾作田，张文殊.1984.《工程地质原位测试》[M].地质出版社

一、性质不同

1、钢管灌注桩：采用适合桩设计尺寸的钢管（即套管）。将端套上的桩尖沉入土中后，将钢筋骨架吊入套管内，在拔出混凝土管的同时进行混凝土管的振捣或锤击，用振捣器将混凝土捣实，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。

2、混凝土灌注桩：一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。

二、分类不同

1、钢管灌注桩：

可分为锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩。

（1）利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩。

（2）利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩。

2、混凝土灌注桩：

（1）钻孔灌注桩

根据工程性质、地下水位和土壤性质的不同，钻孔桩主要有冲击钻孔灌注桩、旋挖钻孔灌注桩、潜孔灌注桩和钻孔灌注桩。除钻孔灌注桩外，其余三桩均为泥浆护壁钻孔桩。

（2）沉管灌注桩

沉管灌注桩是指用锤击或振动桩将可移动的阀尖或预制钢筋混凝土桩靴沉入土中，然后在锤击或振动拔管的同时灌注混凝土（或先将钢笼放入管内）的桩。前者称为锤击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩。

（3）人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是由人工挖孔法、钢筋笼和混凝土组成的桩。

扩展资料：

混凝土灌注桩特点：

1、与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和振动小得多。

2、可建造直径大于预制桩的桩。

3、可用于各种地基。

4、施工质量对桩的承载力影响很大。

5、由于混凝土是在泥浆中浇筑的，混凝土的质量难以控制。

参考资料来源：百度百科-混凝土灌注桩

参考资料来源：百度百科-沉管灌注桩

这三者在概念类型上就不同。

管桩是一种桩，圆柱形，空心，形状如管而得名。按照制造材料分为混凝土管桩和钢管桩。目前最常用的是预应力混凝土管桩（其中还有普通、高强、薄壁等区分）。

桩基是建筑基础的一种形式，属于深基础类型，指用深入地下的桩来承担建筑物重力的基础。

承台是桩基础中的一部分，是用来连接桩和上部结构的混凝土支座，主要作用是将上部重力均匀分布到一根或者多根桩上。

所以，桩基是一个总称，而管桩和承台都是桩基的一部分。