不同材料、不同类型的桩基础具有不同的构造特点和性能。为了保证桩的质量和充分发挥桩基础的工作能力，在桩基础设计计算时首先应满足其构造的基本要求。现就目前国内桥梁中最常用的桩的构造特点与要求简述如下。

一、各种桩基础的构造

1.就地灌注钢筋混凝土桩的构造

（1）桩的设计直径

桩的直径应根据受力大小、桩基形式和施工条件等综合因素确定。钻孔桩设计直径不宜小于0.8m，一般情况下，钻孔灌注桩的设计直径宜采用0.8～3.2m；挖孔桩直径或最小边宽度不宜小于1.2m。

（2）桩身混凝土强度等级和配筋

钻（挖）孔桩混凝土强度等级不应低于C25，钻（挖）孔桩应按桩身内力大小分段配筋，当内力计算表明不需配筋时，应在桩顶3.0～5.0m内设构造钢筋。

桩内主筋直径不应小于16mm，每根桩的主筋数量不应少于8根，其净距不应小于80mm且不应大于350mm。

如配筋较多，可采用束筋。组成束筋的单根钢筋直径不应大于36mm。组成束筋的单根钢筋根数，当其直径不大于28mm时不应多于3根；当其直径大于28mm时应为2根。束筋成束后等代直径为（n为单束钢筋根数，d为单根钢筋直径）。

受压主筋最小配筋率不小于0.5%；当混凝土强度C50及以上时不应小于0.6%。同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。

为防止因骨架移动发生露筋现象，主筋保护层净距不应小于60mm。

闭合式箍筋或螺旋筋直径不应小于主筋直径的1/4，且不应小于8mm，其中距不应大于主筋直径的15倍且不应大于300mm。为增加吊装时的骨架刚度，一般沿钢筋笼骨架上每隔2.0～2.5m设置直径16～32mm的加劲箍一道（图5-19）。

钢筋笼四周应设置突出的定位钢筋、定位混凝土块，或采用其他定位措施。钢筋笼底部的主筋宜稍向内弯曲，作为导向。

2.钢筋混凝土预制桩

钢筋混凝土预制桩有实心的圆桩和方桩（少数为矩形桩），有空心的管桩，另外还有管柱（用于管柱基础）。

（1）钢筋混凝土实心桩

①桩的截面、长度和接头。桩的截面常采用方形，因其生产、制作、运输和堆放均较为方便。普通实心方桩的截面边长一般为0.3～0.5m。就地预制桩的长度取决于沉桩设备，一般在25～30m以内；工厂预制桩的分节长度一般不超过12m，沉桩时在现场连接到所需长度。

现场接桩时，桩的接头的可靠性是很重要的，必须保证接头有足够的强度。钢筋混凝土桩一般采用焊接钢板接头，如图5-20所示。当预制桩采用静压桩方式沉桩时，有时可采用硫磺胶泥接头，将上节桩伸出的锚筋插入下节桩的锚孔，并灌入熔化的硫磺胶泥，冷却后即牢固粘结。这种接头结构简单，较经济，但其现场拌制质量受人为因素影响大，长期效果也待检验。对受力较大较重要的桥梁桩基宜用钢板接头。

图5-19 就地灌注钢筋混凝土桩

1—主筋 2—箍筋 3—加劲箍 4—护筒

图5-20 钢筋混凝土桩焊接钢板接头

1—预埋角钢 2—现焊角钢 3—顶板 4—现焊连系钢板

②桩身混凝土强度等级和配筋。桩身混凝土强度等级不低于C25。桩身应按起吊、运输、沉桩和使用各阶段的内力要求通长配筋，如图5-21和图5-22所示。

图5-21 钢筋混凝土方桩（单位：m）

受力主筋直径不宜小于12mm，净距不应小于50mm且不应大于350mm。最小配筋率不小于0.5%；当混凝土强度C50及以上时不应小于0.6%，同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。

闭合式箍筋或螺旋筋直径不应小于主筋直径的1/4，且不应小于8mm。其中距不应大于主筋直径的15倍且不应大于300mm。

桩的两端和接桩区箍筋或螺旋筋的间距须加密，其值可取40～50mm。由于桩尖穿过土层时直接受到正面阻力，应在桩尖处把所有的主筋弯在一起并焊在一根蕊棒上，见图5-22a。桩头直接受到锤击，故在桩顶需设钢筋网加固，以增加桩头强度，见图5-22b。

图5-22 桩尖主筋和桩头钢筋网的布置

a）桩尖主筋 b）桩头钢筋网

桩内需预埋直径为20～25mm的钢筋吊环（见图5-21），吊点位置通过计算确定。

（2）钢筋混凝土管桩和管柱

①管桩。管桩由预制工厂以离心旋转机生产，有普通钢筋混凝土和预应力混凝土两种，目前大直径管桩多采用预应力混凝土管桩。

钢筋混凝土管桩直径一般采用0.4～0.8m，管壁最小厚度不宜小于80mm。国内生产的定型产品直径为400mm、550mm、600mm、800mm、1000mm，管壁厚度分为80mm、100mm、110mm、130mm。

钢筋混凝土管桩每节长度为4～15m，两端装有连接法兰盘以供现场用螺栓连接（也有采用焊接接头）。最下一节管桩底端一般设置桩尖，桩尖内部可预留圆孔，以便安装射水管辅助沉桩。

混凝土强度等级为C25～C40，管桩填芯混凝土不应低于C15。配筋可参照钢筋混凝土实心桩进行，如图5-23所示。

图5-23 钢筋混凝土管桩

桩端嵌入非饱和状态强风化岩的预应力混凝土敞口管桩，应采取有效的预防渗水软化桩端持力层的措施。

②管柱。管柱实质上是一种大直径、薄壁钢筋混凝土或预应力混凝土圆管节，在工厂分节制成，沉桩时逐节用螺栓接长。管柱的组成部分是法兰盘、主钢筋、螺旋箍筋、管壁（混凝土强度等级不低于C25、厚为100～140mm），最下端的管柱具有钢刃脚，用薄钢板制成。我国常用的管柱直径为1.50～5.80m，当入土深度较大时，一般采用预应力混凝土管柱。

钢筋混凝土预制桩的分节长度应根据施工条件决定，并应尽量减少接头数量。接头强度不应低于桩身强度，接头法兰盘不应突出于桩身之外，在沉桩时和使用过程中接头不应松动或开裂。

3.钢桩

随着经济和施工技术的发展，钢桩越来越多地被应用于建筑工程。

（1）钢桩的特点

钢桩具有如下优点：

①强度高，能承受强大的冲击力和获得较高的承载力。

②壁厚、桩径选择范围大，便于割接，桩长容易调节，设计的灵活性大。

③轻便，易于搬运，沉桩时贯入能力强、速度较快，可缩短工期。

④施工时对土的排挤量小，对邻近建筑影响小，也便于小面积内密集的打桩施工。

钢桩的主要缺点是用钢量大，成本昂贵，在大气和水土中易腐蚀。由于工程所处环境、水质和气候等条件不同，钢材腐蚀的特点亦有所不同，设计时应综合考虑。耐腐蚀特种钢，因价格较贵，选用时应慎重。钢桩的选材在满足使用和安全的前提下，应注意经济合理。

（2）钢桩的形式 主要的有钢管型和H型钢桩，常用的是钢管桩。其材质应符合现行国家有关规范、标准规定。

钢桩的端部形式应根据桩所穿越的土层、桩端持力层性质、桩的尺寸、挤土效应等因素综合考虑确定。(www.daowen.com)

钢管桩的桩端形式可分为敞口、半闭口和闭口三类，如图5-24所示。开口钢管桩穿透土层的能力较强，但沉桩过程中桩底端的土将涌入钢管内腔形成土蕊。当土蕊的自重、惯性力及其与管内壁间的摩阻力之和超过底面土反力时，将阻止土进一步涌入而形成“土塞”，此时开口桩就像闭口桩一样贯入土中，土蕊长度也不再增长。开口桩进入砂层时的闭塞效应较明显，宜选择砂层作为开口桩的持力层，并使桩底端进入砂层一定深度。

H型钢桩的桩端形式有带端板和不带端板两类。

钢管桩出厂时，两端应有防护圈，以防坡口受损。对H型桩，因其刚度不大，若支点不合理，堆放层数过多，均会造成桩体弯曲，影响施工。

（3）钢桩的设计尺寸和接头

图5-24 钢管桩的端部构造形式

a）开口式 b）半闭口式 c）闭口式

钢管桩的分段长度按施工条件确定，不宜超过12～15m，常用直径为400～1000mm。

分节钢桩应采用焊接连接，选择焊条或焊丝的型号应与构件钢材的强度相适应，采用等强度连接。若要提高钢管桩承受桩锤冲击力、穿透力或进入坚硬地层的能力，可在桩顶和桩底端管壁设置加强箍。

钢管桩的设计厚度由有效厚度和腐蚀厚度两部分组成。

有效厚度为管壁在外力作用下所需要的厚度，可按使用阶段的应力计算确定。

腐蚀厚度为建筑物在使用年限内管壁腐蚀所需要的厚度，可通过钢桩的腐蚀情况实测和调查确定。年平均腐蚀速度可参见《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）的规定。

钢桩防腐处理可采用外表涂防腐层、增加腐蚀余量及阴极保护等方法。当钢管桩内壁同外界隔绝时，可不考虑内壁防腐。

二、桩的布置和间距

1.桩的排列布置

桩的排列应根据受力大小和施工条件等确定。一般群桩的布置宜采用对称排列；若承台面积不大，桩数较多，则可采用梅花形或环形排列，如图5-25所示。

图5-25 桩的平面布置

a）单排式 b）对称式 c）梅花式

2.桩的间距

（1）摩擦桩 摩擦桩的群桩中距，从受力考虑，最好是使各桩端平面处压力分布范围不相重叠，以充分发挥其承载能力。根据这一要求，经试验测定，中距定为6d（d为直径或边长，下同）。但桩距如采用6d就需要很大面积的承台，故一般采用的群桩中距均小于6d。为了使桩端平面处相邻桩作用于土的压力重叠不致太多，以致因土体挤密而使桩打不下去，故根据经验规定如下：

锤击、静压沉桩，在桩端平面处的中距不小于3d；振动下沉桩，因土的挤压更为显著，所以规定在桩端平面处中距不小于4d；桩在承台底面处的中距均不应小于1.5d。

钻孔桩不存在沉桩过程中相互影响或打不下去的现象，为减小承台面积，其中距可以适当减小，但中距过小会使桩间土体与桩侧间的摩擦支承作用降低，故规定钻孔桩的中距不小于2.5d。

挖孔桩可参照钻孔桩采用。

（2）端承桩 端承桩因桩尖处不发生压力重叠现象，只要施工许可，其中距可比摩擦桩适当减小。

支承或嵌固在基岩中的钻（挖）孔桩的中距，不应小于2d。钻（挖）孔扩底灌注桩的中距不应小于1.5倍的扩底直径或扩底直径加1.0m，取较大者。

边桩（或角桩）外侧至承台边缘的距离，应保证桩顶主筋弯成喇叭形后还有足够的保护层，同时在桩顶弯矩及横向力的作用下承台边缘圬工不致破裂。所以规定，边桩（或角桩）外侧与承台边缘的距离，对于直径（或边长）小于或等于1.0m的桩，不应小于0.5d，并不应小于250mm；对于直径大于1.0m的桩，不应小于0.3d，并不应小于500mm。

三、承台的构造

1.承台的平面形状和尺寸

承台的平面形状和尺寸，应根据上部结构（墩、台身）底部尺寸和形状，以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形、圆形和圆端形。排架桩式墩台盖梁的平面形状一般为矩形，平面尺寸应根据支座尺寸及布置情况而定。

2.承台厚度、配筋和混凝土强度等级

承台厚度、配筋和混凝土强度等级一般应按受力确定。但承台受力情况比较复杂，目前还没有较成熟的计算方法，按现有的设计经验，承台的厚度宜为桩直径的1.0倍及以上，且不宜小于1.5m，混凝土强度等级不应低于C25。

承台计算可按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）的有关章节进行。

四、桩与承台及横系梁的连接

1.桩与承台的连接

桩与承台的连接方式有两种，即：桩顶主筋伸入承台连接和桩顶直接埋入承台连接。

（1）桩顶主筋伸入承台连接 钻、挖孔灌注桩现都采取桩顶主筋伸入承台连接的方式，如图5-26所示。桩身嵌入承台内的深度可采用100mm，伸入承台内的桩顶主筋可做成喇叭形（与竖直线夹角大约为15°）。伸入承台内的主筋长度，光圆钢筋不应小于30倍钢筋直径（设弯钩）；带肋钢筋不应小于35倍钢筋直径（不设弯钩）。若受构造限制，主筋也可不做成喇叭形。

图5-26 桩顶主筋伸入承台的连接

管桩与承台连接时，伸入承台内的纵向钢筋如采用插筋，插筋数量不应少于4根，直径不应小于16mm，锚入承台长度不宜少于35倍钢筋直径，插入管桩顶填芯混凝土长度不宜小于1.0m。

（2）桩顶直接埋入承台连接 对于不受轴向拉力的沉桩，可不破桩头，将桩直接埋入承台内，如图5-27所示。当桩径（或边长）小于0.6m时，埋入长度不应小于2倍桩径（或边长）；当桩径（或边长）为0.6～1.2m时，埋入长度不应小于1.2m；当桩径（或边长）大于1.2m时，埋入长度不应小于桩径（或边长）。

2.承台钢筋网的布置

承台的受力情况比较复杂，为了使承台受力较均匀，并防止承台因桩顶荷载作用发生破裂，应在承台内桩顶平面上设置一层或两层钢筋网。

当桩顶主筋伸入承台时，钢筋网须在桩顶整个承台平面内布设（图5-28a），每米内（按每一方向）设钢筋网1200～1500mm²，钢筋直径采用12～16mm，此项钢筋网须全长通过桩顶且不应截断，并与桩的主筋绑扎在一起，以防止承台受拉区裂缝开展。

当桩顶不破头直接埋入承台内时，钢筋网应局部按带状布设（图5-28b）。钢筋直径不小于12mm，钢筋网每边长度不小于桩径的2.5倍，网孔为100mm×100mm～150mm×150mm。

图5-27 桩顶直接埋入承台连接

图5-28 承台内桩顶钢筋网的布置

a）整个承台平面内布设 b）桩顶局部布设

承台的顶面和侧面应设置表层钢筋网，每个面在两个方向的截面面积均不宜小于400mm²/m，钢筋间距不应大于400mm。

3.桩和横系梁的连接

对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，为了加强横向联系与稳定，可设置横系梁连接。横系梁的主钢筋应伸入桩内，其长度不小于35倍主筋直径。

横系梁的高度可取为0.8～1.0倍桩的直径，宽度可取为0.6～1.0倍桩的直径。混凝土的强度等级不应低于C25。纵向钢筋不应少于横系梁截面面积的0.15%。箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于400mm。横系梁的构造钢筋按不小于其横截面面积的0.15%设置。