基础工程学:桩的不同分类及作用

工程中，各种类型的桩可以从不同的角度对其进行分类。目前，主要按桩的不同功能、桩与土相互作用的特点、桩的材料、桩的承台位置、桩的挤土作用及不同的成桩方法进行分类。

（一）按桩的功能分类

1.承受轴向压力的桩

各类建（构）筑物的桩基础绝大多数是以承受竖向荷载为主，桩顶荷载以轴向压力为主，如图4-3（a）所示。

2.承受轴向拔力的桩

输电塔、微波发射塔、海洋石油平台等高耸结构及系泊系统等结构物的桩基、水下建筑抗浮桩基（水上栈桥桩基）等均属此类，其功能主要是抵抗上拔力，故桩基荷载以轴向拔力为主，如图4-3（b）所示。

图4-3　不同功能的桩

（a）受压桩；（b）抗拔桩；（c）横向荷载主动桩；（d）横向荷载被动桩

3.承受横向荷载的桩

当外荷载（力、力矩）的作用方向与桩纵轴线垂直，使桩身横向受剪、受弯，这种桩即属受横向荷载的桩，如承受较大剪力的桩、挡土桩等均属此类，如图4-3（c）、（d）所示。

（二）按桩与土相互作用的特点分类

1.受竖向荷载的桩

（1）摩擦型桩。在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计时称为摩擦桩；在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受时称为端承摩擦桩。处于以下情况的桩可视为摩擦型桩。

1）桩端无坚实持力层且不扩底的桩，因桩端阻力不大，主要靠摩阻力支承。

2）长径比很大的桩，即使桩端置于坚实持力层上，当受荷载后，因桩自身压缩量所占比例过大，以致传递到桩端的荷载已较小。

3）灌注桩施工成孔后，孔底沉渣超过一定厚度，较厚的沉渣覆盖于坚实的持力层上，使持力层的承载力难以充分发挥，桩端阻力减小很多。

4）在进行打入桩施工过程中，若因桩距小、桩数多、施打顺序不合理且沉桩速度较快时，会使土层中产生的超孔隙水压力来不及消散，致使先打入土体的桩被抬起，对已经进入持力层而后被抬起的桩，其桩端阻力明显降低，只能视作摩擦型桩。

（2）端承型桩。在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计时称为端承桩；在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受时称为摩擦端承桩。处于以下情况的桩属端承型桩。

1）桩的长径比不太大，并且桩端置于坚硬黏土层、砂砾石层等坚实的土层或岩层中，这类桩的端阻力所占比例较大，属端承型桩。

2）桩端持力层的承载力虽不是很大，但桩端直径被扩大较多，使桩端总阻力所占比例较大时，也应视为端承型桩。

2.受横向荷载的桩

（1）主动桩。建筑物的桩基础受风载、地震水平荷载、车辆制动力等作用时，桩顶承受横向荷载，这时桩身（主要是桩上半段）轴线偏离初始位置，桩侧所受的土压力是因为桩主动变位而产生，将这类桩视为主动桩，如图4-3（c）所示。

（2）被动桩。位于深基坑四周的支挡桩、堤岸边的支护桩及斜坡体中的抗滑桩，都需承受横向荷载，即沿桩身一定范围内承受着桩侧土压力，使桩身轴线因土压力作用而偏离初始位置，将这类桩视为被动桩，如图4-3（d）所示。

（三）按制桩材料分类（图4-4）

1.木桩

适合在地下水位以下的土层中使用，且耐久性好，但在地下水位变化大的地区不宜使用。因我国木材资源不足，除个别工程作为应急措施局部采用木桩外，已不批量采用。

图4-4　桩的类型

2.钢桩

它可根据荷载要求选择各种有利于提高承载力的断面。使用较多的是管形和H形钢桩。采用钢管桩时，为了减小施工时的挤土效应，常常不封闭管底形成敞口式，沉桩时因土体进入管内形成土塞，沉桩完毕后，管内空间按设计要求决定是否填充。钢管桩直径一般为φ400～1000mm。H形桩的比表面积大，为提高摩阻力而采用H形桩是较为理想的，当在H形钢桩的翼缘或腹板上加焊钢板或型钢后，可使摩阻力提高更多。对于承受侧向荷载的钢桩，可根据弯矩沿桩身的分布情况，对桩身的刚度和强度进行局部加强。钢桩施工时，质量易于保证，运输方便，接桩较容易。但钢桩的造价相当于钢筋混凝土桩的几倍，国内主要是在重大工程中采用它，如上海宝钢的工程建设中采用了为数较多的钢桩，对个别处于深厚软土层的高重建筑物或海洋平台的基础也需采用钢桩。

3.混凝土桩及钢筋混凝土桩

用不同的施工方法先就地成孔，然后在孔内灌注混凝土，即成混凝土桩。混凝土桩作为只承受竖向荷载的基础是可行的。钢筋混凝土桩既可预制，又可就地成孔灌注而成，还可采用预制与现浇组合的形式成桩。钢筋混凝土桩可根据工程需要选用相应的截面形状及长度，几何尺寸可变范围大，适合在各种地层中采用，桩的配筋率不高，一般为0.2%～1.5%，造价低，耐久性好，桩基工程中所采用的绝大多数桩即属此类。因此，钢筋混凝土桩也是桩基工程的主要发展方向及主要研究对象。

4.灰土桩、砂桩、碎石桩

这类桩是以灰土、砂石等材料置换或挤密地基土，使桩与地基土组成复合地基，在软弱地基土中采用这类桩，可达到加固地基的目的。

（四）按桩承台位置分类

不同功能的建（构）筑物，当采用桩基础时，桩顶承台的位置需适应建（构）筑物功能的需要。例如，桥梁、码头的构筑物桩基，其承台一般均位于地面或水面以上，称为高承台桩基，也称高桩。工业与民用建筑采用的桩基础，承台一般位于地面以下，即桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，称为低承台桩基，又称低桩。

（五）按施工时桩的挤土作用分类

1.挤土桩

打入桩在沉桩过程中桩周土被压密或挤开，使桩周土受到严重扰动，土的原始结构被破坏，土的工程性质明显改变。在液化土、松散土层中施工挤土桩，因桩侧土、桩端土被相应挤密，可使桩的承载力相应提高；但在饱和土或密实土层中因挤土桩对桩周土层的破坏，会使桩的承载力降低，桩基变形增大。如在施打钢筋混凝土预制实心桩时，桩身会排挤土体。若在饱和软土层中施工较密集的预制桩，会产生很大的超孔隙压力，若打桩顺序不当还会使桩周土体出现隆起及水平位移，使附近已打设的桩被抬起或产生水平位移，甚至使邻近建筑物或设施出现开裂或破坏。

可见，打入（静压）预制桩属典型的挤土桩。其他如闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩、灌注桩中的沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩也属挤土桩。

2.部分挤土桩

在成桩过程中桩周土受到扰动，但土的原始结构和工程性质变化不明显，桩侧、桩端土提供的阻力较非挤土桩高。如在施打开口钢管桩时，沉桩初期土体会在钢管桩下沉过程中进入管内，此时，桩对土的排挤作用并不明显，当沉桩至一定深度后，钢管桩内下段已形成土塞，此时钢管桩已相当于实心桩体，并产生明显的挤土作用，因此，一般将打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩作为较典型的部分挤土桩。H形钢桩以及搅拌劲芯桩（水泥土搅拌桩初凝之前在其间插入钢筋混凝土预制桩，搅拌桩与预制桩复合共同承担荷载，其承载力比同直径灌注桩提高1/3～1/2），冲击成孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩也属部分挤土桩。

3.非挤土桩

在成桩过程中桩孔内的土被排出，桩周土较少受扰动，但因桩孔壁土体应力松弛，与部分挤土桩比，桩侧、桩端土提供的阻力降低，桩径越大降低幅度越明显。如在进行成孔灌注桩施工时，根据土层地质情况可采用多种成孔工艺将桩孔内土体排出孔外，然后在孔内灌注成钢筋混凝土桩，施工时，无挤土作用，如干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩等均属非挤土桩。

（六）按桩径（设计直径d）大小分类

（1）小直径桩：d≤250mm；

（2）中等直径桩：250mm＜d＜800mm；

（3）大直径桩：d≥800mm。

（七）按成桩方法分类

1.预制桩

已经预制成型的桩体并采用锤击、振动冲击或静压等方法将桩体沉入地基土体中，能适合这种方法成桩的，如木桩、钢桩、钢筋混凝土预制桩、预应力钢筋混凝土桩等，均属预制桩。通常所称的预制桩往往指钢筋混凝土预制桩。(www.xing528.com)

（1）预制桩的特点及适用范围。在建筑行业中，钢筋混凝土预制桩是主要的传统桩型。一般采用锤击法沉桩，施工时，将强度达到设计要求的预制桩对准桩位，利用打桩机上配置的柴油锤（其冲击部分重2.0～7.2t）自由下落时的瞬时冲击力锤击桩头，使桩尖土体压缩和侧移，随着反复锤击桩头，桩身不断下沉直至设计标高处。当预制桩被打入松散的粉土、砂砾土层中时，由于桩周围及桩端的土体被挤密，桩侧摩阻力也因土体挤密及桩侧法向应力的增大而提高，桩端阻力也相应增大。地基土愈松散，采用预制桩成桩后，地基土承载力提高幅度愈大。若建筑场地存在较厚的中密以上的砂、砾土层时，为了提高桩基的承载力，一般宜将该砂、砾土层作为持力层，且桩应进入砂、砾土层一定深度。当预制桩被打入饱和黏土层中时，土体原结构会遭破坏并产生超孔隙水压力，而桩的承载力只能随土体中超孔隙水压力的消散才能相应恢复，工程中称这一现象为时间效应。桩承载力因时间效应能相应恢复所需的休止时间，则随土体的成分和结构的不同而不同。

由于预制桩沉桩过程并不复杂，一般来讲，施工质量较稳定。因受桩截面面积、桩长及沉桩机械设备能力的限制，一般单桩承载力可达3000kN，在采用大功率打桩设备的海洋工程中，由于桩的几何尺寸大，单桩承载力可达100000kN。

预制桩的适用范围也有其局限性。例如，当需穿过较厚的硬夹层（硬塑黏性土层，中密以上砂土层）时，除非采用植桩、射水等辅助沉桩措施，否则难以穿过。因此，进入硬黏土层、砂砾土层及强风化基岩的深度不大，并往往将以上硬土层作为桩端持力层。由于沉桩过程中产生的挤土效应，特别是在饱和软黏土地区沉桩，可能导致邻近建筑物、道路、地下管线等受损。当施打顺序安排不当，会造成部分桩的端部达不到设计标高，以致需截去设计桩顶标高以上的桩体，造成浪费。由于预制桩需承受运输、起吊及锤击过程中的应力，混凝土的强度等级较高，含钢量也较大，所以每立方米桩体的造价往往高于灌注桩。由于采用锤击法沉桩过程中所产生的振动及噪声会影响周围环境，所以，在城市中采用无噪声、无振动、无冲击力的静压法施工预制桩已越来越普遍。

（2）常用的预制桩类型。预制桩的横截面形状通常为方形、圆形，在特殊情况下也采用异形断面（图4-4），如多边形、三角形等，但制作较麻烦。有时截面还可做成空心的。实心桩制作、运输及堆放都比较方便，但自重大，含钢量高。空心桩自重轻、省料，但制作工艺要求高。

1）普通钢筋混凝土预制桩，即实心方桩。这是使用最多的一种桩型，截面边长多为250mm×250mm～550mm×550mm，由于受到打桩机架高度的限制，现场制作时一般每节未超过30m，在异地预制时，因受运输条件的限制，每节不超过12m。在沉桩过程中接桩时，接桩方法有焊接（对两节桩接头部位已预埋的钢板及角钢进行焊接）、法兰连接（将两节桩接头部位的法兰盘用螺栓连接并加焊）。

2）预应力钢筋混凝土空心桩。单节桩长一般为11～15m，多采用离心成形以高压蒸气养护法生产。截面形式有空心管桩和空心方桩两类，混凝土强度等级为C60、C80。空心管桩外径300～1000mm，壁厚70～130mm，空心方桩截面边长300～600mm，内径160～380mm。制桩时对桩身的主筋施加预拉应力，且混凝土受预压应力，使桩身的抗弯能力和锤击沉桩时抗拉能力显著提高，既节约钢材，又改善了抗裂性能。

2.灌注桩

灌注桩的成桩方法是采用钻、挖、冲击或沉管等方法就地成孔，并在孔内放置钢筋笼，然后灌注混凝土而成桩。由于桩身含钢量较低，又不需要预制，造价相对较低。施工时可根据不同的工程地质及水文地质条件选用不同的成桩工艺，在钻孔过程中能了解土层情况，使桩端较准确地支承在持力层上，并可根据持力层的起伏情况调整桩长。采用钻、挖等方式成孔，可避免因挤土效应对邻近建筑物及设施的不良影响，而且也无振动、锤击噪音。灌注桩的施工工艺较复杂，特别是在地质条件较差的情况下施工截面及桩长较大的钻孔灌注桩时，成孔及灌注工艺难度大，质量要求高，若处理不当容易出现质量事故。在采用泥浆护壁成孔时，泥浆的制备及排放往往受环境的制约，若管理不善，容易造成污染。

目前，灌注桩的成桩方式已达20多种，按成桩过程及桩土的相互影响，仍可分为非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩及挤土灌注桩三大类，现将国内常用的几种桩型介绍如下：

（1）非挤土灌注桩。凡是采用各种钻、挖等方法成孔而后灌注成的混凝土桩或钢筋混凝土桩均属非挤土灌注桩。施工时，根据不同的地质条件，可分别采用干作业法成孔及泥浆护壁成孔，然后灌注混凝土而成桩。

1）干作业成孔灌注桩。干作业成孔一般只适合在地下水位以上的砂土、粉土、黏性土及人工填土层中进行，且不需任何护壁措施，孔侧土体受机械扰动较小。成孔时不产生挤土效应，但孔壁由于钻孔除土使径向应力释放而产生微量变形，使桩侧摩阻力稍有降低。由于受到作业机具设备能力的限制，在粗粒土层与风化基岩中难以成孔，故干作业成孔灌注桩常将砂砾石土层及强风化基岩作为持力层。施工时成孔质量及灌注质量易于控制，因而成桩质量比泥浆护壁成孔桩更稳定可靠，但成孔完毕后，孔底虚土应尽量清除干净，若灌注混凝土之前孔底虚土厚度超过规定要求，则桩端承载力难以达到设计要求。

图4-5　步履式全螺旋钻孔机

1—上盘；2—下盘；3—回转滚轮；4—行走滚轮；5—钢丝滑轮；6—回转中心轴；7—行走油缸；8—中盘；9—支腿

①螺旋钻孔灌注桩。由螺旋钻机进行成孔作业，钻孔机具由螺旋钻杆及适合不同土层的钻头组成，如图4-5所示。螺旋钻杆由壁厚5mm、直径102～127mm的无缝钢管并加焊4～10mm厚的螺旋钢叶片组成，叶片外围直径即钻杆外径，一般为300mm。钻机工作时，钻杆以120r/min的转速旋转切削土层，切削下的土块沿螺旋叶片自动上升至地面的出土装置中。成孔清孔完毕后，向孔内放入钢筋笼，再灌注混凝土即形成桩体。螺旋钻孔灌注桩宜用于地下水位以上的一般黏性土、砂土及人工填土地基中，在地下水位以下的上述各类土及碎石土、淤泥、淤泥质土地基中则不宜采用。

②人工挖孔灌注桩。这种灌注桩的桩孔由人工挖掘而成。成孔完毕后，进行清孔及混凝土封底工作，再将钢筋笼吊放入孔内，并根据孔内积水情况进行常规混凝土灌注或水下混凝土灌注。在地下水位以上的稳定土层中挖掘较浅的桩孔时，可不支护孔壁直接成孔。当桩孔直径较大、桩孔较深时，在保证孔内挖土人员安全的前提下，应根据土层稳定情况分别采用红砖、混凝土或钢筋混凝土支护孔壁。人工挖孔桩适合在无水及少水的较稳定土层中施工，若施工时桩孔内渗水量稍大，只要排水及支护措施得当及时，不影响孔内施工人员的安全，且孔壁土层的稳定性不遭破坏，仍可使成孔工作完成。若桩端土层较稳定，可将桩孔下端挖掘成扩大头，使单桩承载力大幅度提高。目前，人工挖孔灌注桩的桩孔直径一般为φ900～3000mm，考虑到挖掘人员的安全及施工手段的局限性，桩深一般未超过30m。

由于人工挖孔灌注桩的桩径及桩长较大，而且成孔过程中可对所穿过的土层及持力层性状直接验证，所以，单桩承载力很大而且可靠，当以基岩作为持力层时，其单桩承载力相当可观。

必须注意的是，所设计的桩径桩长以及场地的地质条件必须适合人工挖掘成孔。在地下水位较高、厚度较大的砂土层（特别是粉、细砂层）和软-流塑软土层中挖孔时，由于土层不稳定，孔壁支护工作难度很大甚至不能成孔。在成孔过程中必须能够确保人身安全，否则不宜采用人工挖孔桩。

2）泥浆护壁成孔灌注桩。泥浆护壁成孔灌注桩适用范围很广，施工时除在地下水位较高的一般土层中能顺利进行成孔外，还可在淤泥层、砂卵石层及风化基岩中成孔，甚至在含承压水的地层中也能施工。由于成孔时孔内采用泥浆护壁，通过调整泥浆水头高度及泥浆性能，以孔内泥浆静压力抵抗孔壁径向土压力及水压力，能防止孔壁变形和坍塌，维护了孔壁的稳定。成孔过程中因泥浆处于循环流动状态，既可冷却钻头防止钻具产生高温而变形，又可使孔内沉渣悬浮并随同泥浆返出孔外。在黏土层中成孔，只需向孔内送入清水，钻进时随着钻头的旋转及切削土体，孔内自成泥浆，即原土造浆就能起到护壁效果。在杂填土、粉土、砂土及砾石层中成孔，则必须制备泥浆，而且对泥浆的性能要求较高。泥浆一般由膨润土加黏土及适量纯碱按比例配制，效果较理想，并根据地质条件可采用正循环或反循环方式排渣。灌注混凝土时，为了不破坏孔壁内外的压力平衡状态，需采用水下灌注的方法，将混凝土从导管内送入孔底，以混凝土顶托孔内泥浆使混凝土逐步从下向上浇注直至设计桩顶标高。

由于泥浆护壁成孔时所遇地质条件往往复杂多变，施工难度较大，影响成孔及水下灌注质量的因素很多，各施工环节若操作不当，就可能出现塌孔、埋钻、漏浆、断桩、缩颈、露筋等事故或缺陷，给工程带来损失。现介绍几种常见的泥浆护壁成孔灌注桩。

①潜水钻成孔灌注桩。即由潜水钻机进行成孔。潜水钻机由电动机、变速箱及密封装置组成（图4-6）。钻进时，钻机主轴连接钻头（图4-7），由钻杆将潜水钻送入孔内进行潜水成孔，工作时，由机架上卷扬机控制钻进速度及钻机提升。潜水钻机的电动轴为一中空轴，钻进过程中泥浆由送水管通过中空轴不断地送至钻头处，起到排渣、冷却钻具及护壁作用。送水胶管及钻机电源电缆随钻机自动下潜，提钻时由人工或机械卷取。

潜水钻机构造简单，造价低，易操作，特别适合在软土及地下水位较高的土层中成孔，如一般黏性土、淤泥及淤泥质土、砂土地基，均可采用。当采用镶焊硬质合金刀头的钻头后，能穿过厚度不大的砂卵石层并能在强风化基岩中钻进。

图4-6　潜水钻构造示意图

1—提升盖；2—进水管；3—电缆；4—潜水电机；5—行星减速箱；6—中间进水管；7—钻头接箍

钻机的成孔深度不超过50m，成孔直径不超过1200mm。

②回转钻成孔灌注桩。即采用转盘钻机成孔的灌注桩，钻进时由钻杆带动钻头切削土体成孔，由于成孔时无挤土效应，又无振动、无噪音，而且成孔直径一般可达φ600～1800mm，使桩的横向刚度及承载力大大提高。例如，广州、深圳地区采用的钻孔灌注桩，桩径1m，持力层为泥质页岩和砂岩，单桩允许承载力达3500～5000kN。由于回转钻成孔深度较大，在软土地区施工摩擦桩也是可行的。

目前，高层及重型建筑工程中已广泛采用回转钻孔灌注桩。施工时，根据地质条件、技术要求及施工经验，可分别采用正循环回转钻孔和反循环回转钻孔。前者是将泥浆从空心钻杆中泵入孔底，使被切削的孔底、孔壁的钻渣随泥浆悬浮溢出孔外，泥浆循环系统简单，但对泥浆的性能要求较高。反循环回转钻孔时，钻渣随泥浆由钻头底部的排渣管进入钻杆，靠砂石泵或压缩空气吸至孔外泥浆池内，钻进时要保持孔内泥浆的水头高度，反循环清渣效果好，钻进速度比正循环钻孔快2～3倍，产生的废浆只有正循环钻孔时的1/4～1/3，对泥浆的性能要求不高，而且能较准确地判断钻头所钻取的地层岩性。但是，当孔壁可能出现漏浆情况时不宜采用反循环钻孔，若孔内泥浆的抽排量大于补给量，使泥浆水头高度降低时，则易造成孔壁坍塌。

图4-7　笼式钻头（潜水钻用D800）

1—圈；2—钩爪；3—腋爪；4—钻头接箍；5、7—岩心管；6—小爪；8—钻尖；9—翼片

③钻孔扩底灌注桩。即在泥浆护壁条件下，采用钻扩成孔工艺施工的灌注桩，施工时可先用一般钻头钻成桩身孔，再换入扩孔器进行扩大端成孔；也可用能钻能扩的钻具钻成桩身孔后用同一钻具直接扩孔。扩底时一般采用反循环法排渣。若干作业钻孔扩底灌注桩的持力层为砂砾石层时，为了使扩大端孔壁尽快成型不出现坍塌，也常用泥浆护壁进行扩孔，并用反循环法排渣。目前，国内桩基工程中采用泥浆护壁钻扩桩还不太普遍，日本的反循环钻扩工法已有十几种，扩底直径D=900～4200mm，扩大率（扩大端横截面面积与桩身横截面面积之比）最大为3.2。由于作为持力层的砂砾石层稳定性差，扩底直径愈大愈容易塌孔，所以扩底直径不宜太大，桩身直径d与所能对应的最大扩底直径Dmax的关系式一般为：Dmax=1.79d+0.1。

④旋挖钻成孔灌注桩。旋挖钻机钻进时既可在钻杆柱下端接一个底部带耙齿的筒状钻头（又称旋挖钻斗），也可配短螺旋钻头钻进。在钻具自重和钻机压力作用下耙齿切入土层，在回转力矩作用下钻头回转钻进切削土层，切削的土块进入钻斗内，每回次进尺小于1m，待斗内土装至相当数量后将钻斗提出，打开钻斗卸渣，之后将钻斗下入孔内再次钻进，随着多回次钻进提斗卸渣，桩孔不断加深直至设计标高。

旋挖钻机可在填土、黏土、粉土、砂砾石、卵石及强风化基岩等地层中钻进，即使在地下水位高、大粒径卵石层中采用长螺旋钻及正、反循环工艺难以施工的地层中也能成孔。依土层情况可采用干孔钻进或泥浆不循环静态护壁钻进，成孔直径φ600～3000mm，成孔深度可达80m。

旋挖钻机成孔由全油压驱动，电脑控制，自动化程度高，低噪声，低振动，成孔质量好，因具有大扭矩，成孔速度快，其效率是一般反循环钻机效率的数倍。

由于采用泥浆不循环静态护壁工艺成孔，既减少泥浆污染，又可按斗内土屑较直观地判断地层变化情况。采用捞砂斗清理孔底沉渣，清底效果明显优于泥浆反循环钻进工艺，使桩端持力层承载力得到充分发挥，基础沉降减小。

（2）部分挤土灌注桩。凡是在成孔或灌注混凝土的过程中，对桩周土产生部分排挤作用的桩均可称为部分挤土灌注桩。其主要特点是：可使桩周非饱和土因排挤而产生一定加密效果，桩侧摩阻力会比采用钻、挖等方法成孔的非挤土灌注桩有所提高；当在饱和黏性土中成桩时，桩周土所受的扰动比挤土桩成桩时小得多，对环境的影响也较小。

1）冲击成孔灌注桩。其成孔作业由配有冲击钻头的冲击钻机进行，冲击钻头上焊接有钻刃，钻头重500～3000kg，由与卷扬机连接的钢丝绳控制钻头提升，工作时将钻头（也称冲锤）提升1～4m，自由下落切削土体，冲击破碎岩层而成孔，仍采用泥浆护壁排渣，并配有专门的抽渣筒进行清底。成孔直径φ800～1200mm，冲击钻机的设计成孔深度相当大，一般工业与民用建筑桩基工程成孔深度均为几十米（图4-8）。对所处地层较复杂、荷载较大的桩基，适于采用冲击成孔灌注桩，一般黏性土、淤泥、砂土、碎石土等各种土层，冲击钻都能穿透，特别是冲击破碎基岩的能力相当强，能形成嵌岩桩。

图4-8　简易冲击钻孔机示意图

1—副滑轮；2—主滑轮；3—主杆；4—前拉索；5—后拉索；6—斜撑；7—双滚筒卷扬机；8—导向轮；9—垫木；10—钢管；11—供浆管；12—溢流口；13—泥浆渡槽；14—护筒回填土；15—钻头

2）钻孔压浆桩。施工时以长臂螺旋钻机成孔至设计深度后，将水泥浆从钻杆底部泵入孔内，随着水泥浆升高，提升钻杆至地下水位以上或无塌孔危险处，即停止注浆，提出钻具，放入钢筋笼（钢筋笼上绑有再次注浆用的注浆管），然后向孔内投放骨料直至孔口，再通过注浆管向孔底二次高压注浆直至孔口满溢为止，使骨料与水泥浆混合更均匀。这种工艺既利用了螺旋钻成孔效率高的优越性，又采用水泥浆维护孔壁，而且因两次压浆，桩周土渗入一定量水泥浆液使土体被相应加固，单桩承载力提高。在地下水位以下及流砂层等复杂的地质条件下也能采用该工艺成桩，施工时无振动、无噪音、无挤土、不排污，施工速度快，质量可靠。

依目前的设备能力，成桩直径为φ300～1000mm，深度不超过30m，其单桩承载力与同规格钻孔灌注桩相比约提高1倍以上。因采用的是纯水泥浆，桩身为无砂混凝土桩，水泥用量大，所以造价相对较高。

（3）挤土灌注桩。该工艺采用沉管方式成孔，而后将钢筋笼放入管内并灌注混凝土，再拔出钢管即成桩完毕。施工时可采用锤击、振动冲击或静压等方法进行沉管。因沉管时产生挤土效应，对非饱和土能起到加密作用，使桩的承载力提高。在饱和软土中沉管，若设计和施工不当，因产生明显的挤土效应，会导致未初凝的灌注桩桩身缩小，或者引起桩身断裂、桩上涌和移位、地面隆起等，从而使桩的承载力降低，有时还会损坏邻近建筑物；施工完后，饱和软土层可能因孔隙水压力消散产生再固结沉降，对桩产生负摩阻力，使桩基承载力降低，桩基沉降增大。若设计及施工得当，则可收到良好的技术经济效果。沉管时，如同施打预制桩，会产生振动及噪音，对环境不利。由于施工时无须排浆，无弃土，施工现场较整洁，施工效率也高，工程造价低，是建筑工程中常用的桩型。由于受到设备能力的限制，桩长一般不超过20m。

1）沉管灌注桩。施工时先在桩位处放置钢筋混凝土预制桩尖，将钢管套在桩尖上，用锤击或振动冲击等方法将钢管及预制桩尖打入土层直至设计标高，然后在管内放入钢筋笼并浇灌混凝土，之后拔出钢管，形成桩体，如图4-9所示。

图4-9　沉管灌注桩施工程序示意图

若不采用预制桩尖，则可采用带活瓣桩尖的钢管进行沉管，混凝土浇灌完毕拔管时，活瓣张开，混凝土留存于桩孔内。

2）夯扩灌注桩。其工艺流程如图4-10所示。

在进行夯扩桩施工时，因为以干硬性混凝土封闭双管下端而未采用预制桩尖，降低了工程造价。在中密、稍密粉砂土持力层中进行夯扩时，扩大率为1.6～3.5，使桩端承载力大增。扩大端成型后，桩身混凝土可一次灌注，之后将内管及桩锤压在混凝土面上并匀速拔出外管，不需分次灌注夯捣分次拔管，使操作程序更简便。

目前，夯扩桩常以φ325、φ377、φ426三种规格的成品钢管作为沉管，限于设备能力，沉管深度为20m左右。

图4-10　无桩靴夯扩桩成桩流程示意图

（a）桩位处放干硬性混凝土；（b）锤击内外管沉入设计深度；（c）抽出内管，灌入部分混凝土，稍提外管，击内管挤出外管中混凝土形成大头；（d）拔出内管，放入钢筋笼，灌满桩身混凝土，将桩锤及内管压在混凝土面上，拔外管；（e）成桩