房子的腿要扎到地下硬层：一根桩扛 102 吨力得打 16 米，灌注桩和预制桩怎么打

发布于 2027-05-01｜相关行业：岩土地质

房子的重量最后都落在地上，浅土扛不住时，就得把力送到深处

高楼、桥墩、大型厂房，最后都要把自己的重量交给地基。地基能不能扛，看的是土。地表几米的土，有的是硬壳，有的是软泥，有的是填出来的杂土。浅基础就是把基础底板放在这一层上面，靠底板的面积把压力摊开。这种做法便宜，只要土够硬、荷载不大，就够用了。

问题出在两种情况。一种是荷载太大：柱子底下的力达到几千千牛，底板要做得很大，大到几乎铺满整个场地，而且一边沉得多、一边沉得少，楼就会歪。另一种是土太软：淤泥质土、杂填土，压上去慢慢往下沉，沉几十年还不稳。这时候要做的，就是绕开浅层，把柱子的力通过一根根细长的构件送到下面更硬的土层里去，这就是桩基础。

桩基础的思路很直接：上面的荷载大，浅层土扛不住，就找一个能扛的深度，把桩打进去。至于要打多深、要打几根、用什么方法打，这三件事是本期要讲清楚的。

先说一个换算。工程里力的单位是千牛（kN），很多人习惯用吨。1 千牛约等于 0.102 吨力，口径就是把千牛除以 9.81 再换成吨。所以 1000 千牛大约就是 102 吨力，相当于一百吨重的东西压在桩头上的力。下文的承载力都用千牛写，括号里换成吨力，方便对照。

什么时候非要用桩：荷载大、浅层软、沉降要求严

不是所有建筑都要用桩。一层的厂棚、两三层的小楼，土好的话条形基础或独立基础就够了，便宜、省事。桩基是在下面三种情况里才会被认真考虑：

第一，上部荷载大，浅基础底板要大到放不下。第二，场地上层是淤泥、杂填、新近沉积的软土，承载力低，而且压缩量大。第三，对沉降要求严，比如精密设备、高层的倾斜限值，或者相邻建筑已经很近，不能容忍地基慢慢往下沉。

还有一种常被误会的情况：地下水位高、需要抗浮的构筑物，桩有时也会用在抗拔上。但那属于另一类受力，不在本期讲的竖向承压范围内。

判断用不用桩，先看勘察报告里的地层表，找到能扛的土层大概在几米以下，再看上部荷载估算出来有多大。两个数对上了，桩就是正经选项。

桩把力送下去有两条路：桩尖顶住，还是桩身磨住

桩在土里受力，靠的是两部分。一部分是桩身侧面和土之间的摩擦，叫侧阻。桩在土里越深，侧面积越大，侧阻攒得越多。另一部分是桩底那块面积压在土上的反力，叫端阻。端阻只跟桩底踩在哪一层土上有关。

按这两部分谁扛得多，桩分成两类。端承桩主要靠桩尖顶在坚硬的持力层上，桩身长度不必很深，力主要从桩底出去。摩擦桩主要靠桩身和周围土之间的摩擦，桩底不一定到硬层，力沿着桩身一路传给周围的土。实际工程里很少有纯端承或纯摩擦，大多数桩两种力都有，只是比例不同。

这个比例决定了桩长怎么定。如果硬层很浅，就把桩尖打到硬层上，让端阻起主要作用，桩不用太长。如果硬层很深，就只能靠侧阻一段段攒，桩要打得很长，而且越往下，每多打一米增加的承载力越少。

按做法分两大类：预制桩压进去，灌注桩钻出来再浇

工程上桩的做法大致分两大类。预制桩是在工厂或预制场把混凝土桩先做好，运到现场，用锤击或静压的方法打进土里。常见的是管桩和方桩。灌注桩是先在地里钻出一个孔，再在孔里放钢筋笼、灌注混凝土，桩是在地下现场成型的。

两类桩各有优缺点，选哪个主要看场地、荷载、周边环境和工期。下表把最常被拿来比较的几项列在一起。

灌注桩怎么一步步做成：八道工序，每一道都在解决上一道留下的问题

灌注桩是工地上最常见的桩型，也是最容易出问题的一种。它的难点在于，所有工序都在地下完成，看不见，只能靠记录和检测。所以每一道工序都有它要解决的事。下面按施工的先后，把全过程讲一遍。

第一步是放样和埋护筒。先按设计位置放出桩心，在孔口埋一段钢护筒。护筒的作用是固定孔口、防止地表的土塌下来，也给后面的泥浆留出一个高出地面的水位。

第二步是钻孔和泥浆护壁。钻机钻进去，钻到设计深度。孔壁是土，直接挖出来会塌，所以孔里要灌满泥浆。泥浆比水重，压住孔壁；泥浆里的细颗粒会在孔壁上形成一层薄膜，堵住漏水的缝。这就是泥浆护壁。钻的过程中，钻渣随着泥浆被排出孔外，经过沉淀或者分离后再循环使用。

第三步是清孔。钻到底以后，孔底会留下一层沉渣，就是钻头没有完全带出来的碎土和泥块。沉渣如果不清掉，它会夹在桩底和持力层之间，桩的端阻就打了折扣。清孔就是用泵或者换浆的办法，把孔底的沉渣换出来，直到沉渣厚度满足要求。

第四步是下钢筋笼。钢筋笼是用竖向主筋和环形箍筋绑成的骨架，在地面上先绑好，用吊车一节节吊进孔里。笼子要吊正，不能歪，也不能顶住孔壁，否则会把孔壁刮坏。钢筋笼下到设计位置后要固定住，防止灌注混凝土的时候被顶起来。

第五步是下导管。导管是一根直径大约二三十厘米、一节节接起来的钢管，上面接一个漏斗。导管要一直插到孔底，底口埋在混凝土里，混凝土从上面灌进去，只能从下往上推泥浆。导管底口不能一直插在泥浆里，也不能直接离开孔底太远，这两种情况都会让混凝土散开，桩身出现夹层。

第六步是水下灌注混凝土。这一步是灌注桩的关键。混凝土从漏斗一车车灌进导管，靠自身重量往下压，把泥浆一点点挤出去。灌注要连续进行，中间不能停太久，否则上面的混凝土已经初凝，和下面的接不上。导管要随着混凝土面的升高一节节拆掉，但拆多少、留多深，都要按混凝土面的实际高度算，留得太浅会拔出混凝土，留得太深又灌不进去。

第七步是凿桩头。灌到设计标高以上，要多灌一段。因为最上面一段混凝土被泥浆污染，强度不够，而且和下面的接头也不规整，所以灌注时要超灌，等混凝土凝固以后，再把这一段凿掉，露出好的桩身。凿桩头是最后一道对桩身质量影响很大的工序，凿的时候不能伤到桩身主体。

第八步是做承台。桩头凿平以后，在桩的顶部浇一层承台，把几根桩连成一体，再把柱子的力分给每一根桩。承台的钢筋要和桩头的主筋锚固在一起，才能把力传过去。到这一步，桩基础才算完整。

泥浆不只是护壁：它还负责把渣子带出来，也保护钻机和孔底

灌注桩施工里，泥浆干的活不止一件。它先是护壁，靠液柱压力和薄膜堵住漏水的缝，让孔壁在钻孔和等待下笼的时候不至于坍塌。它还是携渣的介质：钻头切下来的碎土悬浮在泥浆里，随着循环被带到地面，由振动筛、旋流器或沉淀池分离出来。钻进时的摩擦热和钻头冷却，也靠泥浆完成。

泥浆是按指标管理的。密度、黏度、含砂率、胶体率、pH 值都要定期测，指标偏离了，护壁能力和携渣能力都会跟着变。泥浆太稀，护壁不够，孔壁容易塌；太稠，携渣困难，沉渣厚；含砂率过高，泥浆会在孔底和孔壁上形成松散的砂层，影响清孔和混凝土的置换。这些指标的具体控制值，以规范和设计为准。

还有一点常被忽略：泥浆要在孔内循环，不能只是放在那里。钻完之后如果泥浆长时间静止，颗粒会沉下去，孔壁上的薄膜会变厚或失去黏性，下笼和灌注时就容易出问题。所以从成孔到灌注，中间的时间要尽量短，中途要保持泥浆的液位和性能。

预制桩怎么打：吊桩对位、锤击或静压、接桩、看收锤标准

预制桩的施工顺序比灌注桩短，但每一步都有硬指标。第一步是吊桩对位。桩从堆场吊到桩机前，要先对准桩位，桩身要垂直。桩身一旦歪了，打下去会越走越偏，后面很难纠正。

第二步是锤击或静压。锤击靠重锤落下，把能量传到桩顶，一锤一锤把桩打进土里。静压则是用液压的力把桩一节节压下去，噪声和振动小，适合城区。不管哪种方式，都要记录每米的贯入情况，看桩在哪一层土里变得特别难打，那往往就是桩尖到达持力层的信号。

第三步是接桩。桩的节数多，就要接。接桩的办法常见的是在两节桩的端板上焊接，也有用机械啮合接头的。接缝是预制桩最薄弱的地方，焊缝要饱满，焊完要冷却足够时间再继续打，否则接缝会开裂。很多断桩事故都发生在接头处。

第四步是送桩和收锤。设计桩顶高出地面或者低于地面时，要用送桩器把桩送到设计标高。打桩什么时候停，要看收锤标准：通常以最后一段的贯入度，也就是每锤打下去多少毫米，达到设计要求为准。收锤标准的具体数值以设计和规范为准，不能凭感觉停。

预制桩打完以后，还要做桩身完整性检测和承载力检测，这和灌注桩的检测思路是相通的，下一节讲检测。

要扛多少、要打多深：先算一根桩的极限承载力，再反过来算桩长

桩要打多深，取决于要扛多大的力。设计时先把柱子传下来的荷载，按根数分到每根桩上，得到单桩要扛的设计值。然后算一根桩在某个深度能扛多少，直到够为止。这个过程就是桩长计算。

计算的核心是两个公式。桩的极限承载力 Qu 等于侧阻加端阻：Qu = Σ(qsi × 周长 × 该层厚度) + qp × 桩端面积。其中 qsi 是各层土的侧阻力标准值，qp 是桩端所在土层的端阻标准值。单桩的特征值 Ra 等于极限承载力除以安全系数，工程里常取 2。也就是说，设计时要让 Qu 达到设计荷载的 2 倍。

下面用一个算例把数算一遍。算例取桩径 0.8 米，桩周长约 2.51 米，桩端面积约 0.503 平方米。土层是一组典型的量级，从上到下：0 到 3 米是填土，侧阻 20 千帕；3 到 9 米是淤泥质粉质黏土，侧阻 25 千帕，端阻 300 千帕；9 到 16 米是可塑粉质黏土，侧阻 50 千帕，端阻 800 千帕；16 到 22 米是中密粉砂，侧阻 60 千帕，端阻 1800 千帕；22 米以下是密实中砂，侧阻 80 千帕，端阻 3000 千帕。这组数只是算例，不是某个工程的勘察结果，正式设计要以勘察报告为准。

先看侧阻。桩打到 9 米时，穿过填土和淤泥质土，侧阻合计约 528 千牛。再打到 16 米，穿过可塑黏土，侧阻攒到约 1407 千牛。也就是说，16 米以内的侧阻已经占了这一段极限承载力的大部分。

再看端阻。桩尖在 16 米处，还在可塑黏土里，端阻约 402 千牛。这时候 Qu 约 1810 千牛，特征值约 905 千牛。如果要扛的设计值是 1000 千牛，特征值就要达到 1000，Qu 就要到 2000 千牛。16 米处差了大约 190 千牛。

这时候，桩尖再往下一点，就进入了中密粉砂。端阻一下从 402 跳到 905 千牛。桩尖只要往下 0.1 米，端阻就多出约 500 千牛，Qu 变成约 2327 千牛，已经超过 2000。所以特征值 1000 千牛的算例桩，桩长取 16.1 米，桩尖刚好进入砂层。此时侧阻合计约 1423 千牛，占 Qu 的六成，端阻 905 千牛，Qu 约 2327 千牛，特征值约 1164 千牛，比 1000 千牛的设计值略有富余。

端阻那一跳要怎么看：桩尖进砂层不能只看一个数

上面算出来的 402 到 905 千牛的跳变，是算例里土层参数分层取值造成的。真实的土层不是一刀切的，桩尖附近一定范围的土都会参与承载。所以设计上不会只看桩尖那一点，而是要求桩端进入持力层一定深度，常以几倍桩径来控制，具体数值以规范和设计为准。

这就是为什么算出的桩长 16.1 米，实际施工时往往还要再打一截。16.1 米是满足承载力算式的最小值，不是可以停的深度。而且桩尖进入的是中密粉砂，如果这一层只有薄薄一层，下面又是软土，那桩长就要按更深的硬层来定。

还有一个容易被忽略的点：侧阻是整个桩长上攒起来的，端阻只看桩尖。所以在软土里把桩加长，效果有限；而把桩尖送进好土里，哪怕只多一点点，端阻的增量也可能很大。这也是为什么很多设计人员在看勘察报告的时候，第一件事就是找持力层的顶面标高。

承载力翻一倍，桩要多打多少：桩长不是线性增加的

很多人直觉上认为，要扛的力翻一倍，桩就要打一倍深。算例不是这样。我们把几个特征值档位分别算一遍，得到下面的结果。

特征值 600 千牛，约合 61 吨力，需要桩长 11.2 米。特征值 1000 千牛，约合 102 吨力，需要桩长 16.1 米。特征值 1500 千牛，约合 153 吨力，需要桩长 20.6 米。特征值 2000 千牛，约合 204 吨力，需要桩长 22.9 米。

从 1000 千牛到 2000 千牛，要扛的力正好翻了一倍，桩长只多了 42%，也就是多打大约 6.8 米。原因是桩越深，侧阻的增量越来越小，同时土层越来越硬，那一段侧阻本身已经很大；桩尖进入好土以后，端阻的贡献也是分段出现的。

这一结果对设计的意义是，单纯靠加长桩去堆承载力，效率会越来越低。要么把桩径加大，要么多打几根，要么想办法让桩尖进入更好的持力层。哪一种最划算，要按工程的具体土层算。

有一点要提醒：这里的算例桩径固定为 0.8 米。桩径变了，周长和端面积都会变，同一组土层算出来的桩长也会不同。所以不能把某个桩长直接拿到别的工程去用。

一根不够，几根？柱底荷载除以单桩特征值，向上取整

一根桩的承载力算出来，柱子的荷载就能分到几根桩上。根数等于柱底荷载除以单桩特征值，结果不是整数就往上取整。算例里柱底荷载 4500 千牛，约合 459 吨力，单桩特征值 1000 千牛，4.5 根，取整是 5 根。

5 根桩不是单桩乘 5，因为桩要靠承台连在一起，共同受力。承台把柱子的力分摊到各根桩上，桩与桩之间如果靠得太近，桩周土的应力会叠加，单桩的效率会打折扣。所以桩中心距有一个下限，常见的是不小于 3 倍桩径，本算例就是 2.4 米。具体间距和承台尺寸，要按规范和设计算。

这一节的算法比较粗，没有考虑群桩效应对承载力的折减，也没有计算承台本身的受力。正式设计时，群桩要做单独的验算。但对于一个初步的根数判断，这个算法已经够用了：先看荷载，再除以单桩特征值，最后取整，看看桩数在一个什么量级上。

灌注桩的混凝土灌够没有：用充盈系数看孔有没有问题

灌注桩的孔看不见，灌进去的混凝土量就是最直接的线索。理论上，一根桩的体积等于桩孔截面积乘以桩长。实际灌入的混凝土量除以理论体积，就是充盈系数。这个数是灌注桩施工里最常用的检查指标之一。

算例里，桩径 0.8 米、桩长 16.1 米，理论方量约 8.09 立方米。一根桩实测灌入 9.2 立方米，充盈系数是 1.14，略大于 1，说明孔径可能有一些扩大，或者局部有超灌，但在可接受范围内。另一根只灌入 7.3 立方米，充盈系数是 0.90，少了将近 0.8 立方米。

充盈系数小于 1，说明混凝土没有灌满，孔里可能有空隙、夹泥，或者孔壁缩颈、局部塌落。这时候不能直接判为合格，要查施工记录，必要时用检测手段看桩身。充盈系数明显大于 1，多半是孔径变大，或者土层松散导致局部扩孔。合格的下限和允许的超灌范围，以规范和设计为准。

桩打完以后怎么验：静载看承载力，低应变看完整，声波看全长

桩不是打完就算数的，要用检测来证明它真的能扛住设计荷载，而且桩身是完整的。常用的检测有三类。

第一类是静载试验，也叫承载力检测。在桩顶逐级加载，每级加载后记录桩顶沉降，画出荷载和沉降的关系曲线，也就是 Q-s 曲线。曲线在某一点开始明显陡降，说明桩周土或桩端土已经不能再承受增加的荷载，这个陡降的起点就用来确定极限承载力。静载是最直接的办法，但费用高、周期长，一般只抽检少量桩。

第二类是低应变检测，也叫反射波法。在桩顶敲一锤，用传感器接收从桩身反射回来的波，根据波形判断桩身有没有断裂、缩颈、夹层，以及桩长大概是多少。它的优点是快、便宜，可以大面积普查。缺点是只能判断大的缺陷，而且对桩长较长、桩身变化多的情况，判读难度较大。

第三类是声波透射法，专门用在灌注桩上。施工时在钢筋笼里预先埋好几根声测管，检测时在管中放入声波发射和接收探头，从下往上逐段测量声波的传播速度和波幅。声速降低、波幅衰减的位置，就是桩身可能有缺陷的位置。这种方法能覆盖桩的全长，判断比较全面。

三种方法各有用处，实际工程里通常是组合使用：低应变普查全部桩，声波透射抽查灌注桩，静载对少数桩做承载力验证。具体抽检比例和判定标准，以设计和检测规范为准。

几种容易混在一起的桩，各管一件事

工程里和桩字沾边的东西很多，有的功能差别很大。下面三类容易被混淆，值得分清。

第一类是复合地基里的桩。像水泥搅拌桩、CFG 桩，它们的作用是和周围的土一起承担荷载，桩和土组成一个整体，共同把上部的力扛下来。它们不一定把桩尖打到硬层上，更多是为了提高地基整体的承载力和减少沉降。前面讲软基处理时讲过的搅拌桩和 CFG 桩，就属于这一类。

第二类是基坑支护里的排桩。它们挡的是坑壁外侧的土压力，承受的是侧向的推力，而不是竖向的荷载。排桩的嵌固段在坑底以下，靠的是土的被动抗力，设计的关注点是弯矩和位移，不是承载力。

第三类是桥梁承台下面的桩。它本质上是一种基础桩，承受的是竖向荷载，功能和本期讲的一样。区别在于它处在桥梁的结构体系里，对桩顶的位移和水平力有更严格的要求。

分清这三类，可以避免一个常见的误解：看到地下有很多根桩，就以为它们都在扛竖向荷载。其实要先看设计图纸上标的是什么桩、起什么作用，再去判断它是怎么受力的。

施工里最容易出的三类问题：缩颈、沉渣、断桩，各自怎么防

灌注桩出问题，多数集中在三个地方。第一个是缩颈，就是孔壁向内鼓进来，孔径比设计小，局部被挤窄。通常是孔壁土软、泥浆护壁没跟上，或者成孔后停放太久，土体逐渐挤压变形造成的。缩颈会使混凝土灌注时阻力增大，严重时钢筋笼下不去，桩身截面也达不到设计值。防的办法是泥浆性能要过关，钻进速度要和护壁能力匹配，成孔后尽快下笼、灌注，不要长时间放着。

第二个是沉渣，就是孔底没清干净的碎土和泥块。沉渣厚了，桩底和持力层之间隔着一层软东西，端阻发挥不出来，桩的沉降就会偏大。防的办法是清孔要到位，清孔后要测沉渣厚度，不合格就继续清，清完尽快灌注，避免沉渣再次沉淀。

第三个是断桩或夹泥，也就是桩身中间出现混凝土不连续的地方。原因多半是灌注过程中导管拔出混凝土面，或者灌注中断时间太长，上面的混凝土已经凝固，下面的混凝土再接上去，接缝处不密实。防的办法是导管底口始终埋在混凝土里，导管拆卸要有记录，灌注要连续，混凝土的坍落度和初凝时间要匹配现场的施工节奏。

这三类问题，靠的是过程控制，不是事后补救。灌注桩的施工记录，比如成孔深度、泥浆指标、沉渣厚度、导管埋深、每车混凝土的方量，看起来琐碎，但它们是判断桩身质量的主要依据。检测只能抽查，记录却是每一根桩都有的。

为什么要先看地层，再定桩型和桩长

很多工程的桩型选择，是从勘察报告的地层表开始的。地层表告诉你：地表以下每一层是什么土，厚度多少，它的侧阻和端阻大概是多少，地下水在哪里，有没有坚硬的持力层。这些信息决定了桩要不要做到硬层上，能不能用预制桩，钻孔时会不会遇到难以穿过的卵石或者风化岩。

举个例子。如果场地浅层是厚厚的淤泥质土，下面几十米是中密到密实的砂层，那么桩尖必须进砂层，而且桩长基本由砂层的顶面标高决定。这种情况下，把桩打得再短，承载力也上不去。反过来，如果硬层很浅，埋深只有几米，那么端承桩就很划算，桩不用太长，施工也快。

地层表里还要看地下水。地下水位高、有承压水的场地，钻孔时容易塌孔，灌注桩要做更好的护壁，甚至要用套管。遇到有流砂的地层，预制桩打下去会挤得周围的砂层液化或者涌动，影响邻桩。这些情况都会改变施工方法的选择。

所以，看一张桩基图，先要看它的地层剖面，然后才是桩的平面布置和配筋。地层决定桩长，桩长决定施工方法，施工方法决定质量控制要点。这个顺序反过来，就会出问题。

设计时要把这几件事算进去：承台、群桩、负摩阻

单桩承载力算出来以后，设计还要处理几件事。第一件是承台。承台要把柱子的力分给各根桩，承台本身要有足够的厚度和配筋，承受冲切和剪切。承台的厚度通常由冲切验算决定，桩越靠近柱子，承台越容易被柱子冲切破坏。

第二件是群桩效应。多根桩靠得近，桩周土的应力会互相叠加，每根桩分到的承载力会比单独一根时低。桩距越小，折减越明显。所以桩中心距不能太小，同时群桩的承载力要单独验算，不能简单地把单桩承载力乘以根数。

第三件是负摩阻。如果桩周的土层在桩建成之后还在往下沉，比如新填的土、欠固结的软土，土会拖着桩身往下走，桩侧面的摩擦力就变成了向下的拉力，加在桩上，成为额外的荷载。这种情况在软土地区很常见，设计时要把负摩阻算进去，或者采取措施减小它。

这三件事都不是本期算例里的内容。算例只讲单桩的极限承载力和桩长，目的是让读者看清楚桩是怎么受力的，以及桩长是怎么一步步算出来的。真正的设计，要把承台、群桩、负摩阻和沉降一起算，最后由有资质的设计人员签字定案。

常见问题

本文图片版权归 ai3dtu.com 所有，转载请注明出处，侵权必究。