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1、第三章桩基础 第一节桩基础的 组成、作用及适用条件 桩基础简介 4桩基础是常用的桥梁基础类型，是埋于 地基土中的若于根桩及将所有桩联成一 个整体的承台(或盖梁)两部分所组成的一 种基础型式。 4:桩身可以全部或部分埋人地基土中，当 桩身外露在地面上较高时，在桩之间还 应加横系梁，以加强各桩之间的横向联 系。 4若干根桩在平面排列上可成为一排或几 排，所有桩的顶部由承台联成一整体。 在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构 。 4桩可以先预制好，再将其运至现场沉人 土中;也可以就地钻孔(或人工挖孔)，然 后在孔中浇筑水泥混凝土或置人钢筋骨 架后再浇灌混凝土而成桩。 桩基础的作用 4将承台以上结构物传来
2、的外力通过承 台，由桩传到较深的地基持力层中。 4承台将外力传递给各桩并箍住桩顶使 各桩共同承受外力。 4各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的 摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递 到地基土中 优点： 4具有承载力高、稳定性好、沉降量小而 均匀等特点。 4在深水河道中，桩基础可以借桩群穿过 水流将荷载传到地基中，避免(或减少)水 下工程，简化施工设备和技术要求，加 快施工速度并改善劳动条件。 4当地基浅层土质不良时，它能穿越浅层土发挥 地基深层土承载力的作用，以满足桥梁上部结 构物荷载的要求。 桩基础主要适用于下列条件: 41、荷载较大，地基上部土层软弱，适宜 的地基持力层位置较深，采用浅基础或 人工
3、地基在技术上、经济上不合理时; 42、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深 度不易计算正确，如采用浅基础施工困 难或不能保证基础安全时; 43、当地基计算沉降过大或结构物对不均 匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高 压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩 性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均 匀。另外桩基础还能增强结构物的抗震 能力; 44、当建筑物受到较大的水平荷载，需要 减少水平位移和倾斜时 4、当施工水位或地下水位较高时，采 用其他的深基础不合理或不经济时。 46、在地震区可增加建筑物的抗震性能， 减少地震的危害。 第二节 桩和桩基拙的 类型与构造 4桩与桩基础的分类： 4桩和桩基础可按承台
4、位置、沉入土中的 施工方法、受力条件的不同而进行分类 高桩承台基础和低承台基础 41、高桩承台基础是指承台底面位于地面 (或冲刷线)以上 42、低桩承台基础的承台底面位于地面( 或冲刷线)以下。 (一)桩基础按承台位置分类 4桩基础按承台位 置可分为高桩承 台基础和低桩承 台基础如图所示 。 4高桩承台基础的结构特点：是基桩部分 桩身埋人土中，部分桩身外露在地面以 上(称为桩的自由长度); 4低承台基础的结构特点：是基桩则全部 埋人土中(桩的自由长度为零)。 高桩承台基础特点 4高桩承台基础由于承台位置较高或设在 施工水位以上，可减少墩台圬工数量， 可避免或减少水下作业，施工较为方便 。 4大
5、直径钻孔灌注桩，桩的刚度、强度都 较大，因而高桩承台在桥梁基础工程中 也得到广泛应用。 4高桩承台在水平力作用下，由于承台及 基桩露出地面的一段自由长度周围无土 体来共同承受水平外力，基桩的受力情 况较为不利，桩身内力和位移都将大于 在同样水平外力作用下的低桩承台，在 稳定性方面低桩承台也较高桩承台要好 。 4低桩承台要比高桩承台美观 (二)按施工方法分类 4主要的是灌注桩和沉桩、管注基础。 1.灌注桩基础 4 1、用钻(冲)孔机械在土体中先钻成桩孔 ，然后在孔内放人钢筋骨架，灌注桩身 混凝土而成钻孔灌注桩，最后在桩顶浇 筑承台(或盖梁)，称为灌注桩基础。 4特点：是施工设备简单、操作方便，
6、4适用于各种砂性土、粘性土，也适用于 碎、卵石类土层和岩层。 4但对于淤泥及可能发生流沙或有承压水 的地基，施工较为困难，常常易发生塌 孔或埋钻等情况。 4一般钻孔灌注桩人土深度由几米至几百 米。 挖孔灌注桩 4 依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖 出桩孔，然后与钻孔桩一样灌注混凝土 成桩称为挖孔灌注桩。 4适用：无水或渗水量小的地层，或地形 狭窄、山坡陡峻处施工 4对可能发生流沙或含厚的软粘土层施工 较困难，需要加强孔壁支撑确保安全 4特点：不受设备和地形限制，施工简单 。 4靠人工挖土，桩径较大，一般大于1.4m 沉管灌注桩 4施工工艺：钢套筒沉入土中成孔 4适用：黏性土，砂性土，砂土地
7、基 4常用尺寸：60cm以下 4优点：避免流沙、塌孔、泥浆的排渣等 弊端 4缺点：容易造成缩颈现象 灌注桩的优点： 4、噪声和震动： 42、任意桩长： 4：穿透软硬土层，将桩端放在坚硬的 图层或者嵌入岩石； 4、配筋率低（和打入桩比） 2.沉桩基础 4 将打入桩及振动下沉桩和静压桩均称 为沉桩基础。 4 打入桩是通过锤击(或以高压射水辅助) 将各种预先制好的桩(主要是钢筋混凝土 实心桩或管桩，打入地基内达到所需要 的深度而成为桩基础。 4 适用：桩径较小(直径在0.60m以下)， 地基土质为砂性土、软塑性粘土、粉土 、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的 碎卵石类土质。 静力压桩 4 在软塑性土质
8、中也可以用重力将桩压人 土中称为静力压桩。 4这种压桩施工方法免除了锤击打人的振 动影响，是在软土地区，特别是在不允 许有强烈振动的条件下建造桩基的一种 适用的施工方法。 振动下沉桩 4 振动下沉桩是将大功率的振动打桩机 安装在桩顶(预制的钢筋混凝土桩或钢管 桩)，利用振动力以减少土对桩的阻力， 使桩沉入土体中。 4 适用于桩径较大、土的抗剪强度振动 时有较大降低的砂土等地基。 预制桩的特点： 4穿透性： 4震动、噪声： 4挤土效应： 4预制桩质量好： 4增加了摩阻力： 4常会因为打不到设计标高而截桩，造成 浪费 4造价高： 3.管柱基础 4 将预制好的大直径(直径1-5m左右)钢筋混凝 土或
9、预应力钢筋混凝土管柱(实质上是一种巨型 的管柱，每节长度根据施工条件决定，一般采 用4m,8m或l0m，接头用法兰盘和螺栓连接)， 4 用大型的振动沉桩锤沿导向结构将桩沿垂直 向振动下沉到基岩(一般以高压射水和吸泥机配 合帮助下沉)，然后在管柱内钻岩成孔，下放钢 筋骨架笼，灌注混凝土，将管柱与岩层牢固连 接形成管柱基础 4 需要大型的设备，深水基础，不受季节限制 4一般公路桥梁中很少采用。 (三)按基础的受力条件分类 4结构物荷载通过桩基础传递给地基。 4垂直荷载一般由桩底土层抵抗力和桩侧 与土产生的摩阻力来支承; 4水平荷载一般由桩和桩侧土水平抗力来 支承， 4因此，根据桩的受力条件基桩可分
10、为: 1.柱桩与摩擦桩 4 柱桩或端承桩：埋在土中的桩，在承受轴向 荷载后，桩四周的土与桩侧间将产生摩擦力， 同时桩尖处的土对桩还存在桩尖反力。作用在 桩上的轴向荷载应与桩侧摩阻力与桩尖反力之 和相平衡，当桩尖支承在坚硬的岩层上时，荷 载主要通过桩身直接传到桩尖下的岩层中去， 这时桩侧摩阻力相对桩尖反力很小，可忽略不 计，这种桩称为柱桩或端承桩; 如图所示。 4 柱桩承载力较大，较安全可靠，基础沉降也 小， 摩擦桩 4 摩擦桩：当桩完全埋于较软弱的分散 土中时，荷载主要是通过桩侧与土之间 的摩擦作用传到桩尖以上处面积较大的 土层中去，这时桩侧摩阻力和桩尖反力 均需考虑，这种桩称为摩擦桩。 4
11、岩层埋置很深，就需要采用摩擦桩。 摩擦桩： 4判断摩擦桩的几种情况： 41、无持力层或不扩底 42、长径比大和端部荷载小 43、桩距小，桩数多，有上涌现象 柱桩与摩擦桩 2.竖直桩和斜桩 4现已广泛采用的大直 径钻(挖)孔灌注桩具 有一定的抗弯和抗剪 强度，因此，桩基础 常全部采用坚直桩。 4拱型桥墩台等结构物 桩基础往往需设斜桩 以承受上部结构传来 的较大水平推力，减 小桩身弯矩、剪力和 整个基础的侧向位移 。 地基与基础工程地基与基础工程 Soil Mechanics and Foundation EngineeringSoil Mechanics and Foundation Engin
12、eering 本章小结 桩体 桩基础 （桩基） 连接桩顶 的承台 低桩承台 高桩承台 当承台底面 低于地下地 面以下时 低承台桩基础 高承台桩基础 当承台底面 高于地面时 相应基础 相应基础 低承台桩基础高承台桩基础 二、桩基础的类型 （一）按承载性状分类 摩擦型桩 端承型桩 桩侧和桩端阻力的大 小以及它们分担荷载 的比例有很大差异 原由 按照不同的标准对建筑桩基础分类，是为了全面地认识桩基础，以便在桩基 础的设计与施工中根据不同的条件和要求，选择不同的桩型和成桩工艺。 （三）按桩身材料分类 （1）混凝土桩 预制桩 灌注桩 （2）钢桩 （3）组合材料桩 现场采用机械或人工挖掘成孔， 就地浇灌混
13、凝土成桩。 工厂或现场预制成型的混凝土桩 主要有钢管桩和H型钢桩 借用两种材料组合成的桩 （四）按成桩方法分类 4根据成桩方法和挤土效应 非挤土桩 部分挤土桩 挤土桩 （五）按桩径大小分类 4（1）小桩：d250mm； 4 （2）中等直径桩：250mmd800mm 4（3）大直径桩： d800mm 三、桩的施工工艺简介 （一）预制桩 1、预制桩种类 （1）钢筋混凝土桩 （2）预应力钢筋混凝土桩 （3）钢桩 2、预制桩的施工工艺 （1）锤击式 （2）静压式 （3）振动式 在工厂（或者现场）预制成桩以后再运至现场，在设计桩 位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的施工方法的桩 （二）灌注桩 （1）沉管
14、灌注桩 沉管 放笼 灌注 拔管 （2）钻孔灌注桩 （3）挖孔灌注桩 在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至设计深度， 再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法的桩 序成桩桩工艺艺与土类类 排数不少于3排并且桩桩数不少于9根的摩 擦型桩桩 其它情况 1打入式敞口管桩桩和型钢桩钢桩3530 2挤挤土预预制桩桩3530 3 挤挤土灌注桩桩 穿越非饱饱和土3530 4穿越饱饱和软软土4035 5 非挤挤土和部分挤挤土灌注桩桩3025 6扩扩底灌注桩桩不宜1、5；并且当2.0时时不宜1.01.0 7沉管夯扩扩灌注桩桩2. 0D 8各类桩类桩46以控制沉降为为目的 （四）桩及桩基础的构造要求 1、
15、桩的最小中心距 2、扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径3倍。 3、桩底进入持力层的深度为桩身直径的 13倍。 序桩桩 型混凝土强度等级级 序桩桩 型配 筋 率 1灌 注 桩桩应应20灌 注 桩桩宜0.20.65%（小直径桩桩 取高值值） 2预预 制 桩桩应应30打入式预预制 桩桩 宜0.8% 3预应预应 力桩桩应应403静压压式预预制 桩桩 宜0.6% 5、桩的混凝土强度等级应该符合下表要求。6、桩的配筋率应该符合下表要求。 4、布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向荷载标准值组合合力作用点重合 7、配筋长度 序桩桩身主筋级别级别 、桩桩的受力特点、桩桩型 、 桩桩身主筋伸入承台长长度 1级
16、钢级钢 筋不宜30d 2级钢级钢 筋不宜35d 3抗拔桩桩基40 d 4一柱一大径桩桩柱子纵纵筋插入桩桩身锚锚固长长度 注：表中d为桩身主筋直径。 8、桩身主筋伸入承台的长度 二、桩与桩基础的构造 41、就地灌注钢筋混凝土桩的构 造 4 钻(挖)孔桩是采用就地灌注的 钢筋混凝土桩，桩身常为实心 断面，混凝土标号不低于C20， 对仅承受竖直力的桩基础可用 C15(但水下混凝土仍不应低于 C20)。 42、钻孔桩设计直径一般为0.80 一1. 50m，挖孔桩的直径或最小 边宽度不宜小于1. 20m。 灌注钢筋混凝土桩的构造 4主筋不宜过细过少(直径不 宜小于14mm)，每根桩不宜 少于8根，主筋净距不宜小 于5cm。主筋若需焊接，焊 接长度应符合规定，箍筋直 径一般不小于8mm，中距为 20一40cm。 4对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架， 可在钢筋骨架上每隔2.0一2. 5m设置一道 加劲箍筋(直径为14一18mm) ,如图所示。 4钻
