培训资料：桩基础与深基础知识讲解

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1、基础工程,厦门大学 土木系,基础工程,厦门大学 土木系,1 概述 2 桩的分类及选用 3 竖向承压桩的荷载传递 4 竖向承压桩单桩承载力的确定 5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力 6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定 7 桩基的沉降计算 8 桩基础的设计 9 桩基技术和理论的新发展 10 墩基础 11 沉井基础,桩基础与深基础,基础工程,厦门大学 土木系,1 概述 2 桩的分类及选用 3 竖向承压桩的荷载传递 4 竖向承压桩单桩承载力的确定 5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力 6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定 7 桩基的沉降计算 8 桩基础的设计 9 桩基技术和理论的新发展 10 墩基础 11

2、 沉井基础,桩基础与深基础,基础工程,厦门大学 土木系,一、桩基础与深基础的适用范围 二、深基础的类型 三、深基础的特点 四、桩基础的类型 五、桩基设计原则 六、桩基设计内容,1 概述,基础工程,厦门大学 土木系,常用深基础类型包括：桩基础、大直径桩墩基础、沉井基础、地下连续墙、箱桩基础和高层建筑深基坑护坡工程等，其中桩基础应用最广。,二、深基础的类型,基础工程,厦门大学 土木系,三、深基础的特点,1 施工方法较复杂： 2 地基承载力高：深基础一般选择较坚实的土层作为建筑物的持力层；另外经过深度修正后承载力大幅度提高；不仅基底土层有较高承载力，且四周侧壁的摩阻力也具有一定的承载力。 3 施工需

3、要专门设备：如预制桩施工需打桩设备；灌注桩施工需成孔设备；沉井基础施工需现场浇筑砼、井点降水、沉降观测及纠偏等一整套设备。 4 深基础技术较复杂：需进行特殊结构设计。 5 深基础造价较高：基础各方案需进行经济分析。 6 深基础工期较长,基础工程,厦门大学 土木系,根据承台与地面相对位置的高低，桩基础可分为低承台桩基和高承台桩基两种。低承台桩基的承台底面位于地面以下，而高承台桩基的承台底面高出地面以上。,在工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩基，而且大量采用竖直桩，斜桩少用。但在桥梁、港湾和海洋构筑物等工程中，常使用高承台桩基，且多用斜桩，以承受较大的水平荷载。,四、桩基础类型,基础工程,厦门大

4、学 土木系,桩基的首要问题是控制其沉降量，故桩基设计应按变形控制设计。 桩基设计时，上部结构传至承台上的荷载效应组合同浅基础。 桩基设计应满足下列基本条件： 1 单桩承受竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值 2 桩基础沉降不得超过建筑物的沉降允许值 3 对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算,五、桩基设计原则,基础工程,厦门大学 土木系,六、桩基设计内容,1 桩的类型和几何尺寸选择 2 单桩竖向承载力的确定 3 确定桩的数量、间距和平面布置 4 桩基承载力和沉降验算 5 桩身结构设计 6 承台设计 7 绘制桩基施工图,基础工程,厦门大学 土木系,1 概述 2 桩的分类及选用 3 竖向承压桩的

5、荷载传递 4 竖向承压桩单桩承载力的确定 5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力 6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定 7 桩基的沉降计算 8 桩基础的设计 9 桩基技术和理论的新发展 10 墩基础 11 沉井基础,桩基础与深基础,基础工程,厦门大学 土木系,一、桩的承载性状分类 二、按桩的使用功能分类 三、按桩的材料分类 四、按桩施工方法分类 五、按桩的成桩方法分类 六、按桩径的大小分类 七、桩型选用,2 桩的分类及选用,基础工程,厦门大学 土木系,1 摩擦型桩 1）摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受，即纯摩擦桩，桩端阻力可忽略不计。 2）端承摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由

6、桩侧阻力承受，桩端阻力占少量比例。,如长径比很大，桩顶荷载通过桩侧阻力传递给桩周土，桩端阻力很小；桩端下无较坚实的持力层；,例如：置于软塑状态粘性土中的长桩，桩端土为可塑状态的粘性，就属于端承摩擦桩。,一、按承载性状分类,基础工程,厦门大学 土木系,2 端承桩 1) 端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。较短的桩，桩端进入微风化或中等风化岩石时，为典型的端承桩，此时桩侧阻力忽略不计。即桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承担，而桩侧阻力可以忽略不计的桩。这种桩其长径比较小（l/d10）,桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中等风化微风化及新鲜基岩顶面。,注意：嵌岩桩不属于端承桩 （因为

7、嵌岩桩侧阻力是其单桩承载力的主要部分）,一、按承载性状分类,基础工程,厦门大学 土木系,2）摩擦端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧摩擦力占的比例较小，但不能忽略不计。,例如：预制桩截面400mm400mm，桩长5.0m，桩周土为流塑状态粘性土，桩端土为密实粗砂，则此桩为摩擦端承桩，桩侧摩擦力约占单桩承载力20。,一、按承载性状分类,基础工程,厦门大学 土木系,岩 石,密实粗砂,（a）摩擦桩 （b）端承摩擦桩 （c）端承桩 (d) 摩擦端承桩,基础工程,厦门大学 土木系,一、桩的承载性状分类 二、按桩的使用功能分类 三、按桩的材料分类 四、按桩施工方法分类 五、按桩的成桩

8、方法分类 六、按桩径的大小分类 七、桩型选用,2 桩的分类及选用,基础工程,厦门大学 土木系,1 竖向抗压桩：大多数建筑桩基础为抗压桩 2 竖向抗拔桩：如高压输电塔的桩基础，因偏心荷载很大，桩基可能受上拔力，成为抗拔桩。 3 水平受荷桩：如深基坑护坡桩，承受水平方向土压力作用，为水平受荷桩 4 复合受荷桩：桩承受的竖向荷载与水平荷载均较大。如：上海宝钢运输矿石的长江栈桥的桩基础。,二、按桩的使用功能分类,基础工程,厦门大学 土木系,一、桩的承载性状分类 二、按桩的使用功能分类 三、按桩的材料分类 四、按桩施工方法分类 五、按桩的成桩方法分类 六、按桩径的大小分类 七、桩型选用,2 桩的分类及选

9、用,基础工程,厦门大学 土木系,上海的龙华塔，高40.4m，建于宋朝，地基为淤泥质土，采用18cm18cm的方桩，桩间充填三合土，防腐蚀效果好。,三、按桩身材料分类,1 木桩材料与规格：木桩的长度一般为410m，直径约1826cm。木柱桩顶应平整，并加钢箍。下端削成棱锥形，桩尖长度为桩直径的12倍。 优缺点： 优点：制作容易，储运方便，设备简单，造价低廉； 缺点：承载力较低；不经防腐处理，使用寿命不长。 适用范围：小型工程和临时工程；古代文物的基础,基础工程,厦门大学 土木系,2 素砼： 适用范围：对桩基承载力要求低 材料与规格：砼材料：砼的强度等级采用C20，砼桩不配置受力筋，必要时可配构造

10、钢筋； 砼桩的规格：常用桩径为300500mm，长度不超过25m。 制作：通常砼桩在工地现场制作。先开孔到所需深度，随即在孔内浇筑砼，经捣实后即为砼桩。 优点：设备简单，操作方便，节约钢材，比较经济；缺点：单桩承载力不很高，不能做抗拔桩或承受较大的弯矩，灌注桩还可能产生“缩颈”、断桩、局部夹土和砼离析等质量事故，应采取必要的措施。,三、按桩身材料分类,基础工程,厦门大学 土木系,3 钢筋砼桩 1）适用范围：适用于大中型各类建筑工程的承载桩。2）制作：预制桩：通常采用工厂预制，为标准规格。若用作托换法加固建筑，树根短桩，往往就地预制，再用打桩机打入设计标高。 灌注桩：体积大，无法运输，采用就地灌

11、注桩 3）桩的规格：横截面采用正方形、圆形，必要时用管桩。预制桩截面边长一般为250400mm。截面边长太小，单桩承载力太小，桩数量大，打桩工作量大。截面边长太大时，桩自重大，运输量大，打桩困难。,三、按桩身材料分类,基础工程,厦门大学 土木系,灌注桩无运输问题，横截面可大些，直径达1000mm。预制桩长受运输条件限制，桩长一般不大于12m，如需采用长桩可以接桩。接桩方法：螺栓连接、电焊连接和硫磺胶泥锚固等，视具体情况选用。 4）桩的材料与构造 A 砼强度：预制桩强度要求不低于C30，预应力砼要求不低于C40。采用静压法沉桩时，可适当降低，不低于C20。 B 受力主筋按计算确定。根据桩的截面大

12、小，选用48根钢筋，直径为1225mm。,三、按桩身材料分类,基础工程,厦门大学 土木系,三、按桩身材料分类,C 配筋率通常为13。最小配筋率：预制桩0.8；灌注桩为0.650.20，小桩径取高值，大桩径取低值。 D 箍筋采用 6 8mm，间距200mm。 桩顶(35)d范围内箍筋适当加密。 E 桩顶与桩尖构造：为保证打桩安全，预制桩的桩顶采用3层钢筋网；桩尖钢筋焊成锥形整体，以利沉桩。沉管灌注桩应设C30的砼预制桩尖。 5) 钢筋砼桩的优缺点,基础工程,厦门大学 土木系,优点：单桩承载力大，预制桩不受地下水位与土质条件限制，无缩颈等质量事故，安全可靠； 缺点：预制桩自重大，需运输，需大型打桩

13、机和吊桩的吊车，若桩长不够需接桩，桩太长需截桩，费事，造价较高。 4 钢桩： 1）适用范围 A 超重型设备基础：,宝钢一号高炉总重5万吨，地基为淤泥质土，其承载力仅80kpa，其他基础型式无法满足地基承载力与变形要求，采用 914mm大直径钢管桩，桩长60m。,三、按桩身材料分类,基础工程,厦门大学 土木系,三、按桩身材料分类,B 江河深水基础：栈桥基础是用914mm大直径钢管桩，桩长60m。 C 高层建筑深基础护坡工程：钢板桩可多次应用。 2）钢桩的形式与规格： A 钢桩形式：钢管桩与宽翼工字形（H型）钢桩等型钢。 B 钢桩规格：截面外径为4001000mm，壁厚为9，12，14，16，18

14、mm。工字形钢截面尺寸为200mm200mm，250mm250mm，300mm300mm，350mm350mm，400mm400mm，钢桩长度根据需要定，可用对焊连接。,基础工程,厦门大学 土木系,三、按桩身材料分类,C 钢桩的端部形式：钢管桩桩端分敞口和闭口两种，工字形钢桩分带端板和不带端板两种。 3）钢桩的优缺点：钢桩承载力高，材料强度均匀可靠，作护坡桩可多次使用。费钢材、价格高、易锈蚀。采用防腐措施，如阴极保护，或在外表涂防腐层。 5 组合材料桩： 组合材料桩指用两种不同材料组合的桩，如钢管桩内填充砼，或上部为钢管桩、下部为砼等型式的组合桩。,基础工程,厦门大学 土木系,一、桩的承载性状

15、分类 二、按桩的使用功能分类 三、按桩的材料分类 四、按桩施工方法分类 五、按桩的成桩方法分类 六、按桩径的大小分类 七、桩型选用,2 桩的分类及选用,基础工程,厦门大学 土木系,四、按桩施工方法分类,1 预制桩 2 灌注桩 3 扩底桩,基础工程,厦门大学 土木系,1 预制桩,施工前已预先制作成型，再各种机械设备把它沉入地基甚至设计标高的桩，称为预制桩。 （1）制作： 工厂预制：标准化大规模生产，因此桩的截面规整、均匀，质量好，强度高，需注意在运输、吊装及打桩过程中应避免桩体损伤。 就地预制：就地预制通常为非标准的短桩。 就地预制方便施工。,如进行危房加固用的锚杆静压桩，桩身横截面仅200mm

16、200mm，桩长仅1-2m。,基础工程,厦门大学 土木系,1 预制桩,（2）预制桩的沉桩方法 A 锤击法：设备包括：桩架、桩锤、动力与起吊设备等。常用桩锤有单动汽锤、双动汽锤、柴油锤和落锤。 为使预制桩顺利打入土中，防止桩顶打碎，应在钢筋砼桩顶板设置桩帽，并在桩与桩帽之间加设弹性衬垫，如硬橡胶、硬木等。桩锤的选用原则是重锤轻击。 B 静力压桩法：用静力压桩机将预制桩压入地基中，最适用在均质软土地基。静力压桩法优点是无噪音，无振动，对邻近建筑物不产生不良影响。,基础工程,厦门大学 土木系,C 振动法：在桩顶装上振动器，使预制桩随着振动下沉至设计标高。主要设备是振动器。振动法适用于砂土地基，尤其是地下水位以下的砂土，受振动使砂土发生液化，桩极易下沉。对于自重不大的钢桩沉桩效果好。这种方法不适用于一般的粘土地基。 （3）预制桩长度与沉桩的实际深度 沉桩的实际深度根据桩位处桩端土层的深度确定,1 预制桩,基础工程,厦门大学 土木系,在建筑工地现场成孔并灌注砼制成的桩。按成孔工艺和所用机具不同，分为三大类： 1）钻孔灌注桩：先机钻钻孔，取出桩位处的土，然后灌注砼成桩。有长螺旋钻机、潜水钻机