第二章桩基工程勘察课件

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1、1,第2章桩基勘察,2.1 概 述 2.2 桩基勘察目的 2.3 岩土工程勘察分级及相应的勘察方法 2.4 勘探点平面和深度设置原则 2.5 岩土的工程分类 2.6 岩土参数的物理意义 2.7 工程勘察报告编写及内容 2.8 勘察报告的阅读及桩基设计应考虑的因素 2.9 桩型选择和桩基优化及基坑开挖建议,2,2.1 概 述,工程建设的基本顺序可归纳为勘察设计施工监理反馈设计（信息化施工）。所以桩基工程勘察是桩基工程设计施工的前提条件。设计施工人员必须详细阅读勘察报告，了解场地工程地质条件。 工程建设采用桩基，必须首先根据上部结构的荷载要求和桩基的受力性状做好桩基岩土工程勘察工作。桩基工程勘察应

2、围绕解决合理选择持力层，正确提供桩侧摩阻力和桩端阻力特征值，正确估计沉桩可能性，提出桩型选择和桩基设计施工建议等主要问题来制定方案和进行勘察工作。 本章将重点介绍桩基工程勘察的目的、岩土工程勘察分级及相应的勘察方法、勘探点平面和深度设置原则、岩土的工程分类、岩土参数的物理意义、工程勘察报告编写及内容、勘察报告的阅读及桩基设计应考虑的因素、桩型选择和桩基优化及基坑开挖建议等方面的内容。,3,学完本章后应掌握以下内容： （1）桩基工程勘察的目的； （2）岩土工程勘察的分级及相应的勘察方法； （3）勘探点平面和深度设置原则； （4）岩土的工程分类； （5）岩土参数的物理意义； （6）工程勘察报告编写

3、及内容； （7）勘察报告的阅读方法； （8）桩型选择和桩基优化方法及基坑开挖建议。 学习中应注意回答以下问题： （1）桩基工程勘察应着重解决哪些问题？ （2）如何根据工程重要性、场地复杂程度及地基复杂程度来划分岩土工程勘察等级？ （3）勘探点平面布设有哪些原则？勘探点深度设计有哪些原则？ （4）地质报告中通常包含哪些岩土参数？各参数的物理意义是什么？ （5）工程勘察报告如何编写？报告中包括哪些内容？ （6）勘察报告如何进行阅读和使用？ （7）如何进行桩型选择和桩基优化选择？,4,2.2 桩基勘察目的,桩基勘察在按常规要求弄清场地工程地质和水文地质条件的同时，要着重注意解决以下主要问题： 1.查

4、明场地各层岩土的类型、深度、分布特征和变化规律 查清各土层的深度分布有利于桩型的比较、软弱下卧层的变形验算及持力层选择。 2.合理选择桩端持力层并画出持力层等高线变化图 桩端持力层指地层剖面中能对桩起主要支承作用的土(岩)层。无论何类桩型，都有合理选择桩端持力层的问题，即便是摩擦桩，亦有将桩端选择在桩侧阻力相对较大的地层上的问题。设计上经济合理除了要选择好持力层，要求勘察人员除按成因类型和岩性分层外，还要求细致地作好力学分层。当采用基岩做桩持力层时，应查明岩性、构造、岩面变化、风化程度、碎石带、洞穴等。桩端持力层应根据地质条件，上部结构荷载特点和施工工艺并依据安全性、经济性来综合确定。,5,3

5、.查明水文地质条件，评价地下水对桩基影响以及对混凝土的侵蚀性 地下水是否丰富、是否有为承压水对桩基的施工影响很大，地下水水质情况对钢筋混凝土的腐蚀性需要进行综合评价，并在设计中采取相应措施。 4.查明不良地质条件（如滑坡、崩塌、泥石流及液化等）和防治措施 当地下土层具有软弱夹层等滑坡条件或桩端持力层高差起伏很大时，还需要在设计时考虑桩基的稳定性。 5.正确提供单位面积桩侧阻力和桩端阻力特征值 桩侧阻力和桩端阻力是桩基设计的关键参数。目前，国内主要是根据土的状态(黏性土)和密度(砂土、碎石土)按有关规范(国家规范和地区性规范)查表确定，这些表格来源于大量桩的载荷试验和工程实践经验，是可信和合理的

6、，但在实际选用中要注意避免过于机械、简单化的倾向。理论和工程实践表明，桩侧阻力和桩端阻力不仅决定于土的状态和密度，它们与桩的长径比Ld、侧阻力、端阻力的发挥过程有密切的关系，桩的嵌入深度、施工方法、残渣厚度对桩承载力亦有很大影响。岩土工程师在提供单位面积桩侧摩阻力和桩端阻力标准值建议时应充分认识、考虑这些因素。设计和施工人员在使用时也要综合应用。,6,6.正确估计沉桩可能性 当根据地质条件、土层情况和上部结构荷载特点选用了某层作为桩端持力层时，还要充分考虑桩是否能顺利地达到所选择的持力层。对于预制桩，当选择了下部适宜的持力层，若上部分布有比较厚且较密实的砂层时，必须充分研究和判断打入或压入桩的

7、可能性。一般是根据土的标贯击数、静力触探比贯入阻力和已有地区经验进行判断，必要时还需进行试打或试压。对于钻孔灌注桩，当持力层上有很差的淤泥层时，应充分估计和研究钻孔灌注桩钻进和水下浇灌混凝土过程中，有无缩颈和断桩的可能性。当上部土层有可液化的砂土层时一般应避免采用锤击式的夯扩灌注桩等桩型。 7.提出单桩竖向承载力特征值和桩型选择的建议 在充分研究上述问题之后，岩土工程勘察报告除提供各岩土层物理力学性质等参数，以及摩阻力、端阻力的建议值外，最后应提供本场地宜选桩基的类型及各种规格的单桩竖向承载力特征值供设计使用。设计单位在选定桩型时要充分考虑上部结构的荷载特点、建（构）筑物的沉降要求、平面布桩形

8、式、施工难易程度、经济性、安全性及发挥桩土力学性能等诸方面综合平衡，并至少选择三种方案相互比较，优化确定最终方案。,7,2.3 岩土工程勘察分级及相应的勘察方法,2.3.1岩土工程勘察分级 岩土工程勘察等级的划分是根据工程重要性、场地复杂程度及地基复杂程度三个方面确定的，因此首先来看一下这三个方面的等级划分。,8,9,10,11,12,2.3.2 岩土工程勘察点线距布置方法,13,14,15,16,2.4 勘探点平面和深度设置原则,17,18,19,20,上述各规范在进行钻孔深度设计时，除上海规范外，都分为控制性钻孔和一般性钻孔，这样区别对待，所设计钻孔深度是经济合理的。 当以土层作为持力层时

9、，岩土工程勘察规范(GB500212001)和建筑桩基技术规范等均规定控制孔要穿透压缩层深度，一般性钻孔要进入持力层35m；而高层建筑岩土工程勘察规程和浙江省标准建筑软弱地基基础设计规范(DBJ10190)，则规定控制性勘察点应进入持力层35m，一般性勘探点进入持力层l2m。这是对“控制性孔”的理解有所不同。前者把凡是要满足计算沉降需要的钻孔，均列为控制性孔，其他均为一般性孔；而后者对要计算沉降的另有规定。此处的控制孔是控制地层变化的。当持力层比较明确时，例如以卵石层等坚硬地层作为持力层，控制孔进入卵石层35m，一般孔进入卵石层12m，亦是完全合适的。 当以中等风化、微风化岩体作为持力层，其钻

10、孔进入深度，一些规范规定进入的具体数值，例如35m；另一些规范规定进入深度按桩径考虑，例如3倍桩径或35倍桩径，后者的规定更为合理。必须注意，当所选择的桩端持力层下有软弱下卧层时，控制性钻孔深度应穿过软弱下卧层到下部坚硬岩土层；当桩端持力层下有残、坡积的滚石，钻孔时也必须打穿；当桩端持力层下有灰岩溶洞时，钻孔也必须打穿到下部致密岩层；当桩端持力层起伏较大时，必须加密勘探孔并画出持力层顶板等高线图，供设计使用。,21,2.5 岩土的工程分类 建筑物大多是建造在岩土层上的，地基岩土的好坏直接影响到建筑物的安全性和处理方式，因此对岩土的工程性状必须要有全面的了解。先让我们来了解岩石和土的工程分类，再

11、来学习为什么要这样分类。 岩石(rock)是天然产出的由一种或多种矿物按一定规律组成的自然集合体，岩石构成地壳及上地幔的固态部分，是地质作用的产物，岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。土是岩石在风化作用后经搬运作用或在原地或在异地各种环境下形成的堆积物。不同类型的土、不同区域的土、不同埋深的土、不同成因的土有着不同的工程地质性状。土的物质组成由作为原生矿物的固体颗粒、土中气体和土中水组成。在工程建设中有必要对岩石和土进行工程分类，以便在工程建设和理论研究中对不同土进行合理安全地处理和基础设计。我国岩土工程勘察规范和建筑地基基础设计规范对岩石与土的工程分类如下：,22,23,24,25,2.5

12、.2 土按堆积年代分类 土按堆积年代分类可以分为老黏性土、一般黏性土和新近堆积的黏性土。 1.老黏性土 老黏性土（old cohesive soil）是指第四纪晚更新世(Q3)及其以前堆积的土。它是一种堆积年代久、工程性质较好的土，一般具有较高强度和较低压缩性。主要指广泛分布于长江中下游的晚更新世下属系黏土(Q3)、湖南湘江两岸的网纹状黏性土(Q3)和内蒙古包头地区的下亚层土(Q3)。 2.一般黏性土 一般黏性土（common cohesive soil）是指第四纪全新世(Q4文化期以前)堆积的黏性土。其分布面积广，工程性质变化很大，是经常遇见的岩土工程勘察对象。其压缩模量一般小于15MPa；

13、标准贯入锤击数N多小于15击；多属于中等压缩性。其他物理力学性质指标则变化较大。黏粒(d0.005mm)含量一般达15以上，透水性低，而灵敏度高，作为建筑物的天然地基应注意其可能会产生不均匀沉降。 3.新近堆积的黏性土 新近堆积的黏性土（recently deposited cohesive soil）是指文化期以来堆积的黏性土，一般为欠固结，强度低。,26,2.5.3 土按地质成因分类 土按地质成因分类可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土。 2.5.4 土按颗粒级配或塑性指数分类 岩土工程勘察规范(GB500212001)、建筑地基基础设计规范(GB50072002)

14、中的土按颗粒级配或塑性指数分类分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。,27,28,29,30,31,2.6 岩土参数的物理意义 在一份地质勘察报告中，各层土通常有以下一些岩土参数， 如天然含水量、孔隙比、孔隙率、饱和度、土重度、液限、塑限、液性指数、塑性指数、压缩系数、黏聚力、内摩擦角、压缩模量、侧阻特征值、桩端承载力特征值等。 下面对桩基工程设计中最为关心的各种参数及所表达的意义作简要介绍。,32,2.6.1 土的基本物理性质指标 表示土的三相比例关系的指标，称为土的三相比例指标，亦即土的基本物理性质指标，包括土的颗粒比重、重度、含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。各种指标的物理意义见表2-18。,

15、33,34,35,2.6.2 黏性土的塑性指数和液性指数,36,37,2.6.3 压缩系数与压缩模量,38,2.6.4 黏聚力与内摩擦角 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。工程中的地基承载力、挡土墙土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。 建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗剪应力的潜在能力剪阻力，它随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就达到了极限。这个极限值就是土的抗剪强度。如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐

16、渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。 决定无黏性土强度的主要因素是其颗粒间的紧密状态，决定黏性土强度的主要因素是其软硬程度。,39,40,2.6.5 单位面积桩侧摩阻力特征值与端阻力特征值,41,42,43,44,3.现场原状地基土载荷试验法，包括浅层载荷试验，深层载荷试验及桩端岩基载荷试验等。 平板荷载试验发生整体剪切破坏的地基，从开始承受荷载到破坏，其变形发展的过程可分成三个阶段：,45,46,2.7 工程勘察报告编写及内容,工程勘察报告必须配合相应的勘察阶段，针对建筑场地的地质条件、建筑物的规模、性质及设计和施工要求，对场地的适宜性、稳定性进行定性和定量的评价，提出选择建筑物地基基础方案的依据和设计计算的参数，指出存在的问题以及解决问题的途径和办法。工程勘察报告包括文字报告和图表。,47,2.7.1 文字报告基本要求 1. 工程勘察报告所依据的原始资料，应进行整理、检查、分析，确认无误后方可使用。 2. 工程勘察报告应资料完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用和适宜长期保存，并应因