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1、项目5 桩 基 础,学习目标: 熟悉桩基础的构成、特点和适用范围。 了解桩的分类和施工方法。 掌握单桩、群桩承载力的基本概念和含义。 了解桩基础的构造要求和桩基础设计。,深基础适用条件和类型,建筑场地浅层地基土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，也不宜采用地基处理等措施时。以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础方案。,桩基础，沉井基础，墩基础，沉箱基础，地下连续墙以及高层建筑深基础护坡工程等。,情境1 桩基础的类型,情境1 桩基础的类型,深基础与浅基础区别,1.由深层较好的土来承受上部结构的荷重以外，还有深基础周壁的摩阻力共同承受上部荷重。深基础承载力较高。,2.需要用特殊方
2、法进行施工。,3.造价较高。 4.工期较长。,5.技术较复杂，需要专职技术人员负责施工及质量检查，发现问题及时处理。,（a）摩擦桩 （b）端承摩擦桩 （c）端承桩 （d）摩擦端承桩,1.2桩基础的适用性 桩基础适宜在下列情况下采用： （1）荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术、经济上不合理时； （2）不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其它重要的建筑物； （3）重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等； （4）作用有较大水平力和力矩的高耸建筑物（烟囱、水塔等）的基础； （5）河床冲刷较大、河道不稳定或冲刷深度不易计算，如采用浅基础施工困
3、难或不能保证基础安全时； （6）需要减弱其振动影响的动力机器基础； （7）在可液化地基中，采用桩基础可增加结构的抗震能力，防止砂土液化。,不适宜采用桩基础的情况：,（1）上层土比下层土坚硬； （2）欠固结或大量抽吸地下水地区； （3）土层中存在障碍物，块石，未风化岩脉，金属等而无法排除时； （4）附近有队打入振动施工强烈敏感的建筑物。,情境1 桩基础的类型,1.4桩基础类型 1.按承台与地面相对位置分类 根据承台与地面的相对位置，将桩基划分为高承台桩和低承台桩两种。 （1）高承台桩 承台底面位于地面（或冲刷线）以上的桩称为高承台桩。 高承台桩由于承台位置较高，可避免或减少水下施工，施工方便。由
4、于承台及桩身露出地面的自由长度无土来承担水平外力，在水平力的作用下，桩身的受力情况较差，内力位移较大，稳定性较差。 近年来由于大直径钻孔灌注桩的采用，桩的刚度、强度都很大，因而高承台桩在桥梁基础工程中得到广泛应用。另外在海岸工程、海洋平台工程中都采用高承台桩。 （2）低承台桩 承台底面位于地面（冲刷线）以下的桩称为低承台桩。 低承台桩的受力、桩内的应力和位移、稳定性等方面均较好，因此在建筑工程中广泛应用。,2.按桩数及排列方式分类 在桩基设计时，当承台范围内布置一根桩时，称为单桩基础；当布置的桩数超过2根时，称为多桩基础；根据桩的布置型式，多桩基础又分为单排桩和多排桩两类。,3.按承载性状分类
5、,根据竖向荷载下桩土相互作用特点，达到承载力极限状态时，桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例，将桩分为两大类和四个亚类。,1.摩擦型桩。分为：摩擦桩，端承摩擦桩。,2.端承型桩。分为：端承桩，摩擦端承桩。,情境1 桩基础的类型,（a）摩擦桩 （b）端承摩擦桩 （c）端承桩 （d）摩擦端承桩,桩的类型,4.按桩的施工方法分类,（1）预制桩 预制桩具有以下特点：可大量工厂化生产、施工速度快，适用于一般土地基，但对于较硬地基，施工困难。预制桩沉桩有明显的排土作用，应考虑对邻近结构的影响，在运输、吊装、沉桩过程中应注意避免损坏桩身。 按不同的沉桩方式可分为以下三种： 打入桩（锤击桩）：打入桩是通过桩
6、锤将预制桩沉入地基，这种施工方法适用于桩径较小，地基土为可塑状黏土、砂土、粉土地基。对于含有大量漂卵石地基，施工较困难。打入桩伴有较大的振动和噪音，在城市建筑密集区施工，应考虑对环境的影响。主要设备包括桩架、桩锤、动力设备、起吊设备等。 振动下沉桩 振动法沉桩是将大功率的振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以减少土对桩的阻力，另一方面利用向下的震动力使桩沉入土中。这种方法适用于可塑状的黏性土和砂土。 静力压桩 静力压桩是借助桩架自重及桩架上的压重，通过液压或滑轮组提供的静力将预制桩压入土中。它适用于可塑、软塑态的黏性土地基，对于砂土及其它较坚硬的土层，由于压桩阻力过大不宜采用。静力压桩在施工过
7、程中无噪音、无振动，并能避免锤击时桩顶及桩身的破坏。,（2）灌注桩,(1)优点：,在现场开孔，灌注成型。材料使用混凝土或钢筋混凝土。,1）不需预先制作和运输。适用于当地无砼预制厂和交通不便的地区。,2）可根据桩身内力大小，分段配筋或不配筋以节约钢材。,3）可做成大直径灌注桩提高承载力。,4）无如预制桩打桩时的振动和噪音。,(2)缺点：易造成缩颈。,(3)据开孔方法和所用机具不同，可分为：,1）沉管灌注桩；2）钻孔灌注桩（冲孔灌注桩）；3）夯扩桩；4）人工挖孔灌注桩；5）爆扩桩。,桩的类型,桩的类型,5.按桩身材料分类,（1）木桩（杉木、松木、橡木），长410m，直径1826cm。适用于常年在地
8、下水位以下的地基。,（2）混凝土桩,（a）直径3050cm，长不超过25m。,（b）适用于：中小型工程承压桩、深基坑护坡桩。大多为施工期间临时性工程桩，待基础完工，基坑回填至地面后报废。,（c）优点：设备简单，操作方便，经济，省钢材。,（d）缺点：可能产生“缩颈”、断桩、局部夹土、混凝土离析。,(3)钢筋混凝土桩,1）一般为预制桩。截面边长2540cm，预制长度一般不超过12m，可接桩。,2）适用于：大中型各类建筑工程的承载桩。可承压、抗拔、抗弯、承受水平荷载。,3）优点：承载力大，不受地下水位与土质条件限制。,4）缺点：自重大，预制桩需大型打桩机和吊装的吊车。若桩长不够需接桩，桩太长需截桩，
9、费事，造价较高。,桩的类型,(4)钢桩,1）直径4001000mm。目前我国上海宝钢工程中采用了直径 914.4mm、壁厚16mm、长61m的钢管桩。,2）适用于：超重型设备基础；江河深水基础；高层建筑深基槽护坡工程（可多次利用）。,3）优点：承载力高，材料强度均匀可靠。,4）缺点：费钢材，价格高，易锈蚀。,桩的类型,6.按桩的使用功能分类 （1）竖向抗压桩 主要承受竖向下压荷载的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降、验算下卧层承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。 （2）竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。 （3）水平受荷桩 主要承受水平
10、荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力验算和位移验算。 (4)复合受荷桩 承受竖向、水平向荷载均较大的桩，应按竖向抗压桩及水平受荷桩的要求进行验算。,7.按桩径大小分类,（1）小直径桩。d250mm，多用于基础加固的树根桩或静压锚杆托换桩及复合桩基础。,（2）中等直径桩。 250mm d800mm。,（3）大直径桩。d800mm。,桩的类型,8.按成桩方法分类,考虑成桩挤土效应对桩承载力、成桩质量控制和环境等影响。,1.非挤土桩。,2.部分挤土桩。,3.挤土桩。,单桩承载力的确定方法,1.竖向承载力,取决于地基土对桩的支承能力和桩身材料的强度。一般，只有对端承桩、超长桩以及桩身质量有
11、缺陷的桩，才可能由桩身材料强度控制桩的承载能力。,（1）按材料强度确定。 （2）按桩周土的支承能力确定。,1）静载荷试验法；2）静力触探法；3）经验公式法； 4）动力分析法。,（3）桩的抗拔承载力。,情境2 单桩竖向极限承载力标准值,三、 单桩、群桩承载力基本概念,2.横向承载力,（1）抗弯性能差的桩（低配筋率的灌注桩）。其横向承载力可能由桩身强度控制。,（2）抗弯性能好的桩（eg.钢筋混凝土预制桩）。则通过由桩周土所能提供的横向承载力控制。常以桩顶水平位移达一定值或桩侧土出现明显破坏，作为达到横向极限承载力的标志。 其大小主要与桩身的抗弯刚度、桩周土刚度、桩的入土深度及桩顶约束条件等因素有关
12、。,目前方法有两类：1）通过横向静荷试验确定。 2）通过理论计算。,（二）群桩承载力,1. 对于群桩基础，承台上作用荷载实际上由桩和地基土共同承担。,（1）端承群桩 群桩承载力=单桩承载力之和,三、 单桩、群桩承载力基本概念,（2）摩擦群桩,1）桩距s6d(d为桩径)， 桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多。 群桩承载力=单桩承载力之和,2）桩距s=(34)d(d为桩径)， 前提：不允许群桩沉降量大于同荷载作用下单桩沉降量。 则， 群桩承载力单桩承载力之和。,群桩效率系数：=群桩承载力/单桩承载力之和,三、 单桩、群桩承载力基本概念,2.承台下土对荷载的分担作用。 承台下土的抗力，由于存
13、在群桩效应，要比平板基础底面下土的抗力低。,三、 单桩、群桩承载力基本概念,（3）影响群桩承载力的因素,首先决定于桩距，其次与土质、桩数、桩径、入土深度、桩类型及排列方式等因素有关。,1.桩距 2.桩顶嵌入长度 3.桩配筋、混凝土强度等级 4. 承台宽度、厚度 4.承台板配筋 5.承台底筋保护层厚度,四、 桩基构造,小 结 1.桩基础由桩和承台组成，有高承台和低承台之分，通常采用低承台桩基础，其适用性较广。 2.桩的分类。 桩可按承载性状、施工方法、桩身材料及桩的设置效应等进行分类。按照承载性状可分为两个大类和四个亚类，即摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩、端承桩。,3.单桩承载力。 （1）单桩竖向承载力由桩身材料强度和地基土对桩的支承能力决定。按照地基土支承能力确定单桩竖向承载力的方法有静载荷试验、经验公式法、静力触探法等方法，建筑地基基础设计规范对此做出了具体的规定。 （2）在工程中要注意桩侧负摩阻力对桩基承载力的影响。 （3）单桩水平承载力应通过现场水平载荷试验确定。 4.群桩承载力。 群桩中各桩的受力情况与单桩的往往有显著差别，对摩擦型桩，当桩数较多，桩距较小时，会产生群桩效应。 5.桩基础除需进行计算设计外，还需满足一定的构造要求。,
