桩基础--课件

《桩基础--课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桩基础--课件（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第八章 桩基础,Pile foundation,本章主要内容,概述桩的功能及类型 桩的承载机理？ 单桩承载力capacity of single pile 群桩承载力capacity of pile group 桩基础设计,软 土 层,桩基础,承台,基桩,组成：基桩和连接于桩顶的承台。 作用：将上部结构荷载通过承台传递给基桩，再由基桩传递到地基土体（持力层） 。 特点：历史悠久、承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工、适应性强。,单桩基础,群桩基础,沉井caisson,其他深基础,沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后

2、在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。 广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下、油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。 技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。,地下连续墙 diaphragm,地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成一单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻

3、近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。,第一节 概 述,一、桩的应用 1.历史 十九世纪以前，木桩 7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔 十九世纪开始，材料和动力进步铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力 十九世纪末，现场钻孔桩(1897, Raymond),排 桩,带撑木桩,灞河上建桥始于春秋时期，秦穆公称霸西戎，将滋水改为灞水，并于河上建桥，故称“灞桥”，是我国最古老的石柱墩桥。,1400年前的隋代灞桥遗址,被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩,隋代灞桥桥墩上的龙头,隋代灞桥石料上刻有“耀州”二字证实修桥石料来源于西安以北约1

4、00公里的古耀州,青岛前海栈桥,年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后，先在青岛村（今人民会堂处）修建总兵衙门，然后在前海处搭起一座长米左右、铁木结构的简易码头，当时只供军用，故名栈桥。,新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m 将荷载传递到下部好土层,承载力高,大直径钻孔桩,风化砂岩及粉砂岩,部分风化及不风化泥岩,新加坡发展银行,四墩7.3m,现场灌注 护坡桩 造价低,现场灌注 护坡桩 造价低,2.特点,优点 将荷载传递到下部好土层,承载力高 沉降量小 抗震性能好,穿过液化层 承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷) 与其他深基础比较,施工造价低,缺点 施工环境影响, 预制桩施工噪音, 钻孔灌注

5、桩的泥浆有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩,3. 适用条件,(1)地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求； (2)地基软弱，采用地基加固措施不合适；或地基土特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等。 (3)除承受较大垂直荷载外，尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用； (4)上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积地面超载的影响； （5）地下水位很高，采用其他基础型式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、钻采平台等； （6）需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。,三、桩基设计原则

6、,1、桩基的极限状态： 桩基承载能力极限状态：对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；桩基正常使用极限状态：对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。,建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）,2、建筑桩基设计等级： 根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度，应将桩基设计分为表3.1.2 所列的三个设计等级。桩基设计时，应根据表3.1.2 确定设计等级。,3、桩基计算（验算）内容： （1）所有桩基均应进行承载能力极限状态计算 1）桩基的竖向承

7、载力计算、群桩承载力计算；2）桩端平面以下软弱下卧层承载力验算；3）桩基抗震承载力验算；4）承台计算和桩身承载力计算；,（2）以下桩基尚应进行变形验算：1）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物及桩端持力层为粘性土等的或存在软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验算。2）承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验算。 （3）对不允许出现裂缝或限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台应进行抗裂或裂缝宽度验算。,4、桩基规范对荷载效应的规定 桩基设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定：,（1 ）确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载

8、力特征值。 （2） 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组合；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风载效应标准组合。 （3 ）验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应标准组合；抗震设防区，应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。,4、桩基规范对荷载效应的规定,（4 ）在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合。 （5） 桩基结构设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数 应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时性

9、建筑外，重要性系数 不应小于1.0。 （6 ）当桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数 应按现行国家标准建筑抗震设计规范(GB 50011)的规定采用。,桩基础的设计步骤,四、,4.2 桩的类型,承载性状 施工方法 成型方式效应 材料 形状 按尺寸,按不同的分类标准，叫法不同。,4.2.1 桩 的 分 类,一、 按承载性状分类,Q = Qp+Qs Tip resistance, Skin friction 端承型桩 主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬 摩擦型桩 主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长径比很大，桩端土为粘土、粉土、砂土等,端承型桩,摩擦型桩,端承桩,摩擦端承桩,（嵌

10、岩桩）,摩擦桩,端承摩擦桩,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,（1）端承型桩,端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计； 摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。称为端承桩。 嵌岩桩：当桩端嵌入完整和较完整的中等风化、微风化及未风化硬质岩石一定深度以上（最小深度不小于0.5m ），称为嵌岩桩。,端承型桩,摩擦型桩,P,（2）摩擦型桩,摩擦型桩是指桩顶竖向荷载绝大部分由桩侧阻力承受，而桩端阻力很小可以忽略不计时，称为摩擦桩。 摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖

11、向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计； 端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。 例如： 1）桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生的桩侧阻力传递给桩周土，因而桩端下土无论坚实与否，其分担荷载都很小； 2）桩端下无较坚实的持力层； 3）桩底残留土或残渣较厚的灌注桩； 4）打入邻桩使先前设置的桩上抬、甚至桩端脱空等情况。,二、按材料：木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管（型钢）桩、复合桩钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土（离心预制）、高强混凝土,三 、 按形状,按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩 按横断面：圆形，八边形，十字

12、桩、X形桩,桩身,横断面,四、按尺寸,按断面(直径）的大小：大直径桩:d800mm; 小直径桩：d250mm；中等直径桩： 2503)；短桩：L15m；中长桩：15m 80m L/ （：桩的特征长度）,五、 按施工方法,施工方法沉桩方法 1 预制桩 Prefabricated pile挤土桩，部分挤土桩 2 现场灌注桩 Cast in place非挤土桩，部分挤土桩,1.预制桩,（1）预制桩种类,（1）混凝土预制桩,（2）钢桩,（3）木桩,（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

13、工方 法的桩。,引孔,部分挤土,大面积地面隆起 不引孔,挤土桩,1.预制桩,混凝土预制桩 要求：截面边长300500mm，分节长度12m。预应力 管桩外径300600mm，每节长513m； 优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证。 缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。 钢桩 要求：直径2501200mm，批量生产。优点：穿透性强，承载能力高，应用方便。 缺点：成本高，易锈蚀。 木桩 要求：桩径160 260mm，桩长4 6m。优点：制作运输方便，打桩设备简单。 缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用。,沉桩深度控制,以最后贯入度（指沉至某标高时，每次锤击的沉入量）和桩尖设计标

14、高两方面控制。 要求最后两阵的平均贯入度为10-50mm/阵。 锤击法：常以10次锤击为一阵。 振动法：以1min为一阵。,振动沉桩,Pile Point,1.普通实心方桩的截面边长一般为300500mm； 2.现场预制桩长度2530m；工厂预制长度小于等于12m； 3.连接方法：焊接接桩、法兰接桩、硫磺胶泥锚接桩,离心预应力预制钢筋混凝土,预应力钢筋混凝土管桩PHC、PC，外径300600mm， 分节长度为713m。,2 现场灌注桩,成孔方法,人工挖孔 螺旋钻 正反循环地下水以下泥浆护壁 冲击,夯扩,爆破 沉管灌注,浇注法,省,易 泥皮,虚土,断桩,水上 水下 其他,在施工现场的桩位上用机械

15、或人工成孔，然后在孔内灌注 混凝土而成。如挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔灌注桩。,2.灌注桩,分类：沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。 原理：直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。 特点：能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 施工关键：桩身的成型和混凝土质量。,2.灌注桩,沉管灌注桩,图8.5 沉管灌注桩的施工程序示意,（a）打桩机就位；（b） 沉管；（c） 浇灌混凝土； （d） 边拔管，边振动； （e） 安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；（f） 成型。,沉管灌注桩特点,优点：设备简单、打桩进度快、成本低。 缺点：在土层软、硬交界处或软弱土层

16、处易发 生缩颈、断桩现象。（缩颈桩的形成） 克服办法： 复打浇灌混凝土并拔管后，立即在原位再次 沉管及浇灌混凝土；（沉管灌注桩复打） 反插法灌满混凝土后，先振动再拔管，一般 拔0.51.0m，再反插0.30.5m。 分单打、复打、反插三种施工方法。,钻（冲）孔灌注桩特点,原理：用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等)钻土成孔(需泥浆护壁)，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。 施工方法：有正循环、反循环施工法。 优缺点 优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。 缺点：要求有专门的设备（钻机），清孔较难彻底。,钻（冲）孔灌注桩,钻（冲）孔灌注桩,挖孔桩,原理：采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔，利用钻（冲）孔机具钻土成孔，然后清除孔底残渣，安装钢筋笼，浇灌混凝土。 基本要求：内径800mm，开挖直径1000mm，护壁厚100mm，分节支护，每节高5001000mm，桩长小于40m。 优点：符合国情，经济，设备简单，噪音小，场区内各桩可同时施工，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，且桩径大、适应性强。 缺点：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和地面掉重物等危险而造成伤亡事故。,