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1、土力学与地基基础,第七章 桩基础及其它深基础,桩基础概述桩基础的施工工艺简介桩的竖向承载力桩的水平承载力桩基础设计其它深基础简介,第一节 桩基础概述,桩基础（桩基） 桩体（基桩）承台 低承台：其底面低于地面 高承台：其底面高于地面 工业与民用建筑中常用低承台桩基础 港口、码头常用中常用低承台桩基础 桩基础作用：将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩身周围的摩擦力传给地基，以满足承载力、稳定性和变形的要求。,低承台桩基础,高承台桩基础,一、深基础和浅基础的区别,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、需要用特殊方法进行施工
2、。 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。,桩基础主要通过作用于桩尖土层的阻力和桩周土的摩阻力来支承轴向荷载，也可利用桩侧土的侧向阻力抵抗水平荷载。 通常遇以下情况时可选用桩基础： (1) 对地基沉降要求严格，不允许有不均匀或过大沉降的建筑物； (2) 采用地基加固措施不合适的软弱地基或特殊土地基；,二、桩基础的适用条件,(3) 当施工水位或地下水位很高或基础位于水中的建筑物； (4) 高耸建筑物等； (5) 建筑物受到大面积地面超载的影响，或软土上活荷载比较大的筒仓、油库等； (6) 承受大荷载、动荷载、大偏心荷载的建筑物； (
3、7) 精密或大型设备的基础，对基础振动有较高要求的建筑； (8) 意义重大或需长期保存的建筑物。,二、桩基础的适用条件,下列情况采用桩基础时会对工程产生不利因素：,(1) 上层土比下层土硬得多；(2) 土层中有障碍物而又无法排除；(3) 只能采用打入或振入法施工，而附近有重要的或对振动强烈敏感的建筑物时。是否采用桩基础要予以综合考虑。,不适用条件,三、 桩基础的类型,1、按承载性状分类：,根据桩土相互作用的特点，按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度及各自对荷载的分担比例，桩基础分为端承桩和摩擦桩。 、端承型桩 （1）端承桩在极限承载力状态，桩顶荷载由桩端承受，桩侧阻力可忽略不计。 （2） 摩擦端承桩
4、在极限承载力状态，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧阻力属次要地位。,摩擦端承桩 端承桩,1、按承载性状分类,、摩擦型桩根据竖向极限荷载作用下桩侧阻力与桩端阻力所分担荷载的比例，分为摩擦桩和端承摩擦桩: （1）摩擦桩竖向极限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。 （2）端承摩擦桩桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，大部分由桩侧阻力承担。,二、 桩基础的类型,摩擦桩 端承摩擦桩,2、按桩的使用功能分类,(1) 竖向抗压桩，以承受竖向荷载为主的桩；(2) 竖向抗拔桩，以承受竖向上拔荷载为主的桩；(3) 水平受荷桩，以承受水平荷载为主的桩；(4) 复合受荷桩，所受的竖向
5、、水平荷载均较大的桩。,二、 桩基础的类型,3、按桩身材料分类,1)、 钢筋混凝土桩 a.一般为预制桩。截面边长2540厘米，长度不超过12米。 b.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。 c.优点：承载力大，不受地下水位与土质条件限制。 d.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，费事，造价较高。 （1） 预制桩 在工厂或工地预先将桩身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中 （2） 灌注桩 用机械或人工在现场开孔，就地浇筑混凝土而形成的桩,二、 桩基础的类型,3、按桩身材料分类,2) 钢桩 钢桩主要有钢管桩、H型钢桩和
6、钢板桩。 a.直径2501200毫米。目前我国最长的钢管桩达88米。 b.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）。 c.优点：承载力高，材料强度均匀可靠。 d.缺点：费钢材，价格高，易锈蚀。 3) 木桩 （杉木、松木、橡木），长410米，直径1826厘米。适用于常年在地下水位以下的地基。,二、 桩基础的类型,预制桩的构造与施工,预制桩的桩靴构造,法 兰-接桩用,桩 制 作,编钢筋龙,桩 制 作,安 装 接 头,预制桩-方桩,预制桩-管桩,按材料分类,沉桩工艺,钻孔灌注桩施工工艺,沉管灌注桩施工工艺,灌注桩的截面构造,H型钢桩的桩靴,龙华塔千年 木桩至今完好,
7、4、按桩对桩周土的挤压作用分类,预制桩 粘性土 触变性 1、挤土桩沉管灌注桩 无粘性土 2、部分挤土桩（小量挤土桩）开口钢管桩 力学指标取原状土的开口的预应力钢筋混凝土桩 3、非挤土桩预钻孔的钢筋混凝土桩钻（挖、冲孔）灌注桩,二、 桩基础的类型,5、按桩径大小分类,按照桩径大小，桩基础可分为： （1）小桩 (d250mm)；用于基础加固和复合基础 （2）中等直径桩 （250mmd800mm）；建筑桩基应用较多 （3）大直径桩 （d800mm），特点是单桩承载力较高，常用于上部结构荷载工程中选用何种桩型，受地质条件、场地条件、承载力要求、施工设备、地下水位和经济条件等方面的限制。,二、 桩基础的
8、类型,第二节 桩基础的施工工艺简介,一、混凝土预制桩及其沉桩工艺,1、预制桩特点：截面有方、圆多种形状，边长2540厘米，预制长度一般不超过12米，在工厂或工地预先将桩身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中。 优点：截面面积、尺寸和桩长可在一定范围内选择，桩尖可达坚硬粘性土或强风化基岩，承载力大，耐久性好，不受地下水位与土质条件限制，质量容易保证。 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，费事，造价较高。,2、混凝土预制桩沉桩工艺,桩位探查桩架就位预制桩起吊就位沉桩接桩 沉桩方法： 1）锤击法（打入）将预制好的桩体用击打方法打入地下成桩。（柴油锤沉桩
9、演示） 2）振动法（砂土地基或钢桩），将预制好的桩体用振动的方法打入地下成桩。 3）静力压桩法（均质软土地基），利用机械以强力将预制桩压入到设计位置。,第二节 桩基础的施工工艺简介,打入桩,静力压桩机构造图,静压桩施工,二、沉管灌注桩及其施工工艺,利用锤击或振动方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管。可分为单打、复打、反插法。,第二节 桩基础的施工工艺简介,沉管灌注桩的常用桩管外径为325mm，377mm，426mm，可打至硬塑粘土层或中、粗砂层。 优点：设备简单、打桩进度快、成本低。 缺点：容易出现缩颈、断桩、混凝土离析等质量事故。1 . 锺击沉管灌注桩 2 . 振动沉管灌注桩 3 . 复打
10、桩,第二节 桩基础的施工工艺简介,沉管灌注桩及其施工工艺动画演示,a.优点：,施工工艺如下： 埋设护筒制备泥浆安装钻机清孔吊装钢筋笼水下混凝土灌注,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。,b.缺点：易造成缩颈。,二、钻孔灌注桩及其施工工艺,第二节 桩基础的施工工艺简介,1）钻孔灌注桩（冲孔灌注桩） （图示） 2）人工挖孔灌注桩 3）正循环潜水桩 4）反循环潜水桩 5）爆扩桩 6) 螺旋钻孔灌注桩,第二节 桩基础的施工工艺简介,据开孔方法和所用机具
11、不同，可分为：,钻孔灌注桩及其施工工艺动画演示,钻孔灌注桩施工,四、桩的质量控制桩基础是一种隐蔽性工程，保证桩的工程质量对整个建筑结构的安全至关重要。桩基检测分为成桩质量检测和桩基承载力检测：（1）成桩质量检测包括在成桩过程中的各项指标和成桩桩身质量的检测；（2）测试桩基承载能力方法:a.静载试验b.高（大）应变动测法。 常见质量事故有:缩颈、断桩、 混凝土离析等,第二节 桩基础的施工工艺简介,一、 沉井基础,沉井是一种竖直的井筒结构，常用钢筋混凝土或砖石等材料制成，一般分数节制作。施工时，在筒内挖土，使沉井失去支承而下沉，到设计标高后，浇筑混凝土封底。,第六节 其它深基础简介,沉井基础的断面
12、形式,沉井的结构和纠偏,沉井的制作方法,沉井的下沉过程,沉井的封底方法,南京长江大桥的沉井下沉深度达54.87米,沉井基础的工程实例,江阴长江公路大桥,沉井的工程实例,江阴长江公路大桥北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69米51米，下沉58米，为世界第一大沉井(面积近个半篮球场，高度相当于层楼)。,世界第一大沉井,北岸,北岸沉井锚和南岸重力嵌岩锚,北岸锚锭的的沉井基础施工,1、概念：地下连续墙就是地下室普通基坑的围护和地下室外墙的挡墙。为了充分利用城市空间，节约工程造价，使地下连续墙既作为地下室基坑的挡墙，又作为地下主体结构的一部分，即所谓的“两墙合一”。 2、优点：既可以承受侧壁的土压力和
13、水压力，在开挖时起支护、挡土、防渗等作用，同时又可将上部结构的荷载传到地基持力层，作为地下建筑和基础的一部分。目前应用越来越广泛。,二、地下连续墙,第六节 其它深基础简介,施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）挖至设计深度并清除沉渣插入接头管吊入钢筋笼导管浇注混凝土待混凝土初凝后拔出接头管逐段施工。,动画演示,地下连续墙施工过程,上海市环球金融中心地下连续墙施工,成 槽 机,成 槽 机 取 土,泥浆制备工厂,泥 浆 池,地下墙接头箱,刷 壁 器,钢筋笼主筋定位器,地下墙钢筋笼凹凸接头,地下墙钢筋笼,200吨履带吊,履带吊移动钢 筋 笼,地下墙钢筋笼双机抬吊,放 置 钢 筋 笼,放 置 钢 筋 笼,混凝土浇筑架,浇 注 混 凝 土,拔接头箱,环球金融中心地下连续墙施工,上海市环球金融中心地下连续墙施工,环球金融中心效果图,环球金融中心立面图,本 章 完,制作： 水利系 刘苍,
