桩基础课件（xin）-基础工程课件

《桩基础课件（xin）-基础工程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桩基础课件（xin）-基础工程课件（196页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章 桩基础 Pile foundation,5.1 概述 5.2 桩的类型及施工工艺 5.3 竖向荷载作用下的桩基础 5.4 水平荷载作用下的桩基础 5.5 桩基础设计,当天然地基上采用浅基础，其沉降量过大或地基稳定性不满足设计要求，而又不适合采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚硬土层或岩层作为持力层的深基础方案。桩基础是高层建筑、重型厂房和具有特殊要求的构筑物所广泛采用的基础型式。桩基础设计可按下列步骤进行： （1） 收集设计资料。 （2） 选择桩基类型、桩长和截面尺寸，初步确定承台底面高程。 （3） 确定基桩或复合基桩的承载力。 （4） 确定桩的数量、间距及平面布置。 （5） 桩基的受

2、力验算。 （6） 群桩承载力验算。 （7） 软弱下卧层验算。 （8） 地基变形验算。 （9） 承台设计与计算。 上述设计步骤是相互关联的，通常可按顺序逐项进行。当后面的计算出现不能满足设计要求的情况时，应返回前面（1）、（2）、（3）步骤，重新做出选择后再进行设计，直至完全满足设计要求为止。,5.1 概述,第五章 桩基础,软 土 层,5.1 概述,第五章 桩基础,地下连续墙 diaphragm,深基础,5.1 概述,第五章 桩基础,1 历史十九世纪以前，木桩 (1)7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 (2)3000-4000年前在罗马 (3)西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔等都是桩基础的

3、典范 2 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 3 十九世纪末，现场钻孔桩 (1897, Raymond) 目前，我国桩基最大入土深度已达107m，桩径已超过5m.,桩的应用（常用而古老的深基础形式）,5.1 概述,第五章 桩基础,5.1 概述,第五章 桩基础,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,5.1 概述,第五章 桩基础,新加坡发展银行,四墩7.3m,5.1 概述,第五章 桩基础,现场灌注 护坡桩 造价低,5.1 概述,第五章 桩基础,现场灌注 护坡桩 造价

4、低,5.1 概述,第五章 桩基础,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, 钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩,5.1 概述,第五章 桩基础,3 适用条件,(1)水上建筑物 (2)深持力层,高地下水位 (3)抗震地基 (4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器,5.1 概述,第五章 桩基础,桩基的分类：单桩基础和群桩基础,单桩基础：采用单桩承受和传递上部结构荷载。 群桩基础：由2根或2根以上组成的桩基础。 基桩：群

5、桩基础中的单桩称为基桩。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,桩的分类：不同的分类标准,(一) 按承台 承台:将几个桩结合起来传递荷载 （二）材料 （三）形状 （四）承载机理 （五）按尺寸 （六）施工方法,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,高承台桩 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥 低承台桩 承台在地面以下, 承台本身承担部分荷载,(一) 按承台,承台: 将几个桩结合起来传递荷载,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,低承台 桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,高承台桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,（二） 按材料： 木桩、混凝土、钢筋混凝土、

6、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,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,（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，十字桩、X形桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,桩身,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,（四）按尺寸,按断面(直径）的大小： 大直径:d80cm; 小直径d60m（3): 长桩；L10m短桩 L/ （：桩的特征长度）,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,(五) 按荷载传递方式,（1

7、）竖直荷载：端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩 Q = Qp+Qs Tip resistance, Skin friction （2）嵌岩桩： 当桩端嵌入岩层一定深度。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,(五) 按荷载传递方式,（1）竖直荷载：端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承 摩擦桩、摩擦端承桩 Q = Qp+Qs,端承桩： 主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬 端承摩擦桩：主要由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩侧阻力分担荷载较大。这类桩的长径比不很大，桩端持力层为坚硬的粘土、粉土和砂类土时，除侧阻力外，还有一定的端阻力。这类桩所占比例比较大。 摩擦桩： 主要由桩侧

8、壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长,深 摩擦端承桩：主要由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩端阻力分担荷载较大。桩侧阻力虽属于次要，但不能忽略。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,端承桩,摩擦桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,（六） 按施工方法,施工方法沉桩方法 1 预制桩 Prefabricated pile 挤土桩 2 现场灌注桩 Cast in place 非挤土桩 直接在所设计的桩位成孔，然后放下钢筋笼，拔出套管。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,按成桩方法对桩的分类,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 预制桩 2 现场灌注桩,气锤打入 振动

9、沉桩 静压桩,引孔,部分挤土, 大面积地面隆起 不引孔,挤土桩,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,离心,预应力, 工厂,现场,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,图2-7 粉喷桩施工示意图,灌注桩：直接在所设计桩位成孔，然后在孔内下方钢筋笼（也可以直接插筋或省去钢筋的）再浇灌混凝土而成。其横截面呈圆形，可以做成大直径和扩底桩。保证灌注桩的质量关键在于桩身的成型及混凝土的质量。 灌注桩通常分为：沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、挖孔桩。,5.2 桩

10、的类型及施工工艺,第五章 桩基础,沉管灌注桩：利用锤击或振动等方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管。,钻（冲）孔灌注桩：用钻机钻土成孔，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。 有的钻机成孔后，可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于3倍桩身直径。根据不同土质，可采用不同的钻、挖工具。 常用的有螺旋钻机、冲击钻机、冲抓钻机等。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,挖孔桩：可以采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达到所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及灌注混凝土而成。 挖孔桩一般内径应=800mm， 开挖直径=1000mm， 护

11、壁厚度=100mm， 分节支护，每节高5001000mm，可用混凝土预制块或砖砌筑，桩身长度在40m以内。,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,振动沉桩 预制桩 113m,Pile Point,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,离心预应力预制钢筋混凝土,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,人工挖孔桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,广州市亚洲大酒店人工挖孔桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,螺旋钻,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,2.2 扩底桩,人工挖孔扩孔桩 （芝加哥法）,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,UK英国,1.

12、0-3.0 m,0.6-0.9 m,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,爆破扩底桩,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,桩的分类总结,挤土桩 （打入预制桩） 挤土桩：在成桩过程中，造成大量挤土，使桩周围土体受到严重扰动，土的工程性质发生较大改变。主要有打入或静压成桩的实心桩和闭口预制混凝土桩、闭口钢管桩及沉管灌注桩等。 部分挤土桩：在成桩过程中，引起部分挤土效应、桩周围土体受到一定程度的扰动。主要有：H型钢桩、开口管桩及长螺旋钻孔、旋挖灌注桩。 非挤土桩 （现场钻孔） 非挤土桩：一般采用人工或机械的方式在桩位开挖桩孔，在孔内灌注混凝土而成的桩，对周围土体基本没有扰动。主要有钻、

13、挖孔灌注桩、旋挖灌注桩等。 摩擦桩 端承桩 Q = Qp+Qs,（七) 桩的质量检测,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 开挖检测 2 抽芯法 3 声波透射法 4 动测法,（七) 桩的质量检测,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 开挖检测 只限于对所暴露的桩身进行检查。,（七) 桩的质量检测,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 开挖检测 2 抽芯法 检测混凝土桩的桩长、桩身强度、桩底沉渣厚度和持力层岩土形状，可判别桩身的完整性。 钻孔取混凝土芯，属于有损检测。,（七) 桩的质量检测,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 开挖检测 2 抽芯法 3 声

14、波透射法 可检测桩身缺陷程度及位置，判别桩身完整性类别。 预先在装中埋入34根金属管，利用超声波在不同强度（或不同弹性模量）的混凝土中传播速度的变化来检测桩身质量的。,（七) 桩的质量检测,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,1 开挖检测 2 抽芯法 3 声波透射法 4 动测法 包括锤击激振、机械阻抗、水电效应、共振等小应变动测，PDA（打桩分析仪）等大应变动测及PIT（桩身结构完整性分析仪）等。对于等截面、质地均匀的预制桩测试效果较可靠；而对于灌注桩的动测检验，目前已有相当多的经验，具有一定的可靠性。,（八) 桩基设计原则,5.2 桩的类型及施工工艺,第五章 桩基础,建筑桩基规范的相

15、关内容。,一 意义,意义：单桩工作性能研究是单桩承载力分析的理论基础。 通过桩土相互作用分析，了解桩间土的传力途径和单桩承载力的构造及其发展过程，以及单桩的破坏机理等，对正确评价单桩轴向承载力设计值具有一定的指导意义。,5.3 竖向荷载下单桩的工作性能,第五章 桩基础,桩的荷载传递机理研究揭示的是桩土之间力的传递与变形协调的规律，因而它是桩的承载力机理和桩土共同作用分析的重要理论依据。,第五章 桩基础,二 桩的荷载传递,5.3 竖向荷载下单桩的工作性能,(a)轴向受压的桩 (b)截面位移 (c) 摩阻力分布 (d)轴力分布,桩土体系荷载传递分析,第五章 桩基础,当桩顶荷载达到极限值时：,5.3

16、 竖向荷载下单桩的工作性能,桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程就是桩土体系荷载的传递过程。 桩顶受竖向荷载后，桩身压缩而向下位移，桩侧表面受到土的向上摩阻力，桩侧土体产生剪切变形，并使桩身荷载传递到桩周土层中去，从而使桩身荷载与桩身压缩变形随深度递减。 随着荷载增加，桩端出现竖向位移和桩端反力。桩端位移加大了桩身各截面的位移，并促使桩侧阻力进一步发挥。 一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥，而侧阻力先于端阻力发挥出来。,第五章 桩基础,5.3 竖向荷载下单桩的工作性能,任一深度z桩身截面的荷载为：,竖向位移为：,由微分段dz的竖向平衡可求得为：,微分段dz的压缩量为：,就是桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程。通过在桩身埋设应