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1、4.4.1 1 概述概述4.1.14.1.1桩基础及其应用桩基础及其应用浅基础人工地基桩基础改变上部结构桩基础历史悠久桩基础的优点桩基础在多种工程中承受复杂荷载桩基础发展迅速软 土 层承台承台桩桩1 1、按承载性状按承载性状2 2、按施工方法按施工方法3 3、按承台位置按承台位置4 4、按桩的设置效应按桩的设置效应5 5、不同桩身材料的桩及其构造不同桩身材料的桩及其构造4.1.24.1.2桩和桩基础的分类及构造桩和桩基础的分类及构造4.4.1 1 概述概述1 1端承桩与摩擦桩端承桩与摩擦桩 2 2竖直桩与斜桩竖直桩与斜桩 3 3桩墩桩墩根据桩承载性状分类根据桩承载性状分类 back端承桩：端承
2、桩： 桩穿过较松弱土层，桩底支承桩穿过较松弱土层，桩底支承在岩层或硬土层在岩层或硬土层( (如密实的大块卵石层如密实的大块卵石层) )等等实际非压缩性土层时，基本上依靠桩底土实际非压缩性土层时，基本上依靠桩底土层抵抗力支承垂直荷载。层抵抗力支承垂直荷载。 按我国习惯，端承桩是专指桩底按我国习惯，端承桩是专指桩底直接支承在基岩上的桩，此时因桩的沉降直接支承在基岩上的桩，此时因桩的沉降甚微，认为桩侧摩阻力可忽略不计，全部甚微，认为桩侧摩阻力可忽略不计，全部垂直荷载由桩底岩层抵抗力承受。垂直荷载由桩底岩层抵抗力承受。 较长的支承桩，因受荷后桩身弹较长的支承桩，因受荷后桩身弹性压缩较大，将在桩侧产生摩
3、阻力，故设性压缩较大，将在桩侧产生摩阻力，故设计时尚应考虑（摩擦端承桩）。计时尚应考虑（摩擦端承桩）。摩擦桩：摩擦桩： 桩穿过并支承在各种压缩性土层桩穿过并支承在各种压缩性土层中，主要依靠桩侧土的摩阻力支承垂直荷载。中，主要依靠桩侧土的摩阻力支承垂直荷载。 一般情况下，摩擦桩除桩侧土的摩一般情况下，摩擦桩除桩侧土的摩阻力支承垂直荷载外，桩底土层抵抗力也支阻力支承垂直荷载外，桩底土层抵抗力也支承部分垂直荷载（端承摩擦桩）。承部分垂直荷载（端承摩擦桩）。 back back4优点优点： 在于墩身面积小、美观、施在于墩身面积小、美观、施工方便、经济，但它受力大、纵向稳定工方便、经济，但它受力大、纵向
4、稳定性较差、对地基要求也高，性较差、对地基要求也高，4适用：适用： 对于上部结构传递的荷载较大，对于上部结构传递的荷载较大，且要求基础墩身面积较小时的情况，可且要求基础墩身面积较小时的情况，可考虑桩墩深基础方案。所以在选定方案考虑桩墩深基础方案。所以在选定方案时，尤其受较大船撞力的河流中应用此时，尤其受较大船撞力的河流中应用此类型桥墩更应注意。类型桥墩更应注意。 back( (一一) )沉桩沉桩( (预制桩预制桩) ) ( (二二) ) 灌注桩灌注桩 ( (三三) ) 管柱管柱按施工方法分类按施工方法分类 back1 1打入桩打入桩( (锤击桩锤击桩) ) 2 2振动下沉桩振动下沉桩 3 3静
5、力压桩静力压桩沉桩沉桩( (预制桩预制桩) ) back施工方法：施工方法： 将各种预先制好的桩将各种预先制好的桩( (主要是钢筋混凝土或预应力主要是钢筋混凝土或预应力混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩) )以不同的沉桩以不同的沉桩方式方式( (设备设备) )沉入地基内达到所需要的深度。沉入地基内达到所需要的深度。 预制桩是按设计要求在地面良好条件下制作预制桩是按设计要求在地面良好条件下制作( (长长桩可在桩端设置钢板、法兰盘等接桩构造分节制作桩可在桩端设置钢板、法兰盘等接桩构造分节制作) )，桩体质量高，可大量工厂批量生产，加速施工进度。，桩体质量高，可大量
6、工厂批量生产，加速施工进度。 适用：适用： 一般土地基，但较难沉入坚实地层。沉桩有明显一般土地基，但较难沉入坚实地层。沉桩有明显的排挤土体作用，应考虑对邻近结构的排挤土体作用，应考虑对邻近结构( (包括邻近基桩包括邻近基桩) )的影响。在运输、吊装和沉桩过程中应注意避免损坏的影响。在运输、吊装和沉桩过程中应注意避免损坏桩身。桩身。 back施工方法施工方法： 是通过锤击是通过锤击( (或以或以高压射水辅助高压射水辅助) )将预制桩沉入地基。将预制桩沉入地基。（图片）（图片） 适用：适用： 桩径桩径较小较小( (一般直径在一般直径在0.60.6m m以下，但国内最大管桩直径已以下，但国内最大管桩
7、直径已达达lm)lm)，地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。情况。 问题问题： 有有较大的振动和噪声，在城市建筑密集地区施工，须较大的振动和噪声，在城市建筑密集地区施工，须考虑对环境的影响。（考虑对环境的影响。（实例实例1 1，2 2）打入桩打入桩( (锤击桩锤击桩) ) back 杭州湾大桥工程：被誉为“定海神针”的杭州湾跨海大桥钢管桩，临时航道的根，深水区四个标段的根。 年月日，中港二航局“航工桩号”打桩船打下大桥主体工程第一根钢管桩。多功能打桩船海力801
8、天津一航局一公司申报的打桩15号船单日22小时沉桩18根，一举创下国内同行业打桩工程速度新纪录 back振动下沉桩振动下沉桩施工方法：施工方法： 将大功率的将大功率的振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以减小土对桩的阻力，另方面用向下的振以减小土对桩的阻力，另方面用向下的振动力使桩沉入土中。动力使桩沉入土中。（图片图片1 1，2 2，3 3） 适用：适用： 可塑状的可塑状的粘性土和砂土，用于土的抗剪强度受振动粘性土和砂土，用于土的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基和自重不大的时有较大降低的砂土等地基和自重不大的钢桩，其效果更为明显。沉桩困难时可采钢桩，其
9、效果更为明显。沉桩困难时可采用射水辅助振动沉桩。用射水辅助振动沉桩。 back back静力压桩静力压桩施工方法：施工方法： 借助桩架自重及桩架上的压重，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反力将通过液压或滑轮组提供的静反力将预制桩压入土中的桩。预制桩压入土中的桩。( (图片图片）适用：适用： 较均质的可塑状粘性土地基，对较均质的可塑状粘性土地基，对于砂土及其他较坚硬土层，由于压于砂土及其他较坚硬土层，由于压桩阻力大而不宜采用。桩阻力大而不宜采用。优缺点：优缺点： 静力压桩在施工过程中无振动、静力压桩在施工过程中无振动、无噪声，并能避免锤击时桩顶及桩无噪声，并能避免锤击时桩顶及
10、桩身的损伤，但较长桩分节压入时受身的损伤，但较长桩分节压入时受压桩架高度的限制，使接头变多会压桩架高度的限制，使接头变多会影响压桩的效率。影响压桩的效率。 back back1 1钻孔灌注桩钻孔灌注桩 2 2挖孔灌注桩挖孔灌注桩3 3沉管灌注桩沉管灌注桩4 4爆扩桩爆扩桩 back灌注桩灌注桩施工方法：施工方法： 用钻用钻( (冲冲) )孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定成的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定
11、要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法。（凝土等相应的施工工艺和方法。（图片图片）优点：优点： 钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便。钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便。缺点：缺点： 由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到一定的限制。一定的限制。钻孔灌注桩钻孔灌注桩适用：适用： 各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和岩各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和岩层。对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水的层。对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水的地基，施
12、工难度较大，施工前应做试桩以取得经验。地基，施工难度较大，施工前应做试桩以取得经验。国内钻孔灌注桩的应用日益广泛，我国施工的钻孔国内钻孔灌注桩的应用日益广泛，我国施工的钻孔灌注桩最大深度已达百余米。灌注桩最大深度已达百余米。钻孔灌注桩钻孔灌注桩 back back施工方法：施工方法： 依靠人工依靠人工( (用部分机械配合用部分机械配合) )或机械在地基中挖出桩孔，或机械在地基中挖出桩孔，然后浇筑钢筋混凝土或混凝土所形成桩。然后浇筑钢筋混凝土或混凝土所形成桩。特点：特点： 受设备限制，施工简单。挖孔桩桩径较大，一般大受设备限制，施工简单。挖孔桩桩径较大，一般大于于1.41.4m;m;为确保施工安
13、全，挖孔深度不宜太深。能直接检为确保施工安全，挖孔深度不宜太深。能直接检验孔壁和孔底土质以保证桩的质量。为增大桩底支承力，验孔壁和孔底土质以保证桩的质量。为增大桩底支承力，可用开挖办法扩大桩底。可用开挖办法扩大桩底。适用：适用： 无水或渗水量小的地层，对可能发生流沙或含较厚的无水或渗水量小的地层，对可能发生流沙或含较厚的软粘土层地基，这种施工方法较为困难软粘土层地基，这种施工方法较为困难( (需要加强孔壁支需要加强孔壁支撑撑) )。挖挖孔灌注桩孔灌注桩 back施工方法：施工方法： 沉管灌注桩系指采用锤击或振动的方法把带有钢筋沉管灌注桩系指采用锤击或振动的方法把带有钢筋混凝土的桩尖或带有活瓣式
14、桩尖混凝土的桩尖或带有活瓣式桩尖( (沉管时桩尖闭合，拔管沉管时桩尖闭合，拔管时活瓣张开时活瓣张开) )的钢套管沉入土层中成孔，然后在套管内放的钢套管沉入土层中成孔，然后在套管内放置钢筋笼，并边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩，置钢筋笼，并边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩，也可将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝土也可将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝土并拨出套管成桩。（并拨出套管成桩。（动画动画）沉管沉管灌注桩灌注桩特点：特点： 由于采用了套管，可以避免钻孔灌注桩施工中可能由于采用了套管，可以避免钻孔灌注桩施工中可能产生的流砂、坍孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣产生的流砂、坍
15、孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣等弊病。但桩的直径较小，常用的尺寸在等弊病。但桩的直径较小，常用的尺寸在0.60.6m m以下，以下，桩长常在桩长常在2020m m以内。在软粘土中，由于沉管的挤压作用以内。在软粘土中，由于沉管的挤压作用对邻桩有挤压影响，且挤压时产生的孔隙水压力易使对邻桩有挤压影响，且挤压时产生的孔隙水压力易使拔管时出现混凝土桩拔管时出现混凝土桩缩颈缩颈和和吊脚吊脚现象。现象。 适用：适用： 粘性土、砂性土、砂土地基。粘性土、砂性土、砂土地基。沉管沉管灌注桩灌注桩 back爆扩爆扩桩桩 back管柱管柱施工方法：施工方法：大直径钢筋混凝土或预应力混凝土或钢管桩大直径钢筋混凝土或
16、预应力混凝土或钢管桩, ,用大型的振动桩锤沿导向结构振动下沉到基岩，用大型的振动桩锤沿导向结构振动下沉到基岩，管内钻岩成孔，下放钢筋笼骨架，灌注混凝土，管内钻岩成孔，下放钢筋笼骨架，灌注混凝土，将管柱嵌固于岩层。将管柱嵌固于岩层。管柱管柱特点和适用：特点和适用： 大跨径桥梁的深水基础，或在岩面起伏大跨径桥梁的深水基础，或在岩面起伏不平的河床上的基础，管柱基础可以在深不平的河床上的基础，管柱基础可以在深水及各种覆盖层条件下进行，没有水下作水及各种覆盖层条件下进行，没有水下作业和不受季节限制，但施工需要有振动沉业和不受季节限制，但施工需要有振动沉桩锤、凿岩机、起重设备等大型机具，动桩锤、凿岩机、起
17、重设备等大型机具，动力要求也高，所以在一般公路桥梁中较少力要求也高，所以在一般公路桥梁中较少采用。采用。管柱管柱 back back高桩承台基础高桩承台基础低桩承台基础低桩承台基础按承台位置分类按承台位置分类按桩的设置效应分类按桩的设置效应分类（1）非挤土桩）非挤土桩钻（挖）孔灌注桩钻（挖）孔灌注桩（2）部分挤土桩）部分挤土桩冲击成孔灌注桩、开口打入桩、钻冲击成孔灌注桩、开口打入桩、钻孔打入桩孔打入桩（3）挤土桩）挤土桩实心打入桩实心打入桩 back ( (一一) )就地灌注钢筋混凝土桩的构造就地灌注钢筋混凝土桩的构造 ( (二二) )钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩 1 1普通钢筋混凝土桩普
18、通钢筋混凝土桩 2 2钢筋混凝土管桩和管柱钢筋混凝土管桩和管柱 ( (三三) ) 承台的构造及桩与承台的联结（图）承台的构造及桩与承台的联结（图） back不同桩身材料的桩及其构造不同桩身材料的桩及其构造桩型桩型: :钻、挖孔灌注桩、沉管灌注桩。钻、挖孔灌注桩、沉管灌注桩。 混凝土混凝土: :标号不低于标号不低于2020号，对仅承受竖直力号，对仅承受竖直力的基桩可用的基桩可用1515号号( (但水下灌注的混凝土仍不但水下灌注的混凝土仍不应低于应低于2020号号) )。设计直径设计直径: :钻孔灌注桩一般为钻孔灌注桩一般为0.801.50m0.801.50m，挖孔灌注桩不宜小于挖孔灌注桩不宜小于
19、1.20m1.20m，沉管灌注桩一，沉管灌注桩一般般0.300.60m0.300.60m。就地灌注钢筋混凝土桩的构造就地灌注钢筋混凝土桩的构造桩内钢筋：桩内钢筋： 应按照内力和抗裂性的要求布设。应按照内力和抗裂性的要求布设。长摩擦桩：分段配筋。长摩擦桩：分段配筋。短摩擦桩和柱桩：按桩身最大弯矩通长均匀配筋。短摩擦桩和柱桩：按桩身最大弯矩通长均匀配筋。桩顶桩顶35m35m内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。钢筋骨架有一定的刚性钢筋骨架有一定的刚性, ,便于吊装及保证主筋受力后便于吊装及保证主筋受力后的纵向稳定，主筋不宜过细过少的纵向稳定，主筋不宜过细过少( (直径
20、不宜小于直径不宜小于14mm14mm，每，每根桩不宜少于根桩不宜少于8 8根根) )。箍筋应适当加强，箍筋直径一般不小于箍筋应适当加强，箍筋直径一般不小于8mm8mm，中距为，中距为200400mm200400mm。对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架上每隔上每隔2.02.5m2.02.5m设置一道加强箍筋设置一道加强箍筋( (直径为直径为14l8mm)14l8mm)。钢筋保护层厚度一般不应小于钢筋保护层厚度一般不应小于50mm50mm。钻、挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时，钻、挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时，嵌入深
21、度可根据受力情况计算确定，并不得小于嵌入深度可根据受力情况计算确定，并不得小于0.5m0.5m。 back 桩的截面：方形桩的截面：方形 桩的长度：沉桩设备，一般桩的长度：沉桩设备，一般25302530m m以内，分节长以内，分节长度一般不超过度一般不超过1212m m，沉桩时在现场连接到所需长度沉桩时在现场连接到所需长度 桩身混凝土：不低于桩身混凝土：不低于2525 桩身配筋：满足起吊、运输、沉桩和使用各阶段桩身配筋：满足起吊、运输、沉桩和使用各阶段的内力；主筋的内力；主筋19251925mmmm，8 8根，最小含筋率根，最小含筋率0.8%0.8%。箍筋。箍筋6868mmmm，间距间距l00
22、200mml00200mm，桩尖处所有的主筋弯在一起桩尖处所有的主筋弯在一起焊在一根蕊棒上。桩头方格网片三层加增桩头强度。焊在一根蕊棒上。桩头方格网片三层加增桩头强度。钢筋保护层厚度钢筋保护层厚度3535mmmm。20252025mmmm的钢筋吊环。的钢筋吊环。 back 管桩：管桩： 预制工厂以离心旋转机生产预制工厂以离心旋转机生产类型：类型： 普通钢筋混凝土、预应力混凝土普通钢筋混凝土、预应力混凝土规格：规格： 大多用直径为大多用直径为400400、500500、600600、800800、10001000mmmm，管管壁厚度分为壁厚度分为8080、100100、110110、130130
23、mmmm，混凝土标号混凝土标号C C25402540号号管柱：管柱： 直径直径1.501.801.501.80m m，预应力混凝土管柱预应力混凝土管柱 back承台的平面尺寸和形状承台的平面尺寸和形状 承台厚度承台厚度桩和承台的连结桩和承台的连结承台的配筋承台的配筋 back承台的构造及桩与承台的联结承台的构造及桩与承台的联结根据上部结构根据上部结构( (墩、合身墩、合身) )底部尺寸和底部尺寸和形状，以及基桩的平面布置而定，一般采形状，以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形、圆形和圆端形。用矩形、圆形和圆端形。 排架桩式墩台盖梁的平面形状一排架桩式墩台盖梁的平面形状一般为矩形，平面尺寸应根据支
24、座尺寸及布般为矩形，平面尺寸应根据支座尺寸及布置情况而定。置情况而定。承台的平面尺寸和形状承台的平面尺寸和形状 back 保证承含有足够的强度和刚度，保证承含有足够的强度和刚度，公路桥梁多采用钢筋混凝土或混凝土刚性公路桥梁多采用钢筋混凝土或混凝土刚性承台承台( (承台本身材料的变形远小于其位移承台本身材料的变形远小于其位移) )，其厚度不宜小于，其厚度不宜小于1.5m1.5m。 混凝土标号不宜低于混凝土标号不宜低于1515号。对于号。对于盖梁和柱式墩台的承台应验算其强度并设盖梁和柱式墩台的承台应验算其强度并设置必要的钢筋，承台盖梁厚度也可不受上置必要的钢筋，承台盖梁厚度也可不受上述限制。述限制。承台厚度承台厚度 back back承台和桩的连接承台和桩的连接承台的配筋承台的配筋 back
