桩基础的组成及构造课件

1、桩基础的组成及构造1 第三章桩基础第三章桩基础 第一节桩基础的第一节桩基础的 组成、作用及适用条件组成、作用及适用条件 桩基础的组成及构造2 桩基础的组成及构造3 桩基础简介桩基础简介 4桩基础是常用的桥梁基础类型，是埋于 地基土中的若于根桩及将所有桩联成一 个整体的承台(或盖梁)两部分所组成的一 种基础型式。 4:桩身可以全部或部分埋人地基土中，当 桩身外露在地面上较高时，在桩之间还 应加横系梁，以加强各桩之间的横向联 系。 桩基础的组成及构造4 4若干根桩在平面排列上可成为一排或几 排，所有桩的顶部由承台联成一整体。 在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。 4桩可以先预制好，再将其运至现场沉

2、人 土中;也可以就地钻孔(或人工挖孔)，然 后在孔中浇筑水泥混凝土或置人钢筋骨 架后再浇灌混凝土而成桩。 桩基础的组成及构造5 桩基础的组成及构造6 桩基础的组成及构造7 桩基础的作用 4将承台以上结构物传来的外力通过承 台，由桩传到较深的地基持力层中。 4承台将外力传递给各桩并箍住桩顶使 各桩共同承受外力。 4各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的 摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递 到地基土中 桩基础的组成及构造8 优点： 4具有承载力高、稳定性好、沉降量小而 均匀等特点。 4在深水河道中，桩基础可以借桩群穿过 水流将荷载传到地基中，避免(或减少)水 下工程，简化施工设备和技术要求，加 快施工速度

3、并改善劳动条件。 4当地基浅层土质不良时，它能穿越浅层土发挥 地基深层土承载力的作用，以满足桥梁上部结 构物荷载的要求。 桩基础的组成及构造9 桩基础主要适用于下列条件: 41、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 人工地基在技术上、经济上不合理时; 42、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深 度不易计算正确，如采用浅基础施工困 难或不能保证基础安全时; 桩基础的组成及构造10 43、当地基计算沉降过大或结构物对不均 匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高 压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩 性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均 匀。另外桩基础还能增强结构物的抗震

4、 能力; 44、当建筑物受到较大的水平荷载，需要 减少水平位移和倾斜时 桩基础的组成及构造11 4、当施工水位或地下水位较高时，采 用其他的深基础不合理或不经济时。 46、在地震区可增加建筑物的抗震性能， 减少地震的危害。 桩基础的组成及构造12 第二节桩和桩基拙的 类型与构造 4桩与桩基础的分类： 4桩和桩基础可按承台位置、沉入土中的 施工方法、受力条件的不同而进行分类 桩基础的组成及构造13 高桩承台基础和低承台基础 41、高桩承台基础是指承台底面位于地面 (或冲刷线)以上 42、低桩承台基础的承台底面位于地面 (或冲刷线)以下。 桩基础的组成及构造14 (一)桩基础按承台位置分类 4桩基

5、础按承台位 置可分为高桩承 台基础和低桩承 台基础如图所示。 桩基础的组成及构造15 4高桩承台基础的结构特点：是基桩部分 桩身埋人土中，部分桩身外露在地面以 上(称为桩的自由长度); 4低承台基础的结构特点：是基桩则全部 埋人土中(桩的自由长度为零)。 桩基础的组成及构造16 高桩承台基础特点 4高桩承台基础由于承台位置较高或设在 施工水位以上，可减少墩台圬工数量， 可避免或减少水下作业，施工较为方便。 4大直径钻孔灌注桩，桩的刚度、强度都 较大，因而高桩承台在桥梁基础工程中 也得到广泛应用。 桩基础的组成及构造17 4高桩承台在水平力作用下，由于承台及 基桩露出地面的一段自由长度周围无土

6、体来共同承受水平外力，基桩的受力情 况较为不利，桩身内力和位移都将大于 在同样水平外力作用下的低桩承台，在 稳定性方面低桩承台也较高桩承台要好。 4低桩承台要比高桩承台美观 桩基础的组成及构造18 (二)按施工方法分类 4主要的是灌注桩和沉桩、管注基础。 桩基础的组成及构造19 1.灌注桩基础 4 1、用钻(冲)孔机械在土体中先钻成桩孔， 然后在孔内放人钢筋骨架，灌注桩身混 凝土而成钻孔灌注桩，最后在桩顶浇筑 承台(或盖梁)，称为灌注桩基础。 4特点：是施工设备简单、操作方便， 桩基础的组成及构造20 4适用于各种砂性土、粘性土，也适用于 碎、卵石类土层和岩层。 4但对于淤泥及可能发生流沙或有

7、承压水 的地基，施工较为困难，常常易发生塌 孔或埋钻等情况。 4一般钻孔灌注桩人土深度由几米至几百 米。 桩基础的组成及构造21 挖孔灌注桩 4 依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖 出桩孔，然后与钻孔桩一样灌注混凝土 成桩称为挖孔灌注桩。 4适用：无水或渗水量小的地层，或地形 狭窄、山坡陡峻处施工 4对可能发生流沙或含厚的软粘土层施工 较困难，需要加强孔壁支撑确保安全 桩基础的组成及构造22 4特点：不受设备和地形限制，施工简单。 4靠人工挖土，桩径较大，一般大于1.4m 桩基础的组成及构造23 沉管灌注桩 4施工工艺：钢套筒沉入土中成孔 4适用：黏性土，砂性土，砂土地基 4常用尺寸：60c

8、m以下 4优点：避免流沙、塌孔、泥浆的排渣等 弊端 4缺点：容易造成缩颈现象 桩基础的组成及构造24 灌注桩的优点： 4、噪声和震动： 42、任意桩长： 4：穿透软硬土层，将桩端放在坚硬的 图层或者嵌入岩石； 4、配筋率低（和打入桩比） 桩基础的组成及构造25 2.沉桩基础 4将打入桩及振动下沉桩和静压桩均称 为沉桩基础。 4打入桩是通过锤击(或以高压射水辅助) 将各种预先制好的桩(主要是钢筋混凝土 实心桩或管桩，打入地基内达到所需要 的深度而成为桩基础。 桩基础的组成及构造26 4适用：桩径较小(直径在0.60m以下)， 地基土质为砂性土、软塑性粘土、粉土、 细砂以及松散的不含大卵石或漂石的

9、碎 卵石类土质。 桩基础的组成及构造27 静力压桩 4 在软塑性土质中也可以用重力将桩压人 土中称为静力压桩。 4这种压桩施工方法免除了锤击打人的振 动影响，是在软土地区，特别是在不允 许有强烈振动的条件下建造桩基的一种 适用的施工方法。 桩基础的组成及构造28 振动下沉桩 4振动下沉桩是将大功率的振动打桩机 安装在桩顶(预制的钢筋混凝土桩或钢管 桩)，利用振动力以减少土对桩的阻力， 使桩沉入土体中。 4适用于桩径较大、土的抗剪强度振动 时有较大降低的砂土等地基。 桩基础的组成及构造29 预制桩的特点： 4穿透性： 4震动、噪声： 4挤土效应： 4预制桩质量好： 4增加了摩阻力： 4常会因为打

10、不到设计标高而截桩，造成 浪费 4造价高： 桩基础的组成及构造30 3.管柱基础 4将预制好的大直径(直径1-5m左右)钢筋混凝 土或预应力钢筋混凝土管柱(实质上是一种巨型 的管柱，每节长度根据施工条件决定，一般采 用4m,8m或l0m，接头用法兰盘和螺栓连接)， 4用大型的振动沉桩锤沿导向结构将桩沿垂直 向振动下沉到基岩(一般以高压射水和吸泥机配 合帮助下沉)，然后在管柱内钻岩成孔，下放钢 筋骨架笼，灌注混凝土，将管柱与岩层牢固连 接形成管柱基础 4需要大型的设备，深水基础，不受季节限制 4一般公路桥梁中很少采用。 桩基础的组成及构造31 (三)按基础的受力条件分类 4结构物荷载通过桩基础传

11、递给地基。 4垂直荷载一般由桩底土层抵抗力和桩侧 与土产生的摩阻力来支承; 4水平荷载一般由桩和桩侧土水平抗力来 支承， 4因此，根据桩的受力条件基桩可分为: 桩基础的组成及构造32 1.柱桩与摩擦桩 4柱桩或端承桩：埋在土中的桩，在承受轴向 荷载后，桩四周的土与桩侧间将产生摩擦力， 同时桩尖处的土对桩还存在桩尖反力。作用在 桩上的轴向荷载应与桩侧摩阻力与桩尖反力之 和相平衡，当桩尖支承在坚硬的岩层上时，荷 载主要通过桩身直接传到桩尖下的岩层中去， 这时桩侧摩阻力相对桩尖反力很小，可忽略不 计，这种桩称为柱桩或端承桩;如图所示。 4柱桩承载力较大，较安全可靠，基础沉降也 小， 桩基础的组成及构

12、造33 摩擦桩 4摩擦桩：当桩完全埋于较软弱的分散 土中时，荷载主要是通过桩侧与土之间 的摩擦作用传到桩尖以上处面积较大的 土层中去，这时桩侧摩阻力和桩尖反力 均需考虑，这种桩称为摩擦桩。 4岩层埋置很深，就需要采用摩擦桩。 桩基础的组成及构造34 摩擦桩： 4判断摩擦桩的几种情况： 41、无持力层或不扩底 42、长径比大和端部荷载小 43、桩距小，桩数多，有上涌现象 桩基础的组成及构造35 柱桩与摩擦桩 桩基础的组成及构造36 2.竖直桩和斜桩 4现已广泛采用的大直 径钻(挖)孔灌注桩具 有一定的抗弯和抗剪 强度，因此，桩基础 常全部采用坚直桩。 4拱型桥墩台等结构物 桩基础往往需设斜桩 以

13、承受上部结构传来 的较大水平推力，减 小桩身弯矩、剪力和 整个基础的侧向位移。 桩基础的组成及构造37 桩基础的组成及构造38 本章小结本章小结 桩体桩体 桩基础桩基础 （桩基）（桩基） 连接桩顶连接桩顶 的承台的承台 低桩承台低桩承台 高桩承台高桩承台 当承台底面当承台底面 低于地下地低于地下地 面以下时面以下时 低承台桩基础低承台桩基础 高承台桩基础高承台桩基础 当承台底面当承台底面 高于地面时高于地面时 相应基础相应基础 相应基础相应基础 低承台桩基础低承台桩基础高承台桩基础高承台桩基础 桩基础的组成及构造39 二、桩基础的类型 （一）按承载性状分类（一）按承载性状分类 摩擦型桩摩擦型桩

14、 端承型桩端承型桩 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 原由原由 按照不同的标准对建筑桩基础分类，是为了全面地认识桩基础，以便在桩基按照不同的标准对建筑桩基础分类，是为了全面地认识桩基础，以便在桩基 础的设计与施工中根据不同的条件和要求，选择不同的桩型和成桩工艺。础的设计与施工中根据不同的条件和要求，选择不同的桩型和成桩工艺。 桩基础的组成及构造40 （三）按桩身材料分类（三）按桩身材料分类 （1）混凝土桩 预制桩预制桩 灌注桩灌注桩 （2）钢桩 （3）组合材料桩 现场采用机械或人工挖掘成孔，现场采用机械或人工挖掘成孔， 就地浇灌混凝土成桩。就地浇灌混凝土成桩。 工厂或现

15、场预制成型的混凝土桩工厂或现场预制成型的混凝土桩 主要有钢管桩和主要有钢管桩和H H型钢桩型钢桩 借用两种材料组合成的桩借用两种材料组合成的桩 （四）按成桩方法分类（四）按成桩方法分类 4根据成桩方法和挤土效应 非挤土桩非挤土桩 部分挤土桩部分挤土桩 挤土桩挤土桩 桩基础的组成及构造41 （五）按桩径大小分类（五）按桩径大小分类 4（1 1）小桩：）小桩：d250mmd250mm； 4 （2 2）中等直径桩：）中等直径桩：250mm250mmd d800mm800mm 4（3 3）大直径桩：）大直径桩： d d800mm800mm 桩基础的组成及构造42 三、桩的施工工艺简介三、桩的施工工艺简

16、介 （一）预制桩（一）预制桩 1 1、预制桩种类、预制桩种类 （1 1）钢筋混凝土桩）钢筋混凝土桩 （2 2）预应力钢筋混凝土桩）预应力钢筋混凝土桩 （3 3）钢）钢 桩桩 2 2、预制桩的施工工艺、预制桩的施工工艺 （1 1）锤击式）锤击式 （2 2）静压式）静压式 （3 3）振动式）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工方法的桩位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的施工方法的桩 桩基础的组成及构造43 （二）灌注桩（二）灌注桩 （1 1）沉管灌注桩）沉管灌注桩 沉管沉管 放笼放笼

17、灌注灌注 拔管拔管 （2 2）钻孔灌注）钻孔灌注 桩桩 （3 3）挖孔灌注桩）挖孔灌注桩 在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至设计深度，在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至设计深度， 再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法的桩再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法的桩 桩基础的组成及构造44 序序成桩工艺与土类成桩工艺与土类 排数不少于排数不少于3 3排并且桩数不少于排并且桩数不少于9 9根的摩根的摩 擦型桩擦型桩 其它情况其它情况 1 1打入式敞口管桩和型钢桩打入式敞口管桩和型钢桩3 35 53 30 0 2 2挤土预制桩挤土预制桩3 35 53 30 0 3 3 挤

18、土灌注桩挤土灌注桩 穿越非饱和土穿越非饱和土3 35 53 30 0 4 4穿越饱和软土穿越饱和软土4 40 03 35 5 5 5 非挤土和部分挤土灌注桩非挤土和部分挤土灌注桩3 30 02 25 5 6 6扩底灌注桩扩底灌注桩不宜不宜1 1、5 5；并且当；并且当2.02.0时不宜时不宜1.01.01.01.0 7 7沉管夯扩灌注桩沉管夯扩灌注桩2. 0D2. 0D 8 8各类桩各类桩4 46 6以控制沉降为目的以控制沉降为目的 （四）桩及桩基础的构造要求（四）桩及桩基础的构造要求 1 1、桩的最小中心距、桩的最小中心距 2 2、扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径、扩底灌注桩的扩底直径

19、，不应大于桩身直径3 3倍。倍。 3 3、桩底进入持力层的深度为桩身直径的、桩底进入持力层的深度为桩身直径的 1 13 3倍。倍。 桩基础的组成及构造45 序序桩桩 型型混凝土强度等级混凝土强度等级 序序桩桩 型型配配 筋筋 率率 1 1灌灌 注注 桩桩应应2020灌灌 注注 桩桩宜宜0.20.65%0.20.65%（小直径桩（小直径桩 取高值）取高值） 2 2预预 制制 桩桩应应3030打入式预制桩打入式预制桩宜宜0.8%0.8% 3 3预应力桩预应力桩应应40403 3静压式预制桩静压式预制桩宜宜0.6%0.6% 5 5、桩的混凝土强度等级应该符合下表要求。、桩的混凝土强度等级应该符合下表

20、要求。6 6、桩的配筋率应该符合下表要求。、桩的配筋率应该符合下表要求。 4 4、布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向荷载标准值组合合力作用点重合、布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向荷载标准值组合合力作用点重合 7 7、配筋长度、配筋长度 序序桩身主筋级别、桩的受力特点、桩型、桩身主筋级别、桩的受力特点、桩型、桩身主筋伸入承台长度桩身主筋伸入承台长度 1 1级钢筋级钢筋不宜不宜30d30d 2 2级钢筋级钢筋不宜不宜35d35d 3 3抗拔桩基抗拔桩基40 d40 d 4 4一柱一大径桩一柱一大径桩柱子纵筋插入桩身柱子纵筋插入桩身锚固长度锚固长度 注：表中d为桩身主筋直径。 8 8、桩身主筋

21、伸入承台的长度、桩身主筋伸入承台的长度 桩基础的组成及构造46 二、桩与桩基础的构造 41、就地灌注钢筋混凝土桩的构 造 4 钻(挖)孔桩是采用就地灌注的 钢筋混凝土桩，桩身常为实心 断面，混凝土标号不低于C20， 对仅承受竖直力的桩基础可用 C15(但水下混凝土仍不应低于 C20)。 42、钻孔桩设计直径一般为0.80 一1. 50m，挖孔桩的直径或最小 边宽度不宜小于1. 20m。 桩基础的组成及构造47 灌注钢筋混凝土桩的构造 4主筋不宜过细过少(直径不 宜小于14mm)，每根桩不宜 少于8根，主筋净距不宜小 于5cm。主筋若需焊接，焊 接长度应符合规定，箍筋直 径一般不小于8mm，中距

22、为 20一40cm。 桩基础的组成及构造48 4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2.0一2. 5m设置一道 加劲箍筋(直径为14一18mm) ,如图所示。 4钻(挖)孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需 要嵌人岩层时，嵌人深度不得小于0.5m, 桩基础的组成及构造49 2.钢筋混凝土预制桩 4沉桩(打人桩和 振动下沉桩)采 用预制的钢筋 混凝土桩，有 实心的圆桩和 方桩(少数为矩 形桩)，有空心 的管桩，另外 还有管柱(用于 管柱基础)。 桩基础的组成及构造50 钢筋混凝土预制桩 4方桩横断面为20cm x 20cm50cm x 50cm，桩身混凝土标号不低C25，主筋 直径一

23、般为1225mm，主筋净距不小 于5cm;箍筋直径为6一8mm，其间距一 般不大于40cm(在两端处间距宜减小， 一般为5cm)。 桩基础的组成及构造51 4桩顶处，为了承受直接的锤击应设钢筋 网加固，为了便于吊运，应在桩顶预设 吊耳，一般由直径为20一25mm的圆钢制 成，混凝土标号不低于 C25，如图所示。 4 管柱用钢量较大，公路桥梁工程中很少 采用 桩基础的组成及构造52 木桩 4 在盛产木材地区修筑或抢修桥梁以及建 造施工便桥时，常采用木桩 4是用挺直的杉木或松木做成 4桩径(稍头)一般为140一260mm，桩长为4 一8m。 4木桩桩顶应加设铁箍，以保护桩顶不被 打裂，桩尖削成棱锥

24、形，常加铁桩靴， 以便打入。 桩基础的组成及构造53 (二)桩的布置和间距 4桩基础内基桩的布置应根据荷载、地 基土质、基桩承载力等决定。 4采用大直径钻孔灌注桩的中小桥梁常 用单排式，如图所示; 4在大型桥梁或水平推力较大时，则采 用多排式(行列式或梅花式)，如图所 示。 桩基础的组成及构造54 单排式、多排式(行列式或梅花式) 桩基础的组成及构造55 桩中心距 4摩擦桩中心距不得小于2.5倍成孔直径， 4支撑或嵌固在岩层上的柱桩不得小于2.0 倍的成孔直径 4桩的最大中心距一般也不超过5一6倍桩 径。 4打人桩的中心距不应小于桩径(或边长)的 3倍， 桩基础的组成及构造56 4管柱的中心距一般为管柱外径的2.5一3.0 倍(摩擦桩)或2.0倍(柱桩)。 4用振动法沉人砂土内的桩，在桩尖处的 中心距不应小于桩径的4.0倍。 桩基础的组成及构造57 边桩外侧到承台边缘的距离 4为了避免承台边缘距桩身过近而发生 破裂，边桩外侧到承台边缘的距离： 4对于桩径小于或等于lm的桩不应小于 0.5倍桩径且不小于250mm; 4对于桩径大于lm的桩