基础工程课件——第4章桩基础2课件

1、4.2 桩的类型桩的类型根据桩的使用功能根据桩的使用功能根据桩的荷载传递方式和竖向受力情况划分根据桩的荷载传递方式和竖向受力情况划分3. 3. 根据施工方法划分根据施工方法划分4. 4. 根据挤土效应划分根据挤土效应划分5. 5. 根据根据桩的直径大小桩的直径大小竖向受压桩竖向受压桩竖向抗拔桩竖向抗拔桩 电力输电铁塔电力输电铁塔水平承载桩水平承载桩 抗滑桩抗滑桩 根据桩的使用功能根据桩的使用功能4.2.1桩的分类桩的分类4.2 4.2 桩的类型桩的类型1.按桩的承载性状（竖向受力情况）分类按桩的承载性状（竖向受力情况）分类端承型桩：端阻力（主要）侧阻力（次要）外荷载 实践代表：桩端位于中密以上

2、粗粒土层，或基岩顶面。亚类端承桩：端阻力（绝对主要）外荷载实践代表：l/d10，桩身周围土软弱，桩端位于密实土层中或岩层顶面。摩擦型桩：端阻力（次要）侧阻力（主要）外荷载 实践代表：桩端土层较软弱，侧阻发挥较充分。亚类摩擦桩：侧阻力（绝对主要）外荷载实践代表：桩的长径比很大（无论桩端土是否软弱），桩端土很软弱，桩底有虚土和残渣。4.2.1端承型桩和摩擦型桩端承型桩和摩擦型桩端承型桩端承型桩是指桩顶竖向荷载主要由是指桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受的桩。端承型桩包括桩端阻力承受的桩。端承型桩包括端承桩端承桩和和摩擦端承桩摩擦端承桩两类。当桩侧两类。当桩侧阻力很小可以忽略不计时，称为阻力很小可以忽略

3、不计时，称为端端承桩承桩。摩擦型桩摩擦型桩是指桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受的桩。摩是指桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受的桩。摩擦型桩包括擦型桩包括摩擦桩摩擦桩和和端承摩擦桩端承摩擦桩。当桩端阻力很小可以忽。当桩端阻力很小可以忽略不计时略不计时, ,称为称为摩擦桩摩擦桩。桩侧阻力，桩端阻力桩侧阻力，桩端阻力端承型桩端承型桩：其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，：其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，或位于中风化、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧摩阻力或位于中风化、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧摩阻力虽属次要，但不可忽略。虽属次要，但不可忽略。端承桩：端承桩：桩的长径比较小（一般桩的长

4、径比较小（一般ld10），桩身穿越软弱），桩身穿越软弱土层，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中风化、土层，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中风化、微风化及未风化硬质岩石顶面（即入岩深度微风化及未风化硬质岩石顶面（即入岩深度hr0.5d）。）。嵌岩桩：嵌岩桩：当桩端嵌入完整和较完整的中风化、微风化及未当桩端嵌入完整和较完整的中风化、微风化及未风化硬质岩石一定深度以上风化硬质岩石一定深度以上（hr 0.5d)时时, , 称为嵌岩桩。工称为嵌岩桩。工程实践中，嵌岩桩一般按端承桩设计。但这并不意味着嵌程实践中，嵌岩桩一般按端承桩设计。但这并不意味着嵌岩桩不存在侧阻和嵌岩阻力，岩桩不存在侧阻

5、和嵌岩阻力，摩擦型桩：摩擦型桩：桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类土，且桩的长径比不很大。土，且桩的长径比不很大。摩擦桩摩擦桩：具备下列条件之一时：具备下列条件之一时： 桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生的桩侧阻力传递给桩周土，因而桩端下土层无论坚实与否，的桩侧阻力传递给桩周土，因而桩端下土层无论坚实与否，其分担的荷载都很小；其分担的荷载都很小； 桩端下无较坚实的持力层；桩端下无较坚实的持力层； 桩底残留虚土或残渣较厚的灌注桩；桩底残留虚土或残渣较厚的灌注桩； 打入邻桩使先设置的桩上抬、甚至桩端脱空

6、等情打入邻桩使先设置的桩上抬、甚至桩端脱空等情况。况。2.按施工方法分类按施工方法分类预制桩和灌注桩预制桩和灌注桩(1)预制桩预制桩木桩，混凝土预制桩，钢桩木桩，混凝土预制桩，钢桩常用松木，长常用松木，长46m，桩径，桩径160260mm，多用于软弱地基上的民宅和小型建筑物。多用于软弱地基上的民宅和小型建筑物。应打入地下水位以下应打入地下水位以下0.5m。要确保桩端。要确保桩端进入硬持力层。进入硬持力层。预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺和离心成型采用先张法预应力工艺和离心成型法制作。经高压蒸气养护生产的为法制作。经高压蒸气养护生产的为预应力高强混凝土管桩预应力高强混凝土管桩

7、（代号为（代号为PHCPHC桩桩），其桩身离心混凝土强度等级不低于），其桩身离心混凝土强度等级不低于C80C80；未经高压蒸气养护生产的为未经高压蒸气养护生产的为预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩（代号为（代号为PCPC桩桩），其桩身离心混凝土强度等级），其桩身离心混凝土强度等级C60C60 C80 C80 。 常用的常用的PHCPHC、PCPC管桩的外径为管桩的外径为300300600mm600mm，分节长度为，分节长度为7 713m13m，沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。桩的下端设置十字型沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。桩的下端设置十字型桩尖、圆锥型桩尖或开口型桩尖。桩尖、圆锥型桩尖或开口型

8、桩尖。预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩钢桩尖钢桩尖建设部行业标准建设部行业标准预应力砼空心方桩预应力砼空心方桩JG197-2006预应力砼空心方桩预应力砼空心方桩KFZ，C60预应力高强砼空心方桩预应力高强砼空心方桩HKFZ，C80薄壁预应力砼空心方桩薄壁预应力砼空心方桩TKFZ，C60边长边长3001000mm相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩。相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩。钢桩钢桩H H型钢桩，下端开口或闭口的钢管桩型钢桩，下端开口或闭口的钢管桩H H型钢桩型钢桩的横截面大都呈正方形，的横截面大都呈正方形，截面尺寸截面尺寸2

9、00200200200360360410mm410mm翼缘和翼缘和腹板的厚度为腹板的厚度为9 926mm26mm。H H型钢桩贯入各型钢桩贯入各种土层的能力强，对桩周土的扰动亦较种土层的能力强，对桩周土的扰动亦较小。由于小。由于H H型钢桩的横截面面积较小，型钢桩的横截面面积较小，因此能提供的端部承载力并不高。因此能提供的端部承载力并不高。钢管桩钢管桩的直径一般为的直径一般为4004003000mm3000mm，壁厚为，壁厚为6 650mm50mm，国内工程中常用的大致为国内工程中常用的大致为4004001200mm1200mm，壁厚为，壁厚为9 920mm20mm。端部开口的钢管桩易于打入（

10、沉桩困难时，可在管内取土端部开口的钢管桩易于打入（沉桩困难时，可在管内取土以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小。以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小。钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。但载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。但钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用。腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用。工程实例工程实例杭州湾跨海大桥全长杭州湾跨海大桥全长36km，打设钢管

11、桩，打设钢管桩5475根，桩径根，桩径15001600mm，壁厚，壁厚2023mm，l=7189.35m。砼预制桩主要优缺点砼预制桩主要优缺点：桩身质量好，施工工期短。桩身质量好，施工工期短。桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大。桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大。（2 2）灌注桩）灌注桩 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成。钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成。特点：特点：适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层；适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层；桩径可较大，配筋量小；桩径可较大，

12、配筋量小；桩长可按要求确定；桩长可按要求确定；桩身质量相对较差。桩身质量相对较差。预制桩预制桩灌注桩灌注桩预制桩现场灌注桩锤击沉桩振动沉桩静压桩引孔,部分挤土 不引孔,挤土沉桩方式挖孔钻孔冲击,夯扩,爆扩沉管灌注水上水下浇筑方式先钻引孔，孔径略小于预制桩截面，深度为桩长的(2/31)l，再压桩，有利于沉桩。数十种锤击法锤击法沉桩沉桩静压法沉桩静压法沉桩焊接接桩焊接接桩1)沉管灌注桩沉管灌注桩沉桩方式：沉桩方式：锤击、振动、振动冲击锤击、振动、振动冲击桩径：桩径：300500mm桩长：桩长：20m以内以内施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易产生缩颈施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易

13、产生缩颈（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离析和（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离析和强度不足等质量问题。强度不足等质量问题。特点：特点：2 2）钻（冲、磨）孔灌注桩）钻（冲、磨）孔灌注桩桩径桩径6002500mm（国内）（国内）桩长桩长70m特点：特点：桩径大；桩径大；能克服流砂、消除孤石能克服流砂、消除孤石等障碍物；等障碍物；桩端能进入微风化硬质岩石。桩端能进入微风化硬质岩石。成本高；现场不够环保（泥浆护壁时）。成本高；现场不够环保（泥浆护壁时）。钻（冲）孔钻（冲）孔施工施工3)挖孔桩挖孔桩柱 插 筋插 筋 箍 筋主 筋 加 劲 筋护 壁图 4 5 人 工 挖 孔 桩

14、 示 例桩径桩径0.82m（广州新电视塔用（广州新电视塔用了了24根，桩径根，桩径3.8m)桩长宜小于桩长宜小于30mDd bbh1hDb d b图 4 - 6 扩 底 桩 构 造hh1人工挖孔桩施工人工挖孔桩施工挖孔桩挖孔桩挖孔桩的挖孔桩的优点优点是，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，是，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性设备简单，噪声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性强，桩端可以入岩，又较经济；缺点是桩孔内空间狭小、劳强，桩端可以入岩，又较经济；缺点是桩孔内空间狭小、劳动条件差，可能遇到流砂、塌孔、有害气体、缺氧、触电和动条件差，

15、可能遇到流砂、塌孔、有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等危险而造成伤亡事故，在松砂层（尤其是地上面掉下重物等危险而造成伤亡事故，在松砂层（尤其是地下水位下的松砂层）、极软弱土层、地下水涌水量多且难以下水位下的松砂层）、极软弱土层、地下水涌水量多且难以抽水的地层中难以施工或无法施工。抽水的地层中难以施工或无法施工。预制桩的施工方法 振动沉桩 振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就减少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。 适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备

16、可以拔桩。灌注桩的施工方法 沉管灌注桩 沉管灌注桩是利用锤击或振动方法将带有预制混凝土桩尖（桩靴）的桩管（钢管）沉入土中成孔。当桩管打到要求深度后，放入钢筋骨架，边浇筑混凝土，边拔出桩管而成桩。 施工工艺主要包括：就位沉钢管放钢筋笼浇筑混凝土拔钢管人工挖孔桩人工挖孔桩广州市亚洲大酒店广州市亚洲大酒店人工挖孔桩人工挖孔桩螺旋钻螺旋钻 螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩粘性土粘性土砂性土砂性土 扩底桩扩底桩人工挖孔扩孔桩人工挖孔扩孔桩（芝加哥法）（芝加哥法）爆破扩底桩爆破扩底桩内夯式扩底桩内夯式扩底桩200kN钢锤钢锤碎石碎石混凝土混凝土钢筋笼钢筋笼挤扩桩（支盘桩）挤扩桩（支盘桩）预制桩预制桩优点：桩身

17、质量易于保证，单桩承载力较高；缺点:（1）桩身规格、长度受限，接桩影响桩质量和承载力发挥；（2）打入或压入式沉桩存在挤土效应挤土效应问题； （3）噪音污染(静压桩不存在此问题） 、接、截桩麻烦。适用条件： （1）不需考虑噪音污染和震动影响的环境； （2）持力层上覆盖为较松软地层，无坚硬夹层； （3）持力层顶起伏变化不大，桩长易于控制； （4）水下桩基工程； （5）大面积打桩工程； （6）不宜穿越密实或稍密的砂层。（易折断，挤土明显）灌注桩灌注桩 优点：桩长可随持力层起伏而变化；无接、截桩麻烦；仅承受轴压时不用配钢筋，需配置钢筋时按工作荷载要求布置；节约用钢量；直径大，单桩承载力大，比预制桩经济

18、；承载力由桩身成型和混凝土质量保证。 缺点：施工问题如局部夹土、混凝土离析、缩颈等；泥浆护壁污染环境 适用条件：各种地基土挤土桩的成桩效应挤土桩的成桩效应非饱和土由于挤压而增密；非饱和土由于挤压而增密；饱和粘性土由于挤密而产生超孔隙水压力，土体产生横向饱和粘性土由于挤密而产生超孔隙水压力，土体产生横向 位移和竖向隆起，对临近的桩或建筑物造成重大影响；位移和竖向隆起，对临近的桩或建筑物造成重大影响；松散的无粘性土挤密效果最佳，松散的无粘性土挤密效果最佳，密实或饱和粘性土的挤密效果较小密实或饱和粘性土的挤密效果较小非挤土桩的成桩效应非挤土桩的成桩效应由于孔壁侧向应力解除，桩周土出现侧向松弛变形而产

19、生由于孔壁侧向应力解除，桩周土出现侧向松弛变形而产生松弛效应，导致桩周土体强度削弱，桩侧阻力降低。松弛效应，导致桩周土体强度削弱，桩侧阻力降低。桩侧阻力的降低幅度与土性、泥浆护壁、桩侧阻力的降低幅度与土性、泥浆护壁、孔径大小等因素有关孔径大小等因素有关4.2.3 按挤土效应分类按挤土效应分类(1)挤土桩实心的预制桩，下端封闭的管桩，木桩，挤土桩实心的预制桩，下端封闭的管桩，木桩，沉管灌注桩沉管灌注桩挤土桩在锤击、振动贯入或压入过程中，都将桩位处的土大挤土桩在锤击、振动贯入或压入过程中，都将桩位处的土大量排挤开因而使桩周土层受到严重扰动，土的原状结构遭到量排挤开因而使桩周土层受到严重扰动，土的原

20、状结构遭到破坏，土的工程性质有很大变化。粘性土由于重塑作用而降破坏，土的工程性质有很大变化。粘性土由于重塑作用而降低了抗剪强度，孔隙水压力升高（土体固结后强度会更高）；低了抗剪强度，孔隙水压力升高（土体固结后强度会更高）；而非密实的无粘性土则由于振动挤密而使抗剪强度提高。而非密实的无粘性土则由于振动挤密而使抗剪强度提高。在饱和粘性土中挤土桩若设置过密，会使土体产生横向位移在饱和粘性土中挤土桩若设置过密，会使土体产生横向位移和竖向隆起，致使先打入的桩被推移或被抬起，或对邻近的和竖向隆起，致使先打入的桩被推移或被抬起，或对邻近的结构物造成重大影响。结构物造成重大影响。“植桩植桩”法施工。法施工。(

21、2)非挤土桩钻、冲、挖孔桩非挤土桩钻、冲、挖孔桩设桩时桩周土不但没有受到排挤，相反可能因桩周土向桩设桩时桩周土不但没有受到排挤，相反可能因桩周土向桩孔内移动而产生应力松弛现象。因此，非挤土桩的桩侧摩孔内移动而产生应力松弛现象。因此，非挤土桩的桩侧摩阻力常有所减小。阻力常有所减小。(3)部分挤土桩开口的管桩、钢管桩、部分挤土桩开口的管桩、钢管桩、H型钢桩型钢桩4.2.2桩的成型方式效应（设置效应）桩的成型方式效应（设置效应）成型方式成型方式挤土作用挤土作用桩周土桩周土桩承载力变化桩承载力变化天然结构天然结构应力状态应力状态性质性质影响因素：影响因素： 粘性土扰动，强度降低粘性土扰动，强度降低1.土的类别土的类别 无粘性土挤密，强度提高无粘性土挤密，强度提高2.土体性质（灵敏度、密实度、饱和度）土体性质（灵