基础工程桩基础的基本知识及施工实用教案

1、第一节 概述(i sh)v桩基础的组成桩基础的组成(z chn)与特点：与特点：图图3-1 桩基础桩基础1-承台；承台；2-基桩基桩(j zhun)；3-松软土层；松软土层；4-持力层；持力层；5-墩身墩身桩基础桩承台桩基础桩承台基础基础群桩群桩单桩单桩第1页/共44页第一页，共45页。 桩的作用(zuyng)（1）将荷载传至硬土层或分配到较大的深度范围）将荷载传至硬土层或分配到较大的深度范围 以提高承载力。以提高承载力。（2）减小沉降，从而也减小沉降差，因此地基强度）减小沉降，从而也减小沉降差，因此地基强度(qingd)够，而变形不合够，而变形不合要求时亦用。要求时亦用。（3）抗拔：用于抗风

2、、抗震、抗浮等；）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等；（4）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩；）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩；（5）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，有桩支撑，有助于上部结构的）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，有桩支撑，有助于上部结构的稳定。稳定。第2页/共44页第二页，共45页。厂房内堆载，使柱下基厂房内堆载，使柱下基础倾斜，导致柱子开裂础倾斜，导致柱子开裂。可用桩基解决。可用桩基解决。第3页/共44页第三页，共45页。桩基础的优缺点 优点： 1、具有较高的承载能力与稳定性； 2、减少建筑物整体(zhngt)沉降和不均匀沉降； 3、深水河道中修建桩基础可以避免水下工程

3、，简化施工设备 和技术要求； 4、是克服复杂条件下不良地质现象危害的重要措 施，具有良 好的抗震性能； 5、具有很强的灵活性，对结构体系及荷载变化等有较强的适 应能力，并且设桩也可作为地基处理措施以提高地基的强度及稳定性； 缺点： 1、施工比浅基础复杂，工程造价较高； 2、以打入等方式设桩存在振动及噪音等环境问题，而以成孔灌注方式设桩常对场地环境卫生带来影响； 3、桩基础的工作机理比较复杂，设计计算方法相对不完善。第4页/共44页第四页，共45页。桩基础的适用范围： 通常对于下列情况，可考虑采用桩基础方案：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、经济上

4、不合理时；河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易(b y)计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；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土层，将荷载传到较坚实土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀；当施工水位或地下水位较高时，采用深基础可减小施工困难和避免水下施工；地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。水平力和上拔力较大时，减少水平位移和倾斜。第5页/共44页第五页，共45页。桩基础设计(shj)内容和步骤：1、收集资料；2、选桩型、确定(qudng)桩的基本尺寸；

5、3、确定(qudng)单桩承载力；4、确定(qudng)群桩承载力；5、相关的检算（如桩承载力、承台、墩顶水 平位移等）；6、绘制施工图纸；第6页/共44页第六页，共45页。桩和桩基础的分类(fn li) : 承台底面低于 地面（或局部冲刷线）， 或者承台底面位于冻结线以下25cm。 有侧向约束，纵向挠曲、桩 顶位移不计， ：承台底面高于地面（或局部冲刷线），减少墩台圬工数量，避免水下作业(zuy)，水平力作用下受力不利，稳定性相对低桩承台较差。一、按承台位置(wi zhi)分类第7页/共44页第七页，共45页。二、按施工(sh gng)方法分类锤击振动静压螺旋贯入度：1050mm/阵10次锤

6、击1分钟采用无噪音机械压入，多用于地基加固机械成孔人力或机械挖掘钢管挤土成孔第8页/共44页第八页，共45页。三、按桩的设置效应(xioyng)分类分分类类冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩、H型钢桩等，在成桩过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度和变形性质变化不大，一般可用原状土测得的强度指标来估算桩的承载力和沉降量。钻孔灌注桩、机挖灌注桩等，在成桩过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。第9页/共44页第九页，共45页。挤土效应(xioyng)：在饱和软土中进行密集群桩施工将导致：土中超空隙水压力剧增（可达上覆土压的1.4倍，甚

7、至更高）；地表隆起；浅层土体发生水平位移（影响范围1倍桩长以上）；深层土体位移；先打设的桩被抬起、挤扁，甚至弯曲(wnq)、断裂。已有建筑物下沉(xi chn)、局部抬起结构破坏临近路面开裂、地下管线位移、破坏端部开口或半闭口管桩减少挤土效应部分挤土桩合理安排打桩顺序第10页/共44页第十页，共45页。第11页/共44页第十一页，共45页。四、按受力状态(zhungti)分类受力特点沉降特点适用范围端承桩端承桩（柱桩）（柱桩）桩底支撑在岩层或硬土层上，一般不计侧摩擦力小上部荷载大，摩擦桩承载力不够，有沉降要求摩擦桩摩擦桩桩主要依靠桩侧土的摩阻力支撑在各压缩性土层大岩层埋置深，饱和软土地基，松砂

8、地基端承摩擦桩端承摩擦桩桩底支撑力和桩侧摩阻力同时发挥作用较小综合考虑桩长，软土层厚，持力层刚度确定第12页/共44页第十二页，共45页。五、按桩轴方向(fngxing)分类：水平力和力矩不大，桩的自由长度不长，桩径较大(jio d)时使用斜桩轴向力水平(shupng)分量土抗力平衡外力桩轴线与竖直线夹角正切值1/8挖、钻孔灌注桩很少使用，打入桩使用较多。第13页/共44页第十三页，共45页。桩墩：以单个桩墩代替(dit)群桩和承台。第14页/共44页第十四页，共45页。第三节 桩型及其构造(guzo) 1、构造 桩径：一般为0.81.50m。 挖孔灌注桩：直径或最小边宽1.20m 沉管灌注桩

9、：直径一般为0.30.6m 配筋：配筋率：0.2% 0.6% 主筋：d 16mm，数量不少(b sho)于8根 长摩擦桩：根据弯距分布情况分段配筋； 短摩擦桩和支撑桩：按最大弯矩配置通筋； 按内力计算不需配筋时，需在桩顶3 5m范围内配置构造钢筋； 箍筋： d 8mm，中距200 300mm。 加强箍筋： d 16mm 32mm，间距2.0m 2.5m 保护层厚度： 60mm 灌注桩如果需要嵌入岩层时，嵌入深度根据计算确定，并不得小于0.5m。一、钢筋(gngjn)砼灌注桩第15页/共44页第十五页，共45页。第16页/共44页第十六页，共45页。缩颈(su jn)断裂(dun li)：初凝期

10、，打临桩或砼离析，强度不足夹泥沉渣第17页/共44页第十七页，共45页。 （一）、普通钢筋砼方桩：实心 空心 桩长：现场制作：2530m； 工厂预制：12m； 断面尺寸：200200mm 600600mm 桥梁常用：350350mm 、400400mm 砼：C25 钢筋： 主筋：满足起吊、运输、沉桩、和使用阶段需要需配置通筋 直径： 1925mm；根数：一般为8根；配筋率： 0.8% 箍筋：直径：68mm；间距：100200mm；桩两端加密50mm 钢筋吊环：直径： 2025mm；吊点位置：计算确定(qudng) 保护层厚度：35mm 接桩方法：钢板角钢焊接（图3-11）；法兰盘螺栓和硫磺胶泥

11、锚固等；二、钢筋(gngjn)砼预制桩第18页/共44页第十八页，共45页。第19页/共44页第十九页，共45页。v钢筋砼管桩：普通钢筋砼管桩、预应力钢筋砼管桩钢筋砼管桩：普通钢筋砼管桩、预应力钢筋砼管桩v制造工艺：离心旋转法制造制造工艺：离心旋转法制造v 旋转旋转13分钟分钟高温高温180度、高压度、高压1兆帕蒸养兆帕蒸养10小时小时三天出厂三天出厂v通用桩径：通用桩径：400mm、 550mm、 600mm、 800mm、 1000mmv管壁厚度：管壁厚度： 80mm、 100mm、 110mm、 130mmv管节长度：管节长度：4 15mv砼标号：砼标号：C25 C40v常用管柱直径：常

12、用管柱直径：1.5m 5.8mv特大直径钢筋砼管柱：特大直径钢筋砼管柱：v 普通钢筋砼管柱：适用入土深度普通钢筋砼管柱：适用入土深度25mv 预应力钢筋砼管柱：适用入土深度预应力钢筋砼管柱：适用入土深度25mv 特点：能承受特点：能承受(chngshu)较大的振动力，抗裂性能强，武汉较大的振动力，抗裂性能强，武汉长江大桥首先采用。长江大桥首先采用。第20页/共44页第二十页，共45页。 定义：预应力钢筋砼桩是预先将钢筋砼桩的部分或全部主筋作预应力张拉，对桩身砼施加预应力，以提高桩的抗冲（锤）击能力和抗弯能力，预应力钢筋砼桩简称预应力桩。 特点：（与普通砼桩比较） 1、强度重量(zhngling

13、)比高； 2、含钢率低； 3、耐冲击、耐久性和耐腐蚀性好； 4、穿透能力强； 5、制作工艺复杂；第21页/共44页第二十一页，共45页。 适用情况： 1、超长桩（L50m） 2、需要穿过夹砂层是高层建筑的理想桩型之一 制作方法： 普通立模浇制：预应力空心方桩 常用(chn yn)规格： 500500mm、 600600mm 离心法制作：圆环型的高强预应力管桩，简称PHC桩 常用(chn yn)规格： 外径：d500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚： 90 130mm 桩段长： 4 15m 砼标号：C60 C80第22页/共44页第二十二页，共45页。 1、桩单位(dnwi)面积

14、承载力较高，预制桩属挤土桩，打入土层使松软土挤密，提高承载力； 2、桩身质量易于保证和控制； 3、易于在水中施工； 4、桩身砼密度大，抗腐蚀性能强； 5、施工效率高 目前，钢筋砼桩应用广泛，是主要研究对象。第23页/共44页第二十三页，共45页。1、基本类型 钢管桩 H型钢(xnggng)桩 钢轨桩三、钢桩的构造类型、特点及适用(shyng)条件第24页/共44页第二十四页，共45页。 优点： 强度高，抗疲劳冲击性能好； 设计灵活性大，壁厚、桩径选择范围大； 便于割接，桩长容易调节，质量可靠，运输方便； 贯入能力强，沉桩速度快，挤土影响小； 抗弯刚度大，单桩承载力高； 缺点： 用钢量大，成本昂

15、贵(造价是混凝土的3-4倍)； 抗腐蚀性能差，需做表面防腐处理(2mm) 适用情况： 必须穿越沙层； 必须控制挤土影响； 工期紧迫； 其它桩型无法施工(sh gng)或质量难以保证； 重要工程；第25页/共44页第二十五页，共45页。v构造：构造：v 杉木或松木桩顶铁箍桩尖铁桩靴杉木或松木桩顶铁箍桩尖铁桩靴v 桩径：桩径：140mm260mmv 桩长：桩长：4m 8mv优点：优点：v 自重小，便于加工、运输，打桩设备简单自重小，便于加工、运输，打桩设备简单v缺点：缺点：v 承载能力小；承载能力小；v 在干湿交替环境在干湿交替环境(hunjng)中极易腐烂；中极易腐烂；v适用条件：适用条件：v

16、某些加固工程或能就地取材的临时性工程中适某些加固工程或能就地取材的临时性工程中适用；用；v 在淡水中耐久性好，一般应打入地下水位以下在淡水中耐久性好，一般应打入地下水位以下0.5m。四、木桩(m zhun)第26页/共44页第二十六页，共45页。承台类型承台类型(lixng)：五、承台（盖梁）的构造(guzo)及桩与承台的联结承台类型(lixng)独立形条形环形井格形板形箱形沉井形第27页/共44页第二十七页，共45页。 板式承台构造要求： 最小尺寸：桥墩（台）底部尺寸襟边尺寸 最大尺寸：混凝土承台：满足刚性角要求 钢筋(gngjn)砼承台：由力学检算确定 形状：与墩（台）形状相符（矩形、圆形

17、、圆端形） 厚度：1.5m（一般1.5m0m） 砼标号： C15 （一般C15C25） 钢筋(gngjn)构造：后讲第28页/共44页第二十八页，共45页。600mm不破桩头的桩埋入承台长度(chngd)h规定：d 1.2m h d(或边长)第29页/共44页第二十九页，共45页。 布置位置：在承台底部桩顶平面上布置一层钢筋网。 钢筋数量： 每米宽度内1200150m 钢筋直径： 1418 注：钢筋网在越过(yu gu)桩顶钢筋处不截断，并应与桩顶主筋连接，钢筋两端弯起锚固。 桩之间设置了横向联系时，横系梁不作受力计算，只需按横截面的0.1%配置构造钢筋。第30页/共44页第三十页，共45页。

18、第31页/共44页第三十一页，共45页。第32页/共44页第三十二页，共45页。第33页/共44页第三十三页，共45页。第34页/共44页第三十四页，共45页。钻（冲、磨）孔灌注桩钻（冲、磨）孔灌注桩图4 钻孔(zun kn)灌注桩施工程序第35页/共44页第三十五页，共45页。挖孔灌注桩挖孔灌注桩v3)挖孔桩 v图5 人工(rngng)挖孔桩示例第36页/共44页第三十六页，共45页。挖孔灌注桩挖孔灌注桩混凝土混凝土:标号不低于标号不低于C20号，对仅承受竖直力的基桩可用号，对仅承受竖直力的基桩可用C15号号(但水下灌注的混凝土仍不应低但水下灌注的混凝土仍不应低于于C20号号)。桩内钢筋桩内

19、钢筋:应按照内力和抗裂性的要求布设。长摩擦桩要分段配筋。短摩擦桩和柱桩按桩身最应按照内力和抗裂性的要求布设。长摩擦桩要分段配筋。短摩擦桩和柱桩按桩身最大弯矩通长大弯矩通长(tn chn)均匀配筋。桩顶均匀配筋。桩顶35m内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。钢筋骨内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。钢筋骨架有一定的刚性架有一定的刚性,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(直径不宜小于直径不宜小于14mm，每根桩不宜少于，每根桩不宜少于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8mm，中距为，中距为200400mm。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。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2.02.5m设置一设置一道加强箍筋道加强箍筋(直径为直径为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50mm。钻、挖孔桩的柱桩根。钻、挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时，嵌入深度可根据受力情况计算确定，并不得小于据桩底受力情况如需嵌入岩层时，嵌入深度可根据受力情况计算确定，并不得小于0.5m。第37页/共44页第三十七页，共45页。第38页/共44页第三十八页，共45页。 back第39页/共