第六讲桩基础学习教案

1、会计学1第六讲桩基础第六讲桩基础第一页，共107页。深基础：位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度(shnd)大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。第1页/共107页第二页，共107页。第2页/共107页第三页，共107页。第3页/共107页第四页，共107页。第4页/共107页第五页，共107页。第5页/共107页第六页，共107页。第6页/共107页第七页，共107页。第7页/共107页第八页，共107页。第8页/共107页第九页，共107页。 (1) 软弱地基或某些特殊性土上，各类永久性建筑物，不允软弱地基或某些特殊性土上，各类永久性建筑物，不允许

2、地基有过大沉降和不均匀沉降；许地基有过大沉降和不均匀沉降； (2) 在地震区，以桩基作为在地震区，以桩基作为(zuwi)地震区结构抗震措施或地震区结构抗震措施或穿越可液化地基时；穿越可液化地基时； (3) 对于高重建筑物，如高层建筑、重型工业厂房和仓库、料对于高重建筑物，如高层建筑、重型工业厂房和仓库、料仓等，地基承载力不能满足设计需要时；仓等，地基承载力不能满足设计需要时； (4) 对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，宜采用桩基以承受对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，宜采用桩基以承受较大的水平较大的水平(shupng)力和上拔力时；力和上拔力时； (5) 对精密或大型的设备基础，需要减小基础振

3、幅、减弱基础对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响时；振动对结构的影响时； (6) 水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用浅基础施工困难用浅基础施工困难(kn nn)或不能保证基础的安全时。或不能保证基础的安全时。 桩基础桩基础作为承受重荷载建筑物基础，应用范围广。作为承受重荷载建筑物基础，应用范围广。适用条件第9页/共107页第十页，共107页。沉井沉井(chn jn)基础基础第10页/共107页第十一页，共107页。第11页/共107页第十二页，共107页。第12页/共107页第十三页，共107页。第13页/共10

4、7页第十四页，共107页。第14页/共107页第十五页，共107页。第15页/共107页第十六页，共107页。第16页/共107页第十七页，共107页。第17页/共107页第十八页，共107页。第18页/共107页第十九页，共107页。第19页/共107页第二十页，共107页。第20页/共107页第二十一页，共107页。第21页/共107页第二十二页，共107页。第22页/共107页第二十三页，共107页。第23页/共107页第二十四页，共107页。第24页/共107页第二十五页，共107页。第25页/共107页第二十六页，共107页。第26页/共107页第二十七页，共107页。第27页/共1

5、07页第二十八页，共107页。第28页/共107页第二十九页，共107页。第29页/共107页第三十页，共107页。第30页/共107页第三十一页，共107页。第31页/共107页第三十二页，共107页。第32页/共107页第三十三页，共107页。第33页/共107页第三十四页，共107页。第34页/共107页第三十五页，共107页。第35页/共107页第三十六页，共107页。泥浆配置(pizh)泥浆测试第36页/共107页第三十七页，共107页。成槽开挖(kiw)第37页/共107页第三十八页，共107页。第38页/共107页第三十九页，共107页。第39页/共107页第四十页，共107页。

6、第40页/共107页第四十一页，共107页。钢筋(gngjn)笼起吊第41页/共107页第四十二页，共107页。第42页/共107页第四十三页，共107页。第43页/共107页第四十四页，共107页。混凝土浇灌(jiogun)第44页/共107页第四十五页，共107页。锁口管起拔第45页/共107页第四十六页，共107页。第46页/共107页第四十七页，共107页。桩的定义与分类桩的定义与分类垂直垂直(chuzh)或微斜埋置于土岩中的受力杆件或微斜埋置于土岩中的受力杆件基础构件。基础构件。荷载传递至桩周和桩端深层土岩荷载传递至桩周和桩端深层土岩主要承受垂直荷载主要承受垂直荷载也可承受水平荷载也

7、可承受水平荷载第47页/共107页第四十八页，共107页。 设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作用下，通过用下，通过(tnggu)桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承载力（桩端阻力）来承受和传递上部结构的和桩端土的承载力（桩端阻力）来承受和传递上部结构的荷载。桩基础中的桩称之为基桩荷载。桩基础中的桩称之为基桩 桩与连接桩与连接桩顶的承台桩顶的承台共同组成共同组成(z chn)桩基础，简桩基础，简称桩基。称桩基。 第48页/共107页第四十九页，共107页。基基 础础 工工 程程 竖向承载力高；沉降变形量

8、小；具有一定抗水平、抗竖向承载力高；沉降变形量小；具有一定抗水平、抗拉和拔倾覆性能拉和拔倾覆性能(xngnng)；可穿越不良土层。；可穿越不良土层。（1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有较高的竖向单桩承载力或群桩承载力。）持力层，具有较高的竖向单桩承载力或群桩承载力。 （2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在自重或相）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许

9、范围。邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。 （3）凭借较大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗）凭借较大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震等引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑物的抗倾覆能力，抵御由于风和地震等引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑物的抗倾覆稳定性。倾覆稳定性。 （4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗浅部土层液化与震陷

10、的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。拔承载力，从而确保建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。 第49页/共107页第五十页，共107页。第50页/共107页第五十一页，共107页。桩和桩基的分类桩和桩基的分类(fn li)桩基数量桩基数量承台位置承台位置承载性状承载性状施工方法施工方法设置效应设置效应使用功能使用功能第51页/共107页第五十二页，共107页。单根桩形式承受或传递上部荷载单根桩形式承受或传递上部荷载(hzi)独立基础独立基础2根或以上多根桩群和上部承台组合形式根或以上多根桩群和上部承台组合形式(xngsh)承

11、受或传递上部荷载的基础承受或传递上部荷载的基础群桩基础中一根桩称为基桩群桩基础中一根桩称为基桩第52页/共107页第五十三页，共107页。高承台桩基础高承台桩基础低承台桩基础低承台桩基础第53页/共107页第五十四页，共107页。高桩承台：承台底面位于地面高桩承台：承台底面位于地面(或或冲刷冲刷(chngshu)线线)以上，低桩以上，低桩承台：底面位于地面承台：底面位于地面(或冲刷或冲刷(chngshu)线线)以下。高承台桩以下。高承台桩基础由于承台位置较高或设在施基础由于承台位置较高或设在施工水位以上，可减少墩台的圬工工水位以上，可减少墩台的圬工数量，避免或减少水下作业，施数量，避免或减少水

12、下作业，施工较为方便，且更经济。工较为方便，且更经济。 然而，高承台桩基础刚度较然而，高承台桩基础刚度较小，在水平力作用下，由于承台小，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及基桩露出地面的一段自由长度周围无土来共同承受水平外力，周围无土来共同承受水平外力，基桩的受力情况较为不利，桩身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内力和位移都将大于在同样水平外力作用下的低承台桩基础，在外力作用下的低承台桩基础，在稳定性方面低承台桩基础也较高稳定性方面低承台桩基础也较高承台桩基础更好。承台桩基础更好。 第54页/共107页第五十五页，共107页。第55页/共107页第五十

13、六页，共107页。摩擦摩擦(mc)桩桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承桩端承桩l/d 10摩擦端承桩摩擦端承桩第56页/共107页第五十七页，共107页。木桩木桩(m zhun)钢筋钢筋(gngjn)混凝土桩混凝土桩钢桩钢桩组合桩组合桩第57页/共107页第五十八页，共107页。不同桩身材料不同桩身材料(cilio)的桩及的桩及其构造其构造就地灌注(gunzh)钢筋混凝土桩第58页/共107页第五十九页，共107页。第59页/共107页第六十页，共107页。l木桩木桩(m zhun)第60页/共107页第六十一页，共107页。第61页/共107页第六十二页，共107页。挤土桩挤土桩部分部分(b fen

14、)挤土桩挤土桩非挤土桩非挤土桩第62页/共107页第六十三页，共107页。第63页/共107页第六十四页，共107页。 沉桩过程中，桩周土体受到径向挤压和竖向剪切作用，桩侧一定沉桩过程中，桩周土体受到径向挤压和竖向剪切作用，桩侧一定范围内土的应力应变状态变化范围内土的应力应变状态变化土体结构、密度土体结构、密度(md)及含水量改及含水量改变，导致土的物理力学性质也发生改变。变，导致土的物理力学性质也发生改变。灵敏灵敏(ln mn)粘土易产生软化，从桩两侧挤出地表，土体隆粘土易产生软化，从桩两侧挤出地表，土体隆起较大；起较大；非灵敏非灵敏(ln mn)粘土如硬粘土、细砂和粗砂等土层，隆起量粘土如

15、硬粘土、细砂和粗砂等土层，隆起量小得多。小得多。 高灵敏度软粘土中产生较高的超孔隙水压力，大幅度降低了土体中的高灵敏度软粘土中产生较高的超孔隙水压力，大幅度降低了土体中的有效应力；有效应力； 对已打入土中的桩产生挤压，使其桩顶偏位、桩身挠曲、向上浮（拔对已打入土中的桩产生挤压，使其桩顶偏位、桩身挠曲、向上浮（拔）起；）起； 土体垂直隆起和水平位移，波及到沉桩范围外一定距离，对周围环境土体垂直隆起和水平位移，波及到沉桩范围外一定距离，对周围环境产生危害；产生危害； 沉桩后超孔隙水压力消散沉桩后超孔隙水压力消散(xiosn)，桩周土体再固结导致附加沉降，桩周土体再固结导致附加沉降，土与承台脱离，可

16、引起周围建筑物附加不均匀下沉；同时当压缩量大于桩土与承台脱离，可引起周围建筑物附加不均匀下沉；同时当压缩量大于桩尖下沉量时，桩侧受到负摩阻力作用。尖下沉量时，桩侧受到负摩阻力作用。第64页/共107页第六十五页，共107页。小桩小桩 d250mm普通普通(ptng)桩桩 250d800mm大直径桩大直径桩 d800mm 深长深长(shngchng)桩：桩长桩：桩长40m 超常桩：桩长超常桩：桩长50m 预制桩预制桩灌注桩灌注桩打入桩打入桩(锤击桩）锤击桩）振动下沉桩振动下沉桩静力压桩静力压桩钻孔、挖孔灌注桩钻孔、挖孔灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩爆扩桩爆扩桩第65页/共107页第六十六页，共107

17、页。桩的施工工艺桩的施工工艺 预制桩系指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造预制桩系指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造(guzo)的桩杆打入、压入、或振入土中的桩型。的桩杆打入、压入、或振入土中的桩型。 预制钢筋混凝土桩；预制钢筋混凝土桩；预应力钢筋混凝土桩；预应力钢筋混凝土桩；钢桩：钢管桩和钢桩：钢管桩和H形桩。形桩。第66页/共107页第六十七页，共107页。第67页/共107页第六十八页，共107页。第68页/共107页第六十九页，共107页。 灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成灌注桩系指在工程现场通过机械

18、钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成(xngchng)的桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。的桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。 灌注桩分为灌注桩分为(fn wi)：沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。：沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。第69页/共107页第七十页，共107页。第70页/共107页第七十一页，共107页。第71页/共107页第七十二页，共107页。第72页/共107页第七十三页，共107页。第73页/共107页第七十四页，共107页。第74页/共107页第七十五页，共107页。第75页/共107页第七十六页，共107页。第76页/共107页

19、第七十七页，共107页。第77页/共107页第七十八页，共107页。挖孔灌注桩：无水、少水的密实土层，桩的直径或边长不小于挖孔灌注桩：无水、少水的密实土层，桩的直径或边长不小于1.4m，孔深一般不超过，孔深一般不超过20米。开挖、提升出土、排水、支撑米。开挖、提升出土、排水、支撑(zh chng)、立模板、吊装钢筋笼、灌注混凝上等作业。、立模板、吊装钢筋笼、灌注混凝上等作业。第78页/共107页第七十九页，共107页。第79页/共107页第八十页，共107页。 大直径锤击沉管灌注大直径锤击沉管灌注(gunzh)桩是指沉管直径桩是指沉管直径560mm700mm的锤击沉管灌注的锤击沉管灌注(gun

20、zh)桩，其桩靴和桩管沉到设计的深度后，在桩管内下入钢筋笼，灌注桩，其桩靴和桩管沉到设计的深度后，在桩管内下入钢筋笼，灌注(gunzh)砼，尔后开启振动锤和桩机卷扬机，边振动边将桩管拔起而成桩。砼，尔后开启振动锤和桩机卷扬机，边振动边将桩管拔起而成桩。 大直径大直径(zhjng)锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩第80页/共107页第八十一页，共107页。 “全夯式扩底灌注桩全夯式扩底灌注桩”成桩工艺及技术，是采用双管套合，沉管达成桩工艺及技术，是采用双管套合，沉管达到设计的最后贯入度要求后，抽出内管，在外管内灌注砼，然后插入内到设计的最后贯入度要求后，抽出内管，在外管内灌注砼，然后插入内管并锤击内

21、管，使外管内的砼挤出管外形成扩大头，再浇灌并锤击桩身管并锤击内管，使外管内的砼挤出管外形成扩大头，再浇灌并锤击桩身砼，使其形成密实、扩大的砼桩身。单桩承载力比同类型普通砼，使其形成密实、扩大的砼桩身。单桩承载力比同类型普通(ptng)桩提高桩提高1.53.0倍。倍。 第81页/共107页第八十二页，共107页。第82页/共107页第八十三页，共107页。第83页/共107页第八十四页，共107页。第84页/共107页第八十五页，共107页。第85页/共107页第八十六页，共107页。第86页/共107页第八十七页，共107页。第87页/共107页第八十八页，共107页。第88页/共107页第八

22、十九页，共107页。第89页/共107页第九十页，共107页。第90页/共107页第九十一页，共107页。第91页/共107页第九十二页，共107页。第92页/共107页第九十三页，共107页。第93页/共107页第九十四页，共107页。第94页/共107页第九十五页，共107页。 预制桩、沉管灌注桩在锤击或振动法下沉时，施工噪音大预制桩、沉管灌注桩在锤击或振动法下沉时，施工噪音大，污染环境，不宜在居住区周围使用。，污染环境，不宜在居住区周围使用。 预制桩用静压法施工可消除预制桩用静压法施工可消除(xioch)噪音污染，是城区预噪音污染，是城区预制桩的主要施工方法。制桩的主要施工方法。 钻孔桩

23、的施工过程振动、噪音小，是城区建筑的常用桩型钻孔桩的施工过程振动、噪音小，是城区建筑的常用桩型。 第95页/共107页第九十六页，共107页。 预制钢筋混凝土桩等挤土桩，具有如下危害：预制钢筋混凝土桩等挤土桩，具有如下危害： 饱和软土中，密集桩群施工，引起超静水孔隙水压力剧增，可达上覆饱和软土中，密集桩群施工，引起超静水孔隙水压力剧增，可达上覆土重土重1.4倍，甚至倍，甚至(shnzh)更高；更高； 地表隆起，桩区内地表隆起，桩区内50m，隆起总体积约为桩入土体积，隆起总体积约为桩入土体积40； 浅层土体水平位移和深层土体位移，影响范围分别达浅层土体水平位移和深层土体位移，影响范围分别达10倍

24、桩径和倍桩径和1倍桩倍桩长以上。长以上。 上述作用导致先打设桩被抬起、偏移，至弯曲或断裂。上述作用导致先打设桩被抬起、偏移，至弯曲或断裂。 控制沉桩挤土效应是市区选用预制桩的前提。控制沉桩挤土效应是市区选用预制桩的前提。 控制和减轻沉桩挤土影响的方法：设置防振沟、挤土井、预钻孔、排控制和减轻沉桩挤土影响的方法：设置防振沟、挤土井、预钻孔、排水砂井、控制沉桩速度以及水砂井、控制沉桩速度以及(yj)调整打桩流程等。调整打桩流程等。 钻孔灌注桩、挖孔灌注桩为非挤土桩，对邻近建筑物及地下钻孔灌注桩、挖孔灌注桩为非挤土桩，对邻近建筑物及地下管线危害很小。端部开口或半闭口管桩为部分挤土桩，但端部管线危害很

25、小。端部开口或半闭口管桩为部分挤土桩，但端部“土塞土塞”的承载力较封闭式桩小。的承载力较封闭式桩小。 “土塞土塞”效应效应第96页/共107页第九十七页，共107页。 受设备能力的限制，单节预制桩长度在受设备能力的限制，单节预制桩长度在30m以内，更长时需接桩以内，更长时需接桩。 预制钢筋混凝土桩不易穿透较厚的坚硬地层，沉桩困难时需采用预制钢筋混凝土桩不易穿透较厚的坚硬地层，沉桩困难时需采用(ciyng)射水辅助振动沉桩法。射水辅助振动沉桩法。 由于节长规格无法临时变更，沉桩无法达到设计标高时，就不得由于节长规格无法临时变更，沉桩无法达到设计标高时，就不得不截桩。不截桩。 因此除钢桩、嵌岩桩外

26、，受沉桩能力限制，预制混凝土桩、沉管因此除钢桩、嵌岩桩外，受沉桩能力限制，预制混凝土桩、沉管灌注桩桩径、桩长不可太大，单桩极限承载力一般不超过灌注桩桩径、桩长不可太大，单桩极限承载力一般不超过6000kN。 钻孔灌注桩直径可大至钻孔灌注桩直径可大至12m，桩长可达，桩长可达100m，适用各种地层，适用各种地层，桩端不仅可进入微风化基岩，且可扩底，挖孔灌注桩直径更可扩大，桩端不仅可进入微风化基岩，且可扩底，挖孔灌注桩直径更可扩大至至23m。 因此因此(ync)单桩的总承载能力大，单桩极限承载力可达单桩的总承载能力大，单桩极限承载力可达15000kN以上。以上。第97页/共107页第九十八页，共1

27、07页。江苏广电城工地江苏广电城工地3840吨桩基静载检测吨桩基静载检测(jin c)现场现场 第98页/共107页第九十九页，共107页。深长深长(shngchng)钻孔灌注桩钻孔灌注桩L120m/D250cm第99页/共107页第一百页，共107页。 灌注桩的优点是省去了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序，桩灌注桩的优点是省去了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序，桩不承受这些过程中的弯折和锤击应力，从而节省了钢材和造价。仅承受轴向不承受这些过程中的弯折和锤击应力，从而节省了钢材和造价。仅承受轴向压力压力(yl)时，按工作荷载要求通常只在上部配筋，混凝土不用接头，节约时，按工作荷载要求通

28、常只在上部配筋，混凝土不用接头，节约了钢的用量，也不需使用高标号混凝土，一般情况下，比预制桩经济。了钢的用量，也不需使用高标号混凝土，一般情况下，比预制桩经济。 预制桩的配筋往往是由搬运起吊和锤击时的施工预制桩的配筋往往是由搬运起吊和锤击时的施工(sh gng)工况来控工况来控制的，远远超过正常工作荷载对强度的要求，因此桩身混凝土标号、含筋制的，远远超过正常工作荷载对强度的要求，因此桩身混凝土标号、含筋率高，主筋要求通长配置，用钢量大。率高，主筋要求通长配置，用钢量大。 第100页/共107页第一百零一页，共107页。 预制桩预制桩接头常形成桩身的薄弱环节，沉桩的挤土效应接头常形成桩身的薄弱环

29、节，沉桩的挤土效应可使先打设的桩被抬起，如果接桩不牢固，可使上下两节桩脱开可使先打设的桩被抬起，如果接桩不牢固，可使上下两节桩脱开。 沉管灌注桩沉管灌注桩挤土效应可能使混凝土尚未结硬的邻桩被挤土效应可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断，对策是采取剪断，对策是采取“跳打跳打”顺序施工，待混凝土强度足够时再在顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。它的近旁施打相邻桩。 与预制桩相比，灌注桩桩身的混凝土质量不易控制和保证，与预制桩相比，灌注桩桩身的混凝土质量不易控制和保证，在地下、水下灌注混凝土过程中容易出现断桩、缩颈、露筋和夹在地下、水下灌注混凝土过程中容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象

30、。其中挖孔桩的施工质量比钻孔桩有保证，但其挖土和泥的现象。其中挖孔桩的施工质量比钻孔桩有保证，但其挖土和浇灌浇灌(jiogun)混凝土都必须在无水环境下进行。混凝土都必须在无水环境下进行。第101页/共107页第一百零二页，共107页。 钻（冲）孔灌注桩桩是在钻进过程中，用泥浆防止孔壁坍塌，并钻（冲）孔灌注桩桩是在钻进过程中，用泥浆防止孔壁坍塌，并藉泥浆的循环将孔内碎渣带出孔外，成孔过程中会使孔壁松弛并吸附藉泥浆的循环将孔内碎渣带出孔外，成孔过程中会使孔壁松弛并吸附泥皮、孔底沉淀钻渣，影响桩的承载能力。但在严格的管理、成熟的泥皮、孔底沉淀钻渣，影响桩的承载能力。但在严格的管理、成熟的工艺前提下，可使这类缺点的影响得到有效