PPT地基基础高校讲义课件49章苏德利老师原创5

第一一节节概概述述第8章桩桩基基础础设设计计第六六节节桩桩基基础础设设计计第四四节节竖竖向向荷荷载载下下单单桩桩承承载载力力本章章讲讲授授内内容容第二二节节桩桩基基础础的的类类型型第三三节节桩桩基基施施工工工工艺艺与与检检测测—简介介第五五节节竖竖向向荷荷载载下下群群桩桩的的工工作作状状态态回顾顾与与思思考考天然然地地基基人工工地地基基深基基础础浅基基础础方案案组组合合造价价低低；；易施施工工；；安全全合合理理；；技术术先先进进。。方案案选选择择??第一一节节概概述述桩基基础础：：（桩基）桩体（基基桩）低承台：：其底面面低于地地面工业与民民用建筑筑中常用用低承台台桩基础础桩基础作作用：将将荷载通通过桩传给埋藏较深的坚硬硬土层，或通过过桩身周周围的摩擦力传传给地基基，以满足足承载力力、稳定定性和变变形的要要求。承台高承台：：其底面面高于地地面上部结构构承台桩坚硬土层层(a)低承台桩桩基础(b)高承台桩桩基础一、桩基基础的适适用范围围与特性性当建筑场场地浅层层地基土土比较软软弱，不不能满足足地基承承载力和和变形要要求时，，又不宜宜采用地地基处理理措施时时可考虑虑选择桩桩基础，，利用深深层坚实实的岩土土层作持持力层；；桩基可承承受大而而复杂的的荷载，，适宜各各种地质质条件；；减少沉降降与不均均匀沉降降，适于于沉降要要求严格格的高层层建筑、、重型工工业厂房房、高耸耸构筑物物等；抗震性好好，平面面布置灵灵活，对对结构体体系适应应性强；；造价高，，施工复复杂，有有噪音、、卫生等等环境问问题。二、桩基基设计内内容桩基设计计的基本本内容包包括下列列各项：：（1）选择桩桩的类型型和几何何尺寸；；（2）确定单单桩竖向向(和水平向向)承载力设设计值；；（3）确定桩桩的数量量、间距距和布置置方式；；（4）验算桩桩基的承承载力和和沉降；；（5）桩身结结构设计计；（6）承台设设计；（7）绘制桩桩基施工工图。设计桩基基应先根根据建筑筑物的特特点和有有关要求求，进行行岩土工工程勘察察和场地地施工条条件等资资料的搜搜集工作作；设计计时应考考虑桩的的设置方方法及其其影响。。第二节桩桩基基础的类类型一、按桩桩基础承承载性状状分类按桩侧与与桩端阻阻力大小小及分担担比例差差异，分为如下下两大类类：端承型桩桩摩擦型桩桩摩擦端承承桩：荷载主要要由桩端端阻力承承担，桩桩侧阻力承担担部分荷荷载；端承承桩桩：（l/d≤10）荷载绝大大部分由由桩端阻力承担担，桩侧侧阻力不不计。端承摩擦擦桩：荷载主要要由桩侧侧阻力承承担，桩桩端阻力承担担部分荷荷载；摩擦擦桩桩：（l/d较大）荷荷载绝大大部分由由桩侧阻力承担担，桩端端阻力不不计。软弱土层层较坚硬土层极软弱土土层坚硬土层(c)摩擦端承承桩(d)端承桩较软弱土土层软弱土层层较坚硬土层(a)摩擦桩(b)端承摩擦擦桩二、按桩桩基础使使用功能能分类竖向抗压压桩：主主要承受受竖向荷荷载；竖向抗拔拔桩：主主要承受受上拔荷荷载；水平受荷荷桩：主主要承受受水平荷荷载；复合受荷荷桩：承承受竖向向、水平平荷载均均较大。。三、按桩桩径大小小分类1.小桩桩径：d≤250mm，基础加固固，复合合基础；；2.中等等桩径：：250mm＜d＜800mm，工业与民民用建筑筑工程中中应用较较多；3.大桩桩径：d≥800mm，用于单独独基础。。成桩过程程中对地地基土结结构有扰扰动，并并产生挤挤土效应应，引发发施工环环境问题题。四、按桩桩基础成成桩方法法分类1.非挤挤土土桩：：取土成孔孔，干作作业法、、泥浆护护壁法、、套管护壁壁法施工工；2.挤土土桩桩：未取土成成孔，沉沉管灌注注桩、锤锤击等法法施工的实心预预制桩，，桩位处处土完全全被挤开开，土结构受破破坏；3.部分分挤土桩桩：部分取土土，如预预钻孔打打入式预预制桩、、部分挤土灌灌注桩及及打入式式敞口预预制（管管）桩等。提示：成桩方法法应根据据地基土土特性，，视挤土土后对地地基与桩桩身结构构是否有有利，一一般饱和和软土不不宜挤土土，松散散砂土则则宜。五、按桩桩基础桩桩身材料料分类1.混凝凝土桩：：预制桩：：工厂或或现场预预制成型型（预应应力）灌注桩：：现场挖挖孔就地地浇筑配筋筋：：可配筋筋；可不不配筋；；预应力力（预制制）；截面形式式：圆形形、方形形、三三角形（（预制））、实心心、空心（预预制）。。2.钢桩桩：形状：钢钢管桩与与H形桩。特点：抗抗弯压，，宜施工工，造价价高，腐腐蚀。用两种材材料组合合而成的的桩如钢管内内填砼组组合，上上部钢管管下部砼砼组合等等。工艺3.复合合材料桩桩：第三节桩桩基施工工工艺与与检测—简介一、预制制桩预制种类类：断面尺寸寸：300mm×300mm~550mm××550mm方形桩三角形桩桩空心桩适合合静压法施施工适合软土土层，增增加侧面积与与摩阻力力。减小挤土土效应，，砂土地基中空空腔射水水助沉Φ400~500，壁厚80mm，长8~12m。敞口管桩桩钢筋砼桩桩预制桩接接头工艺艺：浆锚接头头：用硫磺磺胶泥或或环氧树树脂制成成黏合剂剂，桩体上留留插筋下下留插孔孔，浆锚锚结合。。焊接接头头：每段端端部预埋埋角钢或或钢板，，施工时时上下段对对接，用用扁钢贴贴焊成整整体。法兰盘接接头：预埋管管法兰盘盘螺栓连连接或焊焊接。浆锚接头头焊接接头头法兰盘接接头预埋件法兰盘内插管贴板预留孔预应力钢钢筋砼桩桩（预制制桩）特点：利利用桩的的主筋作作预应力力张拉钢钢筋，通通过预应力力减小桩桩身砼的的拉应力力和弯拉拉应力，提提高抗冲冲击力、、抗弯能能力。钢桩特点：强强度高，，抗冲击击疲劳，，贯入能能力强，，便于加工工运输，，挤土效效应小，，但，造价高宜宜腐蚀，，慎重选选用。圆形管桩桩H形桩2.沉桩桩施工工工艺锤击式锤击方式式蒸汽锤柴油锤液压锤特点产生振动动、挤土土、噪音音；引起地面面附加沉沉降或隆隆起；应采取监监控与防防护措施施；适于松软软土质和和空旷地地区。静压式采用液压压或机械械方法对对桩顶施施加静压压沉桩。。特点：无无振动和和噪音，，适于软软土地带带城区。。振动式采用振动动锤使桩桩周围土土受扰动动或液化化，地地基强度度与阻力力降低而而沉桩入入土，有有噪音与与挤土影影响。二、灌注注桩灌注桩系系指在工工程现场场通过机机械钻孔孔、钢管管挤土或或人力挖挖掘等手手段在地地基中成成孔并在在其内放放置钢筋筋笼、灌灌注混凝凝土而成成的桩。。减少施工工工序，，桩不用用承受弯弯折与锤锤击应力力，节省省钢材和和造价，，对基岩岩起伏变变化大的的地质条条件适应应性强。。地下“隐隐蔽”施施工质量量不易保保证。优点：缺点：1.沉管管灌注桩桩沉管方法法：锤击击、振动动、静压压均可施工程序序就位沉管浇筑振动拔管浇灌放钢筋笼笼成型优点：造造价低，，管内无无水作业业桩身砼砼质量好好；缺点：产产生缩颈颈、夹土土、断桩桩，因挤挤土效应应相邻桩可可能破坏坏。防治措施施：控制拔管管速度，，快振慢慢拔；合理选择择打桩顺顺序：““跳打””；采用“复复打法””。桩尖构造造2.钻孔孔灌注桩桩：护筒指用机械械方法取取土成孔孔灌注桩桩施工程序序湿作业法法就位成孔浇筑钢筋笼放导管成型钻头泥浆钻杆泥浆泵钻机导管钢筋笼砼浇注漏斗斗湿作业法法适用于于地下水水位较高高的地质质条件；；干作业法法适用于于地下水水位以上上干土层层桩基。。优点：无无挤土、、无振动动、噪音音小，对对邻近建筑物影影响小，，城区高高层建筑筑常用。。缺点：泥泥浆沉淀淀不易清清除，承承载力降降低，沉降量量增大大。防治措措施：：浇灌灌前清清底，，夯填填或注注水泥泥浆。。尺寸：：一般般600~800mm，，较大3000mm。。3.挖挖孔灌灌注桩桩：指用人人工方方法挖挖掘成成孔（（护壁壁：砼砼），，安放钢钢筋笼笼，灌灌注混混凝土土而成成的桩桩。优点：：可直直接鉴鉴别检检验成成孔质质量，，干作业业，桩桩身质质量易易保证证无挤挤土效效应影响响，施施工简简单，，造价价低。。活瓣圆圆台形形模板板适用条条件：：粘性性土和和地下下水位位较低低的条件件，忌忌在含含水砂砂层中中施工工，防防止产生生流砂砂塌孔孔。宜宜做大大直径径桩，，单桩承承载力力大。。缺点：：劳动动条件件差。。三、承承台施施工（1）独立立桩基基承台台，施施工宜宜先深深后浅浅；（2）承台台埋置置较深深时，，应对对邻近近建筑筑物、、市政政设置置采取取必要要的保保护措措施，，并应应在施施工期期间进进行检检测；；（3）挖土土应分分层进进行，，高差差不宜宜过大大，软软土地地区的的基坑坑开挖挖时，，基坑坑内土土面高高度应应保持持均匀匀，高高差不不宜超超过1m。四、桩桩基检检测规规定（1）桩位放放样允允许偏偏差δ：群桩桩δ≤20mm；单排排桩δ≤10mm。（2）预制桩桩的桩桩位偏偏差（（mm）必须须符合合下述述规定定：①垂直直基础础梁的的中心心线：：δ≤100+0.01H（H为施工工现场场地面面标高高与桩顶顶设计计标高高的距距离））；②沿基基础梁梁的中中心线线：δ≤150+0.01H；③桩数数为1~3根桩基基中的的桩：：δ≤100；④桩数数为4~16根桩基基中的的桩：：δ≤1/2桩径或或边长长；⑤桩数数大于于16根桩基基中的的桩：：a)最外边边的桩桩：δ≤1/3桩径或或边长长；b)中间桩桩：δ≤1/2桩径或或边长长。（3）灌注桩桩的桩桩位偏偏差(mm)必须符符合表表8-11的规定定，桩桩顶标标高至至少要比设设计标标高高高出0.5m。（4）桩身身质量量检测测方法法和数数量的的规定定设计等等级为为甲级级或地地质条条件复复杂、、成桩桩质量量可靠靠性低低的灌灌注桩桩，应应进行行成桩桩质量量检测测，检检测方方法可可采用用动测测法，，对于于大直直径桩桩还可可以采采用钻钻心取取样、、预先先埋管管超声声波法法。质质量抽抽查数数量不不应少少于总总数的的30%，且不不得少少于20根；其其他桩桩的抽抽检数数量不不应少少于总总数的的20%，且不不应少少于10根；对对混凝凝土预预制桩桩及地地下水水位以以上且且终孔孔后经经过检检验的的灌注注桩，，抽检检数量量不应应少于于总桩桩数的的10%，且不不得少少于10根；每每根柱柱子的的承台台下至至少抽抽检一一根。。五、桩桩及桩桩基础础的构构造要要求1.摩摩擦型型桩中中心距距≥3d，扩底灌灌注桩桩中心心距≥≥1.5D；；2.扩底直直径D≤3d（（桩身直直径））；3.桩桩进入入持力力层深深度为为1~3d，嵌岩灌灌注桩桩嵌入入硬质岩层层深度度≥0.5m；4.布置桩桩时，，桩基基承载载力合合力点点应与与荷载载标准准组合合合力作作用点点重合合；5.预预制桩桩混凝凝土≥≥C30，灌注桩桩≥C20，预应力力桩≥C40；注：d－桩身身直径径；D－扩底底直径径。6.桩的主主筋应应按计计算确确定。。打入入式预预制桩桩最小小配筋筋率0.8%，静静压式式预制制桩最最小配配筋率率0.6%，灌注注桩最小小配筋筋率0.2~0.65%（小小径取取大值值）。。7.配配筋长长度：：按计计算确确定，，同时时考虑虑地形形地质质条件件情况；；8.桩桩顶嵌嵌入承承台内内的长长度≥≥50mm，，主筋深深入承承台内的锚锚固长长度：：(HPB235级)≥30d（主筋直直径）），（HRB335、、400级）≥35d（（主筋直直径））；9.桩的混混凝土土强度度必须须达到到设计计强度度的70%时才可可起吊吊，达达到100%才时可搬运运及打桩；；10.承台及地下下室周围的的回填土，，应满足密密实性要求求。混凝土预制制桩配筋构构造示意图图预制桩的吊吊点位置和和弯矩图（a）双点起吊吊（b）单点起吊吊在吊运和吊吊立时，桩桩在自重作作用下产生生的弯曲应应力与吊点点的数量和和位置有关关。桩长在在18m以下者，起起吊时一般般用双点吊吊或单点吊吊；在打桩桩架龙门吊吊立时，采采用单点吊吊。吊点位位置应按吊吊点间的正正弯矩和吊吊点处的负负弯矩相等等的条件确确定，如图图8-11所示，图中中，q为桩单位长长度的重力力，K为考虑桩在在吊运过程程中可能受受到的冲击击和振动而而取的动力力系数，可可取1.3。桩在运输或或堆放时的的支点应放放在起吊吊吊点处。第四节竖竖向荷载载下单桩承承载力一、竖向荷载下下单桩的荷荷载传递孤立的一根根桩称为单单桩，群桩桩中的一根根桩称为基基桩，群桩桩中考虑群桩效应的的一根桩称称为复合基基桩。桩侧阻力与与桩端阻力力的发挥过过程就是桩桩-土体系荷载载的传递过过程。——桩侧总摩阻阻力；——桩端总阻力力。Q

根据Qs/Q和Qp/Q的大小，定定性地将桩桩分为摩擦擦桩（Qs/Q大致在0.8以上）、端端承摩擦桩桩（Qs/Q大致在0.6－0.75左右）、端端承桩（Qp/Q大致在0.8以上）和摩摩擦端承桩桩（Qp/Q大致在0.6－0.75左右）。二、单桩承载力力的破坏模模式单桩承载力力的破坏模模式是指其其达到破坏坏时所表现现出的特征征，主要有有五种特征征：（1）桩身材料料屈服(压屈)，端承桩和和超长摩擦擦桩都可能能发生这种种破坏；（2）持力层土土整体剪切切破坏，当当桩穿过软软弱土层支支承于较硬硬持力层时时易发生这这种破坏；；（3）刺入剪切切破坏，常常见于均质质土中的摩摩擦桩；（4）沿桩身侧侧面纯剪切切破坏，当当桩底软弱弱不能提供供承载力，，仅靠桩侧侧摩阻力承承担荷载的的纯摩擦桩桩的破坏模模式；（5）在上拔力力作用下沿沿桩身侧面面纯剪切破破坏。三、单桩竖竖向承载力力桩基破坏类类型桩材料强度度：端承桩桩控制因素素地基承载力力：主要控控制因素单桩承载力力特征值确确定规定：：1.单桩竖竖向承载力力特征值应应通过单桩桩竖向静载载荷试验确确定，试桩桩数≥1%总数数，且≥3根；2.地基基基础设计为为丙级的建建筑物，单单桩承载力力特征值可可由静力触触探和标准准贯入试验验参数确定定；3.初步设设计时，可可按公式估估算。（一）静静载荷试试验试验装置置：锚桩反力力装置试桩压重千斤顶支墩横梁压重平台台反力装装置小梁横梁锚桩试桩锚桩千斤顶单桩竖向向极限承承载力：：荷载Q沉降量ss=40mm陡降点Qu12(1)Q~s曲线有明明显陡降降段时，，取陡降降点Qu。(2)Q~s曲线呈缓缓变形时时，取s=40mm所对应的的Qu。单桩竖向向承载力力特征值值：Ra=Qu/2（二）静力触探探法静力触探探试验探头电测装置静力加压装置qcfsiQuk=u∑liβifsi+αqcAp预制单桩桩极限承承载力标标准值：：（双桥头头）fsi—桩侧摩阻阻力平均均值；qc—桩端阻力力平均值值；α—桩端阻力力修正系系数；βi—第i层土摩阻阻力修正正系数；；u—桩身周长长；li—第i层土内桩桩身长度度；Ap—桩端面积积（m2）。（三）按经验公公式估算算用于初估估单桩承承载力特特征值及及桩数：：Quk=Qsk+Qpk=u∑liqsik+qpkApqsik—桩侧极限限摩阻力力标准值值；qpk—桩端极限限阻力标标准值；；单桩承载载力特征征值：Ra=Quk/k1.按单单桩极限限承载力力确定单单桩承载载力特征征值k—一般可取取2.0。（四）桩身材料料验算1.钢筋筋混凝土土桩竖向向抗压承承载力设设计值Q=φ（fcAp+fyAs)fc—桩身混凝凝土轴心心抗压强强度设计计值；fy—主受力钢钢筋抗压压强度设设计值；Ap、As—桩身及桩桩纵向钢钢筋断面面积；φ—桩纵向弯弯曲系数数，一般般φ=1.0，高承台桩桩φ=0.25~1.0。。2.混凝凝土桩竖竖向抗压压承载力力设计值值Q≤ψcfcApψc—工作条件件系数，，预制取取0.75，灌注取0.6~0.7。四、单桩桩水平承承载力单桩水平平承载力力取决于于桩的材材料与断断面尺寸寸、入土土深度、、土质条条件及桩桩顶约束束条件等等因素。。桩水平承承载力一一般通过过现场荷荷载试验验确定，，亦可用用理论方方法确定定。五、单桩桩抗拔承承载力高耸建（（构）筑筑物、受受地下水水浮力作作用的地地下结构构物等桩桩基受上上拔力作作用。单桩抗拔拔承载力力由抗拔拔静载荷荷试验确确定。一、群桩桩的工作作状态(a)单桩受力力(b)群桩受力力当桩距较较小时，，桩间摩摩擦力叠叠加，承承载作用用相互削削减；桩端应力力叠加，，地基受受力大；；结论：群群桩承载载力小于于单桩承承载力之之和。第五节竖竖向向荷载下下群桩的的工作状状态在一个承承台下至至少有两两根以上上的桩，，这样的的桩称为为群桩。。1.端承型群群桩端承型群群桩中基基桩（桩桩群中的的单桩））与（独独立）单单桩相近近，桩与与桩的相相互作用用、承台台与土的的相互作作用，都都小到可可忽略不不计，端端承型群群桩的承承载力可可近似取取为各单单桩承载载力之和和。2.摩擦型群群桩在竖向荷荷载作用用下，其其桩顶荷荷载的大大部分通通过桩侧侧阻力传传递到桩桩侧和桩桩端土层层中，其其余部分分由桩端端承受。。由于桩桩端的贯贯入变形形和桩身身弹性压压缩，对对于低承承台群桩桩，承台台底土也也产生一一定反力力，使得得承台底底土、桩桩间土、、桩端土土都参与与工作，，形成承承台、桩桩、土共共同工作作，群桩桩中基桩桩的工作作性状明明显不同同于（独独立）单单桩，群群桩承载载力不等等于各单单桩承载载力之和和，群桩桩的沉降降也明显显地超过过单桩。。这称之之为群桩桩效应。。（1）桩侧阻阻力的群群桩效应应及群桩侧侧阻的破破坏图8-4群桩侧阻阻力破坏坏模式（a）整体破破坏（Sa≤3d）（b）非整体体破坏（（桩距较较大）图8-5群桩端阻阻的破坏坏模式在群桩侧侧阻呈整整体破坏坏的情况况下，桩桩端演变变底面积积与桩群群投影面面积相等等的单独独实体墩墩基（图图8-5a）。当群桩侧侧阻呈单单独破坏坏时，各各桩端阻阻的破坏坏与单桩桩相似（（图8-5b）。（2）端阻力力的群桩桩效应及及桩端阻阻的破坏坏φφNG0W0hlaa0bb0二、群桩桩地基承承载力验验算把群桩连连同周围围土体作作为一实实体深基基础来分分析。Pl+h=γ(l+h)+(N+G0+W0)/ab≤fazG0、W0—承台及桩体的的超重（超过同体积积土重部分））φ—各土层摩擦角角平均值a=a0+2ltanφ/4b=b0+2ltanφ/4三、群桩地基基软弱下卧层层验算当桩端持力层层下存在软弱弱下卧层时，，必须验算其其强度是否满满足要求。计计算方法同浅浅基础。四、群桩地基基沉降计算与与变形验算将群桩地基作作为一实体深深基础来分析析；采用荷载效应应准永久组合合，不计风载载与地震荷载载；变形特征：沉沉降量、沉降降差、倾斜与与水平位移。。第六节桩桩基础设计设计要求1.桩基有足足够的竖向与与水平承载力力；2.桩基的沉沉降与水平位位移在允许范范围内；3.桩身挠曲曲在允许范围围内；4.设计方案案在技术与经经济上应合理理可行。设计步骤1.调研、搜搜集设计资料料；2.确定桩基基持力层；3.选定桩材材、桩型、尺尺寸、确定基基本构造；4.计算并确确定单桩垂直直承载力；5.初拟桩的的平面布置和和数量；6.拟定承台台尺寸和底面面高程；7.验算，结结构设计；8.绘结构施施工图。一、设计资料料的收集1.上部结构构的类型、尺尺寸、构造和和使用要求；；2.工程地质质勘察报告；；3.当地建材材与施工能力力、条件（包包括施工机具具、方法、经经验等）；4.施工场地地及周围环境境（包括交通通、进出场条条件、周围建建筑要求、环环境要求等））。二、桩型、桩桩身断面尺寸寸及桩长的选选择（一）桩型的的选择考虑因素1.荷载大小小及性质；2.工程地质质条件；3.施工条件件。选择要求1.桩型；2.施工工艺艺；3.工期要求求；4.桩型特点点的利用。1.经济合理理；2.安全适用用。（二）桩断面面尺寸的选择择1.混凝土灌灌注桩断面形式：圆圆形沉管灌注桩直直径：300~500mm；钻孔灌注桩直直径：500~1200mm；扩底钻孔灌注注桩：扩底直直径1~2d.扩底钻孔灌注注桩2.混凝土预预制桩断面形式：方方形、圆形、、三角形等断面尺寸：≤≤550mm3.桩长的选选择考虑因素：主要桩端持力力层选择，同时考虑桩的材料及施施工工艺。