桩基选型与设计-重庆设计院

桩基基选选型型与与设设计计重庆庆市市设设计计院院主要要内内容容1.基桩桩的的种种类类和和选选型型2.桩基基础础的的种种类类和和型型式式3.桩基基础础设设计计4.桩基基的的选选择择1、基基桩桩的的种种类类和和选选型型1.1桩的的起起源源和和发发展展1.桩基基础础是是最最古古老老的的基基础础形形式式，，是是人人类类进进步步史史上上一一笔笔重重要要的的文文化化遗遗产产，，是是人人类类文文明明的的结结晶晶在中中国国的的起起源源距距今今6000~7000年的的新新石石器器时时代代———浙江江余余姚姚新新石石器器时时代代文文化化遗遗址址人类类的的起起源源距距今今12000~14000年———智利利文文化化遗遗址址2.近、、现现代代桩桩基基的的发发展展19世纪纪后后期期，，国国际际上上生生产产了了混混凝凝土土桩桩和和钢钢桩桩；；中国国在在20世纪纪20年代代开开始始采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土预预制制桩桩和和灌灌注注桩桩，，木木桩桩、、混混凝凝土土桩桩、、钢钢筋筋混混凝凝土土桩桩三三者者并并举举；；20世纪纪30年代代，，上上海海外外滩滩许许多多大大型型建建筑筑物物采采用用木木桩桩或或木木桩桩上上接接一一段段混混凝凝土土桩桩；；1943年，，当当时时我我国国第第一一高高楼楼———上海海国国际际饭饭店店（（83.8m，地地下下二二层层，，地地上上22层）），，采采用用木木桩桩支支撑撑的的最最高高建建筑筑；；1.1桩的的起起源源和和发发展展1949年后后，，桩桩基基础础大大规规模模应应用用和和发发展展；；20世纪60年代，钻钻孔灌注注桩和爆爆扩桩迅迅速发展展，为在在不同地地区、不不同土层层中应用用桩基础础提供了了可能性性；20世纪70年代早期期，主要要桩型为为预制方方桩（小小型）；；20世纪70年代后期期，引进进日本的的钢管桩桩和打桩桩设备，，进入了了重力桩桩型时期期；20世纪90年代后，，随着机机具能力力的提高高，大直直径、超超深度灌灌注桩逐逐渐推广广应用（（杭州湾湾跨海大大桥最大大桩直径径2.8m，深120m）；20世纪末期期，随着着高强度度预应力力管桩（（PHC）的引进进，在打打桩中占占据主导导地位，，钢桩明明显减少少；随着工程程建设的的发展，，异形桩桩迅速发发展——桩墙技术术（地下下连续墙墙）、咬咬合桩、、水泥搅搅拌桩、、劲性水水泥土墙墙（SMW）等；浅层地基基的桩基基、复合合地基的的桩工技技术与桩桩基同步步发展1.2桩的分类类和选型型1.按材料分分：木桩、石石桩、混混凝土（（水泥））桩、钢钢筋混凝凝土桩、、钢桩2.按成桩条条件分：：预制桩——主要桩型型为钢筋筋混凝土土桩、预预应力混混凝土管管桩、钢钢桩灌注桩——主要有大大直径灌灌注桩、、沉管灌灌注桩3.按施工时时对周围围地基土土的影响响（应力力状态））分类挤土桩——打入桩、、螺旋桩桩部分挤土土桩或低低扰动土土桩——打入桩、、CFA桩非挤土桩桩1.2桩的类型型及分类类1.2桩的类型型及分类类4.按桩径（（设计直直径d）大小分分类：小直径桩桩：d≤250mm；中等直径径桩：250mm<d<800mm；大直径桩桩：d≥800mm。5.按桩的使使用功能能分类：：竖向抗压压桩；竖向抗拔拔桩；水平受荷荷桩；复合受荷荷桩：承承受竖向向、水平平向荷载载均较大大的桩。。1.3我国现今今的桩型型体系1.4桩型选用用应遵循循的原则则桩型的选选择必须须经过认认真的技技术经济济分析,且需遵循循以下原原则:1.必须与地地质条件件相适应应,因地制宜宜,结合地质质条件和和当地经经验选用用。2.选择适宜宜的桩型型，发展展不同的的相应桩桩型，与与建筑结结构匹配配。3.桩型选择择和桩基基工程需需符合资资源节约约型、环环境友好好型的基基本国策策。4.桩型选择择应着眼眼于在相相同条件件下和要要求下的的先进性性，经济济、高效效、安全全和满足足工程寿寿命的要要求。5.一种新的的桩型的的选用必必须经过过科学实实验和工工程实践践的考验验。1.5基桩选型型中常见见的一些些认识问问题1.将嵌岩桩桩一律视视为端承承桩，导导致将桩桩端嵌岩岩深度不不必要的的扩大，，增加成成桩难度度，延长长施工周周期，增增加工程程造价。。2.在软土地地区使用用无须排排土排浆浆的沉管管灌注桩桩、夯扩扩桩和粉粉喷桩等等，对这这类桩得得挤土效效应或施施工质量量控制认认识不足足。3.预制桩的的质量稳稳定性高高于灌注注桩的概概念导致致了不少少工程事事故。4.人工挖孔孔桩质量量稳定可可靠的习习惯性思思维常常常与实际际不符。。低水位非非饱和土土时质量量稳定性性较高；；高水位饱饱和土施施工隐患患大、质质量成疑疑；特别是有有淤泥质质软土夹夹层时危危险性增增大。5.扩底桩用用于持力力层较好好、桩较较短的端端承型灌灌注桩，，可取得得较好的的技术经经济效益益。1.6基桩的发发展趋势势1.以数值分分析为核核心的岩岩土力学学。2.智能化的的岩土测测试技术术。3.开发和维维护更好好的新桩桩型：目前占市市场主导导地位的的是打入入桩（约约占全球球桩的50%）；PHC桩是打入入桩中最最为流行行的一种种桩型；；钻孔灌注注桩适应应性强，，对周围围环境影影响小，，只要有有先进的的钻机和和钻具，，可以不不受地层层条件的的限制，，也可满满足大直直径超深深度高承承载力的的需要；；CFA桩（连续续螺旋钻钻孔灌注注桩）发发展迅速速；套管CFA介于传统统钻孔灌灌注桩和和CFA之间。4、成（沉沉）桩工工艺与设设备更趋趋现代化化：与旋挖式式钻机相相比，全全套管全全回转液液压钻机机正在迅迅速发展展5、试桩和和测桩的的信息化化检测技技术。1.7几种新型型的灌注注桩1.钻孔挤扩扩多支盘盘灌注桩桩技术挤扩支盘盘桩是在在普通钻钻孔灌注注桩的基基础上发发展起来来的，20世纪80年代未期期发明了了用于支支盘挤扩扩成型的的液压设设备，适适用于水水上水下下各种环环境及各各种地质质条件，，使挤扩扩支盘桩桩成为一一种普遍遍适用的的新技术术。岩石扩底底钻头1.7几种新型型的灌注注桩2.钻孔扩底底灌注桩桩技术钻孔扩底底灌注桩桩施工时时当柱状状钻头钻钻到设计计持力层层后，采采用特殊殊的扩底底机械和和钻头，，通过加加压撑开开钻头的的扩孔刀刀刃使之之旋转切切削地层层，从而而扩大钻钻孔灌注桩的的底部。。钻孔扩扩底灌注注可以充分利用用桩底岩岩土层承承载力高高的特点，从而而大大提提高单桩桩承载力力，节约造价。。可视旋旋挖扩底底桩是其其中一种。1.7几种新型型的灌注注桩3.钻孔灌注注桩后压压浆技术术钻孔灌注注桩桩侧侧的泥皮皮过厚和和桩底沉沉渣过厚厚。在钻钻孔灌注注桩施工工过程中中，在钢钢筋笼上上设置桩桩底压浆浆管和桩桩侧压浆浆管，等等混凝土土达到一一定强度度，从压压浆管压压入高压压水泥浆浆使桩侧侧泥皮和和桩底沉沉渣得到到加固。。后注浆浆后的单单桩承载载力提高高30%~100%。4.钻孔复合合桩技术术采用钻孔孔的方法法植入钢钢筋混凝凝土预制制桩。先先在预定定的位置置钻孔，，然后将将接好的的钢筋混混凝土预预制桩放放入钻孔孔中心，，将注浆浆管插入入桩底把把高压水水泥浆压压入桩与与钻孔的的空隙中中，等水水泥浆凝凝固后就就形成一一个钻孔孔复合桩桩。设计计时桩身身质量全全部由预预制桩承承担，灌灌注桩的的桩身缩缩颈、离离析，甚甚至断桩桩问题如如何得到到根本解解决，桩桩身质量量绝对可可靠。二、桩基基础的种种类和型型式2.1桩基概述述1.深基础：：埋深较较大，以以下部坚坚实土层层或岩层层作为持持力层的的基础。。2.桩基：桩桩与连接接桩顶和和承接上上部结构构的承台台组成的的深基础础。3.基桩：群群桩中的的单桩。。4.承台：将将各桩联联成一整整体，把把上部结结构传来来的荷载载转换、、调整分分配于各各桩，由由桩传到到深部较较坚硬的的、压缩缩性小的的土层或或岩层。。5.适用：当当浅层土土质不满满足承载载力和变变形要求求，不适适宜采取取地基处处理方法法。2.2桩基的种种类1.按桩的数数量和受受力划分分单桩基础础：采用用一根桩桩，以承承受上部部结构(柱)荷载的基基础群桩基础础：由2根以上桩桩组成的的基础复合桩基基：由桩桩和承台台底地基基共同承承担荷载载的桩基基2.按承台与与地面相相对位置置分：低承台桩桩基：承承台底面面位于地地面以下下。多用用于工业业与民用用建筑高承台桩桩基：承承台底面面高出地地面。多多用于桥桥梁、水水利。2.2桩基的种种类2.3桩基础的的适用范范围1.天然地基基承载力力和变形形不能满满足要求求的高重重建筑物物；2.承载力基基本满足足要求、、但沉降降量过大大，需利利用桩基基础减少少沉降的的建筑物物；3.重型工业业厂房和和荷载很很大的建建筑物；；4.软弱地基基或某些些特殊性性土上的的各类永永久性建建筑；5.作用有较较大水平平力和力力矩的高高耸结构构物的基基础或需需以桩承承受水平平力或上上拔力的的其他情情况；6.需要减弱弱其振动动影响的的动力机机器基础础，或以以桩基作作为地震震区建筑筑物的抗抗震措施施；7.地基土有有可能被被水冲刷刷的桥梁梁基础；；8.需穿越水水体和软软弱土层层的港湾湾与海洋洋建筑物物基础。。3.桩基础础设计计3.1桩基设设计原原则桩基是是由桩桩、土土和承承台共共同组组成的的基础础，设设计时时应考考虑三三者共共同作作用。。各部部作用用起多多大，，取决决于桩桩变形形。桩基按按极限限状态态设计计法设设计，，应满满足承承载能能力极极限状状态和和正常常使用用极限限状态态的要要求。建筑桩桩基分分三个个安全全等级级。3.2桩基设设计的的基本本内容容1.桩的类类型及及几何何尺寸寸的选选择；；2.单桩竖竖向（（和水水平向向）承承载力力的确确定；；3.确定桩桩的数数量、、间距距和平平面布布置；；4.桩基承承载力力和沉沉降验验算；；5.桩身结结构设设计；；6.承台设设计；；7.绘制桩桩基施施工图图。3.3桩基础础的分分析计计算1.所有桩桩基础础都应应进行行承载载能力力计算算,计算内内容包包括：：按使用用功能能，受受力特特征进进行竖竖向向(压.拔)和水平平承载载力计计算,不宜超超过承承载力力特征征值。。某某些条条件下下群桩桩基础础宜考考虑桩桩.土、承承台共共同作作用；；桩身及及承台台进行行承载载力计计算：：桩身身露出出地面面或桩桩侧为为可液液化土土、极极限承承载小小于50KPa（或不不排水水抗剪剪强度度小于于10KPa）土层层中的的细长长桩尚尚应进进行桩桩身压压屈验验算；；对混混凝土土预制制桩尚尚应按按施工工阶段段,吊装.运输,锤击作作用进进行强强度验验算柱端平平面以以下存存在的的软下下卧层层时应应验算算软弱弱下卧卧车层层承载载力；；对位于于坡地地、岸岸边的的桩基基应进进行桩桩基稳稳定性性验算算；按现行行抗震震设计计规范范规定定进行行抗震震验算算。3.3桩基础础的分分析计计算2.下列桩桩基应应进行行变形形验算算：桩端持持力层层为软软弱土土的一一,二级桩桩基以以及桩桩端持持力层层为粘粘土,粉土或或存在在软弱弱下卧卧层一一级建建筑桩桩基,应验算算沉降降并考考虑上上部结结构与与基础础共同同作用用.沉降不不超过过建筑筑沉降降允许许值；；受水平平荷载载较大大或对对水平平变位位要求求严格格的一一级建建筑桩桩基应应验算算水平平位移移。3.下列桩桩基应应进行行桩身身和承承台抗抗裂和和裂缝缝宽度度验算算：根据使使用条条件要要求混混凝土土不得得出现现裂缝缝的桩桩基应应进行行抗裂裂验算算；使用上上需限限制裂裂缝宽宽度的的桩基基应进进行裂裂缝宽宽度验验算。。4.建于软软土上上的一一、二二级建建筑桩桩基施施工过过程和和使用用期间间必须须进行行沉降降观测测直到到稳稳定。。3.4桩的布布置1.对柱基基宜采采用一一柱一一桩，，在结结构设设置变变形缝缝处，，也可可两柱柱合用用一桩桩，但但宜上部柱合合力作用用点与桩桩中心重重合。3.4桩的布置置1.对柱基宜采采用一柱柱一桩，，在结构构设置变变形缝处处，也可可两柱合合用一桩桩，但宜上部柱合力作作用点与与桩中心心重合。2.置于岩石上的的非挤土土桩基，，桩间净净距不宜宜小于0.5m。3.群桩可采用三三角形、、矩形、、梅花形形等布置置方式，，其中心心宜与上上部荷载载合力作作用点重重合，并并使群桩桩在受水水平力和和力矩较较大方向向有较大大抗弯截面模量量。4.对于剪力力墙下多多桩基础础，宜将将桩布置置于纵横横墙相交交处或墙墙下；对单排桩桩的条形形承台，，当承台台侧向无无支承长长度过长长时，应应在适当当部位增增设垂直直于承台台的连系系梁。3.4桩的布置置5.柱、剪力力墙采用用椭园桩桩基础时时，宜使使桩中心心和柱、、剪力墙墙的形心心重合。6.地下室钢钢筋混凝凝土挡墙墙下桩基基础应在在桩顶设设置垂直直于挡墙墙的连系系梁或板板；3.4桩的布置置5.柱、剪力力墙采用用椭园桩桩基础时时，宜使使桩中心心和柱、、剪力墙墙的形心心重合。6.地下室钢钢筋混凝凝土挡墙墙下桩基基础应在在桩顶设设置垂直直于挡墙墙的连系系梁或板板；7.桩嵌入完完整岩石石的深度度不宜小小于0.2m，对于倾倾斜岩面面，宜将将岩面整整平。3.5特殊条件件下的桩桩基1.斜坡、边边坡上桩桩基设计计原则：：新建斜坡坡、边坡坡上的建建筑桩基基工程应应与建筑筑边坡工工程统一一规划，，同步设设计，合合理确定定施工顺顺序；对建于边边坡的桩桩基，不不得将桩桩支承于于边坡潜潜在的滑滑动体上上;桩端进入入潜在滑滑裂面以以下稳定定岩土层层内的深深度应能能保证桩桩基的稳稳定，且且宜采取取有效措措施避免免桩基础础承担的的竖向荷荷载传至至边坡支支护结构构；3.5特殊条件件下的桩桩基1.斜坡、边边坡上桩桩基设计计原则：：新建斜坡坡、边坡坡上的建建筑桩基基工程应应与建筑筑边坡工工程统一一规划，，同步设设计，合合理确定定施工顺顺序；对建于边边坡的桩桩基，不不得将桩桩支承于于边坡潜潜在的滑滑动体上上;桩端进入入潜在滑滑裂面以以下稳定定岩土层层内的深深度应能能保证桩桩基的稳稳定，且且宜采取取有效措措施避免免桩基础础承担的的竖向荷荷载传至至边坡支支护结构构；建筑桩基基与边坡坡应保持持一定的的水平距距离；建建筑场地地内的边边坡必须须是完全全稳定的的边坡，，当有崩崩塌、滑滑坡等不不良地质质现象存存在时，，应进行行整治，，确保其其稳定性性；桩基础邻邻近边坡坡边缘时时，应考考虑边坡坡的变形形对地基基承载力力降低和和桩基础础变形加加大的不不利影响响并对建建筑物基基础地基基稳定性性进行验验算;3.5特殊条件件下的桩桩基距离边坡坡位置较较近的桩桩基，宜宜进入边边坡坡脚脚以下；；位于填方方边坡桩桩基、存存在岩石石外倾软软弱结构构面的边边坡桩基基，应验验算最不不利荷载载效应组组合下桩桩基的整整体稳定定性和基基桩的水水平承载载力；斜坡上的的桩基，，宜根据据完整岩岩面的倾倾斜度适适当加大大嵌岩深深度，桩桩基之间间宜设置置连系梁梁，外露露桩基桩桩身配筋筋应按上上部结构构柱构造造；承担较大大水平荷荷载的斜斜坡上桩桩基，确确定嵌岩岩深度时时，应验验算斜坡坡处岩体体的抗剪剪承载力力。嵌岩岩段岩体体存在外外倾结构构面时，，应验算算外倾结结构面以以上岩体体的抗滑滑稳定性性；建筑跨越越边坡形形成吊脚脚楼时，，应加强强边坡桩桩基础与与吊层结结构间的的整体性性。3.5特殊条件件下的桩桩基2.洞室附近近桩基设设计原则则：位于洞室室地基上上的桩基基，应严严格执行行“动态态设计，，信息化化施工””；应对洞室室地基进进行稳定定性评价价；对洞室围围岩岩体体结构面面的不利利组合，，应进行行局部稳稳定性验验算，并并采取措措施避免免洞室因因局部岩岩体的失失稳而危危及洞室室地基的的整体稳稳定性；；当洞室顶顶板为完完整岩石石且顶板板厚度较较大，桩桩基础直直接放置置在其上上时，应应验算桩桩端下顶顶板岩体体的的抗抗冲切承承载力；；当桩端下下洞室的的顶板厚厚度较小小或桩端端下顶板板岩体的的抗冲切切承载力力不能满满足时，，桩端应应落至洞洞室底板板,且桩基在在洞穴室室及相关关部份宜宜按柱构构造。3.5特殊条件件下的桩桩基按洞室形形态和顶顶板完整整程度，，可将顶顶板岩体体视作梁梁、板、、拱、壳壳等自承承重结构构进行结结构力学学分析和和验算；；对地基承承载力、、变形及及稳定性性有不利利影响的的洞室，，应综合合分析后后采取封封填加固固、衬砌砌加固、、贯穿式式顶撑、、锚杆锚锚固、锚锚喷支护护、结构构跨越等等措施。洞室旁边边桩基础础进入稳稳定地基基时，宜宜采取有有效措施施避免桩桩基础承承担的竖竖向荷载载传至洞洞室。3.5特殊条件件下的桩桩基3.填土地基基桩基础础设计原原则：对需要大大面积填填土的建建筑场地地，宜先先填土并并保证填填土的密密实性；；对新近填填土的建建筑场地地，宜先先采用强强夯等措措施夯实实地基；；对填土土土坡建筑筑场地，，宜先实实施边坡坡支挡结结构；抗拔桩基基设计时时应根据据桩基所所处的环环境类别别和相应应裂缝控控制等级级，验算算桩身的的抗裂和和裂缝宽宽度。4.桩基的选选择4.1桩基的选选择原则则1.选择桩型型和工艺艺时，应应对建筑筑物的特特征(建筑结构构类型、、荷载性性质、桩桩的使用用功能、、建筑物物的安全全等级等等)、地形、、工程地地质条件件(穿越土层层、桩端端持力层层岩土特特性)、水文地地质条件件(地下水类类别、地地下水位位标高)、施工机机械设备备、施工工环境、、施工经经验、各各种桩施施工法的的特征、、制桩材材料供应应条件、、造价以以及工期期等进行行综合性性研究分分析后，，并进行行技术经经济分析析比较，，最后选选择经济济合理、、安适宜宜的桩型型和成桩桩工艺。。4.1桩基的选选择原则则2.桩基选型型应当考考虑以下下因素地质条件件上部结构构类型荷载特征征施工技术术条件与与环境环境因素素造价因素素工期因素素安全因素素。4.2按地质条条件确定定桩型时时1.对于砂层层或硬土土层、岩岩层埋深深较浅的的地质情情况，可可优先选选择灌注注桩。2.淤泥质土土层较厚厚的地质质情况不不适宜采采用灌注注桩，以以免造成成缩径夹夹泥等现现象，应应选择能能保证桩桩身质量量和成型型的预制制桩。3.在石灰岩岩作持力力层、“上软下硬硬、软硬硬突变”等地质条条件下，，不宜采采用预应应力管桩桩施工。。4.土层及软软岩可适适用于旋旋转挤压压灌注桩桩。5.冲孔灌注注桩一般适用用粘土、、粉土、、砂土、、填土、、部分卵卵石、碎碎石土及风化化岩层，，能穿透透旧基础础，建筑筑垃圾及及大孤石石等障碍碍物。4.2按地质条条件确定定桩型时时6.螺旋钻机机钻孔：：适用于于一般粘粘土层、、砂土及人工填土土地基，不适适于淤泥质土土，对于含建建筑垃圾的杂杂填土层、大大卵石层，成成孔难度大。。7.旋挖钻机一般般适用粘土、、粉土、砂土土、填土、部部分卵石、碎碎石土及岩层。8.沉管灌注桩宜宜用于黏性土土、粉土和砂砂土。9.持力层为岩基基可选择钻孔孔灌注桩或人人工挖孔桩（（其它桩型很很难进入岩层层）。4.2按地质条件确确定桩型时10.岩溶地区选择择桩型，首先先考虑有无办办法避开复杂杂地质环境，，其次考虑能能否分散载荷荷到溶岩上，，最后才是选选择“一桩一一柱”的桩型型。当上覆土层足足够深和能提提供高桩侧摩摩阻力的黏土土层时，可选选择合适的单单桩承载力和和桩径，采用用摩擦桩，不不触及基岩，，从而避开岩岩溶；如基岩埋藏较较浅或上覆土土层无法提供供有效的桩侧侧阻力，只能能按端承桩设设计桩基时，，就应该考虑虑分散上部结结构的荷载减减少溶洞塌的的风险，采用用低承载力的的群桩加局部部或整体筏板板的做法；在溶岩浅埋、、地下水又不不丰富时，可可选择挖孔桩桩，但应做好好超前钻探，，探明下卧溶溶洞的分布，，承载力不能能取大；岩溶地区地下下水较丰富，，采用灌注桩桩较难保证桩桩身质量时，，应优先考虑虑采用预制桩桩和预应力管管桩；岩溶地区地质质复杂，岩面面高低变化极极大，且溶洞洞内多有填充充物，尚无可可靠的物探办办法能充分探探明地下岩溶溶的分布以规规避桩底存在在溶洞的风险险，应慎用一一柱一桩。4.3按上部结构类类型确定桩型型时1.砖混、框架、、框剪、框筒筒、全剪力墙墙、全筒、排排架、刚架等等结构形式及及其不同的长长高比具有不不同的刚度、、整体性及其其对地基变形形的不同适应应能力。2.不同的桩型成成桩工艺、桩桩端持力层、、桩的长径比比、排列与布布置等，具有有不同的竖向向和水平承载载力与变形性性状。4.4按荷载类型确确定桩型时荷载特征或作作用特征是指指荷载的动静静态、恒载与与可变荷载的的大小、偶然然荷载的大小小、竖向压、、拔荷载的大大小，竖向荷荷载的偏心距距、水平荷载载的大小及其其变化特征。。上述这些因素素都将制约桩桩的竖向、水水平承载力要要求以及桩基基的工作性状状。结构设计计人员应根据据建筑物荷载载的不同，确确定出合适的的单桩承载力力。若单桩承载力力过大