新手必备桩基础工程培训讲义(基础知识)

桩基础

主要内容1.概述桩的功能及类型2.桩的承载机理3.单桩承载力4.桩基础设计软土层第一节

概述一、桩的应用1.历史十九世纪以前，木桩7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进步铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩(1897,Raymond)2.特点优点将荷载传递到下部好土层,承载力高沉降量小抗震性能好,穿过液化层承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较,施工造价低缺点施工环境影响,

预制桩施工噪音,

钻孔灌注桩的泥浆有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩3.适用条件(1)水上建筑物(2)深持力层,高地下水位(3)抗震地基(4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器

承台:将几个桩结合起来传递荷载1.低承台桩基

承台在地面以下,承台本身可承担部分荷载2.高承台桩基

承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥软土层二、桩基础的类型（按承台位置分类）低承台桩基高承台桩基No结构与地质资料桩型、桩长、桩距确定桩数n=P/R桩基中基桩承载力验算软弱下卧层验算实体深基础验算承台设计沉降计算桩基础的设计步骤四、4.2桩的类型承载性状施工方法成型方式效效应材料形状按尺寸软土层按不同的分分类标准，，叫法不同同。4.2.1桩的分分类一、按承承载性状分分类Q=Qp+QsTipresistance,Skinfriction端承型桩主要由桩端端承受极限限荷载,桩不长,桩端土坚坚硬摩擦型桩桩主要由桩桩侧壁与与土的摩摩擦力承承受极限限荷载,桩长径比比不很大大，桩端端土为粘粘土、粉粉土、砂砂土等端承型桩桩摩擦型桩桩端承桩摩擦端承承桩（嵌岩桩桩）摩擦桩端承摩擦擦桩二、按材材料：木桩、混混凝土、、钢筋混混凝土、、钢管（（型钢））桩、复复合桩钢筋混凝凝土：普通混凝凝土、预预应力混混凝土（离心预预制）、、高强混混凝土三、按按形状状按纵断面面：楔形形桩、树树根桩、、螺旋桩桩、多节节（分叉叉）桩、、扩底桩桩、支盘盘桩、微微型桩按横断面面：圆形形，八边边形，十十字桩、、X形桩桩身横断面四、按尺寸按断面(直径）的大小小：大直径桩:d800mm;小直径桩：d250mm；中等等直直径径桩桩：：250<d<800mm。按长长度度（（长长径径比比））：：长桩桩:40m<L≤≤80m；短短桩桩：：L≤15m；中长长桩桩：：15m<L≤≤40m；超超长长桩桩：：L>80m五、、按按施施工工方方法法施工工方方法法也也即即沉沉桩桩方方法法1预制制桩桩Prefabricatedpile挤土土桩桩，，部部分分挤挤土土桩桩2现场场灌灌注注桩桩Castinplace非挤挤土土桩桩，，部部分分挤挤土土桩桩1预制制桩桩2现场场灌灌注注桩桩气锤锤打打入入振动动沉沉桩桩静压压桩桩引孔孔,部分分挤挤土土,大面面积积地地面面隆隆起起不引引孔孔,挤土土桩桩成孔孔方方法法人工工挖挖孔孔螺旋旋钻钻正反反循循环环—地下下水水以以下下泥泥浆浆护护壁壁冲击击,夯扩扩,爆破破沉管管灌灌注注浇注注法法水上上水下下其他他振动动沉沉桩桩预制制桩桩10~13mPilePoint人工工挖挖孔孔桩桩螺旋旋钻钻扩底底桩桩人工工挖挖孔孔扩扩孔孔桩桩挤扩扩桩桩（（支支盘盘桩桩））六、、按按桩桩的的成成桩桩方方式式效效应应分类类：：非非挤挤土土桩桩、、部部分分挤挤土土桩桩、、挤挤土土桩桩1）挤挤土土桩桩：：实实心心预成桩效应：粘土：打桩→抗剪强度降低→停一定时间可恢复。无粘土：抗剪强度提高。2）部分挤土桩：H型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩成桩效应：影响不大。3）非挤土桩：钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩成桩效应：侧阻力有所降低。4.3单桩桩承承载载力力Bearingcapacityofasinglepile4.3.1单桩桩轴轴向向荷荷载载的的传传递递桩顶顶荷荷载载一一般般为为：：轴轴向向力力、、水水平平力力、、弯弯矩矩1.桩身身轴轴力力和和截截面面位位移移（（桩桩的的荷荷载载传传递递））在外载载作用用下，，土对对桩的的支承承力由由桩侧侧阻力力和桩桩端阻阻力两两部分分组成成。在外力力作用用下，，桩侧侧摩阻阻力开开始抵抵抗打打桩时时的荷荷载，，桩工工作状状态时时随着着外载载的作作用，，开始始摩阻阻力发发挥作作用，，只有有当桩桩端产产生位位移，，端阻阻力才才逐渐渐开始始作用用。2.影响荷荷载传传递的的因素素主要影影响根据长长径比比l/d桩的分分类：：短桩：：l/d＜10中长桩桩：l/d=10~40长桩：：l/d=40~100超长桩桩：l/d＞1002.影响荷荷载传传递的的因素素（1）桩端端土与与桩周周土的的刚度度比Eb/Es对于中中长桩桩：Eb/Es增大，，桩端端分担担荷载载的比比例增增加。。（2）桩土土刚度度比Ep/Es对于中中长桩桩：Ep/Es增大，，桩端端分担担荷载载的比比例增增加。。Ep/Es超过1000后，影影响不不大。。当Ep/Es＜10端阻接接近零零，因因此：：对于于砂桩桩、碎碎石桩桩、灰灰土桩桩等，，应按按复合合地基基设计计。当桩长长增大大(例如l／d＞25)时，桩端分分担荷荷载减减少。。因桩身身压缩缩变形形大，，桩端端反力力尚未未发挥挥，桩桩顶位位移已已超过过实用用所要要求的的范围围，此此时传传递到到桩端端的荷荷载极极为微微小。。因此此，很很长的的桩实实际上上总是是摩擦擦桩，，用扩扩大桩桩端直直径来来提高高承载载力是是徒劳劳的。。(4)长径比比l/d单桩的的破坏坏形式式屈曲破破坏—取决于桩桩身的的材料料强度度整体剪剪切破破坏--取决于桩桩端土土的支支承力力刺入破破坏---取决于桩桩周土土强度度屈曲破破坏—取决于桩桩身的的材料料强度度桩的直直径比比较小小且穿穿过桩桩周土土的抗抗剪强强度比比较低低（如如淤泥泥等软软土）），桩桩端进进入比比较坚坚硬的的岩石石，一一般端端承桩桩和嵌嵌岩桩桩属于于屈曲曲破Q-S曲线（（荷载载-沉降））出现现急剧剧破坏坏的陡陡降段段，其其沉降降量很很小，，有明明确的的破坏坏荷载载。桩的承承载力力取决决于桩桩身材材料强强度整体剪剪切破破坏--取决于桩桩端土土的支支承力力Q-S曲线有有明显显的拐拐点，，有陡陡降段段，有有明显显的破破坏荷荷载。。桩的承承载力力主要要取决决于桩桩端土土的支支承力力。一般桩桩基属属于本本情况况。刺入破破坏---取决于桩桩周土土强度度当桩周周土和和桩尖尖土的的抗剪剪强度度比较较均匀匀时，，桩在在轴向向荷载载作用用下将将出现现刺入入破坏坏。桩桩顶荷荷载主主要由由桩侧侧阻力力来承承担，，桩端端阻力力极微微，桩桩的沉沉降量量较大大。Q-S曲线为为“渐渐进破破坏””的缓缓变型型，无无明显显拐点点。桩的承承载力力主要要取决决于桩桩周土土的抗抗剪强强度4.3.2单桩竖竖向承承载力力的确确定取决于于两个个方面面：桩身材材料强强度地层支支承力力极限承承载力力：承载力力特征征值：：安全系系数K=2单桩竖竖向承承载力力特征征值确确定方方法:静载荷荷试验验按土的抗剪剪强度指标标确定按经验公式式确定1.静载荷试验验获得单桩承承载力最可可靠的方法法次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱锚桩桁架架法,2400吨桩顶试验中中1、进行静载载试验的工工程：静载荷试验验是评价单单桩承载力力最为直观观和可靠的的方法，其其除了考虑虑到地基土土的支承能能力外，也也计入了桩桩身材料强强度对于承承载力的影影响。对于地基基基础设计等等级：甲、、乙级建筑筑物必须通通过静载荷荷试验。对于地基条条件复杂，，桩施工质质量可靠性性低等建筑筑桩基必须须通过载荷荷试验。2、试验数量量：在同一一条件下的的试验数量量，不宜少少于总数的的1%，并不少于于3根。工程总总桩数在50根以内时不不应少于2根。3、预制桩完完成后的间间歇时间：：时间要求：：砂类土间间歇时间不不少于10天；粉土和和粘性土不不少于15天；饱和粘粘性土不少少于25天。原因：对于于预制桩，，由于打桩桩时土中产产生的孔隙隙水压力有有待消散，，土体因打打桩扰动而而降低的强强度随时间间逐渐恢复复，为了使使试验能真真实反映桩桩的承载力力。单桩竖向向承载力力特征值值确定方方法:按规定确确定Qu，2.确定单桩桩竖向承承载力特特征值的的规范经经验公式式《地基基础础规范》指出：单单桩竖向向承载力力特征值值的确定定应符合合下列规规定：（1）单桩竖竖向承载载力特征征值应通通过单桩桩竖向静静载荷试试验确定定。单桩桩竖向承承载力特特征值取取单桩竖竖向静载载荷试验验所得单单桩竖向向极限承承载力除除以安全全系数2。（2）地基基础设设计等级为丙丙级的建筑物物，可采用静静力触探及标标准贯入试验验参数确定。。（3）初步设计时时单桩竖向承承载力特征值值可可按下式估算算：式中：桩桩端阻力、、桩侧阻力特特征值，由当当地静载荷试试验结果统计计分析算得。。4.5桩的负摩问题题负摩阻正摩阻(1)桩周附近地面面大面积堆载载(2)大面积降低地地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇遇水湿陷(5)砂土液化、冻冻土融解负摩阻4.5.1负摩擦的产生生条件引起桩侧负摩摩阻力的条件件是，桩侧土土体下沉必须须大于桩的下下沉。负摩擦力的确确定：负摩阻阻力成为荷载载的一部分对于下部为岩岩石的端承桩桩,可能全桩为负负阻力,对于一般桩,因为桩土都有有变形,视二者的相对对位移量和方方向4.5.2负摩擦力的计计算4.6桩的平面布置置原则桩的平面布置置实例桩的平面布置置实例4.6桩的平面布置置原则4.6.1一般原则2.桩基中各桩受受力应比较均均匀，布桩时时应尽可能使使上部荷载的的中心与群桩桩的横截面形形心重合或接接近；1.当承台承受偏偏心作用时，，应增加桩基基横截面的惯惯性矩，对群群桩基础，宜宜采用外密内内疏的布置方方式；3.桩的中心距桩的间距过大，承台体积增加，造价增加，有时基础间的空间不允许；桩的间距过小，桩的承载能力不能充分发挥，且给施工带来较大困难。一般情况下：大面积桩群，桩的最小中心距还应适当加大。桩在平面上可可布置为：方方形（或矩形形）、三角形形、多边形、、梅花形；条条形基础下的的桩，可采用用单排或双排排，也可采用用不等距。

柱下桩基墙下桩基圆（环）形桩基4.6.2布桩方法举例例对横墙下桩基基，可在外纵纵墙之外设一一至二根“探探头”桩。在有门洞口的的墙下布桩应应将桩设置在在门洞的两侧侧。外纵墙下"探头"桩"探头"桩架式承台重墙下架式承台桩4.7桩基承台设计计类型：柱下独立承台台、柱下或墙墙下条形承台台梁、筏板承承台和箱形承承台。作用：是将桩联结成成一个整体，，并把建筑物物的荷载传到到桩上，因而而承台应具有有足够的强度度、刚度。桩基承台设计计内容：构造；计算：受弯、、受冲切、受受剪、局压承承载力，4.7.1桩基承台构造造要求1.承台的平面尺尺寸和厚度：：厚度≥300㎜，宽度≥500㎜。平面尺寸：承承台边缘至边边桩中心距离离不应小于桩桩的直径或边边长，且边缘缘挑出部分应应≥150㎜，对于条形承承台梁应≥75㎜。筏形、箱形承承台：承台板厚度：：宜≥250㎜，且板厚与计计算取段最小小跨度之比不不宜小于1/20。2.混凝土：≥C20。3.钢筋保护层厚厚度：台底钢钢筋的混凝土土保护层厚度度宜≥70㎜。当有混凝土土垫层时不应应小于40㎜，4.钢筋配置：承台的配筋按按计算确定，，对于矩形承承台板，宜双双向均匀配置置，钢筋直径径宜≥φ10，间距应满足足100～200㎜；对于三桩承承台，应按三三向板带均匀匀配置，最里里面3根钢筋相交围围成的三角形形，应位于柱柱截面范围以以内[见图]。承台梁的纵向向主筋应≥φ12，架立筋≥φ10，箍筋直径≥≥φ6。筏形、箱形承承台配筋与筏筏基、箱基相相同。5.桩顶与承台的的连接构造桩顶嵌入长度度：为保证群群桩与承台之之间连接的整整体性，桩顶顶应嵌入承台台一定长度，，对大直径桩桩宜≥100㎜；对中等直径径桩宜≥50㎜。桩顶主筋锚锚固长度：：混凝土桩桩的桩顶主主筋应伸入入承台内，，其锚固长长度宜≥30倍钢筋直径径（Ⅰ级）,≥35倍（Ⅱ、Ⅲ级）对于抗拔桩桩基应≥40倍。6.承台之间的的连接构造造单桩桩基承承台宜在双双向设置联联系梁。两桩桩基承承台：宜在在其短向设设置联系梁梁。有抗震要求求的柱下独独立承台：：宜在双向向设置联系系梁。联系梁顶面面宜与承台台顶位于同同一标高，，梁宽应≥≥250㎜，梁高可取取承台中心心距的1/10～1/15。配筋：计算算、构造。。7.承台台埋埋深深：：应≥≥600㎜㎜；在季季节节性性冻冻土土等等地地区区≥≥1000㎜㎜。保证证承承台台周周围围填填土土质质量量、、密密实实性性。。d4.8桩基基础础设设计计的的一一般般步步骤骤①进行行调调查查研研究究，，场场地地勘勘察察，，收收集集资资料料；；②综综合合勘勘察察报报告告、、荷荷载载情情况况、、使使用用要要求求、、上上部部结结构构条条件件等等确确定定桩桩基基持持力力层层；；③选择桩桩材，确确定桩的的类型、、外形尺尺寸和构构造；④确定单单桩承载载力；⑤根据上上部结构构荷载情情况，初初步拟定定桩的数数量和平平面布置置；⑥根据桩桩的平面面布置，，初步拟拟定承台台的轮廓廓尺寸及及承台底底标高；；⑦验算作用用与单桩桩上的竖竖向和横横向荷载载；⑧验算承承台尺寸寸和结构构强度；；⑨必要时时验算桩桩基的整整体承载载力和沉沉降量，，当桩端端下有软软弱下卧卧层时，，验算软软弱下卧卧层的地地基承载载力；⑩单桩设设计、绘绘制桩和和承台的的结构及及施工详详图。4.8.1必要的资资料准备备建筑物类类型及规规模;岩土工程程勘查报报告;施工机具具和技术术条件;环境条件件;检测条件件;及当地桩桩基工程程经验等等。4.8.2选定桩型型，确定定单桩竖竖向及水水平承载载力1、桩型、、截面和和桩长的的选择。。桩型：：上部部结构构的型型式、、荷载载、地地质条条件、、环境境条件件及当当地的的施工工条件件和经经验。。从楼层层数和和荷载载大小小来看看（如如为工工业厂厂房可可将荷荷载折折算为为相应应的楼楼层数数）：：10层以下的，，可考虑采采用直径500㎜左右的灌注注桩和边长长为400㎜的预制桩；；10～20层的可采用用直径800～1000的灌注桩和和边长为450～500㎜的预制桩；；20～30层的可用直直径1000～1200㎜㎜的钻（冲、、挖）孔灌灌注桩和边边长大于等等于500㎜的预制桩；；30～40层的可用直直径大于1200㎜㎜的钻（冲、、挖）孔灌灌注桩和边边长为500～550㎜的预应力管管桩和大直直径钢管桩桩；楼层更更多的高层层建筑所采采用的挖孔孔灌注桩直直径可达5m。截面尺寸：：实心方桩桩边长为300㎜～500㎜L=25～30m（现场预制制）L≤12m（工厂预制制）地质条件:一般当土中中存在大孤孤石、废金金属以及花花岗岩残积积层中未风风化的石英英脉时，预预制桩难以以穿透；当当土层分布布很不均匀匀时，混凝凝土预制桩桩的预制长长度难以控控制；在场场地土层比比较均匀的的条件下，，采用质量量易于保证证的预应力力高强混凝凝土管桩比比较合理。。桩长：1）桩的长度度主要取决决于桩端持持力层的选选择。桩端端最好选择择在进入坚坚硬土层或或岩层，采采用嵌岩桩桩或端承桩桩；当坚硬硬土层埋藏藏很深时，，宜采用摩摩擦桩基，，桩端应尽尽量达到低低压缩性、、中等强度度的土层上上。2）桩端进入入持力层的的深度（1~3d）：粘性土、粉粉土≥2d，砂类土≥≥1.5d,碎石类土≥≥1d,当存在软弱弱下卧层时时,桩端以下硬硬持力层厚厚度≥4d,嵌岩桩进入入微风化或或中等风化化的岩体的的最小深度度≥0.5m.3)当硬持力层较较厚且施工条条件允许时，，桩端进入持持力层的深度度尽可能达到到桩端阻力的的临界深度,以提高桩端阻阻力.临界深度:砂、碎石类土土临界深度=（3～10）d（d为桩径）粘性土、粉土土临界深度=（2～6）d嵌岩灌注桩桩桩端以下三倍倍桩径范围内内应无软弱夹夹层、断裂破破碎带和洞穴穴分布；并应应在桩底应力力扩散范围内内无岩体临空空面。4）同一建筑物物避免同时采采用不同类型型的桩（如用用摩擦桩和端端承桩，但用用沉降缝分开开除外）。5）同一基础相相邻桩的标高高差，对于非非嵌岩端承桩桩不宜超过相相邻桩的中心心距，对于摩摩擦型桩，在在相同土层中中不宜超过桩桩长的1/10。6）桩长、桩型型初步确定后后，即可定出出桩的截面面面积，并初步步确定承台的的底面标高。。7）一般建筑物物层数多、荷荷载大，宜采采用大直径的的桩。尤其是是大直径的人人工挖孔桩。。目前国内最最大人工挖孔孔桩的直径为为5m。确定桩型、桩桩长后，可初初步确定桩的的截面尺寸。。→承台埋深深：满足结构构和施工要求求。→确定单桩竖向向及水平承载载力。2.确定单桩竖向向及水平承载载力4.9.5桩的质量检验验桩基础属于地地下隐蔽工程程，尤其是灌灌注桩，极易易出现缩颈、、夹泥、断桩桩或沉渣过厚厚。目的：检验桩身结构构的完整性和和单桩承载力力，并进行施施工监督、现现场记录和质质量检验。桩的质量检验验方法：（1）开挖检查：：桩顶标高、、桩的位置（（轴线）、桩桩顶质量（完完整性和混凝凝土强度）。。（2）抽芯法：在在灌注桩身内内钻孔（直径径100～150㎜），取混凝土土芯样进行观观测和单轴抗抗压强度试验验，了解混凝凝土有无离析析、空洞、桩桩底沉渣和夹夹泥等现象。。（3）声波透视法法：检测桩身身完整性，即即缺陷位置、、程度。利用用超声波在不不同混凝土中中传播速度检检验桩身质量量。（4）动测法：PDA（打桩分析仪仪）大应变测测定法，检测测单桩承载力力。PIT（桩身完整性性分析仪）包包括锤击激振振等小应变动动测。检测数量：小应变：灌注注桩，100%，预制桩，50%大应变：灌注注桩，30%，预制桩，20%复合地基部分土体被增增强或被置换换，形成由地地基土和竖向向增强体共同同承担荷载的的人工地基。。常见的方式式有：水泥土土搅拌桩复合合地基;CFG(水泥粉煤灰碎碎石桩）复合合地基；旋喷喷桩复合地基基；灰土挤密密桩或土挤密密桩复合地基基等等。桩基基与与复复合合地地基基有有什什么么区区别别：复合合地地基基和和桩桩基基两两种种相相同同之之处处，，都都是是在在天天然然地地基基不不能能满满足足设设计计承承载载力力要要求求情情况况下下，，考考虑虑桩桩土土共共同同承承担担上上部部荷荷载载。复合地基和桩桩基之间的区区别应该从以以下几个方面面考虑：1.传力路径桩基较复合地地基传力更明明确。桩基：：上部荷载-承台-桩-桩间土。复合合地基：上部部荷载-垫层-加固层（桩土土混合区域））。2.荷载传递深度度复合地基处理理深度较桩基基要浅，其目目的还是以处处理地基提高高地基土的承承载力为目的的。桩基础则则是其作用是是将上部结构构荷载通过桩桩身传到地基基深部强度较较高、压缩性性较小的岩(土)层上，从而提提供更高的承承载能力并减减小基础沉降降和不均匀沉沉降。3.处理目的复合地基的目目标是提高地地基的承载力力，改善地基基土性能。桩桩基的目的是是把上部作用用直接传递到到深层持力层层，但其在承承台下部受力力机理则与复复合地基差不不多。4.桩身材料复合桩基，为为全刚性。复复合地基：散散体，半刚，，刚。5.桩土共同作用用桩基考虑桩身身尺寸效应，，复合地基则则不然。这反反映出，桩基基中的基桩可可以单独分离离出来考虑受受力计算，而而复合地基必必须作为整体体进行研究，，单独剥离出出来基桩将毫毫无意义。6.建筑物基础埋埋深桩基时不宜小小于建筑物高高度的1/18;天然地基和复复合地基时不不宜小于建筑筑图高度的1/15。问题汇总1、勘察报告上上提参数的依依据。答：两个途径径，一是规范范，而是试验验。2、同一栋楼内内桩长差距较较大有什么影影响。答：如果是设设计图纸本身身就是长短桩桩，那就是合合理的，如果果是施工的时时候出现了长长短桩，是要要分析原因的的，一般要处处理。3、从理论上讲最最短桩长是多多少，什么样样的地质可以以用较短的桩桩长。答：L/d<10为较短的桩，，一般不采用用。端承桩的的时候会用到到短桩，比如如说桩端进入入岩石内。4、如果桩长过过短，按照勘勘察所提供的的数据验算，，数据较低，，有很多设计计觉得不符合合规范要求。。一般指的是是那些问题？？如何使这些些问题，顺利利通过？如何何解决审图中中心的疑问？？答：如果是摩摩擦桩，太短短的话已经失失去桩的意义义，也就是说说作用不大大。5、管桩爆桩，，如何进行补补桩？答：设计单位位会根据具体体情况给出补补桩的方案。。6、地下车库什什么情况下，，需要打桩？？什么情况下下需要打抗拔拔桩或承压桩桩？如果不打打桩有什么解解决方法，与与打桩相比，，成本如何？？有何优缺点点？答：纯地下车车库一般不大大桩。当地下下水位比较高高，抗浮水位位不满要求