第1章-桩基类型与选型课件

桩基础设计与施工

第1章桩基类型与选型

讲授教师：杨曌武汉科技大学城建学院土木系结构教研室2012年3月桩基础设计与施工

第1章桩基类型与选型讲授教师：杨曌11.1概述1.1.1桩基及其安全等级概念：桩基础简称桩基，是由基桩和连接于基桩桩顶的承台共同组成，承台之间用承台梁相互连接。（桩是深入土层的柱型构件，桩与桩顶的承台组成深基础，简称桩基。）1.1概述1.1.1桩基及其安全等级2低承台桩，高承台桩-------承台底面是否高出地面。单桩承台，群桩承台-------承台下桩数。安全等级：3级，根据破坏后果的严重性，详P1表1-1，低承台桩，高承台桩-------承台底面是否高出地面。3表3.1.2

建筑桩基设计等级

(建筑桩基技术规范JGJ94-2008)设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑（3）体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑（4）20层以上框架－核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑（5）场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑（6）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级除甲级、丙级以外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑表3.1.2建筑桩基设计等级

4桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。主要承受竖向荷载，还承受水平荷载（风，土，地震等）桩基通过作用于桩尖（或称桩端）的地层阻力和桩周土层的摩擦力支撑竖向荷载、依靠桩侧土层的侧向阻力支撑水平荷载。桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的5一般在下列情况下应用桩基：1、荷载较大、地基软弱；2、技术经济指标、施工条件、质量比较；3、高耸建筑对倾斜要求严格；4、设备基础对地基变形有严格限制；5、地基沉降对相邻建筑影响较大；6、抗液化和处理软弱地基。一般在下列情况下应用桩基：61.1.2桩基承载力影响因素1）穿越土层特征（强度、变形和应力）2）桩端持力层特征（强度、变形）3）桩的几何特征1.1.2桩基承载力影响因素7第1章-桩基类型与选型课件84）桩体材料强度5）群桩几何参数6）成桩方法4）桩体材料强度91.2基桩的分类群桩中的单桩称为基桩。1.2.1按桩的使用功能：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩1）竖向抗压桩：承受轴心压力为主2）竖向抗拔桩：承受轴向拔力荷载为主，拉拔荷载依靠桩侧摩阻力承受。1.2基桩的分类群桩中的单桩称为基桩。103）水平受荷桩：承受水平荷载或弯矩。港口码头的板桩、基坑支护桩等都是主要承受作用在桩上的水平荷载，桩身要承受弯矩，其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力、或水平支撑和拉锚平衡。4）复合受荷桩：竖向、水平荷载均较大3）水平受荷桩：承受水平荷载或弯矩。港口码头的板桩、基坑支护11第1章-桩基类型与选型课件121.2.2按承载性状1）竖向荷载桩分为摩擦桩、端承摩擦、摩擦端承、端承桩Qu=Qsu+QpuQu---桩的竖向极限荷载；Qsu---桩侧总极限摩阻力；Qpu---桩端总极限阻力1.2.2按承载性状13摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9Qu端承摩擦：0.9Qu>Qpu≥Qsu摩擦端承：0.9Qu>Qsu>Qpu摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9142）横向荷载桩分为主动桩、被动桩区别：由于桩身变位引起土体受压为主动桩；由于土体挤压桩身产生的土压力为被动桩。（土压力由什么原因产生，桩是主动挤压土还是被动挤压土。）2）横向荷载桩151.2.3按桩身材料1）木桩。单根木桩的长度大约为十余米，不利于接长。耐久性差2）钢桩。型钢和钢管两大类。型钢有各种形式的板桩，主要用于临时支挡结构或码头工程。H型及I型钢桩则用于支撑桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。优点：挤土效应小，抗冲击性好，施工方便；缺点：造价高。3）钢筋混凝土桩预制桩和灌注桩。取材方便、价格便宜、耐久性好。1.2.3按桩身材料161.2.4按成桩方法1）打入桩：将预制桩用击打振动的方式打入地层至设计要求的标高。打入的机械有：自由落锤、蒸汽锤、压缩空气锤、振动锤等。2）灌注桩：沉管灌注桩：将钢管（钢壳）打入地层到设计标高，然后灌注砼，灌注砼过程中可逐渐将钢管拔出，或将钢管留在土中。1.2.4按成桩方法17钻孔灌注桩：使用机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、长螺旋和短螺旋等，适用于不同的土层。为提高灌注桩的承载力，可将桩身逐步局部扩大，形成扩底桩。挖孔桩：采用人工或机械挖掘开孔，放置钢筋笼、浇灌混凝土。钻孔灌注桩：使用机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、183）静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设计标高。4）螺旋桩：在木桩或砼桩的底部接一段螺旋的钻头，藉旋转机械将桩拧入土层至设计标高，现已少用。目前桩型正在发展中，如20世纪90年代出现的压力灌浆微型桩，利用压浆提高桩的承载力等。3）静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设计标高。19第1章-桩基类型与选型课件201.2.5按成桩方式对土层的影响分类1）挤土桩。也成排土桩。原始土层结构遭到破坏，主要有打入或压入的预制桩，封底的钢管桩沉管式就地灌注桩等。2）部分挤土桩，也称微挤土桩。成桩过程中，桩周围的土层受到轻微的扰动，土的原始结构和工程性质的变化不明显，主要有打入小截面的I型、H型钢桩、钢板桩、开口式钢管桩。1.2.5按成桩方式对土层的影响分类213）非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同的土排出，桩周围的土较少受到扰动。但有应力松弛现象。主要有各种形式的挖孔、钻孔桩等3）非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同的土排出221.3桩的选型及布置原则1.3.1桩的选型原则建筑物本身的要求。如：对不均匀沉降的敏感程度、荷载的大小、性质和工期的要求等。工程地质和水文地质条件。如：埋深较浅采用端承桩，对于比较疏松的土层采用挤土桩比较合适，土层是否具有可液化、震沉性质。场地的环境。对环境的保护要求等。城区禁用挤土桩。材料供应和施工技术条件。经济、工期分析。1.3桩的选型及布置原则1.3.1桩的选型原则231.3.2桩的布置原则与要求1）桩的中心距根据土的类别以及成桩工艺，桩的最小中心距需满足不同要求参考表3.3.3-1。表3.3.3-1

桩的最小中心距

1.3.2桩的布置原则与要求表3.3.3-1桩的最242）柱下独立基础的桩宜采用对称布置，常采用三桩承台、四桩承台、六桩承台等。群桩承载力合力点应与长期荷载中心重合等。2）柱下独立基础的桩宜采用对称布置，常采用三桩承台、四桩承台25第1章-桩基类型与选型课件261.3.3预制桩的特点和使用条件优点：桩的单位面积承载力高，打入土层时使松软土层挤密，从而使承载力提高。桩身质量较易保证和检查。易于在水上施工。桩身砼的密度大，抗腐蚀性强。施工工效高，施工工序简单。1.3.3预制桩的特点和使用条件27缺点：1）单价较灌注桩高，预制桩需要配较多的钢筋以抵抗搬运、起吊和捶击时的应力。2）施工噪音大，污染环境，不宜在城市中使用。3）预制桩是挤土桩，群桩施工时将引起周围地面的隆起，对周围有影响。4）受到起吊设备能力的限制，单节预制桩的长度不能过长，一般为十余米，长桩时需接桩。5）不易穿透较厚的坚硬土层。6）打入后桩长超过要求时，截桩较困难。缺点：28适用条件：不需考虑噪音污染和振动影响的环境。持力层上覆盖的为松软土层，没有坚硬的夹层。持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制，减少截桩。水下桩基工程。大面积打桩工程，打入桩的工序和设备简单，工效高。在桩数量多的情况下可取得较高的经济效益。适用条件：291.3.4灌注桩的类型、特点和适用条件优点：1）可适用于各种地层。2）桩长可随持力层起伏而改变，不需截桩、没有接头。80多米的桩也采用了。3）仅承受轴向压力时不用配置钢筋，节约钢材。4）采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时单桩的总承载力大。5）一般情况下比预制桩经济。1.3.4灌注桩的类型、特点和适用条件30缺点：1）桩的质量不易控制和保证，容易在灌注砼过程中出现断桩、缩颈、露筋和泥夹层等现象。2）桩身直径比较大，孔底沉积物不易清除干净，因而单桩的承载力的变化较大。3）大直径灌注桩做压载试验的费用昂贵。4）水下施工较困难。缺点：31桩基础设计与施工

第1章桩基类型与选型

讲授教师：杨曌武汉科技大学城建学院土木系结构教研室2012年3月桩基础设计与施工

第1章桩基类型与选型讲授教师：杨曌321.1概述1.1.1桩基及其安全等级概念：桩基础简称桩基，是由基桩和连接于基桩桩顶的承台共同组成，承台之间用承台梁相互连接。（桩是深入土层的柱型构件，桩与桩顶的承台组成深基础，简称桩基。）1.1概述1.1.1桩基及其安全等级33低承台桩，高承台桩-------承台底面是否高出地面。单桩承台，群桩承台-------承台下桩数。安全等级：3级，根据破坏后果的严重性，详P1表1-1，低承台桩，高承台桩-------承台底面是否高出地面。34表3.1.2

建筑桩基设计等级

(建筑桩基技术规范JGJ94-2008)设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑（3）体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑（4）20层以上框架－核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑（5）场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑（6）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级除甲级、丙级以外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑表3.1.2建筑桩基设计等级

35桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。主要承受竖向荷载，还承受水平荷载（风，土，地震等）桩基通过作用于桩尖（或称桩端）的地层阻力和桩周土层的摩擦力支撑竖向荷载、依靠桩侧土层的侧向阻力支撑水平荷载。桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的36一般在下列情况下应用桩基：1、荷载较大、地基软弱；2、技术经济指标、施工条件、质量比较；3、高耸建筑对倾斜要求严格；4、设备基础对地基变形有严格限制；5、地基沉降对相邻建筑影响较大；6、抗液化和处理软弱地基。一般在下列情况下应用桩基：371.1.2桩基承载力影响因素1）穿越土层特征（强度、变形和应力）2）桩端持力层特征（强度、变形）3）桩的几何特征1.1.2桩基承载力影响因素38第1章-桩基类型与选型课件394）桩体材料强度5）群桩几何参数6）成桩方法4）桩体材料强度401.2基桩的分类群桩中的单桩称为基桩。1.2.1按桩的使用功能：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩1）竖向抗压桩：承受轴心压力为主2）竖向抗拔桩：承受轴向拔力荷载为主，拉拔荷载依靠桩侧摩阻力承受。1.2基桩的分类群桩中的单桩称为基桩。413）水平受荷桩：承受水平荷载或弯矩。港口码头的板桩、基坑支护桩等都是主要承受作用在桩上的水平荷载，桩身要承受弯矩，其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力、或水平支撑和拉锚平衡。4）复合受荷桩：竖向、水平荷载均较大3）水平受荷桩：承受水平荷载或弯矩。港口码头的板桩、基坑支护42第1章-桩基类型与选型课件431.2.2按承载性状1）竖向荷载桩分为摩擦桩、端承摩擦、摩擦端承、端承桩Qu=Qsu+QpuQu---桩的竖向极限荷载；Qsu---桩侧总极限摩阻力；Qpu---桩端总极限阻力1.2.2按承载性状44摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9Qu端承摩擦：0.9Qu>Qpu≥Qsu摩擦端承：0.9Qu>Qsu>Qpu摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9452）横向荷载桩分为主动桩、被动桩区别：由于桩身变位引起土体受压为主动桩；由于土体挤压桩身产生的土压力为被动桩。（土压力由什么原因产生，桩是主动挤压土还是被动挤压土。）2）横向荷载桩461.2.3按桩身材料1）木桩。单根木桩的长度大约为十余米，不利于接长。耐久性差2）钢桩。型钢和钢管两大类。型钢有各种形式的板桩，主要用于临时支挡结构或码头工程。H型及I型钢桩则用于支撑桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。优点：挤土效应小，抗冲击性好，施工方便；缺点：造价高。3）钢筋混凝土桩预制桩和灌注桩。取材方便、价格便宜、耐久性好。1.2.3按桩身材料471.2.4按成桩方法1）打入桩：将预制桩用击打振动的方式打入地层至设计要求的标高。打入的机械有：自由落锤、蒸汽锤、压缩空气锤、振动锤等。2）灌注桩：沉管灌注桩：将钢管（钢壳）打入地层到设计标高，然后灌注砼，灌注砼过程中可逐渐将钢管拔出，或将钢管留在土中。1.2.4按成桩方法48钻孔灌注桩：使用机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、长螺旋和短螺旋等，适用于不同的土层。为提高灌注桩的承载力，可将桩身逐步局部扩大，形成扩底桩。挖孔桩：采用人工或机械挖掘开孔，放置钢筋笼、浇灌混凝土。钻孔灌注桩：使用机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、493）静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设计标高。4）螺旋桩：在木桩或砼桩的底部接一段螺旋的钻头，藉旋转机械将桩拧入土层至设计标高，现已少用。目前桩型正在发展中，如20世纪90年代出现的压力灌浆微型桩，利用压浆提高桩的承载力等。3）静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设计标高。50第1章-桩基类型与选型课件511.2.5按成桩方式对土层的影响分类1）挤土桩。也成排土桩。原始土层结构遭到破坏，主要有打入或压入的预制桩，封底的钢管桩沉管式就地灌注桩等。2）部分挤土桩，也称微挤土桩。成桩过程中，桩周围的土层受到轻微的扰动，土的原始结构和工程性质的变化不明显，主要有打入小截面的I型、H型钢桩、钢板桩、开口式钢管桩。1.2.5按成桩方式对土层的影响分类523）非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同的土排出，桩周围的土较少受到扰动。但有应力松弛现象。主要有各种形式的挖孔、钻孔桩等3）非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同的土排出531.3桩的选型及布置原则1.3.1桩的选型原则建筑物本身的要求。如：对不均匀沉降的敏感程度、荷载的大小、性质和工期的要求等。工程地质和水文地质条件。如：埋深较浅采用端承桩，对于比较疏松的土层采用挤土桩比较合适，土层是否具有可液化、震沉性质。场地的环境。对环境的保护要求等。城区禁用挤土桩。材料供应和施工技术条件。经济、工期分析。1.3桩的选型及布置原则1.3.1桩的选型原则541.3.2桩的布置原则与要求1）桩的中心距根据土的类别以及成桩工艺，桩的最小中心距需满足不同要求参考表3.3.3-1。表3.3.3-1

桩的最小中心距

1.3.2桩的布置原则与要求表3.3.3-1桩的最552）柱下独立基础的桩宜采用对称布置，常采用三桩承台、四桩承台、六桩承台等。群桩承载力合力点应与长期荷载中心重合等。2）柱下独立基础的桩宜采用对称布置，常采用三桩承台、四