基坑开挖计算以及桩基础课件桩基础

软土地基与深基础工程2004年6月主要内容一、软土工程性质二、地基处理三、基坑开挖四、桩基础五、地基与基础共同作用四桩基础1概述2桩基分类3桩基技术前瞻4单桩竖向承载力5单桩水平承载力6群桩1概述1.1桩的定义桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。桩的横截面尺寸比长度小得多。桩的性质随桩身材料、制桩方法和桩的截面大小而异，有很大的适应性。1.2

桩、桩基的区别桩：指插入土中的传力杆件。桩基：指桩和桩周土组成的复合体。“桩基与土的相互作用”是不对的，应是“桩（或桩基础）与土的相互作用”1.3

桩的特点（1）桩可以用各种材料制成，例如木材、钢材、混凝土或它们的组合。桩可以现场或工厂预制，也可以在地基土中开孔直接浇注。桩顶可以做成专门的钢帽，也可伸出钢筋以便与基础承台连接。桩身通常是柱形，但也可以是锥形。

桩的特点（2）桩表面一般是平直的，也可以做成槽形或螺旋形。桩的断面形状常为圆形、环形、方形，也有矩形、多边形、三角形或H形等异形断面。桩端可以做成锥尖形，或平底的，也可能扩大成球台形、或梨形的。1.4桩基础的作用（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）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倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑物的抗倾覆稳定性。（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。2桩基础分类2.1

按承载状况分类摩擦桩摩擦型桩端承摩擦桩端承桩端承型桩摩擦端承桩2.2按桩的使用功能分类竖向抗压桩；竖向抗拔桩；水平受荷桩；倾斜受荷桩；复合受荷桩。2.3

按桩身材料分类混凝土桩；钢桩；组合材料桩。

2.4按成桩对环境的影响分类挤土桩；部分挤土桩；非挤土桩。2.5按桩径大小分类小直径桩：中等直径桩:大直径桩:2.6按成桩方法分类预制桩灌注桩3桩基技术前瞻桩的应用已经历一万数千年的历史。然而审视现状，环顾世界各地，桩的应用正方兴未艾。桩的生命依然显得年轻，有许多奥秘还待人们探索，其前景仍然十分广阔。在21世纪，在桩基技术发展中至少有以下一系列动向和课题值得人们关注：（1）近年的工程实践极大地推动了一些传统桩型和新桩型的发展。如新型桩——预应力管桩得到广泛应用；如静压施工工艺愈来愈受人们青睐。（2）桩在20世纪的百年中，从“预制打入”的方式，进入“取土置换”的方式，而后又进入“深层搅拌”的方式；实践证明后一方式不需取土置换而仅少量挤土，在施工工艺上堪称后来居上。国外正在研究发展采用大直径深层搅拌而后插入外表带螺旋状肋条的钢管的新型桩，它兼具现有各种桩型的优点，值得借鉴开发。（3）基于高层建筑承重的需要，一种巨型“壁板桩”正在国外和国内兴起。我国北京等大中城市已开始应用于城市高架路立交桥等桩基，今后将会迅速进入高层建筑领域而出现“条形桩基”的新技术。（4）将计算机技术应用于桩基施工，在我国有了新发展。一种被称为“DX全智能型”多功能挤扩装置的新设备最近在武汉等地应用获得成功。该装置配合常规的泥浆护壁或干取土大直径灌注桩施工，可制成多级扩孔桩。它由计算机通过传感器记录，可显示施工过程的扩孔实况。（5）巧上部结睡构的荷欺载完全狭由桩承咳担的时斥代即将酷过去；社桩基按久变形设劣计将被乡丰人们广鹊泛应用累；复合药桩基理恼论与设蚊计方法旱将走上扁一个新仁台阶。（6）桩责的承载力凳在很大程样度上受施扁工工艺技猜术的影响侮。人们已宣清楚地知忍道了在一炕定的地质郊条件下，效桩的承载丛力并不是芹固定不变拘，而是通夕过采取一弊定的技术锻措施可以惭驾驭的。抬自从灌注见桩出现了架压浆技术晌，其承载悄力有大幅静度提高。缸人们以此雁为契机，榜必将继续忌与地基处鉴理技术互投相渗透融忧合，开发凡出更多的途新技术，隐进而把桩标基理论和僵技术推向惑一个新的恨高度。4单桩竖向桑承载力4.1予荷载疑传递桩受力示验意图桩顶－专沉降曲滨线桩顶荷顷载－桩埋顶沉降叙曲线竖向荷载考施加于桩口顶时，桩毙身的上部泽首先受到黑压缩而发摇生相对于杂土的向下芬位移，于懒是桩周土轨在桩侧界沟面上产生精向上的摩绣阻力，桩纵顶荷载沿斧桩身向下桐传递的过蚁程就是不状断克服这怕种摩阻力扁并通过它缝向土中扩渗散的过程。沿桩身软的侧阻塘力曲线单桩竖向勒承载力是韵指单桩所尝具有的承和受竖向荷耗载的能力花，其最大荒的承载力百称为单桩学极限承载挪力，可由说单桩竖向堡静载荷试潜验、规范祸参数法、盾静力触探厚法、动力喊法等确定报。4.2单桩竖凯向极限具承载力垃的确定（1）单颗桩竖向静蓝载荷试验桩沉降急肢剧增加或民桩发生破屿坏时．陡暴降段(第兔二拐点)医十分醒目圾，极限承载棒力极易判木定。桩在破涉坏时，泻桩顶荷泽载迅速笨降低，黑而桩的蝴沉降仍健在继续班增加。末此荷载秃－沉降蜻曲线破岂坏点十抗分清楚炊，因此金，极限距承载力桨也极易俗确定。杆但必须帽注意其顷极限承知载力应膀为前一涌级荷载锋值，而蕉不是破亚坏点的轨荷载值报。由中段的裁曲线状态袄转变为后勺段的斜直材线状态。绒在此情况灵下，由曲妖线状态转裙化为斜直屿线状态的烤那个点的份荷载即为絮极限荷载洒。其前段秒为直线搜，中段过为曲线惜，后段撒为斜直假线。在诱此情况友下曲线症曲率最拣大的点塞前后近货似直线搬部分的清切线的朴交点所贵对应的盒荷载即率为极限伶荷载。基本上分非不出直线斩段、曲线所段、斜直寄线段。因浴此，极限慰承载力就犯难于判定陷。（2）根风据单桥静扇力触探确糊定（3）达根据双曲桥静力归触探确貌定（4）病根据经敞验参数罢确定嵌岩桩5单桩水平价承载力高层建眠筑和高集耸结构池物承受拳风荷载仰或地震项荷载时新，传给难基础很怕大的水核平力和遥力矩，畜依靠桩绞基的水而平承载守力来平丸衡。桩坚在水平吹力和力盒矩作用坝下，桩瓶为受弯粱构件，原桩身产越生水平程变位和送弯曲应霜力。外慢力的一除部分由线桩身承膊担，5.1茎概述另一部摧分通过宏桩传给公桩侧土弱体。随球着水平形力和力末矩的增裁加，桩振的水平王变位和布弯矩也架继续增职大。当打桩顶或稼地面变庆位过大亩时，将难引起上悄部结构水的损坏禁；弯矩衰过大则掘将使桩勿身断裂她。对于冈桩侧土柴，随着浇水平力醋和力矩顽的增大弊，土体幸由地面怒向下逐攀渐产生仇塑性变港形，在端一定范懒围内产摘生塑性封破坏，奋而下部遥土仍处释于弹性孩状态。5.2惩确定单桩故水平承载怨力的方法（1）运由单桩搁水平静待载荷试吐验确定循环荷遣载试验滥方法：臂模拟风掉浪、地状震、机防器扰力赛等动力忠水平荷残载。连续加溪载试验嫂方法：起模拟桥乡丰台、挡阿墙等长艳期静止两水平荷昨载。循环荷月载试验脚法水平力－紫时间－位虽移曲线连续加冶载试验律法水平力－钞位移曲线水平力酒－位移显梯度曲页线（2）按俱桩顶容许柏水平位移晒估算确定估算方法撤适用于预尚制桩、钢牙桩和桩身万配筋不小扎于0.6谨5％的灌谜注桩。估沟算公式为袍：（3）按最临界荷载船估算确定梁的挠想度曲线伞微分方裹程为桩入土部劫分的挠度箭曲线微分妇方程为5.3师横向残受力桩鱼的基本汉微分方辈程桩的入答土部分兔无横向秒荷载，豪则横向旷受力桩痒的基本滨微分方贿程为6群桩实际工忍程中，拳大多的盆情况并露不是由归一根桩训单独承球担荷载滤，而是蛇由承台忌将若干凶根桩连运成一个斧整体共烦同承担晴外荷载山，形成虫群桩。蚁群桩是产一个复名杂的传广力体系照，它的炎承载性穿能不同武于单桩布，具有瓜群桩效喂应。6.1婚概述由多根割桩通过晨承台联播成一体票所构成岸的群桩柄基础，壶与单桩拿相比，年在竖向下荷载作锈用下，药不仅桩怜直接承负受荷载晃，而且暗在一定娃条件下澡桩间土异也可能修通过承酬台底面脊参与荷名载；同司时各个端桩之间瞒通过桩夏间土产早生相互油影响；魂来自桩键和承台辫的竖向验力最终鞭在桩端自平面形驳成了应魄力的叠雕加，从霜而使桩侮端平面闯的应力芝水平大挺大超过坛单桩，竭应力扩匠散的范脑围也远朽大于单僻桩。6.2岸群桩效应群桩效应但一般针对氏摩擦型群狱桩。它主携要表现在忠承载力和宜沉降两个刊方面。由蚕于群桩影普响而使承方载力降低鄙可以用群尺桩效应系拴数表示，孕而群桩沉垄降的增大逃可以用沉伴降比来表潜示。采用情这两个系载数将群桩话与单桩的平性状进行橡比较，并找以此来评限价群桩的乱工作性能顺。（1）这群桩效应栗系数（2）筒沉降比（3）群缝桩效应系口数和沉降斑比的特征群桩效冈应系数相越公小，长醉径比越和大。即务群桩效葱应越强特，则群垂桩承载鱼力越低涂、沉降坡越大。和锣的定您量评价葬是一个蒙复杂的方问题，府主要受睬桩距、田桩数、匙