单元五桩基础工程任务1桩的设计任务2桩基础施工51课件讲解

单元五桩基础工程任务1桩的设计任务2桩基础施工基础形式选择一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。

一、桩基础的基本概念：1、桩基础的定义和适用条件：桩:桩子,打入地中以固基础的木橛。桩基础：由延伸到地层深处的基桩和连接桩顶的承台组成。桩基础作用：将荷载通过基桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩身周围的摩擦力传给地基，以满足承载力、稳定性和变形的要求。任务1桩的设计桩基础桩体（基桩）低承台：其底面低于地面高承台：其底面高于地面承台上部结构承台基桩坚硬土层(a)低承台桩基础(b)高承台桩基础2.桩基础适用条件：浅层地基土承载力不足加固不合适高大建筑物侧向力大对沉降敏感等

二、桩基础的分类(一)按桩基础承载性状分类按桩侧与桩端阻力大小及分担比例差异，分为如下两大类：端承型桩摩擦型桩摩擦端承桩：荷载主要由桩端阻力承担，桩侧阻力承担部分荷载；端承桩：（l/d≤10）荷载绝大部分由桩端阻力承担，桩侧阻力不计。端承摩擦桩：荷载主要由桩侧阻力承担，桩端阻力承担部分荷载；摩擦桩：（l/d

较大）荷载绝大部分由桩侧阻力承担，桩端阻力不计。较软弱土层软弱土层较坚硬土层(a)摩擦桩(b)端承摩擦桩软弱土层较坚硬土层极软弱土层坚硬土层(c)摩擦端承桩(d)端承桩(二)按桩基础桩身材料分类2.混凝土桩：预制桩：工厂或现场预制成型（预应力）灌注桩：现场挖孔就地浇筑配筋：可配筋；可不配筋；预应力3.钢桩：形状：钢管桩与H形桩。特点：抗弯压，宜施工，造价高，腐蚀。用两种材料组合而成的桩如钢管内填砼组合，上部钢管下部砼组合等。4.复合材料桩：1.木桩：(三)按桩基础使用功能分类竖向抗压桩：主要承受竖向荷载；竖向抗拔桩：主要承受上拔荷载；水平受荷桩：主要承受水平荷载；复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大。(四)按挤土效应分类成桩过程中对地基土结构有扰动，并产生挤土效应，引发施工环境问题。1.非挤土桩：取土成孔，干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工；2.挤土桩：未取土成孔，沉管灌注桩、锤击等法施工的实心预制桩，桩位处土完全被挤开，土结构受破坏；3.部分挤土桩：部分取土，I型或H型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混凝土管桩。

成桩方法应根据地基土特性，视挤土后对地基与桩身结构是否有利，一般饱和软土不宜，松散砂土宜。(五)按桩径大小分类1.小桩径：d≤250mm，基础加固，复合基础；2.中等桩径：250mm＜d＜800mm，工业与民用建筑工程中应用较多；3.大桩径：d≥800mm，用于单独基础。（六）常用混凝土桩分类1.预制桩2.钻孔灌注桩：护筒指用机械方法取土成孔灌注桩施工程序湿作业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3.挖孔灌注桩：指用人工方法挖掘成孔（护壁：砼），安放钢筋笼，灌注混凝土而成的桩。优点：可直接鉴别检验成孔质量，干作业，桩身质量易保证无挤土效应影响，施工简单，造价低。活瓣圆台形模板适用条件：粘性土和地下水位较低的条件，忌在含水砂层中施工，防止产生流砂塌孔。宜做大直径桩，单桩承载力大。缺点：劳动条件差。三、桩的承载力单桩竖向承载力桩基破坏类型桩材料强度：端承桩控制因素地基承载力：主要控制因素单桩承载力特征值确定规定：1.单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定，试桩数≥1%总数，且≥3根；2.地基基础设计为丙级的建筑物，单桩承载力特征值可由静力触探和标准贯入试验参数确定；3.初步设计时，可按公式估算。（一）静载荷试验试验装置：锚桩反力装置试桩压重千斤顶支墩横梁压重平台反力装置小梁横梁锚桩试桩锚桩千斤顶单桩竖向极限承载力：荷载Q沉降量ss=40mm陡降点Qu12(1)Q~s曲线有明显陡降段时，取陡降点Qu

。(2)Q~s曲线呈缓变形时，取s=40mm所对应的Qu

。单桩竖向承载力特征值：（二）静力触探法静力触探试验探头电测装置静力加压装置qcfsiQuk

=u∑Liβifsi+αqcAp预制单桩极限承载力标准值：fsi

—桩侧摩阻力平均值；qc—桩端阻力平均值；α—桩端阻力修正系数；βi

—第i层土摩阻力修正系数；u—桩身周长；Li—第i层土内桩身长度。（三）按经验公式估算用于初估单桩承载力特征值及桩数：按土层物理力学性质指标确定单桩承载力特征值Ra=up∑liqsia+qpaAp四、桩基础设计设计要求1.桩基有足够的竖向与水平承载力；2.桩基的沉降与水平位移在允许范围内；3.桩身挠曲在允许范围内；4.设计方案在技术与经济上应合理可行。设计步骤1.调研、搜集设计资料；2.确定桩基持力层；3.选定桩材、桩型、尺寸、确定基本构造；4.计算并确定单桩垂直承载力；5.初拟桩的平面布置和数量；6.拟定承台尺寸和底面高程；7.验算，结构设计；8.绘结构施工图。设计要求和步骤：（一）选择桩的类型，确定桩长和断面尺寸考虑因素：1.荷载大小及性质；2.工程地质条件；3.施工条件。选择要求：1.桩型；2.施工工艺；3.工期要求；4.桩型特点的利用。1.经济合理；2.安全适用。1.选择桩的类型2.桩长的选择(承台底到桩端的距离)和断面尺寸考虑因素：主要桩端持力层选择，同时考虑桩的材料及施工工艺。桩端持力层选择：较硬土层桩端全截面进入持力层深度：粘性土、粉土：≥2d；砂土：≥1.5d；碎石土：≥1d嵌岩桩嵌入岩层深度：≥0.5m有软弱下卧层时桩基下持力层厚度：≥4d摩擦桩考虑因素：承载力与沉降量同一种建筑物尽量采用同一种桩；除落在岩面上的桩，桩端间高差≤d；断面尺寸混凝土灌注桩断面形式：圆形沉管灌注桩直径：300~500mm；钻孔灌注桩直径：500~1200mm；扩底钻孔灌注桩：扩底直径1~2d.扩底钻孔灌注桩混凝土预制桩断面形式：方形、圆形、三角形等断面尺寸：≤550mm（二）确定桩承载力、数量与布置1.桩顶竖向力和水平力计算桩顶荷载（竖向力）计算轴心竖向力作用下：(5-1)偏心竖向力作用下：(5-2)水平力作用下：式中Mxk、Myk——相应于荷载效应标准组合作用于承台底面的外力对通过桩群形心的x、y轴的力矩标准值；

xi、yi——桩i至通过桩群形心的y

、x轴线的距离。(5-3)2.单桩承载力验算轴心竖向力作用下：

Qk≤Ra

(5-4)

偏心竖向力作用下：

Qk≤Ra

Qkmax≤1.2Ra

(5-5)水平力作用下：

Hik

≤RHa

（5-6）式中Ra——单桩竖向承载力特征值；

qpa、qsia——桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得（查表）；Ap——桩底横截面面积；up——桩身周边长度；

li——第i层岩土的厚度。当桩端嵌入完整或较完整的硬质岩中时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：单桩竖向承载力特征值（5-8）式中qpa为桩端岩石承载力特征值（三）桩的数量与平面布置桩数的确定承受竖向中心荷载的桩基，可按下式计算桩数：承受竖向偏心荷载的桩基Fk—标准组合时，承台顶面竖向力；Gk—承台及上覆土自重；Ra—单桩竖向承载力；n—桩基中的桩数；μ—偏心增大系数，一般取1.1~1.2。（四）桩的平面布置（一）墙下桩基1.桩的最小中心距：≥3d（一般3~4d)；2.尽量使群桩形心与荷载重心重合；3.纵横墙交接处宜布置桩。墙下桩的平面布置单排布置双排布置交叉布置墙角布置（二）独立桩基1.桩的最小中心距：≥3d（一般3~4d)；2.边桩距承台边缘：≥d。柱下独立承台桩的平面布置二桩布置三桩布置四桩布置六桩布置（五）桩身结构设计1.钢筋混凝土桩竖向抗压计算Q=φ（fcAp+fyAs)fc—桩身混凝土轴心抗压强度设计值；fy—主受力钢筋抗压强度设计值；Ap

、As—桩身及桩纵向钢筋断面积；φ—桩纵向弯曲系数，一般φ=1.0，高承台桩φ=0.25~1.0。2.混凝土桩竖向抗压承载力计算Q≤ψcfcApψc—工作条件系数，预制取0.75，灌注取0.6~0.7。3.承受水平荷载的混凝土桩偏压承载力计算1承台的构造要求混凝土(1)承台（a）≥C15;(b)≥C20(Ⅱ)（