3.1+概述、3.2桩的分类.PPT.ppt

1、3 桩基础Pile foundation,3.1 概述 3.2 桩的分类 3.3 桩基础的施工 3.4 单桩承载力 3.5 桩基础的设计,如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。桩基础是应用最为广泛的一类深基础。 桩基础是一种历史悠久而应用广泛的深基础型式。近代随着工 业技术和工程建设的发展，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理论和 设计方法、桩的承载力与桩体结构的检测技术等诸方面均有迅速的 发展，以使桩与桩基础的应用更为广泛，更具有生命力。它不仅可 作为建筑物的基础型式，而且还可应用于软弱地基的

2、加固和地下支 档结构物。,3.1 概 述,桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。,一、桩基础的组成,桩：是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。 桩在平面排列上可成为一排或几排，桩身可全部或部分埋入地基土中，当桩身外露在地面上较高时，在桩之间应加设横系梁，以加强各桩的横向连系。 承台：将所有桩的顶部由联成一整体并传递荷载。在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构,桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力 通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去，承 台将各桩联成一整体共

3、同承受荷载。桩是基础中 的柱形构件，其作用在于穿过软弱的压缩性土层 或水，把桩基坐落在更硬或更密实或压缩性较小 的地基持力层上。各桩所承受的荷载由桩通过桩 侧土的摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递到桩 周土层中去。,软 土 层,桩的功能是通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。,新加坡发展银行 四墩, 每墩直径7.3m 将荷载传递到下部好土层承载力高,现场灌护坡桩（造价低）,二、桩基础的特点,缺点： 1.比浅基础造价高； 2.施工环境影响： 预制桩施工噪音 3.钻孔灌注桩的泥浆。,优点： 1.将荷载传递到下部好土层，承载力高； 2.沉降量小； 3.穿过液化层，抗震性能好,

4、； 4.承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)； 5.与其他深基础比较，施工造价低。,1、荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时; 2、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时; 3、当地基计算沉降过人或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀; 4、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工 5、地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入

5、下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。,三、桩基础的适用条件,当上层软弱土层很厚，桩底不能达到坚实土层时，就需要用较多、较长的桩来传递荷载，且这时的桩基础沉降量较大，稳定性也稍差;当覆盖层很薄时，桩的稳定性也会有问题，就不一定是最佳的基础形式，应经过多方面的比较才能确定优选的方案。 因此，在考虑桩基础适用时，必须根据上部结构特征与使用要求，认真分析研究场地的工程地质与水文地质资料，考虑不同桩基类型特点和施工环境条件，经多方面比较，精心设计，慎重选择方案。,四、 桩基础的应用范围,1、用于荷载大且对地基沉降要求严格的高层建筑基础； 2、道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础 3、基坑护坡

6、工程桩墙； 4、工业场房基础； 5、油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础； 6、抗震工程、滑坡治理工程； 7、基础托换工程； 8、精密机械设备基础； 9、复合地基箱桩基础等其它工程。,一、按桩的使用功能分类 1.竖向抗压桩 主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载）的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。,3.2 桩的分类,2.竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的 桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。 3.水平受荷桩 主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。,4.复合受荷桩 承受竖向、水平荷载均较 大

7、的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。,1.摩擦桩 当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。,二、按桩承载性能分类,2.端承桩 桩穿过软弱土层，桩端支承 在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。 3.摩擦端承桩 桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。,4.端承摩擦桩 桩顶的极限荷载由桩侧阻力 和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。,1.非挤土桩 包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套

8、管护壁灌注桩等。 这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生挤土效应的桩，称为非挤土桩。其设备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。,三、按设置效应分类,2.部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法，也可打入敞口桩。包括冲击法成桩、预钻孔打入桩、敞口钢管桩等。 3.挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非挤土桩及部分挤土桩高。包括实心预制桩、振动沉管灌注桩、夯扩桩等。,1.小桩 桩径d250mm。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于

9、基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。 2.中等直径桩 250mmd800mm。这类桩长期以来在工业与民用建筑物中大量使用，成桩方法和工艺繁多。,四、按桩径大小分类,3.大直径桩 桩径d800mm。近年来的 发展较快，应用范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施工质量的重要性。,五、按桩身材料分类 可分为木桩，混凝土桩，钢桩，组合桩等。 六、按承台位置分类 低承台桩、高承台桩。 七、其它分类分法 垂直孔/斜孔，直柱/扩底

10、，人工挖孔/机械钻孔等。,低承台桩,高承台桩,按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩 按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩,桩端,横断面,端承桩,摩擦桩,八、按施工方法分类,(一)预制桩（沉桩） 施工方法：将各种预先制好的桩(主要是钢筋混凝土或预应力混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩)以不同的沉桩方式(设备)沉入地基内达到所需要的深度。预制桩是按设计要求在地面良好条件下制作(长桩可在桩端设置钢板、法兰盘等接桩构造分节制作)，桩体质量高，可大量工厂比生产，加速施工进度。 适用：一般土地基，但较难沉入坚实地层。沉桩有明显的排挤主体作用，应考虑对邻近结构(包括邻近

11、基桩)的影响。在运输、吊装和沉桩过程中应注意避免损坏桩身。,离心预应力预制钢筋混凝土,施工方法：是通过锤击(或以高压射水辅助)将预制桩沉入地基。 适用：桩径较小(一般直径在0.6m以下，但国内最大管桩直径已达lm)，地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。 问题：有较大的振动和噪声，在城市建筑密集地区施工，须考虑对环境的影响。,1打入桩(锤击桩),施工方法： 将大功率的振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以减小土对桩的阻力，另方面用向下的振动力使桩沉入土中。 适用： 于可塑状的粘性土和砂土，用于上的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基和自重不大

12、的钢桩，其效果更为明显。沉桩困难时可采用射水辅助振动沉桩。,2振动下沉桩,施工方法：借助桩架自重及桩架上的压重，通过液压或滑轮组提供的静反力(图3-5)将预制桩压入土中的桩。 适用：较均质的可塑状粘性土地基，对于砂土及其他较坚硬土层，由于压桩阻力大而不宜采用。 优缺点：静力压桩在施工过程中无振动、无噪声，并能避免锤击时桩顶及桩身的损伤，但较长桩分布压入时受压桩架高度的限制，使接头变多会影响压桩的效率。,3静力压桩,概念：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。包括钻（挖）孔灌注桩、沉管灌注桩和扩底桩。 特点：灌注桩可选择适当的钻具设备和施工方法而适用于各种类型的

13、地基土，并可做成较大直径以提高桩的承载力，可避免预制桩打桩时对周围土体的挤压影响和振动及噪声对周围环境的影响。与预制桩相比，由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及配筋只要满足使用要求就可以，因而具有节省钢材、降低造价、无需接桩及截桩等优点。但在成孔成桩过程中应采取相应的措施和方法保证孔壁的稳定和提高桩体的质量。,(二)灌注桩,施工方法：用钻(冲)孔机具在上中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法。 优点：钻孔灌注桩的施工设备简单，操作方便 缺点

14、：由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到一定的限制。 适用：各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和岩层。对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水的地基，施工难度较大，施工前应做试桩以取得经验。国内钻孔灌注桩的应用日益广泛，我国施工的钻孔灌注桩最大深度已达百余米。,1钻、挖孔灌注桩钻孔灌注桩,螺旋钻,螺旋钻孔灌注桩,粘性土,砂性土,施工方法：依靠人工(用部分机械配合)或机械在地基中挖出桩孔，然后浇筑钢筋混凝土或混凝土所形成桩。 特点：不受设备限制，施工简单。挖孔桩桩径较大，一般大于1.4m;为确保施工安全，挖孔深度不宜太深。能直接检验孔壁和孔底土质以保证桩的质量。为增大桩底支承力，可用开

15、挖办法扩大桩底。 适用：无水或渗水量小的地层，对可能发生流沙或含较厚的软粘土层地基，这种施工方法较为困难(需要加强孔壁支撑)。,挖孔灌注桩,人工挖孔桩,UK英国,1.0-3.0 m,0.6-0.9 m,施工方法：沉管灌注桩系指采用锤击或振动的方法把带有钢筋混凝士的桩尖或带有活瓣式桩尖(沉管时桩尖闭合，拔管时活瓣张开)的钢套管沉入土层中成孔，然后在套管内放置钢筋笼，并边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩，也可将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝士并拨出套管成桩。 特点：由于采用了套管，可以避免钻孔灌注桩施工中可能产生的流砂、坍孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣等弊病。但桩的直径较小，常用的尺寸

16、在0.6m以下，桩长常在2Om以内。在软粘土中，由于沉管的挤压作用对邻桩有挤压影响，且挤压时产生的孔隙水压力易使拔管时出现混凝土桩缩颈现象。 适用：粘性土、砂性土、砂土地基。,2.沉管灌注桩,施工方法：在已完成的工程孔的基础上，采用不同的方法（特制钻头、爆破、人工挖掘），按设计要求把工程孔（一般为桩基孔）的底部或孔身的某一部位扩大，形成孔身细，孔底部或孔身某一部位粗的扩底桩孔。 按照不同施工方法可分为：钻扩桩、爆扩桩、人工挖孔桩。,3扩底桩,爆破扩底桩,内夯式扩底桩200kN钢锤,碎石,混凝土,钢筋笼,钻扩桩,挤扩桩（支盘桩）,灌注桩类型,非挤土灌注桩,部分挤土灌注桩,挤土灌注桩,非 挤 土

17、灌 注 桩,干作业法,泥浆护壁法,套管护壁法,螺旋钻成孔灌注桩 钻孔扩底灌注桩 机动洛阳铲成孔灌注桩 人工挖孔灌注桩,潜水钻成孔灌注桩 反循环钻成孔灌注桩 回转钻成孔灌注桩（含钻斗） 机挖异形灌注桩（抓斗） 钻孔扩底灌注桩,贝诺特灌注桩 短螺旋或钻斗成孔灌注桩,长螺旋钻 短螺旋钻 钻斗,部分挤土灌注桩,冲击成孔灌注桩（泥浆护壁） 钻孔压注成型灌注桩 组合桩,沉管灌注桩 夯扩灌注桩 干振灌注桩 爆扩灌注桩,挤土灌注桩,夯击成型灌注桩 弗兰克桩,振动沉管灌注桩 锤击沉管灌注桩 锤击振动沉管灌注桩 平底大头灌注桩 沉管灌注同步桩,干作业法非挤土灌注桩的特点及适用范围,干作业法非挤土灌注桩是指利用螺旋

18、钻、钻斗、洛阳铲及人工挖孔的方法钻（挖）成孔的，然后放置钢筋笼、灌注混凝土而成的灌注桩。 该类灌注桩施工时躁音小、无震动、没有废浆污染和挤土影响，场地清洁，而且还可以形成扩底桩。该类桩可适合于粘性土、粉土、砂土、砾石、强风化基岩等地层。,泥浆护壁非挤土钻孔灌注桩的特点及适用范围,泥浆护壁非挤土钻孔灌注桩的桩端进入持力层的深度和性质可以较准确掌握，清喳效果好，钻进效率高，躁音小，适合于各类土层，不受桩径和深度限制。 但该类灌注桩因废泥浆处理在城市较困难，给施工带来麻烦；同时，水下混凝土灌注质量也较难保证。,部分挤土桩灌注桩的特点及适用范围,该类桩在成孔或浇注混凝土过程中，对桩周围土产生部分挤土，使桩周土得到一定的加密，桩侧摩阻力较非挤土灌注桩有所提高。