桩基础基础工程.ppt
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1、2022/11/301Hunan University4.桩基础 基础工程基础工程 电子教案电子教案研制单位:湖南大学土木工程学院研制单位:湖南大学土木工程学院2022/11/302Hunan University4.桩基础4.桩基础桩基础 2022/11/303Hunan University4.桩基础图图4.14.1桩基础的应用桩基础的应用4.1 4.1 类型及适用条件类型及适用条件2022/11/304Hunan University4.桩基础图图4.2 4.2 单桩、群桩基础、基桩单桩、群桩基础、基桩4.1 4.1 类型及适用条件类型及适用条件2022/11/305Hunan Univ
2、ersity4.桩基础组成:组成:基桩和连接于桩顶的承台。基桩和连接于桩顶的承台。作用:作用:将上部结构荷载通过将上部结构荷载通过承台承台传传递给桩基础,再由桩传递到递给桩基础,再由桩传递到地基土地基土(持力层)(持力层)。特点:特点:承载力高、稳定性好、沉降承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工、适量小而均匀、便于机械化施工、适应性强。应性强。4.1.1 4.1.1 组成、作用与特点组成、作用与特点图图4.3 4.3 低承台桩基示意图低承台桩基示意图2022/11/306Hunan University4.桩基础n 按承载性状分按承载性状分(荷载传递方式荷载传递方式):摩擦桩与端
3、承桩摩擦桩与端承桩n 按施工方法分:按施工方法分:预制桩(混凝土预制桩、钢桩、木桩)预制桩(混凝土预制桩、钢桩、木桩)灌注桩(沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩)灌注桩(沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩)n 按桩的设置效应分:按桩的设置效应分:挤土桩、部分挤土桩、部分挤挤土桩、部分挤土桩、部分挤土桩土桩4.1.2 4.1.2 桩基的分类桩基的分类2022/11/307Hunan University4.桩基础按承载性状分类(荷载传递方式)按承载性状分类(荷载传递方式)摩擦型桩摩擦型桩摩摩 擦擦 桩桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承型桩端承型桩端端 承承 桩桩摩擦端承桩摩擦端承桩分类依据:根据桩侧与桩
4、端阻力的发挥分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例的不同。程度和分担荷载比例的不同。程度和分担荷载比例的不同。程度和分担荷载比例的不同。2022/11/308Hunan University4.桩基础n 传力方式传力方式n 桩侧及桩端土层不同桩侧及桩端土层不同n 沉沉降降量量大大小小:一一般般摩摩擦擦型型桩桩沉沉降降较较大大,而而端端承承型型桩桩 沉降较小。沉降较小。n 群群桩桩效效应应:一一般般摩摩擦擦型型桩桩群群桩桩效效应应大大,端端承承型型桩桩群群桩效应小。桩效应小。摩擦型桩和端承型桩的区别摩擦型桩和端承型
5、桩的区别摩擦型桩和端承型桩的区别摩擦型桩和端承型桩的区别2022/11/309Hunan University4.桩基础分为分为预制桩预制桩和和灌注桩灌注桩两类。两类。预制桩预制桩在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,用沉桩设备通过用沉桩设备通过锤击、振动、静压锤击、振动、静压或旋入将桩打或旋入将桩打入、压入或振入土中,或有的用高压水冲沉入土入、压入或振入土中,或有的用高压水冲沉入土中。中。灌注桩灌注桩在施工现场的桩位上用机械或人工成在施工现场的桩位上用机械或人工成孔,然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的孔,然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的不同分为
6、不同分为挖孔、钻孔、冲孔挖孔、钻孔、冲孔灌注桩,沉管灌注桩和灌注桩,沉管灌注桩和爆扩桩等。爆扩桩等。按施工方法分类按施工方法分类按施工方法分类按施工方法分类2022/11/3010Hunan University4.桩基础n混凝土预制桩混凝土预制桩 要求:要求:截面边长截面边长300 500mm,分节长度,分节长度12m。预应力。预应力 管桩外径管桩外径300 600mm,每节长,每节长5 13m;优点:优点:承载力高,耐久性好,质量较易保证。承载力高,耐久性好,质量较易保证。缺点:缺点:自重大,打桩难,桩长难统一,工艺复杂。自重大,打桩难,桩长难统一,工艺复杂。n刚桩刚桩 要求:要求:直径直
7、径250 1200mm,批量生产。,批量生产。优点:优点:穿透性强,承载能力高,应用方便。穿透性强,承载能力高,应用方便。缺点:缺点:成本高,易锈蚀。成本高,易锈蚀。n木桩木桩 要求:要求:桩径桩径160 260mm,桩长,桩长4 6m。优点:优点:制作运输方便,打桩设备简单。制作运输方便,打桩设备简单。缺点:缺点:承载力低,仅在一些加固工程与临时工程中采用承载力低,仅在一些加固工程与临时工程中采用。预制桩的分类及特点预制桩的分类及特点2022/11/3011Hunan University4.桩基础n 分类分类 沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。n 原理原理 是
8、直接在桩位上就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼是直接在桩位上就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注混凝土而成。n 特点特点 能适应各种地层,无需接桩,施工时无振动、无挤能适应各种地层,无需接桩,施工时无振动、无挤土、噪音小,宜在建筑物密集地区使用。土、噪音小,宜在建筑物密集地区使用。n 施工的关键问题施工的关键问题 桩身的成型和混凝土质量。桩身的成型和混凝土质量。灌注桩的分类灌注桩的分类灌注桩的分类灌注桩的分类2022/11/3012Hunan University4.桩基础按桩的设置效应分类按桩的设置效应分类n非挤土桩非挤土桩 这类在成桩过程中基本对桩相邻土这类在成桩过程中基本对桩相
9、邻土不产生挤土效应不产生挤土效应的桩的桩,如钻(冲或挖)孔灌注桩及先钻孔后再打入的如钻(冲或挖)孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩;预制桩;n部分挤土桩部分挤土桩 对桩周土体对桩周土体稍有排挤作用稍有排挤作用,但土的强度和变形性质,但土的强度和变形性质变化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制变化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。桩等。n挤土桩挤土桩 设置过程中使土的结构设置过程中使土的结构严重扰动破坏严重扰动破坏,对土的强度对土的强度和变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管和变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。桩、木桩以及沉管灌注桩等。
10、2022/11/3013Hunan University4.桩基础其他分类方法其他分类方法其他分类方法其他分类方法n按桩径分:按桩径分:小桩小桩、中等直径桩、大直径桩、中等直径桩、大直径桩n按功能分:按功能分:受压桩、横向受荷桩、锚桩、抗拔桩、受压桩、横向受荷桩、锚桩、抗拔桩、护坡桩护坡桩n按桩身截面形状分:按桩身截面形状分:圆桩、方桩、多边形桩、异形圆桩、方桩、多边形桩、异形桩桩n按承台位置:按承台位置:高承台桩基、低承台桩基。高承台桩基、低承台桩基。2022/11/3014Hunan University4.桩基础4.2 4.2 桩基础的施工桩基础的施工4.2.1 4.2.1 预制桩的施工
11、预制桩的施工图图4.4 4.4 吊点位置及桩身弯距图吊点位置及桩身弯距图a a)两吊点;)两吊点;b b)单吊点)单吊点2022/11/3015Hunan University4.桩基础n锤击锤击n振动下沉振动下沉n静压静压预制桩的施工方法预制桩的施工方法预制桩的施工方法预制桩的施工方法4.2.1 4.2.1 预制桩的施工预制桩的施工2022/11/3016Hunan University4.桩基础打入第一节桩体打入第一节桩体电焊接桩电焊接桩打入末节桩体打入末节桩体n 插插:FlashFlash动画动画2022/11/3017Hunan University4.桩基础沉桩深度控制沉桩深度控制以
12、以最后贯入度最后贯入度(指沉至某标高时,每次锤击的沉入(指沉至某标高时,每次锤击的沉入量量)和)和桩尖设计标高桩尖设计标高两方面控制。两方面控制。要求最后两阵的平均贯入度为要求最后两阵的平均贯入度为1050mm/阵。阵。锤击法:常以锤击法:常以10次锤击为一阵。次锤击为一阵。振动法:以振动法:以1min为一阵。为一阵。2022/11/3018Hunan University4.桩基础沉管灌注桩:沉管灌注桩:利用锤击或振动等方法沉管成孔,然利用锤击或振动等方法沉管成孔,然后浇灌混凝土拔出套筒。可避免流砂、坍孔及后浇灌混凝土拔出套筒。可避免流砂、坍孔及排渣等弊病。排渣等弊病。n锤击沉管灌注桩锤击沉
13、管灌注桩n振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩n内击式沉管灌注桩内击式沉管灌注桩4.2.2 4.2.2 灌注桩的施工灌注桩的施工2022/11/3019Hunan University4.桩基础沉管灌注桩沉管灌注桩 图图4.54.5 沉管灌注桩的施工程序示意沉管灌注桩的施工程序示意(a a)打桩机就位;()打桩机就位;(b b)沉管;(沉管;(c c)浇灌混凝土;(浇灌混凝土;(d d)边拔管,边拔管,边振动;(边振动;(e e)安放钢筋笼,继续浇灌混凝土;(安放钢筋笼,继续浇灌混凝土;(f f)成型成型2022/11/3020Hunan University4.桩基础 优点优点优点优点:设备简单、打
14、桩进度快、成本低设备简单、打桩进度快、成本低。缺点:缺点:缺点:缺点:在土层软、硬交界处或软弱土层处易发生在土层软、硬交界处或软弱土层处易发生 缩颈、断桩现象。缩颈、断桩现象。克服办法:克服办法:克服办法:克服办法:n 复打复打浇灌混凝土并拔管后,立即在原位再次浇灌混凝土并拔管后,立即在原位再次沉管及浇灌混凝土;沉管及浇灌混凝土;n 反插法反插法灌满混凝土后,先振动再拔管,一般灌满混凝土后,先振动再拔管,一般拔拔0.51.0m,再反插,再反插0.30.5m。分单打、复打、反插三种施工方法。分单打、复打、反插三种施工方法。沉管灌注桩特点沉管灌注桩特点沉管灌注桩特点沉管灌注桩特点2022/11/3
15、021Hunan University4.桩基础钻(冲)孔灌注桩钻(冲)孔灌注桩n原理原理 用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等)钻土成用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等)钻土成孔(需泥浆护壁),然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,孔(需泥浆护壁),然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,浇灌混凝土。浇灌混凝土。n施工方法施工方法 有正循环、反循环施工法。有正循环、反循环施工法。n优缺点优缺点 优点:入土深,能进入岩层,刚度大,承载力高,优点:入土深,能进入岩层,刚度大,承载力高,桩身变形小,并可方便地进行水下施工。桩身变形小,并可方便地进行水下施工。缺点:要求有专门的设备(钻机),清孔较难彻底。缺点:要求
16、有专门的设备(钻机),清孔较难彻底。2022/11/3022Hunan University4.桩基础钻孔灌注桩钻孔灌注桩-护筒埋设护筒埋设护筒的作用护筒的作用1 1)固定桩位,并作钻孔导向;)固定桩位,并作钻孔导向;2 2)保护孔口,防止孔内土层坍塌)保护孔口,防止孔内土层坍塌3 3)隔水,稳固孔壁。)隔水,稳固孔壁。2022/11/3023Hunan University4.桩基础泥浆制备与运输泥浆制备与运输基本要求基本要求基本要求基本要求:膨胀土或高塑性粘土现场加水搅拌,比重膨胀土或高塑性粘土现场加水搅拌,比重1.11.15,粘度为,粘度为1025s,含砂率小于,含砂率小于6,胶体率大于
17、,胶体率大于95。主要作用主要作用主要作用主要作用:a)产生悬浮液压力,防止坍孔;产生悬浮液压力,防止坍孔;b)在孔壁形成一层胶泥,护壁,并切断孔内外水位,稳定孔在孔壁形成一层胶泥,护壁,并切断孔内外水位,稳定孔内水位;内水位;c)具有浮渣作具有浮渣作用。用。2022/11/3024Hunan University4.桩基础钻进机械钻进机械图图 4.6 4.6 冲击钻机示意图冲击钻机示意图11滑轮;滑轮;22主杆;主杆;33拉索;拉索;44斜斜撑;撑;55卷扬机;卷扬机;66垫木;垫木;77钻头钻头n 旋转钻进旋转钻进n 冲击钻进冲击钻进n 冲抓钻进冲抓钻进2022/11/3025Hunan
18、University4.桩基础图图4.84.8反循环泥浆循环成孔工艺反循环泥浆循环成孔工艺11钻头;钻头;22泥浆循环方向;泥浆循环方向;33沉淀池;沉淀池;44泥浆池;泥浆池;55泥浆泵;泥浆泵;66砂石泵;砂石泵;77水龙水龙头;头;88钻杆;钻杆;99钻机回转装置钻机回转装置钻进方法钻进方法图图图图4.74.74.74.7 1 1钻头;钻头;22泥浆循环方向;泥浆循环方向;33沉淀池;沉淀池;44泥浆池;泥浆池;55泥浆泵;泥浆泵;66砂石泵;砂石泵;77水龙水龙头;头;88钻杆;钻杆;99钻机回转装置钻机回转装置2022/11/3026Hunan University4.桩基础清孔清孔
19、目的目的除去孔底沉渣,保证孔底砼质量及桩的承载力除去孔底沉渣,保证孔底砼质量及桩的承载力。方法方法n 抽浆清孔:抽浆清孔:用空气吸泥机吸出含铅渣的泥浆。用空气吸泥机吸出含铅渣的泥浆。n 换浆清孔:换浆清孔:正、反循环在钻孔完成后不停钻、不进尺。正、反循环在钻孔完成后不停钻、不进尺。n 掏渣清:掏渣清:孔用掏渣筒掏清孔内粗粒铅渣。孔用掏渣筒掏清孔内粗粒铅渣。继续循环换浆清渣。继续循环换浆清渣。要求:要求:孔底孔底0.5m内;内;1.25;含砂率;含砂率8;粘度;粘度28s。2022/11/3027Hunan University4.桩基础n将导管居中插入,将导管居中插入,上接漏斗,设隔水上接漏斗
20、,设隔水栓;栓;n放开隔水栓使混凝放开隔水栓使混凝土向孔底猛落,将土向孔底猛落,将水挤出,并使导管水挤出,并使导管始终埋在混凝土内,始终埋在混凝土内,此后连续灌注混凝此后连续灌注混凝土;土;n不断提升导管,直不断提升导管,直至灌注完毕。至灌注完毕。水下混凝土灌注水下混凝土灌注直升导管法直升导管法施工步骤施工步骤图图图图4.9 4.9 4.9 4.9 灌注水下混凝土灌注水下混凝土灌注水下混凝土灌注水下混凝土1-1-1-1-通混凝土储料槽;通混凝土储料槽;通混凝土储料槽;通混凝土储料槽;2-2-2-2-漏斗漏斗漏斗漏斗 3-3-3-3-隔水栓;隔水栓;隔水栓;隔水栓;4-4-4-4-导管导管导管导
21、管2022/11/3028Hunan University4.桩基础n混凝土搅拌必须均匀;防止混凝土搅拌必须均匀;防止卡管卡管事故;事故;n必须连续作业,避免中断灌注,并防止混凝土必须连续作业,避免中断灌注,并防止混凝土上升顶起钢筋笼;上升顶起钢筋笼;n随时记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度,随时记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度,防止导管提升过猛,形成防止导管提升过猛,形成断桩断桩;n桩顶标高应比设计值愈加一定高度,以确保混桩顶标高应比设计值愈加一定高度,以确保混凝土质量。一般取凝土质量。一般取0.5m。注意事项注意事项2022/11/3029Hunan University4.桩基础基
22、本要求基本要求 内径内径800mm,开挖直径,开挖直径1000mm,护壁厚,护壁厚100mm分分节支护,每节高节支护,每节高5001000mm桩长小于桩长小于40m。优缺点优缺点 优点:优点:符合国情,经济,设备简单,噪音小,场区内各符合国情,经济,设备简单,噪音小,场区内各桩可同时施工,可直接凭肉眼观察地层情况,孔底易清除桩可同时施工,可直接凭肉眼观察地层情况,孔底易清除干净,且桩径大、适应性强。干净,且桩径大、适应性强。缺点:缺点:可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和地面掉重物等危险而造成伤亡事故。地面掉重物等危险而造成伤亡事故。原理原理采用
23、人工或机械挖掘成孔,逐段边开挖边支护,达所需深度后采用人工或机械挖掘成孔,逐段边开挖边支护,达所需深度后再进行扩孔,利用钻(冲)孔机具钻土成孔,然后清除孔底残再进行扩孔,利用钻(冲)孔机具钻土成孔,然后清除孔底残渣,安装钢筋笼,浇灌混凝土。渣,安装钢筋笼,浇灌混凝土。4-2-3 4-2-3 人工挖孔桩人工挖孔桩2022/11/3030Hunan University4.桩基础图图4.10 4.10 人工挖孔桩示例人工挖孔桩示例2022/11/3031Hunan University4.桩基础人工挖孔桩人工挖孔桩2022/11/3032Hunan University4.桩基础4.2.5 4.2
24、.5 桩基的质量检测桩基的质量检测可能存在的质量问题可能存在的质量问题n 预制桩:预制桩:桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等 n 灌注桩:灌注桩:缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。质量检测质量检测n 开挖检查:开挖检查:只限于对所暴露的桩身进行观察检查。只限于对所暴露的桩身进行观察检查。n 抽芯检查:抽芯检查:在灌注桩桩身内钻孔,取混凝土芯样进行在灌注桩桩身内钻孔,取混凝土芯样进行观察,看它的连续性。观察,看它的连续性。n 反射波法:反射波法:测砼的连续性,是否存在孔洞、断桩等。测砼的连续性,是否存在孔洞、断桩等。n 动测法:动测法:高应变测
25、桩承载力,低应变只能测砼质量。高应变测桩承载力,低应变只能测砼质量。2022/11/3033Hunan University4.桩基础4.2.6 4.2.6 桩基设计原则桩基设计原则nGB500072002:基于基于正常使用极限状态正常使用极限状态的的概率设计原则概率设计原则nJGJ9494:采用以概率理论为基础的采用以概率理论为基础的极限极限状态设计法状态设计法,并按极限状态设计表达式计,并按极限状态设计表达式计算,考虑桩基的两种极限状态,即承载能算,考虑桩基的两种极限状态,即承载能力、正常使用。并根据桩基损坏所造成的力、正常使用。并根据桩基损坏所造成的后果的严重性分为后果的严重性分为3个个
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