桩基础很基础很.pptx
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1、n 组成组成:基桩基桩和连接于桩顶的承台。和连接于桩顶的承台。n 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 递给基桩,再由基桩传递到递给基桩,再由基桩传递到 地基土体(持力层)地基土体(持力层)。n 特点:特点:历史悠久、承载力高、稳定历史悠久、承载力高、稳定 性好、沉降量小而均匀、便性好、沉降量小而均匀、便 于机械化施工、适应性强。于机械化施工、适应性强。低承台桩基示意图低承台桩基示意图4-1 4-1 桩基础概述桩基础概述4-1-1 4-1-1 基本概念基本概念第1页/共83页单桩基础单桩基础群桩基础群桩基础承台承台基桩基桩上部结构荷载上部结构荷载4-1-1 4-1-1
2、基本概念基本概念第2页/共83页n 地基土质差或软硬不均,不能满足上部结构对变形的要求。地基土质差或软硬不均,不能满足上部结构对变形的要求。n 地基软弱或土性特殊,自重湿陷性黄土、膨胀土等。地基软弱或土性特殊,自重湿陷性黄土、膨胀土等。n 荷载大,且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用。荷载大,且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用。n 水中基础施工困难,如桥梁、码头、钻采平台等。水中基础施工困难,如桥梁、码头、钻采平台等。n 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。4-1-1 4-1-1 桩基础应用桩基础应用第3页/共83页v 按承载性状:按承
3、载性状:摩擦型桩、端承型桩摩擦型桩、端承型桩 v 按施工方法:按施工方法:预制桩、灌注桩预制桩、灌注桩v 按设置效应:按设置效应:非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩v 按桩径大小:按桩径大小:小桩小桩(250mm)、中等直径桩、中等直径桩(250v 800mm)、大直径桩、大直径桩(800mm)v 按使用功能:按使用功能:受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩v 按截面形状:按截面形状:圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、DX桩等桩等4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类n 基桩分类基桩分类第4页/共83页n 按承载
4、性状分类(荷载传递方式)按承载性状分类(荷载传递方式)摩摩 擦擦 型型 桩桩摩摩 擦擦 桩桩端端 承承 摩摩 擦擦 桩桩端端 承承 型型 桩桩端端 承承 桩桩摩摩 擦擦 端端 承承 桩桩分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥程度分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥程度 和分担荷载比例的不同。和分担荷载比例的不同。4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第5页/共83页按承台位置:按承台位置:高承台桩基高承台桩基承台底面承台底面位于地面以上,且常处于水位于地面以上,且常处于水下,水平受力性能差,但施下,水平受力性能差,但施工方便。可避免水下施工及工方便。可避免水下施工及节省基础材料,多用于桥梁节省
5、基础材料,多用于桥梁及港口工程。及港口工程。低承台桩基低承台桩基承台底面承台底面位于地面以下,其受力能好,位于地面以下,其受力能好,具有较强的抵抗水平荷载的具有较强的抵抗水平荷载的能力,施工不方便。能力,施工不方便。n 桩桩 基基4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第6页/共83页n 按桩的设置效应分类按桩的设置效应分类非挤土桩非挤土桩 成桩过程中对桩相邻土基本成桩过程中对桩相邻土基本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预制如钻(冲或挖)孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩;桩;部分挤土桩部分挤土桩 对桩周土体对桩周土体稍有排挤稍有排挤,但土的强度
6、和变形性质变,但土的强度和变形性质变化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。桩等。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,对土的强对土的强度和变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭度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。的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第7页/共83页v预制桩预制桩在工厂或施工现场制成的各种形式的在工厂或施工现场制成的各种形式的 桩,如桩,如锤击桩、振动桩、静压桩锤击桩、振动桩、静压桩等。等。v灌注桩灌注桩在
7、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。如孔,然后在孔内灌注混凝土而成。如 挖孔、钻孔、冲孔及爆扩挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔成孔灌注桩灌注桩等。等。n 按施工方法分类按施工方法分类4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第8页/共83页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。预应力力 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
8、。自重大,打桩难,桩长难统一,工艺复杂。钢桩钢桩要求:要求:直径直径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。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承载力低,仅在一些加固工程与临时工程中采用用。n预制桩的分类及特点预制桩的分类及特点4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第9页/共83页4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩
9、基的分类预制管桩预制管桩挖土机挖承台坑挖土机挖承台坑 第10页/共83页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 锤击预制桩锤击预制桩第11页/共83页 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。原理原理 直接在桩位上就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼直接在桩位上就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼灌灌 注混凝土而成。注混凝土而成。特点特点 能适应各种地层,无需接桩,施工时无振动、无能适应各种地层,无需接桩,施工时无振动、无挤挤 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。施工关键施工关键 桩身的成型和混凝土质量桩
10、身的成型和混凝土质量n灌注桩的分类及特点灌注桩的分类及特点4-1-2 4-1-2 桩基的分类桩基的分类第12页/共83页n 沉管灌注桩沉管灌注桩 图图4.5 4.5 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)成型成型灌注桩的施工灌注桩的施工第13页/共83页n 钻(冲)孔灌注桩钻(冲)孔灌注桩原理原理 用钻机用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等
11、)钻土成孔钻土成孔(需泥浆护壁需泥浆护壁),然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,然后清除孔底残渣,安放钢筋笼,浇灌混凝土。浇灌混凝土。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。优缺点优缺点优点优点:入土深,能进入岩层,刚度大,承载力高,: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。缺点缺点:要求有专门的设备(钻机),清孔较难彻底。:要求有专门的设备(钻机),清孔较难彻底。灌注桩的施工灌注桩的施工第14页/共83页钻孔灌注桩钻孔灌注桩护筒埋设护筒埋设n护筒作用护筒作用 固定桩位,并作钻孔导向;固定桩位,并作钻孔导
12、向;保护孔口,防止孔内土层坍塌保护孔口,防止孔内土层坍塌 隔水,稳固孔壁。隔水,稳固孔壁。灌注桩的施工灌注桩的施工第15页/共83页n 泥浆制备与运输泥浆制备与运输要求要求要求要求: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,粘度粘度1025s,含砂率小于,含砂率小于6,胶体率大于,胶体率大于95。作用:作用:作用:作用:护壁、携渣、防渗、润滑钻头等护壁、携渣、防渗、润滑钻头等。灌注桩的施工灌注桩的施工第16页/共83页n 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
13、;卷扬机;66垫木;垫木;77钻头钻头 旋转钻进旋转钻进 冲击钻进冲击钻进 冲抓钻进冲抓钻进 灌注桩的施工灌注桩的施工第17页/共83页n 基本要求:基本要求:内径内径800mm,开挖直径,开挖直径1000mm,护,护壁厚壁厚100mm分节支护,每节高分节支护,每节高5001000mm桩长小于桩长小于40m。n 优点:优点:符合国情,经济,设备简单,噪音小,场区符合国情,经济,设备简单,噪音小,场区内各桩可同时施工,可直接观察地层情况,孔底易清内各桩可同时施工,可直接观察地层情况,孔底易清除干净,且桩径大、适应性强。除干净,且桩径大、适应性强。n 缺点:缺点:可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体
14、、触可能遇到流砂、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。电和地面掉重物等危险而造成伤亡事故。n 原理:原理:采用人工或机械挖掘成孔,逐段边开挖边支护,达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,然后清除孔底残渣,安装钢筋笼,浇灌混凝土。清除孔底残渣,安装钢筋笼,浇灌混凝土。人工挖孔桩人工挖孔桩第18页/共83页图图4.10 4.10 人工挖孔桩示例人工挖孔桩示例第19页/共83页人工挖孔桩人工挖孔桩第20页/共83页4-1-3 4-1-3 桩基的质量检测桩基的质量检测
15、n可能存在的质量问题可能存在的质量问题预制桩: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 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。n常用质量检测方法常用质量检测方法开挖检查: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。抽芯检查:抽芯检查:在灌注桩桩身内钻孔,取混凝土芯样进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。行观察,看它的连续性。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。动测法:动测法:高应变测桩承载力,低应变只能测砼质量。高应变测
16、桩承载力,低应变只能测砼质量。第21页/共83页4-1-4 4-1-4 桩基设计原则桩基设计原则nGB50007-2002:基于基于正常使用极限状态正常使用极限状态的概率设计原则的概率设计原则n:考虑桩基的两种极限状态,即承载能力、正常使用。并根据桩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后果的严重性分为基损坏所造成的后果的严重性分为3个个等级。等级。第22页/共83页桩基的竖向承载力(抗压和抗拔)、水平承载力计算桩基的竖向承载力(抗压和抗拔)、水平承载力计算桩端平面以下的软弱下卧层验算桩端平面以下的软弱下卧层验算桩基抗震承载力计算桩基抗震承载力计算承载及桩身结构计
17、算(包括预制桩吊运和锤击过程中的承载及桩身结构计算(包括预制桩吊运和锤击过程中的强度验算、桩身屈曲稳定计算)强度验算、桩身屈曲稳定计算)n 所有桩基均应进行承载能力极限状态计算所有桩基均应进行承载能力极限状态计算 n 桩基尚应进行变形验算桩基尚应进行变形验算 桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物(竖向沉降)桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物(竖向沉降)桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基(竖向沉降)(竖向沉降)承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基(水承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基(水平变位)
18、平变位)4-1-4 4-1-4 桩基设计原则桩基设计原则第23页/共83页Qq qs sqpQ Q=Q Qs s+Q Qp p式中,式中,式中,式中,Q Qs s=A As sq qs s=L Lp pu up pq qs s Q Qp p=A Ap pq qp p作用在桩顶的竖向压力:作用在桩顶的竖向压力:作用在桩顶的竖向压力:作用在桩顶的竖向压力:桩侧总摩阻力桩端总端阻力讨论:Q Qs s+Q Qp p发挥作用的先后?大小?4-2 4-2 竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能4-2-1 4-2-1 4-2-1 4-2-1 桩的荷载传递过程桩的荷载传递过程桩的荷载传递过程桩的荷载
19、传递过程第24页/共83页n 侧阻先于端阻发挥,发挥程度侧阻先于端阻发挥,发挥程度与桩土相对位移相关;与桩土相对位移相关;侧阻充分发挥桩土相对位移值:侧阻充分发挥桩土相对位移值:粘性土:粘性土:46mm;砂土:砂土:610mm;端阻充分发挥桩底极限位移值:端阻充分发挥桩底极限位移值:砂类土砂类土0.1)d;粘性土:粘性土:d,硬粘土,硬粘土 d。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。图图4.11 4.11 桩身荷载传递桩身荷载传递(a)摩擦桩;摩擦桩;(b)端承桩端承桩4-2-2 4-2-2 桩的荷载传递规律桩的荷载传递规律第25页/共83页n 桩侧摩阻力影响因素桩侧摩阻力影
20、响因素 土的性质:土的性质:如抗剪强度如抗剪强度(c,j j)决定摩阻力的可能最大值决定摩阻力的可能最大值 桩土相对位移桩土相对位移 决定摩阻力的发挥程度决定摩阻力的发挥程度 时间因素:时间因素:土的固结随土的固结随t增加向下部转移增加向下部转移 决定摩阻力发决定摩阻力发挥的时间挥的时间 桩的刚度:桩的刚度:影响桩周应力的分布。影响桩周应力的分布。土中的应力状态:土中的应力状态:主要指侧向压力主要指侧向压力 施工方法:施工方法:a)挤土桩;挤土桩;b)非挤土桩。非挤土桩。4-2-2 4-2-2 桩的荷载传递规律桩的荷载传递规律第26页/共83页图图4.12 4.12 压曲破坏压曲破坏图图4.1
21、3 4.13 整体剪切破坏整体剪切破坏图图4.14 4.14 刺入破坏刺入破坏n压曲破坏:压曲破坏:沉降量很小,桩端阻为主,桩材控制承载力,穿沉降量很小,桩端阻为主,桩材控制承载力,穿 越软弱土层的小直径桩和嵌岩桩属于此类;越软弱土层的小直径桩和嵌岩桩属于此类;n整体剪切:整体剪切:沉降量较大,桩端阻为主,桩端桩侧土控制承载沉降量较大,桩端阻为主,桩端桩侧土控制承载 力,打入式短桩、钻孔短力,打入式短桩、钻孔短 桩属于此类;桩属于此类;n刺入破坏:刺入破坏:沉降量大,桩侧阻为主,桩顶容许沉降控制承载沉降量大,桩侧阻为主,桩顶容许沉降控制承载 力,一般情况下的钻孔灌注桩属于此类。力,一般情况下的
22、钻孔灌注桩属于此类。4-2-3 4-2-3 单桩的破坏模式单桩的破坏模式第27页/共83页n定义定义:桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力。桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力。4-2-4 4-2-4 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力 正摩擦正摩擦负摩擦负摩擦图图5 5 桩侧摩阻力示意图桩侧摩阻力示意图第28页/共83页桩侧大范围降低地下水,如桩侧大范围降低地下水,如大面积抽水,基坑降水等大面积抽水,基坑降水等 桩侧地面大面积堆载;桩侧地面大面积堆载;桩身穿越较厚松散填土、自桩身穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层;进入相对较硬土层;冻土区升温引起桩侧土沉陷
23、。冻土区升温引起桩侧土沉陷。n 产生负摩阻力的条件产生负摩阻力的条件图图4.4.6 6 住宅楼建于有新填土的住宅楼建于有新填土的斜坡上斜坡上 4-2-4 4-2-4 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力第29页/共83页n 中性点中性点定义:定义:桩土相对位移为零处桩侧桩土相对位移为零处桩侧摩阻力为零处。摩阻力为零处。在某深度处桩周土与桩截面沉在某深度处桩周土与桩截面沉降相等;降相等;或两者无相对位移发生;或两者无相对位移发生;或其摩阻力为零。或其摩阻力为零。特点:特点:在中性点处桩身轴力达到在中性点处桩身轴力达到最大值。最大值。4.3.3 4.3.3 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力第30页/共83页4-3 4
24、-3 单桩竖向抗压承载力确定单桩竖向抗压承载力确定单桩承载力决定条件单桩承载力决定条件单桩承载力决定条件单桩承载力决定条件在荷载作用下,桩在地基土中不丧失稳定性在荷载作用下,桩在地基土中不丧失稳定性在荷载作用下,桩顶不产生过大的位移在荷载作用下,桩顶不产生过大的位移 地基承载力地基承载力是主控因素是主控因素在荷载作用下,桩身材料不发生破坏在荷载作用下,桩身材料不发生破坏 端承桩控制端承桩控制因素因素第31页/共83页n 按桩材强度确定按桩材强度确定n 按静载试验确定按静载试验确定n 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定n 按静力触探法确定按静力触探法确定n 按经验公式确定按经验公式确定
25、n 按动力试桩法确定按动力试桩法确定4-3 4-3 单桩竖向抗压承载力确定单桩竖向抗压承载力确定第32页/共83页n4-3-14-3-1 按桩材强度确定按桩材强度确定 4-3 4-3 单桩竖向抗压承载力确定单桩竖向抗压承载力确定按混凝土结构设计规范,各参数意义见式(各参数意义见式(4-114-11)P109P109第33页/共83页n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确由竖向抗压静载试验确定定特点:特点:是评价单桩承载力是评价单桩承载力最为直观最为直观和和可靠可靠的方法。的方法。基本原则基本原则桩数:桩数:不宜小于不宜小于总数总数1,不少于,不少于3根;根;时间:时间:对于预制桩,桩设
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