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1、8 桩基础与深基础,建筑工程学院李逸凡,2/68,第八章 桩基础与深基础,8.1 桩基础的适用性 8.2 桩的分类与质量检测 8.3 单桩竖向承载力 8.4 群桩竖向承载力 8.5 桩基础设计8.6 其他深基础简介,主要内容,一、桩基及其作用,桩基=桩+承台（独立、条形、筏、箱）,有高、低两种，前者用于水中,8.1 桩基础的适用性,几个基本概念,桩基pile foundation由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础复合桩基composite pile foundation由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础基桩foundation pile桩基础中
2、的单桩复合基桩composite foundation pile单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。,8.1 桩基础的适用性,8.1 桩基础的适用性,桩的作用：,（1）将荷载传至硬土层，或分配到较大的深度范围，以提高承载力。,（2）减小沉降，从而也减小沉降差，故地基强度够，而变形不合要求时亦用。,8.1 桩基础的适用性,（3）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等（4）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩（5）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，有桩支撑，有助于上部结构的稳定,8.1 桩基础的适用性,所以应用广泛，沿海、内陆地区均用。同基坑支护、地基处理并为土木工程三大热点。,桩基古已应用。
3、上海龙华塔，7层，40.4m,相当于13层楼高,初建于三国东吴时代(AD220-280),重建于宋代AD977年,用木桩,桩周用灰土防腐，是软基上建高层的范例。,8.1 桩基础的适用性,二、桩基础的优点 1.竖向承载力高 2.沉降小，沉降速度慢 3.能承受较大的水平荷载和上拔力 4.抗震性能好 5.便于机械化施工,三、桩基础的适用条件 1.天然地基软弱 2.地下水位较高，采用其它基础型式不 经济或有困难时 3.不允许有过大沉降或不均匀沉降的多 高层和重要建筑物 4.承受上拔力或很大水平荷载的高耸 结构物 5.需进行抗震设防的建筑物,8.1 桩基础的适用性,8.2 桩的分类与质量检测,一、按承台
4、底面位置（一）高承台桩（High-cap pile）,11/68,（二）低承台桩（Low-cap pile）,8.2 桩的分类与质量检测,8.2 桩的分类与质量检测,二、按使用功能分类（一）竖向抗压桩（二）竖向抗拔桩（三）水平受荷桩（四）复合受荷桩,8.2 桩的分类与质量检测,三、按桩身材料分类（一）木桩（二）混凝土桩（三）钢筋混凝土桩（四）钢桩（五）组合材料桩,8.2 桩的分类与质量检测,预制桩灌注桩,四、按施工工艺分类,8.2 桩的分类与质量检测,（一）预制桩（Precast pile）1.截面形式 实心：空心：2.材料 木、素混凝土、钢筋混凝土、钢,8.2 桩的分类与质量检测,3.沉桩方
5、法 锤击法、振动法、静力压桩法4.特点 优点桩的质量较好 工厂化生产效率高 缺点施工过程浪费较大 不经济,8.2 桩的分类与质量检测,（一）预制桩,1、预制钢筋混凝土桩2、预应力钢筋混凝土桩3、钢桩：钢管桩和H形桩,8.2 桩的分类与质量检测,高强预应力管桩,8.2 桩的分类与质量检测,（3）钢桩,钢桩有两种：钢管桩和H形桩。,8.2 桩的分类与质量检测,（二）灌注桩（Driven cast-in-place pile）1.施工方法 钻(冲)孔、挖孔、沉管、夯扩、孔底压浆成桩 2.特点 优点因地制宜 施工方便 不浪费 缺点易颈缩、断桩,8.2 桩的分类与质量检测,人工挖孔桩,8.2 桩的分类与
6、质量检测,1、沉管灌注桩2、钻（冲）孔灌注桩 3、挖孔灌注桩 4、爆扩灌注桩,8.2 桩的分类与质量检测,其施工程序一般包括四个步骤：沉管、放笼、灌注、拔管。,适用于硬塑、可塑黏性土、粉土、中细砂，深度可达2030m,1、沉管灌注桩,8.2 桩的分类与质量检测,沉管灌注桩质量事故,8.2 桩的分类与质量检测,2、钻（冲）孔灌注桩,钻孔灌注桩(简称钻孔桩)与冲孔灌注桩(简称冲孔桩)是指在地面用机械方法取土成孔的灌注桩。按施工工艺分为干法成孔和泥浆护壁两类。,8.2 桩的分类与质量检测,干法成孔适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土等，砂土慎用。,干法成孔,8.2 桩的分类与质量检测,湿法主要分三
7、大步：成孔、沉放钢筋笼、导管法浇灌水下混凝土成桩。,8.2 桩的分类与质量检测,3、挖孔灌注桩,用人力挖土形成桩孔，在向下掘进的同时，将孔壁衬砌以保证施工安全，清理完孔底后，浇灌混凝土。用人工成孔，成本低适用于水位以上,8.2 桩的分类与质量检测,（4）爆扩灌注桩,地下水位以上的粘性土、填土、黄土,8.2 桩的分类与质量检测,五、按受力情况分类（一）摩擦型桩（Friction pile）1、摩擦桩建筑地基基础设计规范由桩侧摩阻力和桩端 阻力共同分担荷载；建筑桩基技术规范由桩侧摩阻力承担荷载；,8.2 桩的分类与质量检测,2、端承摩擦桩,8.2 桩的分类与质量检测,（二）端承型桩（End-bea
8、ring pile）1、端承桩,8.2 桩的分类与质量检测,2、摩擦端承桩,8.2 桩的分类与质量检测,8.2 桩的分类与质量检测,六、按挤土效应分类（一）非挤土桩,包括挖孔灌注桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，螺旋钻孔灌注桩等。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。,8.2 桩的分类与质量检测,（二）部分挤土桩,钻孔挤扩灌注桩预钻孔打入（静压）预制桩打入（静压）敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩,8.2 桩的分类与质量检测,（三）挤土桩 1.桩型 预制实心、沉管灌注、冲孔灌注、封端孔的空心、爆扩 2.挤土效应 对粘性土 扰动 f 对无粘性土 产生挤密 f,8.2 桩的分类与
9、质量检测,七、按桩径分类,8.3 单桩竖向承载力,8.3.1 单桩竖向荷载传递机理,1桩身轴力和截面位移,8.3 单桩竖向承载力,1桩身轴力和截面位移规律：单桩轴向荷载的传递过程就是桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程 靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥侧阻力先于端阻力发挥,8.3.1 单桩竖向荷载传递机理,确定单桩竖向承载力的方法：静荷载试验、经验公式、静力触探、打桩公式、动力试验、理论公式等。对各级建筑物的规定：1.一级建筑物通过现场静荷载试验确定。结合静力触探、标准贯入等原位测试方法。2.二级建筑物参照试验方法定。3.三级建筑物利用承载力经验参数估算。,8.3.3 单桩竖向承载力的确定,桩
10、身材料强度计算钢筋混凝土桩,Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值Ap 桩身横截面积（m2）fc 混凝土轴心抗压设计强度(kPa)c 基桩施工工艺系数，预制桩取0.75，灌注桩取 0.60.7。fy钢筋的抗拉设计强度（kPa）As 纵筋总面积（m2）,8.3.3 单桩竖向承载力的确定,8.3.3 单桩竖向承载力的确定,按土对桩的支撑力确定单桩竖向承载力,建筑桩基技术规范法,单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定：,式中：Quk单桩竖向极限承载力标准值；K安全系数，取K2。,对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征
11、值应取单桩竖向承载力特征值。,8.4 裙桩竖向承载力,几个名词的区别,群桩构成桩基础的若干根单桩的集合体称为,基桩构成桩基础的每一根单桩称为基桩,桩基（础）由两根以上的基桩构成的群桩基础称为,8.4 裙桩竖向承载力,8.4.1、群桩的特点 群桩效应,群桩效应（Action of pile group）由于承台、桩、土的相互作用，致使 在竖向荷载作用下，群桩基础中的基桩与 同种地质条件下的同样单桩相比承载力出 现明显差别的现象。,8.4 裙桩竖向承载力,1.群桩承载力各基桩的单桩承载力之和,2.群桩沉降量各基桩的单桩沉降量,8.4 裙桩竖向承载力,引起群桩效应的主要原因:(以端承摩擦桩为例）s
12、D=d+2ltg,8.4 裙桩竖向承载力,1.若使：群桩沉降量=单桩沉降量（s=si）则桩基中各基桩的承载力得不到充分发挥 基桩的实际承载力单桩承载力,2.若使：桩基中的各基桩受荷载相同 则 基桩沉降量单桩沉降量,8.4 裙桩竖向承载力,效应系数,8.5 桩基础设计,桩基础的设计内容：1.选择桩的类型和几何尺寸 2.确定单桩的竖向和水平承载力 3.确定桩数、间距和布置方式 4.验算桩基的承载力和沉降 5.进行单桩结构设计 6.桩承台设计 7.绘制桩基础施工图,8.6 其他深基础简介,沉井基础（沉箱基础）地下连续墙箱桩基础深基坑护坡工程,8.6 其他深基础简介,深基础的特点：,埋深大地基承载力高
13、施工需专门设备技术复杂造价高工期长,8.6 其他深基础简介,沉井基础,工作原理 一种竖向的筒形结构物。通常用砖、素混凝土或钢筋混凝土材料制成。沉井施工:先在地面制作一个井筒形结构，然后从井筒内挖土，使沉井失去支承靠自重作用而下沉，直至设计高程为止，最后封底。沉井的井筒，在施工期间作为支撑四周土体的护壁，竣工后即为永久性的深基础。,8.6 其他深基础简介,2.用途(1)重型结构物基础(2)江河上的结构物(3)取水结构物(4)地下工程(5)邻近建筑物的深基础(6)房屋纠倾工作井,8.6 其他深基础简介,地下连续墙是近期发展起来的一种新的深基础形式。它的施工要点为：在地面上用专用的挖槽设备，沿着基坑
14、周边，按照事先划好的幅段，开挖狭长的沟槽，在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，沟槽采用特制的泥浆护壁，每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇筑水下混凝土，然后将若干个幅段连成一个整体，形成一个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙。地下连续墙的优点：施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体。因此，这种基础形式可以避免开挖大量的土方量，缩短工期，降低造价。尤其在城市密集建筑群中修建深基础时，为防止对邻近建筑物安全稳定的影响，地下连续墙更显示出它的优越性。,地下连续墙,8.6 其他深基础简介,8.6 其他深基础简介,若高层建筑的地基土质软弱，仅用箱形基础，无法满足地基承载力的要求，则必须在箱形基础底板下做承重桩基础。这类箱基加桩基的基础，简称箱桩基础，这是近年新发展的一种基础形式。,箱桩基础,
