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1、第七章 桩基础和其他深基础,主 要 内 容,桩的类型单桩承载力的确定群桩承载力桩基础设计计算其他深基础简介,软 土 层,桩Pile：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较小的杆状构件。桩的功能：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。,二.桩的应用历史1.十九世纪以前，木桩(1)7000-8000年前湖上居民（浙江河姆渡）(2)3000-4000年前罗马(3)古代建塔（上海龙华塔，公元977年）2.十九世纪开始，铸铁管桩1824年波特兰水泥，蒸汽动力3.十九世纪末，现场钻孔桩,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,新加坡发展银
2、行,四墩7.3m,二、特点,优点将荷载传递到下部好土层,承载力高沉降量小抗震性能好,穿过液化层承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较,施工造价低,缺点1.比浅基础造价高2.施工环境影响,预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆3.有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩,三、适用条件,(1)水上建筑物(2)深持力层,高地下水位(3)抗震地基(4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器,不同的分类标准,(一)按桩的传力方式(二)按设置桩的施工方法,第一节 桩的类型,横向受荷桩,竖向受荷桩,摩擦桩,端承桩,(一)按桩的传力方式分类,端承桩,摩擦桩,端承桩：主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩
3、擦桩：主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长,深,主动桩：（桩挤土）桩顶受横向荷载作用，桩身轴线偏离初始位置，桩身所受土压力因桩主动变位而产生。如：风力、地震力、车辆制动力等作用下的建筑物桩基。,被动桩：（土挤桩）桩的变位由于被动受到土的压力作用而造成。如：深基坑支挡桩、坡体抗滑桩、堤岸护桩等均属于被动桩。,(二)按设置桩的施工方法分类,1.打入桩 混凝土预制桩 钢桩 木桩2.灌注桩 钻孔（冲孔）灌注桩 沉管灌注桩 人工挖孔桩,离心预应力预制钢筋混凝土管桩,基桩,打入桩：,通过锤击（或以高压射水辅助）将各种预制好的桩打入地基内达到所需要的深度,适用：,（1）桩径较小（2）砂性土、塑性土、粉
4、土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土,桩锤,振动锤,振动法沉桩 是将大功率的振动打桩机安装在桩顶（预制的钢筋混凝土桩或钢管桩），利用振动力以减少土对桩的阻力，使桩沉入土中。,桩,适用：较大桩径，土的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基。,振动沉桩,静压桩 通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。,适用：软土地区，特别是在不允许有强烈振动的情况,静力压桩,挖孔桩：依靠人工（用部分机械配合）在地基中挖出桩孔，然后与钻孔桩一样灌注混凝土而成的桩称为挖孔灌注桩。,适用：无水或少水的较密实的各类土层,钻孔桩,钻孔桩：用钻孔机具在土中钻进，边破碎土体
5、边出渣而成孔，然后放入钢筋笼灌注混凝土形成的桩。,适用：各类砂性土、粘性土、碎石、卵石及岩层。不适用于淤泥及流砂或承压水地基。,螺旋钻孔桩,沉管灌注桩：用锤击或振动的方法将钢套管沉入土中成孔，然后放入钢筋笼，边灌注混凝土边拔套管形成的桩。,适用：砂性土、粘性土、砂土地基。,沉管灌注桩,缺点：易产生缩颈、断桩、局部夹土、混凝土离析等质量 事故。,优点：由于采用了套管，可避免流砂、坍孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣等弊病,沉管灌注桩,接桩,人工挖孔桩,人工挖孔扩孔桩（芝加哥法）,爆破扩底桩,单桩承载力,第二节 单桩承载力的确定,一、单桩竖向承载力,1.单桩竖向荷载的传递,对于摩擦为主的桩摩阻力所需
6、位移很小端阻力需要较大位移;不同阶段二者分担比不同,Qs 桩侧摩阻力Qp 桩端阻力,桩顶受竖向荷载作用，桩身上部产生压缩，桩相对于土发生向下位移，桩侧表面就会受到土的向上摩阻力,随着荷载增加，桩身压缩量和位移量h，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力,桩端土层的压缩加大桩土相对位移，使桩身摩阻力进一步发挥到极限值,荷载继续增加，其增量全部由桩端阻力承担。直至桩端阻力达到极限，位移迅速增大而破坏。,承载能力极限状态,1.单桩竖向荷载的传递,负摩擦的产生(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融陷,正摩阻,负摩阻,桩相对土
7、向下,土相对桩向下,负摩擦力的确定 成为荷载，下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力,2.桩侧负摩阻力,1.在荷载作用下，桩在地基土中不丧失稳定性2.桩顶不产生过大位移3.桩身不发生材料破坏,二、单桩竖向承载力的确定,两个取决因素,材料强度,土对桩的支承力,三个要求,1.按材料强度确定单桩竖向承载力,2.按土对桩的支承力确定单桩竖向承载力,静载荷试验其他现场试验方法原位测试和经验方法：静力触探 标准贯入试验 经验公式,(1)静载试验法 获得单桩承载力最可靠的方法,锚桩反力梁,锚桩反力梁法,锚桩 桁架法,2400吨,桩顶试验中,Q(kN),次梁,锚筋,锚桩,主梁,千斤顶,百分表,桩的荷载试验成果荷
8、载沉降曲线,极限荷载的确定,有明显陡降点：,取其对应值为极限承载力Pj,缓变型曲线：,单桩轴向承载力容许值P,P(kN),P j,取沉降量s=40mm或s=0.05d对应值为极限承载力Pj,Pj,s,(2)经验公式法,根据相应的规范,建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,公路桥涵地基与基础设计规范（JTG63-2007）,三、单桩水平承载力,1.桩基础的水平荷载,土的侧压力风荷载地震水平作用,水平荷载种类,2.单桩水平承载力,与桩的类型、受力特点及配筋率有关,建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）,还可通过水平荷载试验或按理论公式计算,一
9、、群桩与群桩效应,岩石,土,压力扩散深度,第三节 群桩承载力,应力叠加 桩底应力增加,侧阻发挥程度降低，端阻发挥程度提高;总的沉降增加,不考虑地震荷载作用考虑地震荷载作用,二、考虑承台效应的复合基桩承载力特征值,承台效应系数,承台下一定深度地基承载力特征值,地基抗震承载力调整系数,计算基桩对应承台底净面积,桩身截面积,中心竖直荷载,实际分布,假设的分布,F,假设每个桩的荷载相同,Gk 承台以上总自重n 桩数,G,三、群桩承载力的验算,偏心竖向荷载,Y,x7,y7,Nik 第i根桩底竖向力Mxk，Myk 作用于承台底面通过桩群形心的x，y轴的力矩,9,8,7,2,1,6,3,4,5,X,要求,s
10、 桩基最终计算沉降量n 计算分层数Esi 压缩模量p0 承台底平均附加应力e 桩基等效沉降系数 沉降计算经验系数,按照扩散后的面积进行分层总和法计算沉降,F,l,G,b0,A,p0,四、群桩基础的变形验算,桩基础的设计步骤,结构、地质和环境资料,桩型、桩长、断面,桩数和布置,验算单桩承载力,桩基沉降验算,承台与桩身设计计算,设计结束,单桩承载力特征值Ra,沉井,第五节 其他深基础简介,砂垫层施工完成,刃脚砖胎模施工,沉井立模,井内除土,井筒接高下沉,海上大型圆端形沉井,钢筋绑扎,浇筑混凝土,拖曳下水,浮运,沉水安放,地下连续墙：成槽机沿着深基础或地下构筑物周边，开挖出具有一定宽度(或直径)与深度的沟槽(或孔)，在槽内设置钢筋笼，浇注砼，筑成一个单元的墙段。再继续开挖、浇筑砼，并以某特定接头方式连接墙段，形成一道连续的现浇壁式地下钢筋砼连续墙。,作用:基坑开挖时防渗、挡土，邻近建筑物的支护，以及作为基础的一部分。,地下连续墙,
