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桩基础1概述2桩基础的类型及构造3桩基础的施工4轴向荷载下的单桩5横向荷载下的单桩6群桩基础内力及位移分析7单桩承载力的确定8群桩作用和桩基的竖向承载力9桩基沉降计算10建筑桩基承台计算11桩基础设计主要内容1概述1.1定义桩基础：通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动静荷载的深基础。基桩：设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密或压缩性更小的地基持力层上。软弱土层承台基桩1概述1.2特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承受抗拔及横向力与其他深基础比较,施工造价低1概述1.3发展历史7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡十九世纪以前，木桩西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进步铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩1概述干栏式建筑1概述排桩带撑木桩1概述1概述新加坡发展银行1概述1.4适用范围软弱地基或特殊土地基高重建筑物，满足承载力承受水平和抗拔力建筑抗震地基对沉降非常敏感的建筑水上基础1概述1.5桩基础设计内容和步骤收集资料选桩型、确定桩的基本尺寸确定单桩承载力确定群桩承载力相关检算绘制施工图纸1概述2桩基础的类型及构造3桩基础的施工4轴向荷载下的单桩5横向荷载下的单桩6群桩基础内力及位移分析7单桩承载力的确定8群桩作用和桩基的竖向承载力9桩基沉降计算10建筑桩基承台计算11桩基础设计主要内容2桩基础类型及构造2.1桩基础的分类标准按桩身材料分按承台位置高低分按功能分按桩轴方向分按成桩方法分按成桩方法对土层影响分2桩基础类型及构造1按桩身材料分钢筋混凝土桩混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢桩木桩2按承台位置高低分2桩基础类型及构造类型特点用途高承台桩基础承台底面位于地面或局部冲刷线以上桥梁、码头、海洋工程低承台桩基础承台底面位于地面或局部冲刷线以下房建工程2桩基础类型及构造低承台桩基2桩基础类型及构造高承台桩基2桩基础类型及构造3按功能分抗轴向压力的桩抗侧向压力的桩抗拔桩摩擦桩端承桩端承摩擦桩港口、码头工程中的板桩，基坑支护桩抵抗作用于桩上的拉拨荷载2桩基础类型及构造4按桩轴方向分倾斜桩竖直桩水平外力或弯矩不大，桩不长或桩身直径较大时水平外力较大且方向不变时，可采用单向斜桩水平外力较大且作用在两个方向时，采用多向斜桩注意：先采用竖直桩，检算通不过时再改用倾斜桩2桩基础类型及构造5按成桩的方法分预制桩灌注桩锤击打入桩静压震动螺旋压入桩震入桩螺旋桩机械成孔人力挖掘钻孔桩冲孔桩挖孔桩2桩基础类型及构造6按成桩方法对土层影响分部分挤土桩挤土桩非挤土桩预制桩沉管灌注桩粘性土无粘性土开口钢管桩H型钢桩开口预应力钢筋混凝土桩预钻孔的钢筋混凝土桩钻（挖、冲）孔灌注桩2桩基础类型及构造挤土效应在饱和软土中进行密集桩群施工将导致•土中超孔隙水压的剧增（可达上覆土压力的1.4倍，甚至更高）•地表隆起•浅层土体水平位移（影响范围1倍桩长以上）•深层土体位移•先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂原有建筑物下沉、局部抬起临近地面开裂、地下管线位移、破坏2桩基础类型及构造2.2桩型及其特点1预制桩类型、特点及适用条件①分类;木、钢筋砼、预应力钢筋砼、钢桩②优点桩单位面积承载力较高，预制桩属挤土桩，打入土层使松软土挤密，提高承载力桩身质量易于保证和控制易于在水上施工桩身砼密度大，抗腐蚀性能强施工效率高2桩基础类型及构造③缺点单价较灌注桩高，配筋按起吊、打入应力设计，用钢量大，较长则接头用钢量增大一般锤击、震动法下沉，施工噪音大，污染环境，若采用静压受设备等限制挤土桩受起吊设备限制，单桩长不超过10m，接头处为薄弱环节不易穿透较厚坚硬土层桩超长时，截桩困难2桩基础类型及构造④适用条件不需要考虑噪音污染、震动环境的影响（新开发区、郊外等场地）持力层上覆盖为松软土层，无坚硬夹层持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制水下桩基工程大面积打桩工程，工效高2桩基础类型及构造钢筋混凝土桩普通钢筋混凝土桩空心实心桩长现场制作——25~30m工厂预制——≤12m接桩方法钢板角钢焊接法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等断面尺寸200mm×200mm~600mm×600mm2桩基础类型及构造钢筋混凝土管桩钢筋混凝土管桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩离心旋转法制造：Φ40，Φ50，管节长度固定特大直径钢筋管桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩入土深度≤25m＞25m能承受较大的震动力，抗裂性能好应用：武汉长江大桥首先采用2桩基础类型及构造预应力钢筋混凝土桩预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉，对桩身混凝土施加预压应力，以提高桩的抗冲击能力和抗弯能力。强度重量比高含钢率低耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高穿透能力强制作工艺较复杂（缺点）2桩基础类型及构造适用情况超长桩（L＞50m)需要穿越夹砂层（高层建筑的理想桩型）制作方法普通立模浇制——预应力空心方桩常见规格：500mm×500mm,600mm×600mm离心法制作——圆环形的高强预应力管桩(PHC桩）常见规格：外径Φ500mm、550mm、800mm、1000mm壁厚90~130mm,桩段长4~15m,C60~C802桩基础类型及构造2灌注桩类型、特点及适用条件①优点可适用于各种地层桩长可随持力层顶面起伏而改变，不需截桩，无接头仅受轴压时，不用配钢筋，需配钢筋笼时，按工作荷载要求布置采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时，单桩承载力高一般说来，比预制桩经济2桩基础类型及构造②缺点桩身直径变化较大，孔底沉积物不易清除干净单桩承载力变化较大大直径灌注桩做单桩承载力费用过高一般情况下，不宜用于水下桩基桩身质量不易控制和保证缩颈沉渣夹泥断桩2桩基础类型及构造沉管灌注桩带桩靴沉管灌注桩端部封闭，封底材料留于土中，不经济无桩靴沉管灌注桩端部封闭以硬性混凝土厚1m，到底后上提20cm，将砼夯入土中薄壳沉管灌注桩内存芯棒，打入后，抽出芯棒，直径不能过大2桩基础类型及构造钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩●不用护壁●适用无地下水地层●桩长受到限制●不能穿越卵石、砾层泥浆护壁钻孔灌注桩防止孔壁坍塌，并借泥浆循环将孔内碎渣带出2桩基础类型及构造常用桩径●桥梁：0.8m、1.0m、1.25m、1.5m●建筑：0.6m、0.8m●大直径桩;2.0m以上特点●单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高●施工过程无挤土、无振动、无噪音主筋：宜采用光钢筋，尽量不用束筋，宜分段配筋2桩基础类型及构造人工挖孔灌注桩特点●直径或边长≥0.8m●造价低廉●无水施工，质量容易保证●直接鉴别、检查土质情况，弥补和纠正勘察工作的不足●直接测定、控制桩身与桩底的直径和形状，克服了隐蔽性●桩深有限，且需做好安全工作2桩基础类型及构造结构形式●嵌岩端承桩或摩擦端承桩●直身桩或扩底桩●实心桩或空心桩护壁形式●木板钢环梁●套筒式金属壳●红砖●混凝土2桩基础类型及构造3钢桩类型、特点及适用条件①基本类型钢管桩H型钢桩钢轨桩螺旋钢桩2桩基础类型及构造钢管桩常见规格●桩径：406mm，609mm，914mm，1200mm●壁厚：按使用阶段应力设计，一般10mm优点●强度高，抗疲劳冲击性能好●贯入性能好，沉桩速度快，挤土影响小●单桩承载力高●便于割接，质量可靠，运输方便●抗弯刚度大2桩基础类型及构造缺点●抗腐蚀性能差，必须做表面防腐处理（2mm)●价格昂贵适用情况●必须穿越砂层●其他桩型无法施工或质量难以保证●必须控制挤土影响●工期紧迫●重要工程2桩基础类型及构造H型钢桩优点●挤土效应更小●穿透性能更强●割焊与沉桩更快捷缺点●侧向刚度较弱，打桩时桩身易于向刚度较弱的方向倾斜，甚至产生施工弯曲一次轧制成型，与钢管桩相比2桩基础类型及构造2.3承台类型与构造承台类型独立形条形环形井格形板形箱形沉井形板式承台构造要求2桩基础类型及构造最小尺寸：上部结构底部尺寸＋襟边尺寸最大尺寸：混凝土承台——满足刚性角要求钢筋砼承台——由力学检算确定形状：与墩台形状相符厚度：一般用1.5m~3.0m砼标号：C15~C25底部设置一层钢筋网。当采用主筋伸入式时，该钢筋网不能截断。2桩基础类型及构造桩与承台的连接方式主筋伸入式现浇桩顶伸入式预制1概述2桩基础的类型及构造3桩基础的施工4轴向荷载下的单桩5横向荷载下的单桩6群桩基础内力及位移分析7单桩承载力的确定8群桩作用和桩基的竖向承载力9桩基沉降计算10建筑桩基承台计算11桩基础设计主要内容3桩基础的施工3.1预制桩的施工1预应力钢筋混凝土管桩工厂预制的预应力钢筋混凝土管桩示意图2预制桩的桩靴pileshoe3桩基础的施工3打桩锤打桩锤单动汽锤坠锤双动汽锤柴油锤震动锤3桩基础的施工3桩基础的施工3桩基础的施工(a)震动锤结构(b)偏心锤位置及离心力4打桩架钢制万能桩架柴油锤桩架3桩基础的施工5静力压桩3桩基础的施工6沉桩辅助设备★桩帽:既要能起缓冲而保护桩顶的作用，又要能保证沉桩效率★桩垫:桩帽上方填充硬质缓冲材料桩帽下方填充软质缓冲材料3桩基础的施工★送桩:当桩顶设计标高在导杆以下一般采用钢板焊成的钢送桩3桩基础的施工★射水设备:效果取决于水压和水量水压要大到能冲散土层，同时又要有足够的水量使冲散的土颗粒沿桩侧上升，冲出地面7预制桩起吊点的选择单点起吊两点起吊多点起吊2210429.0qlMM2210214.0qlMM3桩基础的施工8打入桩的施工顺序先中间后两端分段进行3桩基础的施工3.2灌注桩的施工1灌注桩的构造介绍灌注桩典型断面示意图3桩基础的施工3桩基础的施工2灌注桩钻孔方法介绍①冲击式钻孔★25~45KN的十字型冲击式钻头★管锥冲击式钻头②冲抓式钻孔★15~24KN的四瓣式冲抓钻头③旋转式钻孔★刺猬钻头★笼式钻头★鱼尾钻头★牙轮钻头3桩基础的施工螺旋钻3桩基础的施工冲击钻冲抓钻3灌注桩施工工艺流程3桩基础的施工4泥浆护壁介绍正循环旋转法钻孔3桩基础的施工泵举反循环排渣3桩基础的施工5扩孔桩施工3桩基础的施工6爆扩桩3桩基础的施工7人工挖孔灌注桩的护壁3桩基础的施工人工挖孔桩3桩基础的施工3.3水中修筑桩基1水中打桩设备①若水深在3~4m左右，可搭便桥或脚手架②若水较深，不宜用上述方法时，可改用铁驳船③若在大而深的江河中修筑桩基，需专用打桩船3桩基础的施工2水中打桩水中定位测量平台定位木笼法定位、导向围囹法定位、导向3桩基础的施工3水中修筑承台底板Ⅰ承台底面在河床以上采用吊箱围堰★先打桩，再设吊箱★先设有底吊箱，再打桩Ⅱ承台底面在河床以下不深处Ⅲ承台底面在河床以下较深处采用无底浮运套箱采用钢板桩围堰法3桩基础的施工3.4灌注桩的质量检测1常见质量问题缩颈断桩沉渣夹泥蜂窝2常用检测方法★开挖检查法★钻芯取样法★声波透射法★动力检测法★静力试桩法低应变法高应变法小应变：灌注桩100%预制桩50%大应变：灌注桩30%预制桩20%检测数量3桩基础的施工1概述2桩基础的类型及构造3桩基础的施工4轴向荷载下的单桩5横向荷载下的单桩6群桩基础内力及位移分析7单桩承载力的确定8群桩作用和桩基的竖向承载力9桩基沉降计算10建筑桩基承台计算11桩基础设计主要内容4轴向荷载下的单桩1桩基础荷载传递规律MNHPPMNH桩顶反力台侧土抗力台底土反力低承台桩基4轴向荷载下的单桩MNHPPMNH桩顶反力高承台桩基•摩阻力所需位移很小•端阻力需要较大位移;•不同阶段二者分担比例不同pusuupsQQQQQQQs桩侧摩阻力sidefrictionQp桩端阻力tipresistance4轴向荷载下的单桩2桩的承载力分析1.竖向承载力的组成2.荷载传递的基本方程设桩身周长为u，从深度z处取一dz微段，由力的平衡条件有：ZZZZZZNudz(NdN)0dN1udz设桩身横截面面积为Ap，弹性模量为Ep，dz微段的变形为dz，据虎克定律有：4轴向荷载下的单桩PPNLLAE