1、桩基础设计与施工桩基础设计与施工第1章 桩基类型与选型 讲授教师：杨讲授教师：杨 曌曌武汉科技大学城建学院土木系结构教研室武汉科技大学城建学院土木系结构教研室20122012年年3 3月月1.1 概述o 1.1.1桩基及其安全等级o 概念：桩基础简称桩基，是由基桩和连接于基桩桩顶的承台共同组成，承台之间用承台梁相互连接。（桩是深入土层的柱型构件，桩与桩顶的承台组成深基础，简称桩基。）o 低承台桩，高承台桩-承台底面是否高出地面。o 单桩承台，群桩承台-承台下桩数。o 安全等级：3级，根据破坏后果的严重性，详P1 表1-1，表表3.1.2 建筑桩基设计等级建筑桩基设计等级 (建筑桩基技术规范 J
2、GJ 94-2008)设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑（3）体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑（4）20层以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑（5）场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑（6）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级除甲级、丙级以外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑o 桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。主要承受竖向荷载，还承受水平荷载（风，土，地震等）o 桩基通过作用于桩尖（或称桩端）的地层阻力和桩周土
3、层的摩擦力支撑竖向荷载、依靠桩侧土层的侧向阻力支撑水平荷载。o 一般在下列情况下应用桩基：o 1、荷载较大、地基软弱；o 2、技术经济指标、施工条件、质量比较；o 3、高耸建筑对倾斜要求严格；o 4、设备基础对地基变形有严格限制；o 5、地基沉降对相邻建筑影响较大；o 6、抗液化和处理软弱地基。o 1.1.2桩基承载力影响因素o 1）穿越土层特征（强度、变形和应力）o 2）桩端持力层特征（强度、变形）o 3）桩的几何特征o 4）桩体材料强度o 5）群桩几何参数o 6）成桩方法1.2 基桩的分类o 群桩中的单桩称为基桩。o 1.2.1按桩的使用功能：按桩的使用功能：o 竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水
4、平受荷桩、复合受荷桩o 1）竖向抗压桩：承受轴心压力为主o 2）竖向抗拔桩：承受轴向拔力荷载为主，拉拔荷载依靠桩侧摩阻力承受。o 3）水平受荷桩：承受水平荷载或弯矩。港口码头的板桩、基坑支护桩等都是主要承受作用在桩上的水平荷载，桩身要承受弯矩，其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力、或水平支撑和拉锚平衡。o 4）复合受荷桩：竖向、水平荷载均较大o 1.2.2 按承载性状按承载性状o 1）竖向荷载桩o 分为摩擦桩、端承摩擦、摩擦端承、端承桩o Qu=Qsu+Qpuo Qu-桩的竖向极限荷载；o Qsu-桩侧总极限摩阻力；o Qpu-桩端总极限阻力o 摩擦：Qsu0.9 Qu；端承：Qpu 0.9 Qu
5、o 端承摩擦：0.9 Qu Qpu Qsuo 摩擦端承：0.9 Qu Qsu Qpuo 2）横向荷载桩o 分为主动桩、被动桩o 区别：由于桩身变位引起土体受压为主动桩；由于土体挤压桩身产生的土压力为被动桩。o（土压力由什么原因产生，桩是主动挤压土还是被动挤压土。）o 1.2.31.2.3按桩身材料按桩身材料o 1）木桩。单根木桩的长度大约为十余米，不利于接长。耐久性差o 2）钢桩。型钢和钢管两大类。型钢有各种形式的板桩，主要用于临时支挡结构或码头工程。H型及I型钢桩则用于支撑桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。优点：挤土效应小，抗冲击性好，施工方便；缺点：造价高。o 3）钢筋混凝土桩o
6、预制桩和灌注桩。取材方便、价格便宜、耐久性好。o 1.2.41.2.4按成桩方法按成桩方法o 1）打入桩：将预制桩用击打振动的方式打入地层至设计要求的标高。打入的机械有：自由落锤、蒸汽锤、压缩空气锤、振动锤等。o 2）灌注桩：o 沉管灌注桩：将钢管（钢壳）打入地层到设计标高，然后灌注砼，灌注砼过程中可逐渐将钢管拔出，或将钢管留在土中。o 钻孔灌注桩：使用机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、长螺旋和短螺旋等，适用于不同的土层。o 为提高灌注桩的承载力，可将桩身逐步局部扩大，形成扩底桩。o 挖孔桩：采用人工或机械挖掘开孔，放置钢筋笼、浇灌混凝土。o 3）静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设
7、计标高。o 4）螺旋桩：在木桩或砼桩的底部接一段螺旋的钻头，藉旋转机械将桩拧入土层至设计标高，现已少用。o 目前桩型正在发展中，如20世纪90年代出现的压力灌浆微型桩，利用压浆提高桩的承载力等。o 1.2.51.2.5按成桩方式对土层的影响分类按成桩方式对土层的影响分类o 1）挤土桩。也成排土桩。原始土层结构遭到破坏，主要有打入或压入的预制桩，封底的钢管桩沉管式就地灌注桩等。o 2）部分挤土桩，也称微挤土桩。成桩过程中，桩周围的土层受到轻微的扰动，土的原始结构和工程性质的变化不明显，主要有打入小截面的I型、H型钢桩、钢板桩、开口式钢管桩。o 3）非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同
8、的土排出，桩周围的土较少受到扰动。但有应力松弛现象。主要有各种形式的挖孔、钻孔桩等1.3桩的选型及布置原则o 1.3.11.3.1桩的选型原则桩的选型原则o 建筑物本身的要求。如：对不均匀沉降的敏感程度、荷载的大小、性质和工期的要求等。o 工程地质和水文地质条件。如：埋深较浅采用端承桩，对于比较疏松的土层采用挤土桩比较合适，土层是否具有可液化、震沉性质。o 场地的环境。对环境的保护要求等。城区禁用挤土桩。o 材料供应和施工技术条件。o 经济、工期分析。o 1.3.21.3.2桩的布置原则与要求桩的布置原则与要求o 1）桩的中心距 根据土的类别以及成桩工艺，桩的最小中心距需满足不同要求参考 表3
9、.3.3-1。表表3.3.3-1 桩的最小中心距桩的最小中心距 o 2）柱下独立基础的桩宜采用对称布置，常采用三桩承台、四桩承台、六桩承台等。o 群桩承载力合力点应与长期荷载中心重合等。o 1.3.31.3.3预制桩的特点和使用条件预制桩的特点和使用条件o 优点：o 桩的单位面积承载力高，打入土层时使松软土层挤密，从而使承载力提高。o 桩身质量较易保证和检查。o 易于在水上施工。o 桩身砼的密度大，抗腐蚀性强。o 施工工效高，施工工序简单。o 缺点：o 1）单价较灌注桩高，预制桩需要配较多的钢筋以抵抗搬运、起吊和捶击时的应力。o 2）施工噪音大，污染环境，不宜在城市中使用。o 3）预制桩是挤土
10、桩，群桩施工时将引起周围地面的隆起，对周围有影响。o 4）受到起吊设备能力的限制，单节预制桩的长度不能过长，一般为十余米，长桩时需接桩。o 5）不易穿透较厚的坚硬土层。o 6）打入后桩长超过要求时，截桩较困难。o 适用条件：n 不需考虑噪音污染和振动影响的环境。n 持力层上覆盖的为松软土层，没有坚硬的夹层。n 持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制，减少截桩。n 水下桩基工程。n 大面积打桩工程，打入桩的工序和设备简单，工效高。在桩数量多的情况下可取得较高的经济效益。o 1.3.41.3.4灌注桩的类型、特点和适用条件灌注桩的类型、特点和适用条件o 优点：o 1）可适用于各种地层。o 2）桩长可随持力层起伏而改变，不需截桩、没有接头。80多米的桩也采用了。o 3）仅承受轴向压力时不用配置钢筋，节约钢材。o 4）采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时单桩的总承载力大。o 5）一般情况下比预制桩经济。o 缺点：o 1）桩的质量不易控制和保证，容易在灌注砼过程中出现断桩、缩颈、露筋和泥夹层等现象。o 2）桩身直径比较大，孔底沉积物不易清除干净，因而单桩的承载力的变化较大。o 3）大直径灌注桩做压载试验的费用昂贵。o 4）水下施工较困难。
