桩基础及其他深基础.ppt

土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8 8 桩基础及其他深基础桩基础及其他深基础 学习目标：学习目标： v通过学习应了解桩的类型、构造规定与选型依据。 v掌握单桩与群桩承载力的确定方法。 v掌握板式承台桩基础的设计步骤与方法。 v了解桩基础施工。 v了解其他类型深基础的形式和特点。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 本 章 内 容 8.1 概述 8.4 桩水平承载力 8.2 桩基础的类型 8.3 单桩竖向承载力特征值 8.5 桩基础设计 8.6 其它深基础简介 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.1 8.1 概述概述 桩基础是一种历史悠久的基础形式。在我国古代，隋朝 的郑州超化寺，五代的杭州湾大海堤以及南京的石头城和上 海的龙华塔等，都成功地使用了桩基础。1981年1月美国考 古学家在智利蒙特维尔德附近的森林里发现一间用木桩支撑 的木屋，经认定其距今至少已有1200014000年的历史，我 国与1973年至1978年在浙江余姚河姆渡村发掘了新石器时代 的文化遗址，出土了占地40000平方米的大量木结构遗址， 其中木桩数百根，研究认为距今大约7000年。 桩将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递为 良好地基土或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的传里杆件。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 将荷载传递到下部好土层,承载力高 软 土 层 承台 桩 侧阻 端阻 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 下列情况可以考虑使用桩基础： u高层或高耸建筑物在水平力作用下为防止倾覆；或对倾斜有特殊要求的建筑物； u地基承载力满足要求，但采用天然地基时沉降量过大；或当建筑物沉降要求较严格， 建筑等级较高时； u当建筑物荷载大，地基软弱且地下水位高，采用天然地基时，地基承载力不足时； u建筑物内、外有大量堆载且会造成地基过量变形而产生比均匀沉降，或为防止对邻近 建筑物产生互相影响的新建建筑物； u设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房和露天吊车，基础密集、地基变形 大时； u土层中软弱层较厚，或为杂填土或局部有暗滨、古河道、古井、 溶洞等时，可采用 桩基础。 u震区、建筑物场地的地基土中有液态土层时，可采用桩基础。 u地基沉降及沉降速率有严格要求的精密设备基础；在使用过程中，允许振幅有一定要 求的动力机械基础时； 不属于上述情况时 可根据具体情况，依据“经济合理、技术可靠”的原则，经分析比较后确定是否采用桩基 。同时应当注意，在某些情况下使用桩基础会对工程存在不利因素。如：当上层土比 下层土坚硬得多时；在欠固结土或大量抽吸地下水的地区等。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.2 8.2 桩基础的类型桩基础的类型 8.2.1 按桩身材料分 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.2.2 按施工方法分 桩桩 预制桩 灌注桩 爆扩桩 钻（冲）孔灌注桩 挖孔灌注桩 沉管灌注桩 工程中应用最广泛的是 钢筋混凝土预制桩。 桩径选择上比 较灵活 ，桩长 不太受限。 能防止颈缩与提高承 载力，但造价较高。 桩身质量容易得到保证，施 工设备简单；无挤土作用， 场区内各桩可同时施工。但 施工中必须注意安全。 扩大了桩的底面积，提高 了桩的承载能力。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.2.3 按荷载的传递方式分类 桩桩 端承桩是桩顶荷载由桩端阻力 承受的桩 摩擦桩:摩擦桩是桩顶荷载由桩 侧阻力和桩端阻力共同承受的桩 纯摩擦桩:当软弱得土层很厚时， 桩只需打入一定的深度，桩顶荷 载主要由桩侧摩擦力承受 端承桩 摩擦桩 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.3 8.3 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 8.3.1 根据桩身材料强度确定 对于钢筋混凝土桩：对于钢筋混凝土桩： Ra 单桩竖向承载力特征值，N； 纵向弯曲系数，考虑土的侧向作用，一般取=1.0； fc 混凝土的轴心抗压强度设计值，N/mm2； A 桩身的横截面面积，mm2； fY纵向钢筋的抗压强度设计值，N/mm2； A桩身内全部纵向钢筋的截面面积，mm2。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.3.2 按土对桩的支承力确定 8.3.2.1 静载荷试验 桩承载力静载试验装置示意图 (a)锚桩反力法试桩；(b)压重平台法试桩 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.3.2.2 按规范经验公式确定 （1）建筑地基基础设计规范（GB500072002）公式 端承桩 摩擦桩 （2）建筑桩基技术规范（JGJ9494）公式 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.4 8.4 桩水平承载力桩水平承载力 8.4.1 单桩水平承载力 单桩的水平承载力取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、 桩侧土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素，宜 通过现场实验确定。 8.4.2 桩群水平承载力 （1）当外力作用面内的桩距较大时，群桩桩基的水平承载力可视 为各单桩的水平承载力的总合。 （2）当承台侧面的土未经扰动或回填良好时，应考虑土的作用。 （3）当水平推力较大时，宜设置斜桩。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5 8.5 桩基础设计桩基础设计 桩基础的设计步步骤： （1）调查研究，收集资料 （2）择桩的类型和几何尺寸，初步确定承台底面标高； （3）确定单桩竖向和水平向（承受水平力为主的桩）承载力设计值； （4）确定桩的数量、间距和布置方式； （5）验算桩基的承载力和沉降； （6）桩身结构、承台设计； （7）绘制桩基施工图。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5.1 调查研究，收集资料 建筑物上部结构的情况； 上部结构传来的荷载及其性质。 当地的施工条件，包括沉桩机具、施工方法及施工质量； 施工现场及周围环境的情况，交通和施工机械进出场地条件， 周围是否有对振动敏感的建筑物； 当地及现场周围建筑基础设计及施工的经验等； 当地建筑材料供应情况； 工程地质勘察资料，必须在提出工程地质勘察任务时，说明 拟定的桩基方案； 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5.2 选择桩材、桩型及其几何尺寸 桩材：桩材：预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20； 水下灌注桩不应低于C25；预应力桩不低于C40。 桩型、尺寸：桩型、尺寸： 应从建筑物实际情况出发，结合施工条件及工地地质情况进行综合考虑 8.5.3 确定单桩承载 单桩承载力根据地基土的性质和桩的型式与尺寸，按规定方法确定。 8.5.4 确定桩的根数及其布置 中心受压 偏心受压 F桩基受到的竖向荷载设计值，kN； G承台及其上的土受到的重力，kN； R单桩竖向承载力设计值，kN； 增大系数，一般取1.11.2。 8.5.4.1 确定桩数 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5.4.2 桩的间距 桩距就是指桩的中心距，一般取34倍桩径，间距太大会增加承台 的体积，太小则使桩基在施工过程造成困难，应符合规范要求。 8.5.4.3 桩的布置 桩位的布置应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面重心重合。桩 在平面内可布置成方形（或矩形）、网格或三角形网格的形式；条形 基础下的桩，可采用单排或双排布置，见图： 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5.4.4 桩基础中各桩受力的验算 当轴心受压时： 当偏心受压时 桩顶荷载计算简图 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.5.5 承台的设计 2、承台的种类 (1)高承台：由建筑物决定,如桥(过船),码头； (2)低承台：确定基础埋深 60 cm 建筑物要求 地质水文 冻胀 1、承台的作用 把多根桩联结成一整体，共同承受上部荷载； 同时把上部荷载通过桩承台传到各根桩的桩顶。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 3、承台的构造要求 形状：矩型、三角形、多边形、圆形 最小宽度 50 cm 最小厚度 30 cm 桩外缘距离承台边 15 cm 边桩中心距离承台边 1.0D 桩嵌入承台：大桩 10 cm， 普通桩 5 cm，钢筋伸入承台 30d 混凝土标号 C15 ，保护层 7cm 1.0d 15cm 4、承台的计算 桩承台的内力按简化计算方法确定，按混凝土结构设计 规范进行局部承压、受冲切、受剪及受弯的强度计算。 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.6 8.6 其它深基础简介其它深基础简介 8.6.1 沉井基础 沉井有刃脚、井壁、内隔墙、凹槽、封底、底版及顶盖等部分组成。 沉井基础 沉井施工顺序示意图 土力学与基础工程土力学与基础工程 开封大学土木建筑工程学院开封大学土木建筑工程学院 8.6.2 地下连续墙 地下连续墙：地下连续墙：利用专门的挖槽设备，沿着深基或地下建筑 物周边，开挖出具有一定宽度和深度的深槽，再使用膨润