《桩基岩土工程》PPT课件.ppt

第四节 桩基岩土工程问题分析 在房屋建筑与构筑物的基础设计中，桩基是常用形式之一 。 桩基具有施工方便、承载力高、沉降量小等优点。 一、桩基类型及持力层的选择 桩的种类很多，但在房屋建筑与构筑物的桩基础设计 中，常用灌注桩和预制桩。 灌注桩 沉管灌注桩、大直径桩（钻孔、人工挖 孔）、扩孔灌注桩等。 桩基持力层选择在稳定的硬塑坚硬状态的低压缩性 粘性土和粉土层，中密以上的砂土、碎石层，微、中风化的 基岩。第四系土层作为桩端持力层其厚度宜超过 6 10倍桩 身 2019/1/12 直径或桩身宽度；扩底墩的持力层厚度宜超过2倍墩底直径； 如果持力层下卧软弱地层时，应从持力层的整体强度及变形 要求考虑，保证持力层有足够厚度。此外，对于预制打入桩 来说，还应考虑桩能顺利穿过持力层以上各地层的可能性。 二、单桩承载力的确定 在房屋建筑与构筑物的桩基础中，一般以受竖向荷载为 主，故单桩承载力常指的是单桩竖向承载力。单桩承载力一 方面取决于制桩材料的强度，另一方面取决于土对桩的支承 力，大多数情况下，桩的承载力都是由土的支承力控制的。 因此，如何根据地基的强度与变形确定单桩承载力是设计桩 基础的关键问题，根据土对桩的支承力确定单桩承载力的方 法，主要有静荷载(桩载)试验与静力分析(半经验公式计算)两 种方法。 2019/1/12 静力分析法主要是根据原位测试资料或土的物理性质指 标与承载力参数之间的关系来确定单桩承载力。 对一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触 探、标准贯入等原位测试方法综合确定。 对二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数 等估算，并参照地质条件相同的试桩资料，综合确定，当缺 乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试 验确定。 对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力 经验参数估算。 2019/1/12 桩静载荷试验是先在准备施工的地方打试验桩，在试桩顶 上分级施加静荷载，直至桩发生剧烈或不停滞的沉降(桩已丧失 稳定性)为止，在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的 1%，并不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根 。然后根据试验结果，绘制荷载沉降(QS)关系曲线，从而 可确定单桩竖向极限承载力标准值。 按静力分析法估算单桩承载力，不同规范所推荐的经验公 式是有差别的，有的用以估算单桩承载力设计值，有的则用以 估算单桩承载力极限值。在房屋建筑与构筑物的桩基中，主要 是估算单桩承载力极限值，下面介绍在房屋建筑与构筑物的桩 基中常用的静力触探法与按土的物理指标法确定单桩承载力极 限值。 2019/1/12 (一)静力触探法估算单桩承载力 静力触探试验中的探头与土的相互作用，相似于桩与土 的相互作用，因此可以用静力触探试验测得的比贯入阻力(单 桥)或双桥探头中的锥尖阻力与侧壁摩阻力估算单桩承载力。 但不能直接以静力触探中端阻与摩阻作为实际单桩的端阻力 和摩阻力，而必须经过修正，这是因为静力触探的工作性能 与实际单桩的工作性能有所不同。 不同之处主要是尺寸效应、应力场、材料 性质等，存在这些差异所造成的影响至今还难 以从理论上逐项严密地进行理论或从数学关系 上加以描述，因此用静力触探确定单桩承载力 也是一种经验估算。 2019/1/12 (1)根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制单桩竖向极 限承载力标准值时，如无当地经验可按下式计算： Quk= Qsk+Qpk=uqsikli+pskAp 式中：Quk单桩竖向极限承载力标准值；Qsk单桩总极 限侧阻力标准值；Qpk单桩总极限端阻力标准值； u桩身周长；qsik用静力触探比贯入阻力值估算的桩周 第i层土的极限侧阻力标准值；li桩穿越第i层土的厚度； 桩端阻力修正系数；psk 桩端附近的 静力触探比贯入阻力标准值(平均值)； Ap桩端面积。 2019/1/12 (2) 根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极 限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土、如无当地经验 时可按下式计算： Quk=uliifsi+qcAp 式中： fsi第i层土的探头平均侧阻力；qc桩端平面上 、下探头阻力，取桩端平面以上4d(d为桩的直径或边长)范围内 按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下1d 范围内的探头阻力进行平均；桩端阻力修正系数，对粘性 土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；i第i层土桩侧阻力综合 修正系数。 2019/1/12 (二)土的物理指标法确定单桩承载力 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单 桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算： Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp 式中： qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，如无当 地经验值时，可查规范。qpk极限端阻力标准值，如无当 地经验值时，可表。 三、群桩承载力与群桩沉降验算 当桩中心距小于或等于6倍桩径且桩数超过9根(含9根) 时，可将桩和土作为假想的实体基础，此时桩台、桩和桩间 土形成一个整体，在上部荷载作用下一起下沉，这便是群桩 作用。验算这类桩基的承载力与沉降时，按实体基础考虑。 2019/1/12 （一）群桩承载力验算 群桩承载力验算是指验算实体基础底面(桩端平面处)的 地基承载力是否满足。常用方法之一是假定荷载从最外一圈 的桩顶，以0/4的倾角向下扩散传布(0为桩长范围内各土 层的平均内摩擦角)，此时应满足： 中心荷载时， 偏心荷载时， 2019/1/12 (二)群桩沉降验算 群桩沉降验算时，同样将群桩作为实体基础，所计算的桩 基变形值应满足建筑物桩基变形允许值的规定，建筑物桩基变 形允许值如无当地经验时可查表中的规定采用，对于表中未包 括的建筑物桩基变形允许值，可根据上部结构对桩基变形的适 应能力和使用上的要求确定。 实体基础的底面尺寸可按0/4扩散后的范围取值，亦可按 桩端处群桩所占的范围取值，两种取法的计算结果略有差别。 群桩的沉降计算可按浅基础的沉降计算步骤进行，亦即 前面介绍的沉降计算方法。也可按等效作用分层总和法计算。 2019/1/12 四、桩的负摩擦力 桩的负摩擦(阻)力是因为桩周围土层的下沉(地面沉降)对桩 产生方向向下的摩阻力。产生负摩擦力的原因主要有： （1）欠固结软粘土或新填土的自重固结； （2）大面积堆载使桩周土层下沉； （3）正常固结软粘土地区地下水位全面下降，有效应力增加引 起土层下沉； （4）湿陷性黄土湿陷引起沉降。 2019/1/12 负摩擦力的作用使桩上的轴向荷载增大(附加荷载)，在负 摩擦力较明显的地方，应引起重视。 负摩擦力的大小受着多种因素的影响，诸如桩周土与桩 端土的强度、土的固结历史、地面荷载、桩的类型及设置方法 、地下水位变化以及历时等。因此计算负摩擦力大小是一个较 为复杂的问题，大多采用半经验公式或经验估算，主要根据竖 向有效应力、土的不排水抗剪强度、土的力学性质指标等进行 估算。 实际中一般按有效应力估算，即单桩负摩擦力标准值为： qnsi=ni 式中： qnsi第i层土桩侧负摩擦力标准值； n桩周土负摩擦力系数，可查表； i桩周第i层土平均竖向有效应力。 2019/1/12 在地层组合、地下水情况、地面荷载情况不同时， 桩的负