第3章 桩基础(第1节).ppt

1 基础工程 第3章桩基础 合肥工业大学土木水利学院 姚华彦 3 1概述 浅基础 人工地基 桩基础 改变上部结构 桩基础历史悠久桩基础的优点桩基础在多种工程中承受复杂荷载桩基础发展迅速 软土层 承台 桩 1 按承载性状2 按施工方法3 按承台位置4 按桩的设置效应5 不同桩身材料的桩及其构造 3 2桩和桩基础的分类及构造 1 端承桩与摩擦桩2 竖直桩与斜桩 根据桩承载性状分类 端承桩 桩穿过较松弱土层 桩底支承在岩层或硬土层 如密实的大块卵石层 等实际非压缩性土层时 基本上依靠桩底土层抵抗力支承垂直荷载 按我国习惯 端承桩是专指桩底直接支承在基岩上的桩 此时因桩的沉降甚微 认为桩侧摩阻力可忽略不计 全部垂直荷载由桩底岩层抵抗力承受 较长的支承桩 因受荷后桩身弹性压缩较大 将在桩侧产生摩阻力 故设计时尚应考虑 摩擦端承桩 摩擦桩 桩穿过并支承在各种压缩性土层中 主要依靠桩侧土的摩阻力支承垂直荷载 一般情况下 摩擦桩除桩侧土的摩阻力支承垂直荷载外 桩底土层抵抗力也支承部分垂直荷载 端承摩擦桩 一 沉桩 预制桩 二 灌注桩 三 管柱 按施工方法分类 1 打入桩 锤击桩 2 振动下沉桩3 静力压桩 沉桩 预制桩 10 预制方桩 11 绑扎钢筋笼 12 预制管桩 施工方法 将各种预先制好的桩 主要是钢筋混凝土或预应力混凝土实心桩或管桩 也有钢桩或木桩 以不同的沉桩方式 设备 沉入地基内达到所需要的深度 预制桩是按设计要求在地面良好条件下制作 长桩可在桩端设置钢板 法兰盘等接桩构造分节制作 桩体质量高 可大量工厂批量生产 加速施工进度 适用 一般土地基 但较难沉入坚实地层 沉桩有明显的排挤土体作用 应考虑对邻近结构 包括邻近基桩 的影响 在运输 吊装和沉桩过程中应注意避免损坏桩身 施工方法 是通过锤击 或以高压射水辅助 将预制桩沉入地基 适用 桩径较小 一般直径在0 6m以下 但国内最大管桩直径已达lm 地基土质为可塑状粘性土 砂性土 粉土 细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况 问题 有较大的振动和噪声 在城市建筑密集地区施工 须考虑对环境的影响 打入桩 锤击桩 杭州湾大桥工程 被誉为 定海神针 的杭州湾跨海大桥钢管桩 临时航道的 根 深水区四个标段的 根 年 月 日 中港二航局 航工桩 号 打桩船打下大桥主体工程第一根钢管桩 多功能打桩船 海力801 振动下沉桩 施工方法 将大功率的振动打桩机安装在桩顶 一方面利用振动以减小土对桩的阻力 另方面用向下的振动力使桩沉入土中 适用 可塑状的粘性土和砂土 用于土的抗剪强度受振动时有较大降低的砂土等地基和自重不大的钢桩 其效果更为明显 沉桩困难时可采用射水辅助振动沉桩 静力压桩 施工方法 借助桩架自重及桩架上的压重 通过液压或滑轮组提供的静反力将预制桩压入土中的桩 适用 较均质的可塑状粘性土地基 对于砂土及其他较坚硬土层 由于压桩阻力大而不宜采用 优缺点 静力压桩在施工过程中无振动 无噪声 并能避免锤击时桩顶及桩身的损伤 但较长桩分节压入时受压桩架高度的限制 使接头变多会影响压桩的效率 1 钻孔灌注桩2 挖孔灌注桩3 沉管灌注桩 灌注桩 施工方法 用钻 冲 孔机具在土中钻进 边破碎土体边出土渣而成孔 然后在孔内放入钢筋骨架 灌注混凝土而形成的桩 为了顺利成孔 成桩 需采用包括制备有一定要求的泥浆护壁 提高孔内泥浆水的水位 灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法 优点 钻孔灌注桩的施工设备简单 操作尚方便 缺点 由于泥浆的排放处理 在城市中的应用有时会受到一定的限制 钻孔灌注桩 适用 各种粘性土 砂性土 也适用于碎 卵石类土和岩层 对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水的地基 施工难度较大 施工前应做试桩以取得经验 国内钻孔灌注桩的应用日益广泛 我国施工的钻孔灌注桩最大深度已达百余米 施工方法 依靠人工 用部分机械配合 或机械在地基中挖出桩孔 然后浇筑钢筋混凝土或混凝土所形成桩 特点 受设备限制 施工简单 挖孔桩桩径较大 一般大于1 4m 为确保施工安全 挖孔深度不宜太深 能直接检验孔壁和孔底土质以保证桩的质量 为增大桩底支承力 可用开挖办法扩大桩底 适用 无水或渗水量小的地层 对可能发生流沙或含较厚的软粘土层地基 这种施工方法较为困难 需要加强孔壁支撑 挖孔灌注桩 施工方法 沉管灌注桩系指采用锤击或振动的方法把带有钢筋混凝土的桩尖或带有活瓣式桩尖 沉管时桩尖闭合 拔管时活瓣张开 的钢套管沉入土层中成孔 然后在套管内放置钢筋笼 并边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩 也可将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝土并拨出套管成桩 沉管灌注桩 特点 由于采用了套管 可以避免钻孔灌注桩施工中可能产生的流砂 坍孔的危害和由泥浆护壁所带来的排渣等弊病 但桩的直径较小 常用的尺寸在0 6m以下 桩长常在20m以内 在软粘土中 由于沉管的挤压作用对邻桩有挤压影响 且挤压时产生的孔隙水压力易使拔管时出现混凝土桩缩颈和吊脚现象 适用 粘性土 砂性土 砂土地基 管柱 施工方法 大直径钢筋混凝土或预应力混凝土或钢管桩 用大型的振动桩锤沿导向结构振动下沉到基岩 管内钻岩成孔 下放钢筋笼骨架 灌注混凝土 将管柱嵌固于岩层 管柱 特点和适用 大跨径桥梁的深水基础 或在岩面起伏不平的河床上的基础 管柱基础可以在深水及各种覆盖层条件下进行 没有水下作业和不受季节限制 但施工需要有振动沉桩锤 凿岩机 起重设备等大型机具 动力要求也高 所以在一般公路桥梁中较少采用 管柱 高桩承台基础低桩承台基础 按承台位置分类 按桩的设置效应分类 1 非挤土桩钻 挖 孔灌注桩 2 部分挤土桩冲击成孔灌注桩开口打入桩钻孔打入桩 3 挤土桩实心打入桩 一 就地灌注钢筋混凝土桩的构造 二 钢筋混凝土预制桩1 普通钢筋混凝土桩2 钢筋混凝土管桩和管柱 三 承台的构造及桩与承台的联结 不同桩身材料的桩及其构造 桩型 钻 挖孔灌注桩 沉管灌注桩 混凝土 标号不低于20号 对仅承受竖直力的基桩可用15号 但水下灌注的混凝土仍不应低于20号 设计直径 钻孔灌注桩一般为0 80 1 50m 挖孔灌注桩不宜小于1 20m 沉管灌注桩一般0 30 0 60m 就地灌注钢筋混凝土桩的构造 桩内钢筋 应按照内力和抗裂性的要求布设 长摩擦桩 分段配筋 短摩擦桩和柱桩 按桩身最大弯矩通长均匀配筋 桩顶3 5m内设置构造钢筋 孔内钢筋不设弯钩 钢筋骨架有一定的刚性 便于吊装及保证主筋受力后的纵向稳定 主筋不宜过细过少 直径不宜小于14mm 每根桩不宜少于8根 箍筋应适当加强 箍筋直径一般不小于8mm 中距为200 400mm 对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架 可在钢筋骨架上每隔2 0 2 5m设置一道加强箍筋 直径为14 l8mm 钢筋保护层厚度一般不应小于50mm 钻 挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时 嵌入深度可根据受力情况计算确定 并不得小于0 5m back 方桩 桩的长度 沉桩设备 一般25 30m以内 分节长度一般不超过12m 沉桩时在现场连接到所需长度桩身混凝土 不低于 25桩身配筋 满足起吊 运输 沉桩和使用各阶段的内力 主筋19 25mm 8根 最小含筋率0 8 箍筋6 8mm 间距l00 200mm 桩尖处所有的主筋弯在一起焊在一根蕊棒上 桩头方格网片三层加增桩头强度 钢筋保护层厚度35mm 20 25mm的钢筋吊环 预制钢筋混凝土桩的构造 管桩 预制工厂以离心旋转机生产类型 普通钢筋混凝土 预应力混凝土规格 大多用直径为400 500 600 800 1000mm 管壁厚度分为80 100 110 130mm 混凝土标号C25 40号管柱 直径1 50 1 80m 预应力混凝土管柱 承台的平面尺寸和形状承台厚度桩和承台的连结承台的配筋 承台的构造及桩与承台的联结 根据上部结构 墩 合身 底部尺寸和形状 以及基桩的平面布置而定 一般采用矩形 圆形和圆端形 排架桩式墩台盖梁的平面形状