第10章--桩基础设计--6.2.ppt

第十章桩基础设计 福建工程学院土木工程学院2016年6月 2 第十章桩基础设计 深基础 沉井基础地下连续墙基础 20世纪50年代开发成功桩基础 最常用了 浅基础不能满足要求时 可以采用深基础 3 沉井基础 4 沉井基础 5 沉井基础 6 沉井基础 7 地下连续墙基础 8 地下连续墙基础 9 地下连续墙基础 10 地下连续墙基础 11 第十章桩基础设计 三种方案都可以 要做方案的技术经济比较 杂填土 软土 好土 桩基础 12 10 1概述 软土层 桩基础 是通过承台把若干根桩的顶部连接成整体 共同承受动静荷载的一种深基础 承台 桩 桩基础 13 10 1概述 优点 承载力大 沉降小 抗震性能好 能用于复杂的受力方式 抗拔 抗浮桩 横向力 护坡桩 缺点 比浅基 复合地基造价高 14 10 1概述 桩 15 16 10 1概述 桩 新加坡发展银行 四墩 每墩直径7 3m 将荷载传递到下部好土层 承载力高 大直径钻孔灌注桩 17 10 1概述 桩 18 19 10 1概述 桩 20 10 1概述 桩 21 10 1概述 桩 桩基础的使用 地基土质差或软硬不均 不能满足上部结构对变形的要求 地基软弱或土性特殊 例如湿陷性黄土 膨胀土等 荷载大 且伴有较大偏心 水平 动力或周期性荷载作用 水中基础施工困难 如桥梁 码头 钻采平台等 需长期保存 具有重要历史意义的建筑物 22 10 6桩基础设计 10 5桩基础验算 10 4单桩竖向承载力的确定 10 3单桩轴向荷载的传递 10 2桩的分类和质量检验 第十章桩基础设计 23 10 2桩的分类和质量检验 桩基础的分类方法 按承台与地面的相对位置分类 24 10 2桩的分类和质量检验 按桩身材料分类 一 木桩混凝土桩钢筋混凝土桩钢管 钢板 桩 25 10 2桩的分类和质量检验 1 木桩适用于常年在地下水位以下的地基 松木 杉木和橡木等 桩长较短 一般4 10m 直径约为180 260mm 优点 储运方便 打桩设备简单 较经济 缺点 承载力较低 浪费木材不环保 目前只用于盛产木材的地区和某些小型的工程中 26 10 2桩的分类和质量检验 27 28 10 2桩的分类和质量检验 2 混凝土桩在现场开孔至所需深度 随即在孔内浇灌混凝土 经振捣密实后就成为混凝土桩 直径一般为300 500mm 长度一般不超过25m 混凝土强度等级不应低于C20 优点 设备简单 操作方便 经济 节省钢材 缺点 可能产生 缩颈 断桩 局部夹土和混凝土离析等质量事故 应采取必要的措施 以保证质量 29 30 10 2桩的分类和质量检验 3 钢筋混凝土桩分为预制桩和灌注桩 截面为实心的圆形 方形或十字形 桩径较大时也可做成空心的圆柱形截面 灌注桩混凝土强度等级不应低于C20 预制桩不应低于C30 预应力桩的强度不低于C40 31 32 10 2桩的分类和质量检验 4 钢桩用各种型钢或钢管作为桩 称为钢桩 常见的钢桩有钢管桩 宽翼工字型钢桩等 直接用250 1200mm 长度随意 优点 承载力高 适用于大型 重型的设备基础 缺点 造价高 费钢材 易锈蚀 使用不广 33 34 10 2桩的分类和质量检验 按受力情况分类 摩擦型 1 摩擦型桩桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承担的桩称为摩擦型桩 35 10 2桩的分类和质量检验 按受力情况分类 端承型 2 端承型桩桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承担 36 10 2桩的分类和质量检验 按施工工艺分类 三 预制桩 工厂或现场预制 锤击 振动 静压 成桩 特点 好 强度高 抗裂性好 施工方便 坏 地面隆起 桩的上浮 侧移 断裂 桩径受限 噪音扰民 1 预制桩 37 10 2桩的分类和质量检验 直径300 500mm 25 30m 小于12m 现场按所需长度连接 预制桩 38 39 10 2桩的分类和质量检验 40 10 2桩的分类和质量检验 41 10 2桩的分类和质量检验 42 10 2桩的分类和质量检验 43 10 2桩的分类和质量检验 44 10 2桩的分类和质量检验 45 大截面实心桩的自重较大 其配筋受诸多因素影响 因而用桩量较大 采用预应力混凝土桩 可减轻自重 节约钢材 提高桩的承载力和抗裂性 常用的为PHC桩 经高压蒸汽养护 其桩身混凝土强度等级为C80 未经高压蒸汽养护的称为PC桩 常用的外径为300 600mm 分节长度为5 13m 10 2桩的分类和质量检验 46 10 2桩的分类和质量检验 47 10 2桩的分类和质量检验 灌注桩 现场成孔 浇注混凝土 成桩 钻孔 冲孔 沉管 夯扩 挖孔 特点 后压浆 动测法检测 无噪音 桩径 桩长不受限泥浆护壁泥皮 桩端虚土缩颈 断桩 2 灌注桩 48 10 2桩的分类和质量检验 灌注桩种类很多 大致可分为两大类 沉管灌注桩和钻 冲 磨 挖 孔灌注桩 1 沉管灌注桩 49 2 钻 冲 磨 孔灌注桩 各种钻孔在施工时都要把桩孔位置处的土排出地面 然后清除孔底残渣 安放钢筋笼 最后浇灌混凝土 直径600或650mm的钻孔桩 常用回转机具成孔 桩长10 30m 目前国内的钻 冲 灌注桩在钻进时不下钢套筒 而是利用泥浆保护孔壁以防坍塌 清孔 排走孔底沉渣 后 在水下浇灌混凝土 如果更大直径 1500 2800 则需钢管护壁 10 2桩的分类和质量检验 50 10 2桩的分类和质量检验 51 10 2桩的分类和质量检验 52 10 2桩的分类和质量检验 53 10 2桩的分类和质量检验 54 10 2桩的分类和质量检验 55 10 2桩的分类和质量检验 56 10 2桩的分类和质量检验 3 挖孔桩 挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔 人工挖孔桩施工时应人工降低地下水位 每挖深0 9 1 0m 就浇灌或喷射一圈混凝土护壁 达到所需深度时 再进行扩孔 最后在护壁内安装钢筋笼和浇灌混凝土 优点 可直接观察地层情况 孔底易清除干净 设备简单 噪声小 场区各桩可同时施工 桩径大 适应性强 经济 缺点 受地下水位影响较大 有时需降水 砂层等透水性大的土层不能用 人工作业存在一定风险性 等等 57 人工挖孔桩 58 10 2桩的分类和质量检验 按设置效应分类 由于桩的设置方法 打入或钻孔成桩等 的不同 桩周土所受的排挤作用也很不相同 排挤作用会引起桩周土的天然结构 应力状态和性质的变化 从而影响土的性质和桩的承载力 桩按设置效应分为下列三类 59 10 2桩的分类和质量检验 60 10 2桩的分类和质量检验 桩的质量检验 五 开挖检查钻孔取芯法声波检测法动测法大应变检测 PDA 小应变检测 PIT 61 10 2桩的分类和质量检验 1 开挖检查 只能对所暴露的桩身进行观察检查 2 抽芯法 在灌注桩桩身内钻孔 100 150mm 了解混凝土有无离析 空洞 桩底沉渣和桩端持力层等情况 取混凝土芯样进行观察和单轴抗压试验 62 10 2桩的分类和质量检验 3 声波检测法 利用超声波在不同强度混凝土中传播速度的变化来检测桩身质量 为此 预先在桩中埋入3 4根金属管 然后 在其中一根管内放入发射器 而在其他管中放入接收器 并记录不同深度处的检测资料 63 10 2桩的分类和质量检验 64 10 2桩的分类和质量检验 4 动测法 包括PDA 打桩分析仪 等大应变动测 PIT 桩身结构完整性分析仪 和其他小应变动测 65 10 2桩的分类和质量检验 66 10 2桩的分类和质量检验 67 10 6桩基础设计 10 5桩基础验算 10 4单桩竖向承载力的确定 10 3单桩轴向荷载的传递 10 2桩的分类和质量检验 第十章桩基础设计 68 10 3单桩轴向荷载的传递 三 端承型桩和摩擦型桩 轴向荷载作用下的竖直桩 根据其桩 土相互作用特点及荷载传递方式 可分为端承型桩和摩擦型桩两大类 一 端承型桩 分为端承桩和摩擦端承桩 1 端承桩 桩顶荷载绝大部分由桩端阻力承担 而桩侧阻力可忽略不计 2 摩擦端承桩 桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担 但桩端阻力承担的较多 桩侧阻力虽然次要 但不渴忽略 69 10 3单桩轴向荷载的传递 二 摩擦型桩 摩擦桩和端承摩擦桩 1 摩擦桩 桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承担 桩端阻力可忽略不计 桩径很大 桩端无坚实层 等等 2 端承摩擦桩 桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担 但桩侧阻力承担的较多 桩侧阻力虽然次要 但不渴忽略 70 10 3单桩轴向荷载的传递 四 桩侧负摩阻力 当土层相对于桩侧向下位移时 产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻力 何时会产生负摩阻力 1 桩周围有大量堆载时 2 自重湿陷性黄土浸水产生湿陷时 3 地下水位下降全面降低 土中有效应力增加 土体大面积沉降 4 位于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用下产生固结沉降 71 10 2桩的分类和质量检验 按承台与地面的相对位置分类 72 10 2桩的分类和质量检验 73 10 2桩的分类和质量检验 74 10 2桩的分类和质量检验 75 10 2桩的分类和质量检验 杭州湾跨海大桥 76 10 6桩基础设计 10 5桩基础验算 10 4单桩竖向承载力的确定 10 3单桩轴向荷载的传递 10 2桩的分类和质量检验 第十章桩基础设计 77 10 4单桩竖向承载力的确定 单桩竖向承载力取决于 1 桩本身的材料强度2 土对桩的支撑力二者之间取小值作为承载力设计值一般情况下 土对桩的支撑力比较小 若不一般 则桩的承载力由桩身材料的最大承压强度计算 78 10 4单桩竖向承载力的确定 一 按土对桩的支承力确定 单桩静载荷试验 经验公式法 丙级建筑物可采用静力触探或标贯试验确定 估算 动力试验 理论公式 打桩公式 79 10 4单桩竖向承载力的确定 一 静载荷试验确定单桩承载力 灌注桩 混凝土达龄期后 测试时间 预制桩 砂类土 7天 粘性土 15天 软粘土 25天 试桩数量 不宜少于总桩数的1 且不应少于3根 80 10 4单桩竖向承载力的确定 载荷试验装置 81 10 4单桩竖向承载力的确定 载荷试验装置 82 10 4单桩竖向承载力的确定 载荷试验确定单桩承载力 试验成果 Ra单桩竖向承载力特征值Qu单桩竖向极限承载力 Qu Q s曲线 Qu确定方法 参考规范 Q s曲线s lgt曲线 83 10 4单桩竖向承载力的确定 二 经验公式法 桩端能提供的 初步设计时 单桩竖向承载力特征值可按下式估算 当桩端嵌入完整或较完整的硬质岩石中时 则按下式估算 桩侧能提供的 84 例题1 某建筑物拟采用钻孔灌注桩基础 场地地层自上而下依次为 1填土 厚度1 2m 2淤泥质土 软塑 流塑 qs 10kPa 厚度6 0m 3粉质粘土 可塑 qs 30kPa 厚度5 6m 4碎石土 中密 该层未揭穿 qs 80kPa qp 2000kPa 已知桩径400mm 桩长15m 承台底面位于地下1 2m 试确定该基桩的单桩承载力特征值 85 10 4单桩竖向承载力的确定 二 桩身材料强度验算 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 按现行 混凝土结构设计规范 取值 KPa 工作条件系数 预制桩取0 75 灌注桩取0 6 0 7 水下或长桩取低值 86 10 6桩基础设计 10 5桩基础验算 10 4单桩竖向承载力的确定 10 3单桩轴向荷载的传递 10 2桩的分类和质量检验 第十章桩基础设计 87 10 5桩基础验算 一 单桩桩顶竖向力计算 二 单桩承载力验算 三 沉降验算 对某些Vip桩基础需要进行沉降验算 先算出来每根桩承受的荷载 再和承载力比较 满足要求才行 88 10 6桩基础设计 10 5桩基础验算 10 4单桩竖向承载力的确定 10 3单桩轴向荷载的传递 10 2桩的分类和质量检验 第十章桩基础设计 89 10 6桩基础设计 一 桩基础的设计步骤 1 收集资料2 确定桩型 桩长 断面及承台底面标高3 确定单桩竖向承载力特征值4 确定桩数及平面布置 5 桩基础验算 承载力 必要时沉降验算6 承台和桩身结构设计7 绘制桩