PPT地基基础高校讲义课件4-9章(苏德利老师原创)5

第一一节节概概述述第8章桩桩基基础础设设计计第六六节节桩桩基基础础设设计计第四四节节竖竖向向荷荷载载下下单单桩桩承承载载力力本章章讲讲授授内内容容第二二节节桩桩基基础础的的类类型型第三三节节桩桩基基施施工工工工艺艺与与检检测测—简介介第五五节节竖竖向向荷荷载载下下群群桩桩的的工工作作状状态态回顾顾与与思思考考天然然地地基基人工工地地基基深基基础础浅基基础础方案案组组合合造价价低低；；易施施工工；；安全全合合理理；；技术术先先进进。。方案案选选择择??第一一节节概概述述桩基基础础：：（桩基基））桩体体（（基基桩桩））低承承台台：：其其底底面面低低于于地地面面工业业与与民民用用建建筑筑中中常常用用低低承承台台桩桩基基础础桩基基础础作作用用：：将将荷荷载载通通过过桩传传给给埋藏较深的坚硬土层层，或通过桩身身周围的摩擦力传给地地基，以满足承载载力、稳定性性和变形的要要求。承台高承台：其底底面高于地面面上部结构承台桩坚硬土层(a)低承台桩基础础(b)高承台桩基础础一、桩基础的的适用范围与与特性当建筑场地浅浅层地基土比比较软弱，不不能满足地基基承载力和变变形要求时，，又不宜采用用地基处理措措施时可考虑虑选择桩基础础，利用深层层坚实的岩土土层作持力层层；桩基可承受大大而复杂的荷荷载，适宜各各种地质条件件；减少沉降与不不均匀沉降，，适于沉降要要求严格的高高层建筑、重重型工业厂房房、高耸构筑筑物等；抗震性好，平平面布置灵活活，对结构体体系适应性强强；造价高，施工工复杂，有噪噪音、卫生等等环境问题。。二、桩基设计计内容桩基设计的基基本内容包括括下列各项：：（1）选择桩的类类型和几何尺尺寸；（2）确定单桩竖竖向(和水平向)承载力设计值值；（3）确定桩的数数量、间距和和布置方式；；（4）验算桩基的的承载力和沉沉降；（5）桩身结构设设计；（6）承台设计；；（7）绘制桩基施施工图。设计桩基应先先根据建筑物物的特点和有有关要求，进进行岩土工程程勘察和场地地施工条件等等资料的搜集集工作；设计计时应考虑桩桩的设置方法法及其影响。。第二节节桩桩基基础的的类型型一、按按桩基基础承承载性性状分分类按桩侧侧与桩桩端阻阻力大大小及及分担担比例例差异异，分为如如下两两大类类：端承型型桩摩擦型型桩摩擦端端承桩桩：荷载主主要由由桩端端阻力力承担担，桩桩侧阻力承承担部部分荷荷载；；端承承桩桩：：（l/d≤10）荷载绝绝大部部分由由桩端端阻力承承担，，桩侧侧阻力力不计计。端承摩摩擦桩桩：荷载主主要由由桩侧侧阻力力承担担，桩桩端阻力承承担部部分荷荷载；；摩擦擦桩桩：：（l/d较大））荷载载绝大大部分分由桩桩侧阻力承承担，，桩端端阻力力不计计。软弱土土层较坚硬硬土层极软弱弱土层层坚硬土层(c)摩擦端端承桩桩(d)端承桩桩较软弱弱土层层软弱土土层较坚硬硬土层(a)摩擦桩桩(b)端承摩摩擦桩桩二、按按桩基基础使使用功功能分分类竖向抗抗压桩桩：主主要承承受竖竖向荷荷载；；竖向抗抗拔桩桩：主主要承承受上上拔荷荷载；；水平受受荷桩桩：主主要承承受水水平荷荷载；；复合受受荷桩桩：承承受竖竖向、、水平平荷载载均较较大。。三、按按桩径径大小小分类类1.小小桩径径：d≤250mm，基础加加固，，复合合基础础；2.中中等桩桩径：：250mm＜d＜800mm，工业与与民用用建筑筑工程程中应应用较较多；；3.大大桩径径：d≥800mm，用于单单独基基础。。成桩过过程中中对地地基土土结构构有扰扰动，，并产产生挤挤土效效应，，引发发施工工环境境问题题。四、按按桩基基础成成桩方方法分分类1.非非挤挤土土桩桩：取土成成孔，，干作作业法法、泥泥浆护护壁法法、套管护护壁法法施工工；2.挤挤土土桩桩：未取土土成孔孔，沉沉管灌灌注桩桩、锤锤击等等法施施工的实心心预制制桩，，桩位位处土土完全全被挤挤开，，土结构受受破坏坏；3.部部分挤挤土桩桩：部分取取土，，如预预钻孔孔打入入式预预制桩桩、部部分挤土土灌注注桩及及打入入式敞敞口预预制（（管））桩等。。提示：：成桩方方法应应根据据地基基土特特性，，视挤挤土后后对地地基与与桩身身结构构是否否有利利，一一般饱饱和软软土不不宜挤挤土，，松散散砂土土则宜宜。五、按按桩基基础桩桩身材材料分分类1.混混凝土土桩：：预制桩桩：工工厂或或现场场预制制成型型（预预应力力）灌注桩桩：现现场挖挖孔就就地浇浇筑配筋筋：可可配筋筋；可可不配配筋；；预应应力（（预制制）；；截面形形式：：圆形形、方方形、、三三角形形（预预制））、实实心、、空心（（预制制）。。2.钢钢桩：：形状：：钢管管桩与与H形桩。。特点：：抗弯弯压，，宜施施工，，造价价高，，腐蚀蚀。用两种种材料料组合合而成成的桩桩如钢管管内填填砼组组合，，上部部钢管管下部部砼组组合等等。工艺3.复复合材材料桩桩：第三节节桩桩基施施工工工艺与与检测测—简介一、预预制桩桩预制种种类：：断面尺尺寸：：300mm××300mm~550mm××550mm方形桩桩三角形形桩空心桩桩适合合静压法法施工工适合软软土层层，增增加侧面积积与摩摩阻力力。减小挤挤土效效应，，砂土土地基中中空腔腔射水水助沉沉Φ400~500，，壁厚80mm，，长8~12m。敞口管管桩钢筋砼砼桩预制桩桩接头头工艺艺：浆锚接接头：用硫硫磺胶胶泥或或环氧氧树脂脂制成成黏合合剂，，桩体上上留插插筋下下留插插孔，，浆锚锚结合合。焊接接接接头头：每每段段端端部部预预埋埋角角钢钢或或钢钢板板，，施施工工时时上下下段段对对接接，，用用扁扁钢钢贴贴焊焊成成整整体体。。法兰兰盘盘接接头头：预预埋埋管管法法兰兰盘盘螺螺栓栓连连接接或或焊焊接接。。浆锚锚接接头头焊接接接接头头法兰兰盘盘接接头头预埋埋件件法兰兰盘盘内插插管管贴板板预留留孔孔预应应力力钢钢筋筋砼砼桩桩（（预预制制桩桩））特点点：：利利用用桩桩的的主主筋筋作作预预应应力力张张拉拉钢钢筋筋，，通通过预预应应力力减减小小桩桩身身砼砼的的拉拉应应力力和和弯弯拉拉应力力，，提提高高抗抗冲冲击击力力、、抗抗弯弯能能力力。。钢桩桩特点点：：强强度度高高，，抗抗冲冲击击疲疲劳劳，，贯贯入入能能力力强强，，便于于加加工工运运输输，，挤挤土土效效应应小小，，但但，，造价价高高宜宜腐腐蚀蚀，，慎慎重重选选用用。。圆形形管管桩桩H形桩桩2.沉沉桩桩施施工工工工艺艺锤击击式式锤击击方方式式蒸汽汽锤锤柴油油锤锤液压压锤锤特点点产生生振振动动、、挤挤土土、、噪噪音音；；引起起地地面面附附加加沉沉降降或或隆隆起起；；应采采取取监监控控与与防防护护措措施施；；适于于松松软软土土质质和和空空旷旷地地区区。。静压压式式采用用液液压压或或机机械械方方法法对对桩桩顶顶施施加加静静压压沉沉桩桩。。特点点：：无无振振动动和和噪噪音音，，适适于于软软土土地地带带城城区区。。振动动式式采用用振振动动锤锤使使桩桩周周围围土土受受扰扰动动或或液液化化，，地地基基强强度度与与阻阻力力降降低低而而沉沉桩桩入入土土，，有有噪噪音音与与挤挤土土影影响响。。二、、灌灌注注桩桩灌注注桩桩系系指指在在工工程程现现场场通通过过机机械械钻钻孔孔、、钢钢管管挤挤土土或或人人力力挖挖掘掘等等手手段段在在地地基基中中成成孔孔并并在在其其内内放放置置钢钢筋筋笼笼、、灌灌注注混混凝凝土土而而成成的的桩桩。。减少施工工工序，，桩不用用承受弯弯折与锤锤击应力力，节省省钢材和和造价，，对基岩岩起伏变变化大的的地质条条件适应应性强。。地下“隐隐蔽”施施工质量量不易保保证。优点：缺点：1.沉管管灌注桩桩沉管方法法：锤击击、振动动、静压压均可施工程序序就位沉管浇筑振动拔管浇灌放钢筋笼笼成型优点：造造价低，，管内无无水作业业桩身砼砼质量好好；缺点：产产生缩颈颈、夹土土、断桩桩，因挤挤土效应应相邻桩可可能破坏坏。防治措施施：控制拔管管速度，，快振慢慢拔；合理选择择打桩顺顺序：““跳打””；采用“复复打法””。桩尖构造造2.钻孔孔灌注桩桩：护筒指用机械械方法取取土成孔孔灌注桩桩施工程序序湿作业法法就位成孔浇筑钢筋笼放导管成型钻头泥浆钻杆泥浆泵钻机导管钢筋笼砼浇注漏斗斗湿作业法法适用于于地下水水位较高高的地质质条件；；干作业法法适用于于地下水水位以上上干土层层桩基。。优点：无无挤土、、无振动动、噪音音小，对对邻近建筑物影影响小，，城区高高层建筑筑常用。。缺点：泥泥浆沉淀淀不易清清除，承承载力降降低，沉降量增增大。防治措施施：浇灌灌前清底底，夯填填或注水水泥浆。。尺寸：一一般600~800mm，较大3000mm。3.挖孔孔灌注桩桩：指用人工工方法挖挖掘成孔孔（护壁壁：砼）），安放钢筋筋笼，灌灌注混凝凝土而成成的桩。。优点：可可直接鉴鉴别检验验成孔质质量，干作业，，桩身质质量易保保证无挤挤土效应影响，，施工简简单，造造价低。。活瓣圆台台形模板板适用条件件：粘性性土和地地下水位位较低的条件，，忌在含含水砂层层中施工工，防止产生流流砂塌孔孔。宜做做大直径径桩，单桩承载载力大。。缺点：劳劳动条件件差。三、承台台施工（1）独立桩桩基承台台，施工工宜先深深后浅；；（2）承台埋埋置较深深时，应应对邻近近建筑物物、市政政设置采采取必要要的保护护措施，，并应在在施工期期间进行行检测；；（3）挖土应应分层进进行，高高差不宜宜过大，，软土地地区的基基坑开挖挖时，基基坑内土土面高度度应保持持均匀，，高差不不宜超过过1m。四、桩基检测测规定（1）桩位放样允许许偏差δ：群桩δ≤20mm；单排桩δ≤10mm。（2）预制桩的桩位位偏差（mm）必须符合下下述规定：①垂直基础梁梁的中心线：：δ≤100+0.01H（H为施工现场地地面标高与桩顶设计标标高的距离））；②沿基础梁的的中心线：δ≤150+0.01H；③桩数为1~3根桩基中的桩桩：δ≤100；④桩数为4~16根桩基中的桩桩：δ≤1/2桩径或边长；；⑤桩数大于16根桩基中的桩桩：a)最外边的桩：：δ≤1/3桩径或边长；；b)中间桩：δ≤1/2桩径或边长。。（3）灌注桩的桩位位偏差(mm)必须符合表8-11的规定，桩顶顶标高至少要比设计标高高高出0.5m。（4）桩身质量检检测方法和数数量的规定设计等级为甲甲级或地质条条件复杂、成成桩质量可靠靠性低的灌注注桩，应进行行成桩质量检检测，检测方方法可采用动动测法，对于于大直径桩还还可以采用钻钻心取样、预预先埋管超声声波法。质量量抽查数量不不应少于总数数的30%，且不得少于于20根；其他桩的的抽检数量不不应少于总数数的20%，且不应少于于10根；对混凝土土预制桩及地地下水位以上上且终孔后经经过检验的灌灌注桩，抽检检数量不应少少于总桩数的的10%，且不得少于于10根；每根柱子子的承台下至至少抽检一根根。五、桩及桩基基础的构造要要求1.摩擦型桩桩中心距≥3d，扩底灌注桩中中心距≥1.5D；2.扩底直径D≤3d（桩身直径）；；3.桩进入持持力层深度为为1~3d，嵌岩灌注桩嵌嵌入硬质岩层深度≥≥0.5m；4.布置桩时，桩桩基承载力合合力点应与荷荷载标准组合合合力作用点重重合；5.预制桩混混凝土≥C30，灌注桩≥C20，预应力桩≥C40；注：d－桩身直径；；D－扩底直径。。6.桩的主筋应按按计算确定。。打入式预制制桩最小配筋筋率0.8%，，静压式预制制桩最小配筋筋率0.6%，灌注桩最小配筋率率0.2~0.65%（（小径取大值值）。7.配筋长度度：按计算确确定，同时考考虑地形地质质条件情况；8.桩顶嵌入入承台内的长长度≥50mm，主筋深入承台台内的锚固长度度：(HPB235级)≥30d（主筋直径），，（HRB335、400级）≥35d（主筋直径）；；9.桩的混凝土强强度必须达到到设计强度的的70%时才可起吊，，达到100%才时可搬运及及打桩；10.承台及地下室室周围的回填填土，应满足足密实性要求求。混凝土预制桩桩配筋构造示示意图预制桩的吊点点位置和弯矩矩图（a）双点起吊（b）单点起吊在吊运和吊立立时，桩在自自重作用下产产生的弯曲应应力与吊点的的数量和位置置有关。桩长长在18m以下者，起吊吊时一般用双双点吊或单点点吊；在打桩桩架龙门吊立立时，采用单单点吊。吊点点位置应按吊吊点间的正弯弯矩和吊点处处的负弯矩相相等的条件确确定，如图8-11所示，图中，，q为桩单位长度度的重力，K为考虑桩在吊吊运过程中可可能受到的冲冲击和振动而而取的动力系系数，可取1.3。桩在运输或堆堆放时的支点点应放在起吊吊吊点处。第四节竖竖向荷载下单单桩承载力一、竖向荷载下单单桩的荷载传传递孤立的一根桩桩称为单桩，，群桩中的一一根桩称为基基桩，群桩中中考虑群桩效应的一一根桩称为复复合基桩。桩侧阻力与桩桩端阻力的发发挥过程就是是桩-土体系荷载的的传递过程。。——桩侧总摩阻力力；——桩端总阻力。。Q

根据Qs/Q和Qp/Q的大小，定性性地将桩分为为摩擦桩（Qs/Q大致在0.8以上）、端承承摩擦桩（Qs/Q大致在0.6－0.75左右）、端承承桩（Qp/Q大致在0.8以上）和摩擦擦端承桩（Qp/Q大致在0.6－0.75左右）。二、单桩承载力的的破坏模式单桩承载力的的破坏模式是是指其达到破破坏时所表现现出的特征，，主要有五种种特征：（1）桩身材料屈屈服(压屈)，端承桩和超超长摩擦桩都都可能发生这这种破坏；（2）持力层土整整体剪切破坏坏，当桩穿过过软弱土层支支承于较硬持持力层时易发发生这种破坏坏；（3）刺入剪切破破坏，常见于于均质土中的的摩擦桩；（4）沿桩身侧面面纯剪切破坏坏，当桩底软软弱不能提供供承载力，仅仅靠桩侧摩阻阻力承担荷载载的纯摩擦桩桩的破坏模式式；（5）在上拔力作作用下沿桩身身侧面纯剪切切破坏。三、单桩竖向向承载力桩基破坏类型型桩材料强度：：端承桩控制制因素地基承载力：：主要控制因因素单桩承载力特特征值确定规规定：1.单桩竖向向承载力特征征值应通过单单桩竖向静载载荷试验确定定，试桩数≥1%总数，，且≥3根；；2.地基基础础设计为丙级级的建筑物，，单桩承载力力特征值可由由静力触探和和标准贯入试试验参数确定定；3.初步设计计时，可按公公式估算。（一）静载荷荷试验试验装置：锚桩反力装置置试桩压重千斤顶支墩横梁压重平台反力力装置小梁横梁锚桩试桩锚桩千斤顶单桩竖向极限限承载力：荷载Q沉降量ss=40mm陡降点Qu12(1)Q~s曲线有明显陡陡降段时，取取陡降点Qu。(2)Q~s曲线呈缓变形形时，取s=40mm所对应的Qu。单桩竖向承载载力特征值：：Ra=Qu/2（二）静力触探法静力触探试验验探头电测装置静力加压装置qcfsiQuk=u∑liβifsi+αqcAp预制单桩极限限承载力标准准值：（双桥头）fsi—桩侧摩阻力平平均值；qc—桩端阻力平均均值；α—桩端阻力修正正系数；βi—第i层土摩阻力修修正系数；u—桩身周长；li—第i层土内桩身长长度；Ap—桩端面积（m2）。（三）按经验公式估估算用于初估单桩桩承载力特征征值及桩数：：Quk=Qsk+Qpk=u∑liqsik+qpkApqsik—桩侧极限摩阻阻力标准值；；qpk—桩端极限阻力力标准值；单桩承载力特特征值：Ra=Quk/k1.按单桩极极限承载力确确定单桩承载载力特征值k—一般可取2.0。（四）桩身材料验算算1.钢筋混凝凝土桩竖向抗抗压承载力设设计值Q=φ（fcAp+fyAs)fc—桩身混凝土轴轴心抗压强度度设计值；fy—主受力钢筋抗抗压强度设计计值；Ap、As—桩身及桩纵向向钢筋断面积积；φ—桩纵向弯曲系系数，一般φ=1.0，高承台桩φ=0.25~1.0。。2.混凝土桩桩竖向抗压承承载力设计值值Q≤ψcfcApψc—工作条件系数数，预制取0.75，灌注取0.6~0.7。。四、单桩水平平承载力单桩水平承载载力取决于桩桩的材料与断断面尺寸、入入土深度、土土质条件及桩桩顶约束条件件等因素。桩水平承载力力一般通过现现场荷载试验验确定，亦可可用理论方法法确定。五、单桩抗拔拔承载力高耸建（构））筑物、受地地下水浮力作作用的地下结结构物等桩基基受上拔力作作用。单桩抗拔承载载力由抗拔静静载荷试验确确定。一、群桩的工工作状态(a)单桩受力(b)群桩受力当桩距较小时时，桩间摩擦擦力叠加，承承载作用相互互削减；桩端应力叠加加，地基受力力大；结论：群桩承承载力小于单单桩承载力之之和。第五节节竖竖向向荷载载下群群桩的的工作作状态态在一个个承台台下至至少有有两根根以上上的桩桩，这这样的的桩称称为群群桩。。1.端承型型群桩桩端承型型群桩桩中基基桩（（桩群群中的的单桩桩）与与（独独立））单桩桩相近近，桩桩与桩桩的相相互作作用、、承台台与土土的相相互作作用，，都小小到可可忽略略不计计，端端承型型群桩桩的承承载力力可近近似取取为各各单桩桩承载载力之之和。。2.摩擦型型群桩桩在竖向向荷载载作用用下，，其桩桩顶荷荷载的的大部部分通通过桩桩侧阻阻力传传递到到桩侧侧和桩桩端土土层中中，其其余部部分由由桩端端承受受。由由于桩桩端的的贯入入变形形和桩桩身弹弹性压压缩，，对于于低承承台群群桩，，承台台底土土也产产生一一定反反力，，使得得承台台底土土、桩桩间土土、桩桩端土土都参参与工工作，，形成成承台台、桩桩、土土共同同工作作，群群桩中中基桩桩的工工作性性状明明显不不同于于（独独立））单桩桩，群群桩承承载力力不等等于各各单桩桩承载载力之之和，，群桩桩的沉沉降也也明显显地超超过单单桩。。这称称之为为群桩桩效应应。（1）桩侧侧阻力力的群群桩效效应及群桩桩侧阻阻的破破坏图8-4群桩侧侧阻力力破坏坏模式式（a）整体体破坏坏（Sa≤≤3d）（b）非整整体破破坏（（桩距距较大大）图8-5群桩端端阻的的破坏坏模式式在群桩桩侧阻阻呈整整体破破坏的的情况况下，，桩端端演变变底面面积与与桩群群投影影面积积相等等的单单独实实体墩墩基（（图8-5a）。当群桩桩侧阻阻呈单单独破破坏时时，各各桩端端阻的的破坏坏与单单桩相相似（（图8-5b）。（2）端阻阻力的的群桩桩效应应及桩桩端阻阻的破破坏φφNG0W0hlaa0bb0二、群群桩地地基承承载力力验算算把群桩桩连同同周围围土体体作为为一实实体深深基础础来分分析。。Pl+h=γ(l+h)+(N+G0+W0)/ab≤fazG0、W0—承台及及桩体体的超超重（超过过同体体积土土重部部分））φ—各土层层摩擦擦角平平均值值a=a0+2ltanφ/4b=b0+2ltanφ/4三、群群桩地地基软软弱下下卧层层验算算当桩端端持力力层下下存在在软弱弱下卧卧层时时，必必须验验算其其强度度是否否满足足要求求。计计算方方法同同浅基基础。。四、群群桩地地基沉沉降计计算与与变形形验算算将群桩桩地基基作为为一实实体深深基础础来分分析；；采用荷荷载效效应准准永久久组合合，不不计风风载与与地震震荷载载；变形特特征：：沉降降量、、沉降降差、、倾斜斜与水水平位位移。。第六节节桩桩基基础设设计设计要要求1.桩桩基有有足够够的竖竖向与与水平平承载载力；；2.桩桩基的的沉降降与水水平位位移在在允许许范围围内；；3.桩身身挠曲在在允许范范围内；；4.设计计方案在在技术与与经济上上应合理理可行。。设计步骤骤1.调研研、搜集集设计资资料；2.确定定桩基持持力层；；3.选定定桩材、、桩型、、尺寸、、确定基基本构造造；4.计算算并确定定单桩垂垂直承载载力；5.初拟拟桩的平平面布置置和数量量；6.拟定定承台尺尺寸和底底面高程程；7.验算算，结构构设计；；8.绘结结构施工工图。一、设计计资料的的收集1.上部部结构的的类型、、尺寸、、构造和和使用要要求；2.工程程地质勘勘察报告告；3.当地地建材与与施工能能力、条条件（包包括施工工机具、、方法、、经验等等）；4.施工工场地及及周围环环境（包包括交通通、进出出场条件件、周围围建筑要要求、环环境要求求等）。。二、桩型型、桩身身断面尺尺寸及桩桩长的选选择（一）桩桩型的选选择考虑因素素1.荷载载大小及及性质；；2.工程程地质条条件；3.施工工条件。。选择要求求1.桩型型；2.施工工工艺；；3.工期期要求；；4.桩型型特点的的利用。。1.经济济合理；；2.安全全适用。。（二）桩桩断面尺尺寸的选选择1.混凝凝土灌注注桩断面形式式：圆形形沉管灌注注桩直径径：300~500mm；钻孔灌注