土力学桩基础分类与质量控制（70内容丰富）

桩基础第一节概述第二节桩的分类类与质量量控制第三节单桩竖向向承载力力的确定定第四节桩基竖向向承载力力设计值值第五节桩基础设设计第一节概概述桩基础1、组成及及作用2、特点3、应用桩基础1、组成及及作用桩承台作用—将上部结结构荷载载，通过过较软弱弱的地层层传递给给深部较较坚硬的的土层或或岩层。。桩基桩筏基础桩基础2、特点：（1）承载载力高；；（2）稳定定性好；；（3）沉降小；；（4）便于机械械化施工。桩基础已成为为建筑、交通通、水利、港港口等工程中中广为采用的的基础形式。。单柱单桩基础桩基础3、应用桩基础主要通通过作用于桩桩尖土层的阻阻力和桩周土土的摩阻力来来支承轴向荷荷载，也可利利用桩侧土的的侧向阻力抵抵抗水平荷载载。通常遇以下情情况时可选用用桩基础：(1)对地基沉降要要求严格，不不允许有不均均匀或过大沉沉降的建筑物物；(2)采用地基加固固措施不合适适的软弱地基基或特殊土地地基；桩基础(3)当施工水位或或地下水位很很高或基础位位于水中的建建筑物；(4)高耸建筑物等等；(5)建筑物受到大大面积地面超超载的影响，，或软土上活活荷载比较大大的筒仓、油油库等；(6)承受大荷载、、动荷载、大大偏心荷载的的建筑物；(7)精密或大型设设备的基础，，对基础振动动有较高要求求的建筑；(8)意义重大或需需长期保存的的建筑物。桩基础下列情况采用用桩基础时会会对工程产生生不利因素：：(1)上层土比下层层土硬得多；；(2)土层中有障碍碍物而又无法法排除；(3)只能采用打入入或振入法施施工，而附近近有重要的或或对振动强烈烈敏感的建筑筑物时。是否采用桩基基础要予以综综合考虑。第二节桩桩的分类与与质量控制制现行《建筑桩基技技术规范》将桩分别按按承载性状状、使用功功能、桩身身材料及桩桩径大小进进行分类：一、按承载性状状分类二、按桩的使用用功能分类类三、按桩身材料料分类四、按成桩方法法分类五、按桩对桩周周土的挤压压作用分类类六、按桩径大小小分类七、桩的质量控控制一、按承载载性状分类类根据桩土相相互作用的的特点，按按桩侧阻力力与桩端阻阻力的发挥挥程度及各各自对荷载载的分担比比例，桩基基础分为端承桩和摩擦桩。1、端承型桩（1）端承桩在极限承载载力状态，，桩顶荷载载由桩端承承受，桩侧侧阻力可忽忽略不计。。（2）摩擦端端承桩在极限承载载力状态，，桩顶荷载载主要由桩桩端阻力承承受，桩侧侧阻力属次次要地位。。一、按承载载性状分类类2、摩擦型桩根据竖向极极限荷载作作用下桩侧侧阻力与桩桩端阻力所所分担荷载载的比例，，分为摩擦擦桩和端承承摩擦桩:（1）摩擦桩竖向极限荷荷载作用下下，桩顶荷荷载绝大部部分由桩侧侧阻力承担担，桩端阻阻力可忽略略不计。。。（2）端承摩擦擦桩桩顶极限荷荷载由桩侧侧阻力和桩桩端阻力共共同承担，，大部分由由桩侧阻力力承担。二、按桩的使用用功能分类类(1)竖向抗压桩桩，以承受受竖向荷载载为主的桩桩；(2)竖向抗拔桩桩，以承受受竖向上拔拔荷载为主主的桩；(3)水平受荷桩桩，以承受受水平荷载载为主的桩桩；(4)复合受荷桩桩，所受的的竖向、水水平荷载均均较大的桩桩。三、按桩身身材料分类类1、混凝土土桩（1）预制桩在工厂或工工地预先将将桩身制作作好，待就就位后用打打入或射水水法将桩送送入土中（2）灌注桩用机械或人人工在现场场开孔，就就地浇筑混混凝土而形成的桩桩2、钢桩钢桩主要有有钢管桩、、H型钢桩和钢钢板桩3、木桩四、按成桩桩方法分类类按照成桩的的方法和工工艺，桩基基础可分为为：(1)打入桩，将预制好好的桩体用用击打或振振动的方法法打入地下下成桩；（2）灌注桩，先成孔后后浇筑混凝凝土；（3）静压桩，利用机械械以强力将将预制桩压压入到设计计位置。五、按桩对对桩周土的的挤压作用用分类预制桩粘粘性土土触触变性1、挤土桩沉管灌注桩桩无无粘性性土2、部分挤土土桩（小量量挤土桩））开口钢管桩桩力力学指标取取原状土的的H型钢桩开口的预应应力钢筋混混凝土桩3、非挤土桩预钻孔的钢筋筋混凝土桩钻（挖、冲孔孔）灌注桩六、按桩径大大小分类按照桩径大小，桩基础础可分为：（1）小桩(d≤250mm)；（2）中等直径桩（（250mm＜d＜800mm））；（3）大直径桩（（d≥800mm）工程中选用何何种桩型，受受地质条件、、场地条件、、承载力要求求、施工设备备、地下水位位和经济条件件等方面的限限制。七、桩的质量量控制桩基础是一种种隐蔽性工程程，保证桩基基础的工程质质量对整个建建筑结构的安安全至关重要要。桩基检测分为为成桩质量检测和桩基承载力检测：（1）成桩质量检检测包括在成成桩过程中的的各项指标和和成桩桩身质质量的检测；；（2）测试桩基承承载能力方法法:a.静载试验b.高（大）应变变动测法。第三节单桩竖向向承载力的确确定一、按材料强度确确定单桩竖向向承载力二、按静荷载试验验确定单桩轴轴向承载力三、静力触探法确确定单桩轴向向承载力1、单桥探头法2、双双桥探探头法法四、经验参参数法法一、按按材料料强度度确定定单桩桩竖向向承载载力按材料料强度度计算算单桩桩竖向向承载载力时时，将将桩视视为一一轴向向受压压构件件，混混凝土土桩单桩竖向承承载力力设计计值公公式：：（1）式中：：—单桩竖竖向承承载力力设计计值；；—混凝轴轴心受受压构构件的的稳定定系数数；—混凝土土轴心心抗压压强度度设计计值；；—纵向受受力钢钢筋的的抗压压强度度设计计值；；—桩身横横截面面面积积；—纵向受受力钢钢筋的的截面面面积积。二、按按静荷荷载试试验确确定单单桩轴轴向承承载力力静载试试验是在施施工现现场进进行的的，考考虑：：（1）地基基土的的支承承能力力；（2）桩身身材料料强度度对承承载力力的影影响。。规范规定，，对于于一级级建筑筑物必必须通通过静静荷载载试验验，同同一条条件下下的试试桩数数不宜宜少于于总桩桩数的的1%，并不不少于于3根；工工程桩桩总数数在50根以内内时，，不应应少于于2根。对于地地基条条件复复杂、、桩的的施工工质量量可靠靠性低低等某某些情情况下下的二二级建建筑桩桩基，，也须须通过过静荷荷载试试验。。二、按按静荷荷载试试验确确定单单桩轴轴向承承载力力测出n根试桩桩极限限承载载力后后，可可通过过统计计的方方法，，确定定单桩桩竖向向极限限承载载力的的标准准值：：(2)三、、静静力力触触探探法法确确定定单单桩桩轴轴向向承承载载力力静力力触触探探法法在在确确定定混混凝凝土土预预制制桩桩的的竖竖向向承承载载力力时时被被广广泛泛应应用用。。根据据探探头头的的不不同同分分为为单桥桥探探头头法法和双桥桥探探头头法法。（一)单桥桥探探头头法法《建筑筑桩桩基基技技术术规规范范》中提提出出了了根根据据比比贯贯入入阻阻力力确确定定混混凝凝土土预预制制桩桩单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力的的标标准准值值：：(3)三、、静静力力触触探探法法确确定定单单桩桩轴轴向向承承载载力力—桩身身周周长长；；—用静力力触探探比贯贯入阻阻力值值估算算的桩桩周土土第i层的极极限侧侧阻力力标准准值；；—桩穿过过第i层土的的厚度度；—桩端阻阻力修修正系系数；；—桩端附附近的的静力力触探探比贯贯入阻阻力标标准值值；—桩端面面积。。桩端穿穿越粉粉土、、粉砂砂细砂砂及中中砂底底面时时按按《建筑桩桩基技技术规规范》估算的的值，，需乘乘以进进行修修正。。(二)双桥探探头法法双桥探探头可可同时时测出出探头头侧阻阻力和和端阻阻力，，该法法较多多采用用，可可按下下式计计算：：式中：：—桩身周周长；；—第i层土层层厚度度；—第i层土的的探头头平均均阻力力；—第第i层土桩桩侧阻阻力综综合修修正系系数；；—桩端平平面上上、下下探头头阻力力；—桩端面面积。。四、经验验参数法法《建筑桩基基技术规规范》中对各类类桩基的的单桩竖竖向极限限承载力力标准值值的计算算公式如如下：(1)普通灌注注桩及预预制桩式中：—桩身周长长；—桩侧第i层土的极极限侧阻阻力标准准值；—极限端阻阻力标准准值四、经验验参数法法(2)大直径（（d≥800mm）桩式中：—桩身周长长；—桩侧第i层土的极极限侧阻阻力标准准值；—桩径为800mm的极限端阻力力标准值；—大直径桩侧阻阻尺寸效力系系数；—大直径桩端阻阻尺寸效应系系数。å+=ppkpsisiksiukAqlquQyy四、经验参数数法(3)钢管桩—桩端闭塞效应应系数；(4)嵌岩桩嵌岩桩的极限限承载力由桩桩周土总侧阻阻、嵌岩段总总侧阻和总端端阻三部分组组成。第四节桩基基竖向承载力力设计值群桩基础在竖竖向荷载作用用下，承台、、桩群及地基基土形成一个个相互作用共共同工作的整整体。一、群桩的工作特特点(一)端承型群桩基基础(二)摩擦型群桩基基础二、承台下土的作作用三、桩基竖向承载载力设计值的的确定四、桩基水平承载载力与位移一、群桩的工工作特点对于桩数超过过3根的群桩基础础，作用于承承台上的荷载载实际上是由由桩和地基共同承担的。。(一)端承型群桩基基础端承桩组成的的群桩基础，，竖向荷载绝绝大部分由桩桩身传递到桩桩端，桩底压压力分布面积积较小，各桩桩端的压力可可认为是互不不影响的，群群桩基础中各各桩的工作状状态与单桩的的情况基本一一致。此时群桩效应应系数η=1。（η=群桩基础承载载力∕单桩承承载力之和））一、群桩的工工作特点(二)摩擦型群桩基基础摩擦桩组成的的群桩基础，，主要通过每每根桩的桩侧摩擦力将上部荷载传传递到桩周土土及桩端土层层中，附加压应力的的分布直径。。1、群桩的桩心距距较大（≥≥6d）,桩底处各桩传传递的压力互互不重叠。2、桩数较多、、桩距较小＜＜6d时，桩底处各各桩传来的压压力将重迭使使得桩端处的的压力比单桩桩时大得多。。此时群桩沉沉降量大于单单桩的沉降，，承载力小于于各单桩承载载力之和，即即η<1。二、承台下土土的作用承台下的地基基土与桩共同同承担荷载形形成复合桩基基。遇到下列情况况之一，不应应考虑承台的的荷载分担效效应：(1)承受经常出现现的动力作用用；(2)承台下可能产产生负摩擦力力的土层；(3)饱和软土中沉沉入密集群桩桩，引起超静静孔隙水压力力和土体隆起起，随时间推推移，桩间土土逐渐固结下下沉与承台底底脱开等。(4)若建筑物对沉沉降敏感或对对沉降限制严严格或承台下下为软土时，，不应考虑这这一作用。三、、桩桩基基竖竖向向承承载载力力设设计计值值的的确确定定桩基竖向向承载力力设计值值与基土土类别、、桩型、、桩数、、桩距、、桩径、、承台等等技术指指标有关关，按目目前的研研究水平平还无法法进行理理论求解解。《建筑桩基技技术规范》中桩数不超超过三根的的桩基和桩桩数超过三三根的非端端承桩复合合桩基的竖竖向承载力力设计值计计算公式如如下:三、桩基竖竖向承载力力设计值的的确定桩数不超过三根根的桩基：根据静载试验确定单桩竖竖向极限承承载力标准准值:—竖向承载力力设计值；；—单桩总极限限侧阻力标标准值；—总极限端阻阻力标准值值三、桩基竖竖向承载力力设计值的的确定桩数超过三根的非端承复复合桩基:根据静载试验确定单桩竖竖向极限承承载力标准准值时:三、桩基竖竖向承载力力设计值的的确定—相应于任一一复合基桩桩的承台底底地基土总总极限阻力力标准值；；—承台底1∕2承台宽度深深度范围（（≤5m）内地基土极极限阻力标标准值；—承台底地基基土净面积积；—单桩竖向极极限承载力力标准值；；—桩侧阻群桩桩效应系数数；—桩端阻群桩桩效应系数数；—桩侧阻端阻阻综合效应应系数；—承台底土阻阻力群桩效效应系数。。四、桩基水水平承载力力与位移以承受水平平荷载为主主的桩基，，可采用斜桩。一般当水平平荷载与竖竖直荷载的的合力与垂垂线的夹角角不超过50时，采用竖竖直桩能满满足要求。。确定桩水平平承载力的的具体方法法大致分为为两类：(1)直接试验法法；(2)理论分析计计算法。四、桩基水水平承载力力与位移桩基的沉降降验算主要要是针对:建(构)筑物对桩基基的沉降有有特殊要求求桩端；存存在有软弱弱下卧层；；摩擦型群群桩基础。。桩基的变形形特征分为为沉降量、、沉降差、、倾斜和局局部倾斜。。倾斜--桩基础倾斜斜方向两端端点的沉降降差与它们们之间距离离的比值；；局部倾斜--指墙下条形形承台沿纵纵向某一长长度范围内内桩基础两两点的沉降降差与其距距离之比值值。四、桩基水水平承载力力与位移《建筑桩基技技术规范》规定，考虑虑到土层厚厚度与性质质的不均匀匀、荷载差差异、体型型复杂等因因素，桩基基的变形指指标按如下下规定选用用：(1)砌体承重结结构应由局局部倾斜控控制；(2)框架结构，，应由相邻邻柱基的沉沉降差控制制；(3)多层或高层层和高耸结结构则应由由倾斜值控控制。(4)建筑物桩基基，容许变变形值应根根据上部结结构对桩基基变形的适适应能力和和使用要求求予以确定定。第五节桩桩基础设计计天然地基或或地基经过过加固处理理后仍不能能满足建筑筑物上部结结构要求时时，常采用用桩基础。。桩基的设计应满足以下下要求：(1)在外荷载作作用下，桩桩与基土之之间的相互互作用能保保证有足够够的竖向（（抗压或抗抗拔）或水水平承载力力；(2)桩基的沉降降（或沉降降差）、水水平位移及及桩身挠曲曲在容许范范围内。（3）考虑技术术和经济上上的合理性性和可能性性。第五节桩桩基础设计计桩基础设计计步骤：一、设计资料的的收集二、选择桩的类类型、桩材材及几何尺尺寸三、基桩根数及及平面布置置四、各桩荷载效效应计算五、桩身结构设设计六、承台的设计计一、设计资资料的收集集进行桩基设设计前应进进行调查研研究：(1)建筑物上部结结构的类型、、尺寸、构造造和使用要求求，以及上部部结构的荷载载；(2)符合国家现行行规范规定的的工程地质勘勘探报告和现现场勘察资料料；(3)当地建筑材料料的供应及施施工条件；(4)施工场地及周周围环境（包包括交通、进进出场条件、、有无对振动动敏感的建筑筑物、有无噪噪音限制）等等。二、选择桩的的类型、桩材材及几何尺寸寸我国使用的桩桩主要是钢筋混凝土桩桩。《建筑桩基技术术规范》规定：桩身混凝土强度等级不得低于于C15，预制桩桩尖混凝土强度等级不低于C30，灌注桩水下浇筑的混混凝土强度等级不得低于于C20。钢筋级别按混混凝土强度等等级相应选Ⅰ级、Ⅱ级或Ⅲ级。二、选择桩的的类型、桩材材及几何尺寸寸桩型的选择应应根据上部结构荷载载的大小及性质、工程地质条件件、施工条件等进行综合考考虑:（1）土层中存存在大孤石、、金属残渣及及未风化岩脉脉时，可采用用灌注桩；（2）坚硬土层层埋得很深，，宜采用摩擦桩；摩擦桩的桩长长与桩基的承承载力和沉降降量有关，在在确定桩长时时，应综合考考虑桩基的承载力和沉降量。桩的实际长度包括桩尖及嵌入承台的长度。三、基桩根数数及平面布置置（一）基桩桩根数的确定定初拟桩桩数时时，大大多不不考虑虑群桩桩效应应及承承台底底面处处地基基土的的承载载力，，当桩桩基为为轴心受受压时，基基桩数数n可按下下式估估算：：F—作用在在承台台顶面面的竖竖向力力设计计值；；G—桩基承承台及及承台台上填填土自自重的的设计计值；；R—单桩竖竖向承承载力力设计计值。。三、基基桩根根数及及平面面布置置当桩基基为偏心受受压时，各各桩受受力不不均匀匀，应应按10%～20%适当增增加桩桩数。。桩数的的确定定还应应考虑虑满足足水平平承载载力的的要求求，一一般以以各桩桩的水平承承载力力之和和作为桩桩基的的水平平承载载力，，由上上式算算得的的桩数数n乘以单单桩的的水平平承载载力应应大于于（或或等于于）作作用于于桩基基的总总水平平荷载载。三、基基桩根根数及及平面面布置置（二））桩桩间间距的的确定定桩间距距一般般取为为4～5倍桩径径，不不可太太大（（桩间间距太太大会会增加加承台台的体体积和和用料料），，也不不可太太小（（桩间间距太太小会会造成成施工工困难难，桩桩的承承载力力得不不到发发挥））。桩的最最小中中心距距应符符合《建筑桩基技技术规范》规定。对于于大面积桩桩群，尤其其是挤密桩桩，桩的最最小中心距距应适量加加大。三、基桩根根数及平面面布置（三）桩桩的平面布布置根据桩基的的受力情况况，桩可采采用多种形形式的平面面布置。布置时应尽尽量使上部荷载的中心与桩群的中心重合合或接近，，以使桩基基中各桩受受力比较均均匀。当作用在承承台底面的的弯矩较大时，应设法法增大桩基基横截面的的惯性矩。。四、各桩荷荷载效应计计算大多数桩基基是以承受受竖向荷载为主。对于轴心受压（Mx=My=0），群桩中基桩桩的桩顶作作用效应为为：四、各桩荷荷载效应计计算在偏心竖向荷载作用下下，群桩中中基桩的桩桩顶作用效效应为：四、各桩荷荷载效应计计算轴心竖向荷荷载作用下，应应满足：：偏心竖向荷荷载作用下，除除满足上式式外，还要要满足：—建筑桩基重重要性系数数。对于一、二二、三级建建筑桩基，，分别取1.1，1.0，0.9；对于柱下单桩的一级建筑筑桩基，取取1.2。四、各桩桩荷载效效应计算算考虑地震作用用的效应组组合时，，应满足足：轴心受压压：N≤1.25R偏心受压压：Nmax≤≤1.5R五、桩身身结构设设计（一）钢钢筋混凝凝土预制制桩（1）钢筋筋混凝土土预制桩桩的混凝凝土强度度应不低低于C30。。（2）配筋率ρmin一般为1%左右，一一般按截截面的形形状和大大小采用用4～8根直径12～15mm的钢筋（（边长30mm以下者用用4根）。箍筋直径径采用6～8mm，间距不大大于200mm，在桩尖和和桩顶处处加密。。五、桩身身结构设设计（3）主筋筋的保护护层一般般取35mm，在桩身混混凝土强强度达到到设计强强度后方方可起吊吊、搬运运。为为方便便吊装、、运输，，预制桩桩身时需需设置吊吊环，支点应设在设设计的吊点处。。图（4）预制桩的的截面常常设计成成圆形、、方形的的实心截截面、圆圆柱体的的空心截截面。（5）根根据施工工和运输输条件考考虑桩身身的分节节，一般般桩长超超过25～30m时需要接接桩，桩桩的接头头不宜超超过两个个。五、桩身身结构设设计（二）混混凝土灌灌注桩灌注桩的混凝土土强度一一般不得得低于C15，水下浇筑筑灌注桩桩的混凝土土强度不不得低于于C20。素混凝土土桩宜采采用的坍坍落度为为60～80mm，当桩身配配有钢筋时，坍落落度可适适当加至80～100mm，水下浇筑筑混凝土土的坍落落度宜采采用180～～220mm。五、桩身身结构设设计为保证钢钢筋骨架架有一定定的刚性性，其主筋不宜过细细过少，，通常钢钢筋直径径不小于于12mm，配筋率不小于0.2%。（1）桩身身受弯则则不宜小小于0.4%，主筋锚锚入承台台的长度度应大于于钢筋直直径的30倍；（2）主筋筋的保护层厚度应≥≥35mm，水下浇筑筑时，主主筋的保保护层厚厚度应≥≥50mm；（3）箍筋一般采用用螺旋式式箍筋，，直径应应≥6mm，间距为200～～300mm。五、桩身身结构设设计（三）桩桩身强度度计算桩身强度度是在确确定了荷荷载大小小，计算算出桩身身截面所所需的主主