桩基础的组成及构造

第三章桩基础础第一节桩基础础的组成、作用及及适用条件桩基础简介桩基础是常用用的桥梁基础础类型，是埋埋于地基土中中的若于根桩桩及将所有桩桩联成一个整整体的承台(或盖梁)两部分所组成成的一种基础础型式。:桩身可以全部部或部分埋人人地基土中，，当桩身外露露在地面上较较高时，在桩桩之间还应加加横系梁，以以加强各桩之之间的横向联联系。若干根桩在平平面排列上可可成为一排或或几排，所有有桩的顶部由由承台联成一一整体。在承承台上再修筑筑桥墩、桥台台及上部结构构。桩可以先预制制好，再将其其运至现场沉沉人土中;也可以就地钻钻孔(或人工挖孔)，然后在孔中中浇筑水泥混混凝土或置人人钢筋骨架后后再浇灌混凝凝土而成桩。。桩基础的作用用将承台以上结结构物传来的的外力通过承承台，由桩传传到较深的地地基持力层中中。承台将外力传传递给各桩并并箍住桩顶使使各桩共同承承受外力。各桩所承受的的荷载由桩通通过桩侧土的的摩阻力及桩桩端土的抵抗抗力将荷载传传递到地基土土中优点：具有承载力高高、稳定性好好、沉降量小小而均匀等特特点。在深水河道中中，桩基础可可以借桩群穿穿过水流将荷荷载传到地基基中，避免(或减少)水下工程，简简化施工设备备和技术要求求，加快施工工速度并改善善劳动条件。。当地基浅层土土质不良时，，它能穿越浅浅层土发挥地地基深层土承承载力的作用用，以满足桥桥梁上部结构构物荷载的要要求。桩基础主要适适用于下列条条件:1、荷载较大，，地基上部土土层软弱，适适宜的地基持持力层位置较较深，采用浅浅基础或人工工地基在技术术上、经济上上不合理时;2、河床冲刷较较大，河道不不稳定或冲刷刷深度不易计计算正确，如如采用浅基础础施工困难或或不能保证基基础安全时;3、当地基计算算沉降过大或或结构物对不不均匀沉降敏敏感时，采用用桩基础穿过过松软(高压缩性)土层，将荷载载传到较坚实实(低压缩性)土层，减少结结构物沉降并并使沉降较均均匀。另外桩桩基础还能增增强结构物的的抗震能力;4、当建筑物受受到较大的水水平荷载，需需要减少水平平位移和倾斜斜时５、当施工水水位或地下水水位较高时，，采用其他的的深基础不合合理或不经济济时。6、在地震区可可增加建筑物物的抗震性能能，减少地震震的危害。第二节桩和和桩基拙的类类型与构构造桩与桩基础的的分类：桩和桩基础可可按承台位置置、沉入土中中的施工方法法、受力条件件的不同而进进行分类高桩承台基础础和低承台基基础1、高桩承台基基础是指承台台底面位于地地面(或冲刷线)以上2、低桩承台基基础的承台底底面位于地面面(或冲刷线)以下。(一)桩基础按承台台位置分类桩基础按承台台位置可分为为高桩承台基基础和低桩承承台基础如图图所示。高桩承台基础础的结构特点点：是基桩部部分桩身埋人人土中，部分分桩身外露在在地面以上(称为桩的自由由长度);低承台基础的的结构特点：：是基桩则全全部埋人土中中(桩的自由长度度为零)。高桩承台基础础特点高桩承台基础础由于承台位位置较高或设设在施工水位位以上，可减减少墩台圬工工数量，可避避免或减少水水下作业，施施工较为方便便。大直径钻孔灌灌注桩，桩的的刚度、强度度都较大，因因而高桩承台台在桥梁基础础工程中也得得到广泛应用用。高桩承台在水水平力作用下下，由于承台台及基桩露出出地面的一段段自由长度周周围无土体来来共同承受水水平外力，基基桩的受力情情况较为不利利，桩身内力力和位移都将将大于在同样样水平外力作作用下的低桩桩承台，在稳稳定性方面低低桩承台也较较高桩承台要要好。低桩承台要比比高桩承台美美观(二)按施工方法分分类主要的是灌注注桩和沉桩、、管注基础。。1.灌注桩基础1、用钻(冲)孔机械在土土体中先钻钻成桩孔，，然后在孔孔内放人钢钢筋骨架，，灌注桩身身混凝土而而成钻孔灌灌注桩，最最后在桩顶顶浇筑承台台(或盖梁)，称为灌注注桩基础。。特点：是施施工设备简简单、操作作方便，适用于各种种砂性土、、粘性土，，也适用于于碎、卵石石类土层和和岩层。但对于淤泥泥及可能发发生流沙或或有承压水水的地基，，施工较为为困难，常常常易发生生塌孔或埋埋钻等情况况。一般钻孔灌灌注桩人土土深度由几几米至几百百米。挖孔灌注桩桩依靠人工(用部分机械械配合)在地基中挖挖出桩孔，，然后与钻钻孔桩一样样灌注混凝凝土成桩称称为挖孔灌灌注桩。适用：无水水或渗水量量小的地层层，或地形形狭窄、山山坡陡峻处处施工对可能发生生流沙或含含厚的软粘粘土层施工工较困难，，需要加强强孔壁支撑撑确保安全全特点：不受受设备和地地形限制，，施工简单单。靠人工挖土土，桩径较较大，一般般大于1.4m沉管灌注桩桩施工工艺：：钢套筒沉沉入土中成成孔适用：黏性性土，砂性性土，砂土土地基常用尺寸：：60cm以下优点：避免免流沙、塌塌孔、泥浆浆的排渣等等弊端缺点：容易易造成缩颈颈现象灌注桩的优优点：１、噪声和和震动：2、任意桩长长：３：穿透软软硬土层，，将桩端放放在坚硬的的图层或者者嵌入岩石石；４、配筋率率低（和打打入桩比））2.沉桩基础将打入桩及及振动下沉沉桩和静压压桩均称为为沉桩基础础。打入桩是通通过锤击(或以高压射射水辅助)将各种预先先制好的桩桩(主要是钢筋筋混凝土实实心桩或管管桩，打入入地基内达达到所需要要的深度而而成为桩基基础。适用：桩径径较小(直径在0.60m以下)，地基土质质为砂性土土、软塑性性粘土、粉粉土、细砂砂以及松散散的不含大大卵石或漂漂石的碎卵卵石类土质质。静力压桩在软塑性土土质中也可可以用重力力将桩压人人土中称为为静力压桩桩。这种压桩施施工方法免免除了锤击击打人的振振动影响，，是在软土土地区，特特别是在不不允许有强强烈振动的的条件下建建造桩基的的一种适用用的施工方方法。振动下沉桩桩振动下沉桩桩是将大功功率的振动动打桩机安安装在桩顶顶(预制的钢筋筋混凝土桩桩或钢管桩桩)，利用振动动力以减少少土对桩的的阻力，使使桩沉入土土体中。适用于桩径径较大、土土的抗剪强强度振动时时有较大降降低的砂土土等地基。。预制桩的特特点：穿透性：震动、噪声声：挤土效应：：预制桩质量量好：增加了摩阻阻力：常会因为打打不到设计计标高而截截桩，造成成浪费造价高：3.管柱基础将预制好的的大直径(直径1---5m左右)钢筋混凝土土或预应力力钢筋混凝凝土管柱(实质上是一一种巨型的的管柱，每每节长度根根据施工条条件决定，，一般采用用4m,8m或l0m，接头用法法兰盘和螺螺栓连接)，用大型的振振动沉桩锤锤沿导向结结构将桩沿沿垂直向振振动下沉到到基岩(一般以高压压射水和吸吸泥机配合合帮助下沉沉)，然后在管管柱内钻岩岩成孔，下下放钢筋骨骨架笼，灌灌注混凝土土，将管柱柱与岩层牢牢固连接形形成管柱基基础需要大型的的设备，深深水基础，，不受季节节限制一般公路桥桥梁中很少少采用。(三)按基础的受受力条件分分类结构物荷载载通过桩基基础传递给给地基。垂直荷载一一般由桩底底土层抵抗抗力和桩侧侧与土产生生的摩阻力力来支承;水平荷载一一般由桩和和桩侧土水水平抗力来来支承，因此，根据据桩的受力力条件基桩桩可分为:1.柱桩与摩擦擦桩柱桩或端承承桩：埋在土中中的桩，在在承受轴向向荷载后，，桩四周的的土与桩侧侧间将产生生摩擦力，，同时桩尖尖处的土对对桩还存在在桩尖反力力。作用在在桩上的轴轴向荷载应应与桩侧摩摩阻力与桩桩尖反力之之和相平衡衡，当桩尖尖支承在坚坚硬的岩层层上时，荷荷载主要通通过桩身直直接传到桩桩尖下的岩岩层中去，，这时桩侧侧摩阻力相相对桩尖反反力很小，，可忽略不不计，这种种桩称为柱柱桩或端承承桩;如图所示。。柱桩承载力力较大，较较安全可靠靠，基础沉沉降也小，，摩擦桩摩擦桩：当桩完全埋埋于较软弱弱的分散土土中时，荷荷载主要是是通过桩侧侧与土之间间的摩擦作作用传到桩桩尖以上处处面积较大大的土层中中去，这时时桩侧摩阻阻力和桩尖尖反力均需需考虑，这这种桩称为为摩擦桩。。岩层埋置很很深，就需需要采用摩摩擦桩。摩擦桩：判断摩擦桩桩的几种情情况：1、无持力层层或不扩底底2、长径比大大和端部荷荷载小3、桩距小，，桩数多，，有上涌现现象柱桩与摩擦擦桩2.竖直桩和斜斜桩现已广泛采采用的大直直径钻(挖)孔灌注桩具具有一定的的抗弯和抗抗剪强度，，因此，桩桩基础常全全部采用坚坚直桩。拱型桥墩台台等结构物物桩基础往往往需设斜斜桩以承受受上部结构构传来的较较大水平推推力，减小小桩身弯矩矩、剪力和和整个基础础的侧向位位移。地基与基础础工程SoilMechanicsandFoundationEngineering本章小结桩体桩基础（桩基）连接桩顶的承台低桩承台高桩承台当承台底面面低于地下地地面以下时低承台桩基基础高承台桩基基础当承台底面面高于地面时时相应基础相应基础低承台桩基基础高承台桩基基础二、桩基础础的类型（一）按承承载性状分分类摩擦型桩端承型桩桩侧和桩端端阻力的大大小以及它们们分担荷载载的比例有很很大差异原由按照不同的的标准对建建筑桩基础础分类，是是为了全面面地认识桩桩基础，以以便在桩基基础的设计计与施工中中根据不同同的条件和和要求，选选择不同的的桩型和成成桩工艺。。（三）按桩桩身材料分分类（1）混凝土桩桩预制桩灌注桩（2）钢桩（3）组合材料料桩现场采用机机械或人工工挖掘成孔孔，就地浇灌混混凝土成桩桩。工厂或现现场预制制成型的的混凝土土桩主要有钢钢管桩和和H型钢桩借用两种种材料组组合成的的桩（四）按按成桩方方法分类类根据成桩桩方法和和挤土效效应非挤土桩桩部分挤土土桩挤土桩（五）按按桩径大大小分类类（1）小桩：：d≤250mm；（2）中等直直径桩：：250mm＜d＜800mm（3）大直径径桩：d≥800mm三、桩的的施工工工艺简介介（一）预预制桩1、预制桩桩种类（1）钢筋混混凝土桩桩（2）预应力力钢筋混混凝土桩桩（3）钢桩2、预制桩桩的施工工工艺（1）锤击式式（2）静压式式（3）振动式式在工厂（（或者现现场）预预制成桩桩以后再再运至现现场，在在设计桩桩位处以沉沉桩机械械沉至地地基土中中设计深深度的施施工方法法的桩（二）灌灌注桩（1）沉管灌灌注桩沉管放笼灌注拔管（2）钻孔灌灌注桩（3）挖孔灌灌注桩在现场设设计桩位位处的地地基岩土土层中以以机械或或者人工工成孔至至设计深深度，再吊放钢钢筋骨架架、浇捣捣混凝土土的施工工方法的的桩序成桩工艺与土类排数不少于3排并且桩数不少于9根的摩擦型桩其它情况1打入式敞口管桩和Ｈ型钢桩3．5ｄ3．0ｄ2挤土预制桩3．5ｄ3．0ｄ3挤土灌注桩穿越非饱和土3．5ｄ3．0ｄ4穿越饱和软土4．0ｄ3．5ｄ5非挤土和部分挤土灌注桩3．0ｄ2．5ｄ6扩底灌注桩不宜＜1、5Ｄ；并且当Ｄ＞2.0ｍ时不宜＜1.0Ｄ＋1.0ｍ7沉管夯扩灌注桩2.0D8各类桩4～6ｄ以控制沉降为目的（四）桩桩及桩基基础的构构造要求求1、桩的最最小中心心距2、扩底灌灌注桩的的扩底直直径，不不应大于于桩身直直径3倍。3、桩底进进入持力力层的深深度为桩桩身直径径的1～3倍。序桩型混凝土强度等级

序桩型配筋率1灌注桩应≮Ｃ20１灌注桩宜≮0.2—0.65%（小直径桩取高值）2预制桩应≮Ｃ30２打入式预制桩宜≮0.8%3预应力桩应≮Ｃ403静压式预制桩宜≮0.6%5、桩的混混凝土强强度等级级应该符符合下表表要求。。6、桩的配配筋率应应该符合合下表要要求。4、布置桩桩位时宜宜使桩基基承载力力合力点点与竖向向荷载标标准值组组合合力力作用点点重合7、配筋长长度序桩身主筋级别、桩的受力特点、桩型、桩身主筋伸入承台长度1Ⅰ级钢筋不宜＜30d2Ⅱ级钢筋不宜＜35d3抗拔桩基40d4一柱一大径桩柱子纵筋插入桩身≥锚固长度注：表中中d为桩身主主筋直径径。8、桩身主主筋伸入入承台的的长度二、桩与与桩基础础的构造造1、就地灌灌注钢筋筋混凝土土桩的构构造钻(挖)孔桩是采采用就地地灌注的的钢筋混混凝土桩桩，桩身身常为实实心断面面，混凝凝土标号号不低于于C20，对仅承承受竖直直力的桩桩基础可可用C15(但水下混混凝土仍仍不应低低于C20)。2、钻孔桩桩设计直直径一般般为0.80一1.50m，挖孔桩桩的直径径或最小小边宽度度不宜小小于1.20m。灌注钢筋筋混凝土土桩的构构造主筋不宜宜过细过过少(直径不宜宜小于14mm)，每根桩桩不宜少少于8根，主筋筋净距不不宜小于于5cm。主筋若若需焊接接，焊接接长度应应符合规规定，箍箍筋直径径一般不不小于8mm，中距为为20一40cm。对于直径径较大的的桩或较较长的钢钢筋骨架架，可在在钢筋骨骨架上每每隔2.0一2.5m设置一道道加劲箍箍筋(直径为14一18mm),如图所示示。钻(挖)孔桩的柱柱桩根据据桩底受受力情况况如需要要嵌人岩岩层时，，嵌人深深度不得得小于0.5m,2.钢筋混凝凝土预制制桩沉桩(打人桩和和振动下下沉桩)采用预制制的钢筋筋混凝土土桩，有有实心的的圆桩和和方桩(少数为矩矩形桩)，有空心心的管桩桩，另外外还有管管柱(用于管柱柱基础)。钢筋混凝凝土预制制桩方桩横断断面为20cmx20cm－50cmx50cm，桩身混混凝土标标号不低低C25，主筋直直径一般般为12－25mm，主筋净净距不小小于5cm;箍筋直径径为6一8mm，其间距距一般不不大于40cm(在两端处处间距宜宜减小，，一般为为5cm)。桩顶处，，为了承承受直接接的锤击击应设钢钢筋网加加固，为为了便于于吊运，，应在桩桩顶预设设吊耳，，一般由由直径为为20一25mm的圆钢制制成，混混凝土标标号不低低于C25，如图所所示。管柱用钢钢量较大大，公路路桥梁工工程中很很少采用用木桩在盛产木木材地区区修筑或或抢修桥桥梁以及及建造施施工便桥桥时，常常采用木木桩是用挺直直的杉木木或松木木做成桩径(稍头)一般为140一260mm，桩长为为4一8m。木桩桩顶顶应加设设铁箍，，以保护护桩顶不不被打裂裂，桩尖尖削成棱棱锥形，，常加铁铁桩靴，，以便打打入。(二)桩的布布置和和间距距桩基础础内基基桩的的布置置应根根据荷荷载、、地基基土质质、基基桩承承载力力等决决定。。采用大大直径径钻孔孔灌注注桩的的中小小桥梁梁常用用单排排式，，如图图所示示;在大型型桥梁梁或水水平推推力较较大时时，则则采用用多排排式(行列式式或梅梅花式式)，如图图所示示。单排式式、多多排式式(行列式式或梅梅花式式)桩中心心距摩擦桩桩中心心距不不得小小于2.5倍成孔孔直径径，支撑或或嵌固固在岩岩层上上的柱柱桩不不得小小于2.0倍的成成孔直直径桩的最最大中中心距距一般般也不不超过过5一6倍桩径径。打人桩桩的中中心距距不应应小于于桩径径(或边长长)的3倍，管柱的的中心心距一一般为为管柱柱外径径的2.5一3.0倍(摩擦桩桩)或2.0倍(柱桩)。用振动动法沉沉人砂砂土内内的桩桩，在在桩尖尖处的的中心心距不不应小小于桩桩径的的4.0倍。边桩外外侧到到承台台边缘缘的距距离为了避避免承承台边边缘距距桩身身过近近而发发生破破裂，，边桩桩外侧侧到承承台边边缘的的距离离：对于桩桩径小小于或或等于于lm的桩不不应小小于0.5倍桩径径且不不小于于250mm;对于桩桩径大大于lm的桩不不应小小于0.3倍桩径径并不不小于于500mm(三)承台的的构造造承台的的平面面尺寸寸和形形状应应根据据上部部结构构(墩台身身)底部尺尺寸和和形状状以及及基桩桩的平平面布布置而而定，，一般般采用用矩形形和圆圆端形形。公路桥桥梁墩墩台的的承台台，其其厚度度不宜宜小于于1.5m。混凝凝土标标号不不宜低低于C15。对于盖盖梁式式承台台和柱柱式墩墩台、、空心心墩台台的承承台应应验算算承台台强度度并设设置必必要的的钢筋筋，承承台的的厚度度可不不受上上述限限制。。桩与承承台的的连结结桩和承承台的的连接接，钻钻(挖)孔灌注注桩现现都采采取将将桩顶顶主筋筋伸入入承台台，桩桩身伸伸人