第九章 桩基础和深基础(1).ppt

1、4、桩基础和深基础,4.1 概述 4.2 单桩承载力确定 4.3 桩基计算 4.4 桩基础设计 4.5 深基础,4.1 概述,桩基础 由桩和承台两部分组成。具有承载力高、沉降小 而均匀特点，且便于机械化施工，适应于各种不良土质。 桩基础方案的适用情况P69。,桩的分类-P70 按施工方法:预制桩和灌注桩 按桩的设置效应:大量挤土桩、小量挤土桩和不挤土桩,按桩的受力性能：端承桩与摩擦桩,单桩的破坏模式P78 屈曲破坏 整体剪切破坏 刺入破坏,桩侧负摩阻力P79 定义：在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧向下的摩阻力。 考虑桩侧负摩阻力的情况： 1、桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层

2、进入相对较硬土层时； 2、桩周存在软弱土层，临近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，和地面大面积堆载时； 3、由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。,一、概念 群桩基础 基桩：群桩基础中的单桩 群桩效应 群桩效应系数 低承台群桩基础的群桩效应 群桩效应：群桩在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土之间的影响和共同作用，其基桩的工作性状不同于相同地质条件和设置方法的同样单桩，群桩承载力不等于各单桩承载力之和，群桩沉降与单桩沉降也不相同，这种现象成为群桩效应。,群桩效应,二、端承型群桩基础,三、摩檫型群桩基础 1、承台底面脱地的情况（非复合桩基） 2、承台底面贴地的情况（复合桩基）

3、,四、影响群桩效应的因素 （1）承台刚度 （2）基土性质 （3）基桩间距,五、在哪些情况下，可认为群桩的竖向承载力等于各单桩轴向承载力之和？ 1、嵌岩桩等端承桩； 2、当群桩的根数少于9根的摩擦桩； 3、条形承台下的桩的排数不超过两排。,4.2 单桩承载力确定,一、基桩承载力标准值 式中 li 、Ui 桩周第i层土厚长度和相应的桩身周长； Ap 桩底面积； qsik、qpk 第i层土的极限侧阻力和持力层极限端 阻力。P85表4-3、4-4,二、基桩竖向承载力设计值根据基桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载（即单桩竖向极限承载力）经分项系数处理后得到的承载

4、力。,当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算基桩竖向承载力设计值：,对端承桩基,当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算基桩竖向承载力设计值：,Qck相应于任一基桩承台底地基土总极限阻力标准值。,Qsk、 Qpk 、Quk单桩总极限侧阻力标准值和单桩总极限端阻力标准值；按静载试验测得单桩极限承载力标准值。,qck承台底1/2承台宽度的深度范围内地基土的极限阻力标准值；Ac为承台底地基土的净面积。,当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算基桩竖向承载力设计值：,侧阻、端阻和侧阻端阻综合群桩效应系数,表4-8。,承台土阻力群桩效应系数。由下式

5、计算，其中的 系数查表4-9。,桩的侧阻抗力分项系数、端阻抗力分项系数和承台底地基土的抗力分项系数，查表4-10。,三、Quk 、 qsik 、 qpk的确定通常采用下列方法,1、静载试验法,2、经验公式法,3、原位测试法,试验装置,1、静载试验法-Quk,极限载荷,试验成果-P82,图1： Q-S曲线图,560KN,560KN,图2： S-Log(t)曲线,2、经验公式法,式中 li 、Ui 桩周第i层土厚长度和相应的桩身周长； Ap 桩底面积； qsik、qpk 第i层土的极限侧阻力和持力层极限端 阻力。P85表4-3、4-4,3、原位测试法 静力触探法(CPT) 标准贯入试验法(SPT)

6、 旁压试验法(PMT),Ra=PU/K,K-安全系数, 常取2； PU单桩竖向静载荷试验所得的 单桩竖向极限承载力。,单桩竖向承载力特征值Rk表示正常使用极限状态下的单桩竖向承载力，以发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。,建筑地基基础设计规范,一、桩顶作用效应 1、基桩桩顶作用效应计算 轴心荷载作用下的轴心力,偏心荷载作用下的轴心力,4.3 桩基计算,桩顶荷载计算简图,二、基桩竖向承载力验算 1、荷载效应基本组合 轴心,偏心,2、地震作用效应组合 轴心,偏心,三、桩身材料强度验算,建筑桩基重要性系数，表4-14； N桩的轴向设计值； fc混凝土的轴心抗压强度设计值； fy，纵向钢筋的抗压

7、强度设计值； A 桩身的横截面面积； As纵向钢筋的横截面面积； 桩的稳定系数； c基桩施工工艺系数，混凝土桩取1.0；干作业非挤土灌注桩取0.9；泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩取0.8。,桩的承载力计算总结,特征值,桩的承载力计算总结,桩的承载力计算总结,桩的承载力计算总结,桩的承载力计算总结,一、桩基设计原则 二、桩基设计内容,4.4 桩基础设计,1、搜集设计资料 2、桩的类型、截面和桩长的选择和承台埋深的确定 3、桩的根数和桩位布置 4、桩基验算 5、桩身结构设计 6、承台结构设计,二、桩基设计内容,（1）桩的根数满足单桩和群桩承载力。 轴心受压 偏心受压，

8、，再验算。,3、桩的根数和桩位布置,3、桩的根数和桩位布置,（2）桩的布置 中心距34d，最小值要求 平面布置方形（或矩形）网格或三 角形网格（梅花式）,4、桩基验算,（1）基桩竖向承载力验算 （2）群桩地基承载力验算（地基基础规范） （3）桩身材料强度验算 （4）桩基软弱下卧层承载力验算 （5）桩基沉降验算,（1）基桩竖向承载力验算 荷载效应基本组合 轴心,偏心,地震作用效应组合 轴心,偏心,（2）群桩地基承载力验算（地基基础规范） 把群桩视为假想实体深基础，按公式验算。,（3）桩身材料强度验算,建筑桩基重要性系数，表4-14； N桩的轴向设计值； fc混凝土的轴心抗压强度设计值； fy，纵

9、向钢筋的抗压强度设计值； A 桩身的横截面面积； As纵向钢筋的横截面面积； 桩的稳定系数； c基桩施工工艺系数，混凝土桩取1.0；干作业非挤土灌注桩取0.9；泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩取0.8。,（4）桩基软弱下卧层承载力验算,其中 对于 的群桩基础,对于 的群桩基础,（5）桩基沉降验算 采用实体基础假设，以分层综合法计算。,5、桩身结构设计,构造要求 桩身配筋 预制桩配筋由起吊和吊立的强度计算控制。 M1=M20.0429kql2，As=M/0.9fyh0. 灌注桩配筋按桩身内力进行计算配筋。,6、承台设计,构造要求 结构承载力计算 受弯计算 受冲切计算 受

10、剪切计算 局部受压承载力计算,（1）受弯计算,（2）受冲切计算 柱（墙）下,柱下矩形独立承台受柱冲切,（3）受剪切计算,（4）局部受压计算,混凝土结构设计规范 建筑抗震设计规范,4.5 深基础,沉井基础 地下连续墙,4.5.1 沉井基础,这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。,4.5.1 沉井基础,一、沉井工作原理 二、沉井用途 三、沉井类型 四、沉井结构 五、沉井施工 六、沉井设计,一、沉井的工作原理 在深基础工程施工中，为减少放坡大开挖的大量土方量，并保证陡坡开挖边坡的稳定性，人们创造了沉井基础。这是一种竖向的筒形结构物，通常用砖、素混凝

11、土或钢筋混凝土材料制成。 沉井工作原理：先在地面制作一个井筒形结构，后从井筒内挖土，使沉井失去支撑靠自重作用而下沉，直到达到设计高程为止；最后封底，如图所示。沉井的井筒，在施工期间作为支撑四周土体的护壁，竣工后即为永久性的深基础。,沉井的工作原理,二、沉井用途 1、重型结构物基础 沉井常用于平面尺寸紧凑的重型结构物，如烟囱、重型设备的承重的深基础。 2、江河上的结构物 沉井的井筒不仅可以挡土，也可挡水，因此也使用于江河上的结构物。江墩或边墩采用沉井更多。例如，南京长江大桥的桥墩基础，即为筑岛沉井。,3、取水结构物 当地面下不深处有含水的卵石层，常用沉井作为取水的水泵站。如上海宝钢发电厂的水泵房

12、位于长江岸边，即采用大型沉井：平面尺寸为39.80m39.49m，深达16.2m。 4、地下工程 包括地下厂房、地下仓库、地下油库、地下车道和车站等。例如，某地下热电厂，采用钢筋混凝土大型沉井作围壁，沉井直径达68m，深度28.5m，三节浇注，一次下沉成功。,5、邻近建筑物的深基础 在原有建筑物邻近，新建深基础工程基槽开挖时，将危及原有建筑物浅基础的稳定性。 采用沉井，可防止原有浅基础的滑动。例如，清华大学扩建发电厂，新建发电机的平台基础，紧挨原发电厂厂房浅基础且埋深更大，设计要求施工采取措施，防止原厂房基础滑动，后采用沉井解决了这一问题。,6、房屋纠倾工作井 近年来，房屋纠倾，行之有效的冲土

13、法或掏土法，需在房屋沉降小的一侧作一排工作井。工作井即用砖砌的小型沉井，工人在井内向房屋地基中冲土或掏土。这种工作沉井作为挡土护壁，保护工人的安全，又可作房屋地基土外流的临时储泥坑，效果良好。,由上可知，沉井在工程上应用范围广泛，且经济。缺点：土层中存在严重障碍物时，难以施工下沉。,三、沉井类型 单孔沉井最常见的中小型沉井，圆形、方形、矩形、椭圆形。 单排孔沉井有一排井孔。各井孔之间用隔墙隔开，即增加沉井的整体刚度，又便于挖土和下沉，适用于长度大的工程。 多排孔沉井成为刚度很大的空间结构，适用于大型结构物。在施工过程中，有利于控制各个井孔挖土的进度，保证沉井均匀下沉，不致于发生倾斜事故。,四、

14、沉井结构 刃脚、井筒、内隔墙、底梁、封底与顶盖等部分。,五、沉井施工 1、准备工作平整场地、放线定位 2、沉井制作 3、沉井下沉 4、沉井封底,沉井制作方法 承垫木法 无垫木法 土模法,承垫木法：在平整定位的场地上铺一层砂垫层，在其上，于沉井刃脚部位，对称、成对地安置 承垫木，在各垫木之间填实砂土，再立模板、扎钢筋、浇注第一节沉井。,无垫木法：在均匀土层上，浇注第一层与沉井井壁等厚的混凝土，代替承垫木和砂垫层。,土模法：在定位放线的刃脚部位，按照设计的尺寸，仔细开挖黏性土基槽，利用地基黏性土作为天然模板，以代替砂垫层、承垫木等。此法可节省时间和费用。,沉井封底方法 干封法 水下封底法,干封法：

15、适用于底部无水情况，成本低、工期短、质量好，常用方法。 当底部土挖至设计标高后，清除虚土，挖一个深坑，作为集水井； 用水泵在集水井中抽水，使地下水面下降到沉井底面以下； 将集水井以外的全部底板一次浇注混凝土，最后快速封堵集水井。,水下封底法： 如抽水时产生流砂，无法采用干封法时，可用此法。 沉井开挖下沉到设计标高后，将井底浮土清除干净； 安装水下浇注混凝土的钢导管， 进行水下混凝土浇注。,施工特殊问题处理,施工特殊问题处理,施工特殊问题处理,高度 平面形状与尺寸 地基承载力验算 沉井自重验算保证沉井的顺利下沉，自重大于沉井外壁摩阻力 沉井抗浮稳定验算,六、沉井设计,北锚碇采用大型深沉井基础，平

16、面尺寸为69米51米，下沉58米，为世界第一大沉井(面积近个半篮球场，高度相当于层楼)。,世界第一大沉井,南岸重力嵌岩锚,北岸,南岸,北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。,一、地下连续墙的概念 二、地下连续墙优点 三、地下连续墙用途,4.5.2 地下连续墙,一、概念 地下连续墙是近期发展起来的一种新型深基础形式。要点为：修筑导墙，用机械在导墙内分段竖直挖槽，采用泥浆护壁，就地吊放钢筋笼，水下浇注混凝土，一段段连接成一地下钢筋混凝土连续墙，成为永久性深基础工程。,二、优点 施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体。因此，此基础形式可避