桩基础类型和施工工艺课件.pptx

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1、 桩基础类型和施工工艺桩基础类型和施工工艺4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.1 4.1

2、概述概述4.1.1 4.1.1 定义定义桩基础：桩基础：通过承台把若干根桩通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受的顶部联结成整体，共同承受动静荷载的深基础。动静荷载的深基础。基桩：基桩：设置于土中的竖直或倾设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、将桩所承受的荷载传递到更硬、更密或压缩性更小的地基持力更密或压缩性更小的地基持力层上。层上。软软 弱弱 土土 层层承台承台基桩基桩4.1 4.1 概述概述4.1.2 4.1.2 特点特点F 将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,

3、 ,承载力高承载力高F 沉降量小沉降量小F 抗震性能好抗震性能好F 承受抗拔及横向力承受抗拔及横向力F 与其他深基础比较与其他深基础比较, ,施工造价低施工造价低4.1 4.1 概述概述4.1.3 4.1.3 发展历史发展历史F 7000-80007000-8000年前湖上居民年前湖上居民, ,浙江河姆渡浙江河姆渡F 十九世纪以前，木桩十九世纪以前，木桩 西安灞桥西安灞桥, ,北京御河桥北京御河桥, ,隋唐建塔隋唐建塔F 十九世纪开始，材料和动力进步十九世纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，铸铁管桩，18241824年波特兰水泥注册专利，蒸年波特兰水泥注册专利，蒸 汽动力汽动力F 十九世纪末，现

4、场钻孔桩十九世纪末，现场钻孔桩4.1 4.1 概述概述干栏式建筑干栏式建筑4.1 4.1 概述概述排排 桩桩 带撑木桩带撑木桩 4.1 4.1 概述概述4.1 4.1 概述概述新新 加加 坡坡 发发 展展 银银 行行4.1 4.1 概述概述4.1.4 4.1.4 适用范围适用范围F 软弱地基或特殊土地基软弱地基或特殊土地基F 高重建筑物，满足承载力高重建筑物，满足承载力F 承受水平和抗拔力建筑承受水平和抗拔力建筑F 抗震地基抗震地基F 对沉降非常敏感的建筑对沉降非常敏感的建筑F 水上基础水上基础4.1 4.1 概述概述4.1.5 4.1.5 桩基础设计内容和步骤桩基础设计内容和步骤F 收集资料

5、收集资料F 选桩型、确定桩的基本尺寸选桩型、确定桩的基本尺寸F 确定单桩承载力确定单桩承载力F 确定群桩承载力确定群桩承载力F 相关检算相关检算F 绘制施工图纸绘制施工图纸4.1 4.1 概述概述4.1.6 4.1.6 特殊用途桩特殊用途桩抗滑桩抗滑桩树根桩树根桩靠船桩靠船桩4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.

6、8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4.2.1 4.2.1 桩基础的分类标桩基础的分类标准准F 按桩身材料分按桩身材料分F 按承台位置高低分按承台位置高低分F 按功能分按功能分F 按桩轴方向分按桩轴方向分F 按成桩方法分按成桩方法分F 按成桩方法对土层影响分按成桩方法对土层影响分4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造1 1 按桩身材料分按桩身材料分钢筋混凝土

7、桩钢筋混凝土桩混混 凝凝 土土 桩桩预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢钢 桩桩木木 桩桩2 2 按承台位置高低分按承台位置高低分4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造类型类型特点特点用途用途高承台高承台桩基础桩基础承台底面位于承台底面位于地面或局部冲地面或局部冲刷线以上刷线以上桥梁、码头、桥梁、码头、海洋工程海洋工程低承台低承台桩基础桩基础承台底面位于承台底面位于地面或局部冲地面或局部冲刷线以下刷线以下房建工程房建工程4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造低承台桩基低承台桩基4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造高承台桩基高承台桩基4.2 4.2 桩基础类型及

8、构造桩基础类型及构造3 3 按功能分按功能分抗轴向压力的桩抗轴向压力的桩抗侧向压力的桩抗侧向压力的桩抗抗 拔拔 桩桩摩擦桩摩擦桩端承桩端承桩端承摩擦桩端承摩擦桩港口、码头工程中的港口、码头工程中的板桩，基坑支护桩板桩，基坑支护桩抵抗作用于桩上的拉抵抗作用于桩上的拉拨荷载拨荷载4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4 4 按桩轴方向分按桩轴方向分倾倾 斜斜 桩桩 竖竖 直直 桩桩水平外力或弯矩不大，桩水平外力或弯矩不大，桩不长或桩身直径较大时不长或桩身直径较大时水平外力较大且方向不水平外力较大且方向不变时，可采用单向斜桩变时，可采用单向斜桩水平外力较大且作用在两水平外力较大且作用在两个

9、方向时，采用多向斜桩个方向时，采用多向斜桩注意：注意：先采用竖直桩，检算通不过时先采用竖直桩，检算通不过时 再改用倾斜桩再改用倾斜桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造5 5 按成桩的方法分按成桩的方法分预预 制制 桩桩灌灌 注注 桩桩锤锤 击击打打 入入 桩桩静静 压压震震 动动螺螺 旋旋 压压 入入 桩桩震震 入入 桩桩螺螺 旋旋 桩桩机械成孔机械成孔 人力挖掘人力挖掘 钻钻 孔孔 桩桩冲冲 孔孔 桩桩挖挖 孔孔 桩桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造6 6 按成桩方法对土层影响分按成桩方法对土层影响分部分挤土桩部分挤土桩 挤挤 土土 桩桩非挤土桩非挤土桩 预制桩

10、预制桩沉管灌注桩沉管灌注桩粘性土粘性土无粘性土无粘性土开口钢管桩开口钢管桩H型钢桩型钢桩开口预应力钢筋混凝土桩开口预应力钢筋混凝土桩预钻孔的钢筋混凝土桩预钻孔的钢筋混凝土桩钻（挖、冲）孔灌注桩钻（挖、冲）孔灌注桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 挤土效应挤土效应在饱和软土中进行密集桩群施工将导致在饱和软土中进行密集桩群施工将导致 土中超孔隙水压的剧增（可达上覆土压力的土中超孔隙水压的剧增（可达上覆土压力的1.41.4倍，甚至更高）倍，甚至更高） 地表隆起地表隆起 浅层土体水平位移（影响范围浅层土体水平位移（影响范围1 1倍桩长以上）倍桩长以上） 深层土体位移深层土体位移 先打设

11、的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂原有建筑物下沉、局部抬起原有建筑物下沉、局部抬起临近地面开裂、地下管线位移、破坏临近地面开裂、地下管线位移、破坏4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4.2.2 4.2.2 桩型及其特点桩型及其特点1 1 预制桩类型、特点及适用条件预制桩类型、特点及适用条件 分类分类; ;木、钢筋砼、预应力钢筋砼木、钢筋砼、预应力钢筋砼 、钢桩、钢桩 优点优点 桩单位面积承载力较高，预制桩属挤土桩，桩单位面积承载力较高，预制桩属挤土桩， 打入土层使松软土挤密，提高承载力打入土层使松软土挤密，提高承载力 桩身质量易于保证和控制桩身质

12、量易于保证和控制 易于在水上施工易于在水上施工 桩身砼密度大，抗腐蚀性能强桩身砼密度大，抗腐蚀性能强 施工效率高施工效率高4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 缺点缺点 单价较灌注桩高，配筋按起吊、打入应力设单价较灌注桩高，配筋按起吊、打入应力设 计，用钢量大，较长则接头用钢量增大计，用钢量大，较长则接头用钢量增大 一般锤击、震动法下沉，施工噪音大，污染一般锤击、震动法下沉，施工噪音大，污染 环境，若采用静压受设备等限制环境，若采用静压受设备等限制 挤土桩挤土桩 受起吊设备限制，单桩长不超过受起吊设备限制，单桩长不超过10m10m，接头，接头 处为薄弱环节处为薄弱环节 不易穿透较厚

13、坚硬土层不易穿透较厚坚硬土层 桩超长时，截桩困难桩超长时，截桩困难4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 适用条件适用条件 不需要考虑噪音污染、震动环境的影响（新不需要考虑噪音污染、震动环境的影响（新 开发区、郊外等场地）开发区、郊外等场地） 持力层上覆盖为松软土层，无坚硬夹层持力层上覆盖为松软土层，无坚硬夹层 持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制 水下桩基工程水下桩基工程 大面积打桩工程，工效高大面积打桩工程，工效高4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩普通钢筋普通钢筋混凝土桩混凝土桩空心空心实心实心桩桩 长长现

14、场制作现场制作252530m30m工厂预制工厂预制 12m 12m接桩方法接桩方法钢板角钢焊接钢板角钢焊接法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等断面尺寸断面尺寸200mm200mm200mm200mm600mm600mm600mm600mm4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩焊接法硫磺胶泥锚接4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土管桩钢筋混凝土管桩钢筋混凝钢筋混凝土管桩土管桩普通钢筋混凝土管桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩离心旋转法制造离心旋转法制造特大直径特大直径钢筋管桩钢筋管桩普通钢筋混凝土管

15、桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩入土入土深度深度25m25m25m25m能承受较大的震动力，抗裂性能好能承受较大的震动力，抗裂性能好应用：应用：武汉长江大桥首先采用武汉长江大桥首先采用4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩 预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉，对桩身混凝土施加预压应力，以提预应力张拉，对桩身混凝土施加预压应力，以提高桩的抗冲击能力和抗弯能力。高桩的抗冲击能力和抗弯能力。 强度重量比高强度重量比高 含钢率低含钢率低 耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高耐冲击、耐久

16、性和抗腐蚀性能高 穿透能力强穿透能力强 制作工艺较复杂制作工艺较复杂（缺点）（缺点）4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造适用情况适用情况 超长桩超长桩 （L L50m )50m ) 需要穿越夹砂层需要穿越夹砂层 （高层建筑的理想桩型）（高层建筑的理想桩型）制作方法制作方法 普通立模浇制普通立模浇制预应力空心方桩预应力空心方桩 常见规格：常见规格：500mm500mm500mm,600mm500mm,600mm600mm600mm 离心法制作离心法制作圆环形圆环形( (方形方形) )的高强预应力管桩的高强预应力管桩(PHC(PHC桩）桩） 常见规格：外径常见规格：外径500mm500

17、mm、550mm550mm、800mm800mm、1000mm1000mm 壁厚壁厚9090130mm,130mm,桩段长桩段长4 415m,C6015m,C60C80C804.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造2 2 灌注桩类型、特点及适用条件灌注桩类型、特点及适用条件 优点优点 可适用于各种地层可适用于各种地层 桩长可随持力层顶面起伏而改变，不需截桩长可随持力层顶面起伏而改变，不需截 桩，无接头桩，无接头 仅受轴压时，不用配钢筋，需配钢筋笼时，仅受轴压时，不用配钢筋，需配钢筋笼时， 按工作荷载要求布置按工作荷载要求布置 采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时，单桩承载采用大直径钻孔或挖孔灌

18、注桩时，单桩承载 力高力高 一般说来，比预制桩经济一般说来，比预制桩经济4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 缺点缺点 桩身直径变化较大，孔底沉积物不易清除干净桩身直径变化较大，孔底沉积物不易清除干净 单桩承载力变化较大单桩承载力变化较大 大直径灌注桩做单桩承载力费用过高大直径灌注桩做单桩承载力费用过高 一般情况下，不宜用于水下桩基一般情况下，不宜用于水下桩基 桩身质量不易控制和保证桩身质量不易控制和保证缩缩 颈颈沉沉 渣渣夹夹 泥泥断断 桩桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造沉管灌注桩沉管灌注桩 带桩靴沉管灌注桩带桩靴沉管灌注桩 端部封闭，封底材料留于土中，不经济端

19、部封闭，封底材料留于土中，不经济 无桩靴沉管灌注桩无桩靴沉管灌注桩 端部封闭以硬性混凝土端部封闭以硬性混凝土 厚厚1m1m，到底后上提，到底后上提20cm20cm，将砼夯入土中，将砼夯入土中 薄壳沉管灌注桩薄壳沉管灌注桩 内存芯棒，打入后，抽出芯棒，直径不能过大内存芯棒，打入后，抽出芯棒，直径不能过大4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钻孔灌注桩钻孔灌注桩 螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩 不用护壁不用护壁 适用无地下水地层适用无地下水地层 桩长受到限制桩长受到限制 不能穿越卵石、砾层不能穿越卵石、砾层 泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁钻孔灌注桩 防止孔壁坍塌，并借泥浆循环将孔内碎渣带出防止

20、孔壁坍塌，并借泥浆循环将孔内碎渣带出4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 材料及主要机具：1.1水泥：宜采用325号425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。1.2砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%。1.3石子：粒径为0.53.2cm的卵石或碎石，含泥量不大于2%。1.4水：应用自来水或不含有害物质的洁净水。1.5粘土：可就地选择塑性指数IP17的粘土。1.6外加早强剂应通过试验确定。1.7钢筋：钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明书及复试报告。1.8主要机具有：回旋钻孔机、翻斗车或手推车、混凝土导管、套管、水泵、水箱、泥浆池

21、、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶皮管等。4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 2作业条件：2.1地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”。施工用的临时设施准备就绪。2.2场地标高一般应为承台梁的上皮标高，并经过夯实或碾压。2.3制作好钢筋笼。2.4根据图纸放出轴线及桩位点，按上水平标高木橛，并经过预检签字。2.5要选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序，制定施工方案，做好技术交底。2.6正式施工前应做成孔试验，数量不少于两根。4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 3.

22、1工艺流程：钻孔机就位钻孔注泥浆下套管继续钻孔排渣清孔吊放钢筋笼射水清底插入混凝土导管浇筑混凝土拔出导管插桩顶钢筋3.2钻孔机就位：钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。3.3钻孔及注泥浆：调直机架挺杆，对好桩位（用对位圈），开动机器钻进，出土，达到一定深度（视土质和地下水情况）停钻，孔内注入事先调制好的泥浆，然后继续进钻。3.4厂套管（护筒）：钻孔深度到5m左右时，提钻下套管。3.4.1套管内径应大于钻头100mm。3.4.2套管位置应埋设正确和稳定，套管与孔壁之间应用粘土填实，套管中心与桩孔中心线偏差

23、不大于50mm。3.4.3套管埋设深度：在粘性土中不宜小于lm4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 常用桩径常用桩径 桥梁：桥梁：0.8m0.8m、1.0m1.0m、1.25m1.25m、1.5m1.5m 建筑：建筑：0.6m0.6m、0.8m0.8m 大直径桩大直径桩; 2.0m; 2.0m以上以上 特点特点 单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高 施工过程无挤土、无振动、无噪音施工过程无挤土、无振动、无噪音主筋：宜采用光钢筋，尽量不用束筋，主筋：宜采用光钢筋，尽量不用束筋，宜宜 分段配筋分段配筋4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造人

24、工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 特点特点 直径或边长直径或边长0.8m0.8m 造价低廉造价低廉 无水施工，质量容易保证无水施工，质量容易保证 直接鉴别、检查土质情况，弥补和纠正勘直接鉴别、检查土质情况，弥补和纠正勘 察工作的不足察工作的不足 直接测定、控制桩身与桩底的直径和形直接测定、控制桩身与桩底的直径和形 状，克服了隐蔽性状，克服了隐蔽性 桩深有限，且需做好安全工作桩深有限，且需做好安全工作4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 结构形式结构形式 嵌岩端承桩或摩擦端承桩嵌岩端承桩或摩擦端承桩 直身桩或扩底桩直身桩或扩底桩 实心桩或空心桩实心桩或空心桩 护壁形式护壁形式 木板钢环梁木

25、板钢环梁 套筒式金属壳套筒式金属壳 红砖红砖 混凝土混凝土4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造3 3 钢桩类型、特点及适用条件钢桩类型、特点及适用条件 基本类型基本类型钢钢 管管 桩桩 H 型型 钢钢 桩桩 钢钢 轨轨 桩桩 螺螺 旋旋 钢钢 桩桩 4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢钢 管管 桩桩 常见规格常见规格 桩径：桩径：406mm406mm，609mm609mm，914mm914mm，1200mm1200mm 壁厚：按使用阶段应力设计，一般壁厚：按使用阶段应力设计，一般10mm 优点优点 强度高，抗疲劳冲击性能好强度高，抗疲劳冲击性能好 贯入性能好，沉桩速度

26、快，挤土影响小贯入性能好，沉桩速度快，挤土影响小 单桩承载力高单桩承载力高 便于割接，质量可靠，运输方便便于割接，质量可靠，运输方便 抗弯刚度大抗弯刚度大4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 缺点缺点 抗腐蚀性能差，必须做表面防腐处理（抗腐蚀性能差，必须做表面防腐处理（2mm)2mm) 价格昂贵价格昂贵 适用情况适用情况 必须穿越砂层必须穿越砂层 其他桩型无法施工或质量难以保证其他桩型无法施工或质量难以保证 必须控制挤土影响必须控制挤土影响 工期紧迫工期紧迫 重要工程重要工程4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造H 型型 钢钢 桩桩 优点优点 挤土效应更小挤土效应更小 穿

27、透性能更强穿透性能更强 割焊与沉桩更快捷割焊与沉桩更快捷 缺点缺点 侧向刚度较弱，打桩时桩身易于向刚度较弱侧向刚度较弱，打桩时桩身易于向刚度较弱 的方向倾斜，甚至产生施工弯曲的方向倾斜，甚至产生施工弯曲一次轧制成型，与钢管桩相比一次轧制成型，与钢管桩相比4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4.2.3 4.2.3 承台类型与构造承台类型与构造承承 台台 类类 型型独独 立立 形形条条 形形环环 形形井井 格格 形形板板 形形箱箱 形形沉沉 井井 形形板式承台构造要求板式承台构造要求4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造最小尺寸：上部结构底部尺寸襟边尺寸最小尺寸：上部结构底部

28、尺寸襟边尺寸最大尺寸：最大尺寸： 混凝土承台混凝土承台满足刚性角要求满足刚性角要求 钢筋砼承台钢筋砼承台由力学检算确定由力学检算确定形形 状：与墩台形状相符状：与墩台形状相符厚厚 度：一般用度：一般用1.5m3.0m砼砼 标号：标号：C15C25底部设置一层钢筋网。底部设置一层钢筋网。当采用主筋伸入当采用主筋伸入式时，该钢筋网不能截断。式时，该钢筋网不能截断。4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造桩与承台的连接方式桩与承台的连接方式主筋伸入式主筋伸入式 现浇现浇桩顶伸入式桩顶伸入式 预制预制4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩

29、基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3.1 4.3.1 预制桩的施工预制桩的施工1 1 预应力钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩工厂预制的预应力

30、钢筋混凝土管桩示意图工厂预制的预应力钢筋混凝土管桩示意图2 2 预制桩的桩靴预制桩的桩靴 pileshoepileshoe4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放。 长桩一般在现场预制，短桩可在预制厂生产，现场预制多用叠浇法施工，一般长桩一般在现场预制，短桩可在预制厂生产，现场预制多用叠浇法施工，一般不宜超过不宜超过4层。（如图）钢筋主筋连接宜用对焊，并满足施工规范要求。混凝层。（如图）钢筋主筋连接宜用对焊，并满足施工规范要求。混凝土强度达到设计强度的土强度达到设计强度的70

31、%方可起吊；达到方可起吊；达到100%方可运输与打桩。吊点应符方可运输与打桩。吊点应符合设计要求。合设计要求。3 3 打桩锤打桩锤打桩锤打桩锤单动汽锤单动汽锤坠锤坠锤双动汽锤双动汽锤柴油锤柴油锤震动锤震动锤4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工(a)(a)震动锤结构震动锤结构(b)(b)偏心锤位置及离心力偏心锤位置及离心力4 4 打桩架打桩架钢制万能桩架钢制万能桩架柴油锤桩架柴油锤桩架4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工5 5 静力压桩静力压桩4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工6 6 沉桩辅助设备沉桩辅

32、助设备桩帽桩帽: :既要能起缓冲而保护桩顶的作用，又既要能起缓冲而保护桩顶的作用，又 要能保证沉桩效率要能保证沉桩效率桩垫桩垫: :桩帽上方填充硬质缓冲材料桩帽下方桩帽上方填充硬质缓冲材料桩帽下方 填充软质缓冲材料填充软质缓冲材料4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工送桩送桩: :当桩顶设计标高在导杆以下一般采用当桩顶设计标高在导杆以下一般采用 钢板焊成的钢送桩钢板焊成的钢送桩4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工射水设备射水设备: :效果取决于水压效果取决于水压 和水量水压要大和水量水压要大 到能冲散土层，到能冲散土层， 同时又要有足够同时又要有足够 的水量使冲散的的水量使冲散的 土颗粒

33、沿桩侧土颗粒沿桩侧 上升，冲出地面上升，冲出地面7 7 预制桩起吊点的选择预制桩起吊点的选择单点起吊单点起吊两点起吊两点起吊多点起吊多点起吊4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工8 8 打入桩的施工顺序打入桩的施工顺序4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工由一侧向单一方向进行、自中间向两个方向对称打、自中间向四周打。质量控制：质量控制： 桩本身情况；桩本身情况；垂直偏差；平面位置偏垂直偏差；平面位置偏差；惯入度与沉桩标高。差；惯入度与沉桩标高。4.3.2 4.3.2 灌注桩的施工灌注桩的施工1 1 灌注桩的构造介绍灌注桩的构造介绍灌注桩典型断面示意图灌注桩典型断面示意图4.3 4.3 桩基

34、础的施工桩基础的施工4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工2 2 灌注桩钻孔方法介绍灌注桩钻孔方法介绍 冲击式钻孔冲击式钻孔 25 25 45KN45KN的十字型冲击式钻头的十字型冲击式钻头 管锥冲击式钻头管锥冲击式钻头 冲抓式钻孔冲抓式钻孔 15 15 24KN24KN的四瓣式冲抓钻头的四瓣式冲抓钻头 旋转式钻孔旋转式钻孔 刺猬钻头刺猬钻头 笼式钻头笼式钻头 鱼尾钻头鱼尾钻头 牙轮钻头牙轮钻头4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工螺螺 旋旋 钻钻 4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工冲击钻冲击钻 冲抓冲抓钻钻3 3 灌注桩施工工艺流程灌注桩施工工艺流程4.3 4.3 桩基础的施工桩基

35、础的施工4 4 泥浆护壁介绍泥浆护壁介绍正循环旋转法钻孔正循环旋转法钻孔4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工http:/ 4.3 桩基础的施工桩基础的施工正循环回转钻机成孔工艺反循环回转钻机成孔工艺4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工正循环是冲洗液通过钻杆内壁到达钻头破碎地层，正循环是冲洗液通过钻杆内壁到达钻头破碎地层，冲洗液从钻杆和孔壁的环状间隙携带出来。冲洗液从钻杆和孔壁的环状间隙携带出来。反循环是冲洗液从钻杆和孔壁的环状间隙通过，反循环是冲洗液从钻杆和孔壁的环状间隙通过，到达钻头，从钻杆内壁携带出孔内。到达钻头，从钻杆内壁携带出孔内。 5 5 扩孔桩施工扩孔桩施工4.3 4.3

36、桩基础的施工桩基础的施工6 6 爆扩桩爆扩桩4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工6 6 爆扩桩爆扩桩4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工适用于粘性土层中。桩长(H)一般为36m，最大不超过10m，扩大头直径D为2.53.5d。施工方法：1.成孔2.爆扩大头（1）炸药用量（2）安药包（3）灌压爆混凝土（4）引爆3.灌注桩身混凝土7 7 人工挖孔灌注桩的护壁人工挖孔灌注桩的护壁4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工人工挖孔桩人工挖孔桩4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3.3 4.3.3 水中修筑桩基水中修筑桩基1 1 水中打桩设备水中打桩设备 若水深在若水深在34m34m左右，

37、可搭便桥或脚手架左右，可搭便桥或脚手架 若水较深，不宜用上述方法时，可改若水较深，不宜用上述方法时，可改 用铁驳船用铁驳船 若在大而深的江河中修筑桩基，需专若在大而深的江河中修筑桩基，需专 用打桩船用打桩船4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工2 2 水中打桩水中打桩水中定位水中定位测量平台定位测量平台定位木笼法定位、导向木笼法定位、导向围囹法定位、导向围囹法定位、导向4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工装满重料(如石块或碎砖)的圆木框架或横条木框架,供修建船坞、码头、堤坝或类似结构时沉入水底作基础或挡墙之用。3 3 水中修筑承台底板水中修筑承台底板 承台底面在河床以上承台底面在河床以上

38、采用吊箱围堰采用吊箱围堰 先打桩，再设吊箱先打桩，再设吊箱 先设有底吊箱，再打桩先设有底吊箱，再打桩 承台底面在河床以下不深处承台底面在河床以下不深处 承台底面在河床以下较深处承台底面在河床以下较深处采用无底浮运套箱采用无底浮运套箱采用钢板桩围堰法采用钢板桩围堰法4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.3.4 4.3.4 灌注桩的质量检测灌注桩的质量检测1 1 常见质量问题常见质量问题缩颈断桩沉渣夹泥蜂窝2 2 常用检测方法常用检测方法 开挖检查法开挖检查法 钻芯取样法钻芯取样法 声波透射法声波透射法 动力检测法动力检测法 静力试桩法静力试桩法低应变法低应变法高应变法高应变法小应变：小应变

39、：灌注桩灌注桩 100%100%预制桩预制桩 50%50%大应变：大应变：灌注桩灌注桩 30%30%预制桩预制桩 20%20%检测检测数量数量4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩

40、基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.4.1 4.4.1 桩基础荷载传递规律桩基础荷载传递规律MNHPPMNH桩顶反力桩顶反力台侧土抗力台侧土抗力台底土反力台底土反力低承台桩基低承台桩基4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩MNHPPMNH桩顶反力桩顶反力高承台桩基高承台桩基 摩阻力所需位移很小摩阻力所需位移很小 一般而言，端阻力需要较大位移一般而言，端阻力需要较大位移; ; 不同阶段二者分担比例不同不同阶段二者分担比例不同pusuupsQQQQQ

41、QQ Qs s 桩侧摩阻力桩侧摩阻力 side frictionside frictionQ Qp p 桩端阻力桩端阻力 tip resistancetip resistance4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.4.2 4.4.2 桩的承载力分析桩的承载力分析1. 1. 竖向承载力的组成竖向承载力的组成设计用设计用研究用研究用2.2.荷载传递的基本方程荷载传递的基本方程 设桩身周长为设桩身周长为u u，从深度，从深度z z处取一处取一dzdz微段，由力的平微段，由力的平衡条件有：衡条件有：ZZZZZZNudz(NdN )0dN1u dz 4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷

42、载下的单桩PPNLLA E ZZPPN dzdA E 代入上式有：代入上式有：4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩 设桩身横截面面积为设桩身横截面面积为A Ap p，弹性模量为，弹性模量为E Ep p，dzdz微段的变形为微段的变形为d d z z，据虎克定律有：，据虎克定律有：4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩z是是z函数，方程的求解主要取决于二者函数，方程的求解主要取决于二者之间的关系之间的关系S0SpN0S0Sp4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩3.3.摩阻力分布规律摩阻力分布规律z位移位移摩阻力摩阻力轴力轴力x0s0kZ,qkZtg 超静孔隙水压

43、力消散超静孔隙水压力消散土的触变性土的触变性打入预制桩打入预制桩, ,挤土使挤土使q qs s增加：增加：(1)(1)挤密挤密(2)(2)残余应力残余应力钻孔灌注桩钻孔灌注桩, ,常使常使q qs s减少：减少：(1)(1)泥皮泥皮(2)(2)应力松弛应力松弛粘性土的摩阻力有时效性粘性土的摩阻力有时效性其他施工因素如塌孔等其他施工因素如塌孔等4.土的极限摩阻力影响因素土的极限摩阻力影响因素可用类似于土的抗剪强度的库仑公式表达可用类似于土的抗剪强度的库仑公式表达4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩粘性土受扰动时，土的强度降低。但静置一段时间，土的强度又逐渐增长，称为土的触变性。Z处土

44、压力5.5.桩的端承力桩的端承力 常作为基础承载力问题常作为基础承载力问题( (太沙基解太沙基解) )太沙基太沙基梅耶霍夫型梅耶霍夫型qcpudNcNNbq2qcpudNcNq4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩很小很小6.6.土的极限端阻力影响因素土的极限端阻力影响因素 与施工方法有关与施工方法有关与土性有关与土性有关与深度有关，但有临界深度和临界厚度与深度有关，但有临界深度和临界厚度4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩临界深度临界深度; ;桩端进入持力层深度小于某一深度时，端阻桩端进入持力层深度小于某一深度时，端阻力随深度线性增大，超过这一深度时，其极限端力随深度线

45、性增大，超过这一深度时，其极限端阻阻力基力基本保持不变，该深度即为临界深度本保持不变，该深度即为临界深度临界厚度临界厚度; ;桩端持力层存在软弱下卧层，且桩端与软弱桩端持力层存在软弱下卧层，且桩端与软弱下卧层的距离小于某一厚度时，端下卧层的距离小于某一厚度时，端阻阻力将受软弱下卧层力将受软弱下卧层的影响而降低，该厚度称为端的影响而降低，该厚度称为端阻阻的临界厚度。的临界厚度。7.7.沉降曲线沉降曲线4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩假设：假设：a a 传递函数是线弹传递函数是线弹塑性关系塑性关系 b b 桩端持力层垂直方向上的地基反力系桩端持力层垂直方向上的地基反力系 数为常数数

46、为常数OSzOSP1234.4.3 4.4.3 单桩的破坏形式单桩的破坏形式L1124.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩(a) (a) 屈曲破坏屈曲破坏(b) (b) 整体剪切破坏整体剪切破坏 (c) (c) 刺入破坏刺入破坏(a) (a) 屈曲破坏屈曲破坏取决于桩身的材料强度取决于桩身的材料强度(b) (b) 整体剪切破坏整体剪切破坏-取决于侧摩阻力和取决于侧摩阻力和 桩端阻力，后者占较大比例桩端阻力，后者占较大比例(c) (c) 刺入破坏刺入破坏-取决于桩侧摩阻力和取决于桩侧摩阻力和 桩端阻力，前者占较大比例桩端阻力，前者占较大比例4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单

47、桩正摩阻正摩阻负摩阻负摩阻4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.4.4 4.4.4 桩的负摩阻力桩的负摩阻力1.1.负摩阻力的定义负摩阻力的定义 桩周土体因某种原桩周土体因某种原因发生下沉，桩侧土相因发生下沉，桩侧土相对于桩向下位移，使土对于桩向下位移，使土对桩产生向下的摩阻力，对桩产生向下的摩阻力，称为负摩阻力称为负摩阻力是否产生负摩阻是否产生负摩阻力主要看桩与桩力主要看桩与桩周土的相对位移周土的相对位移桩周附近地面大面积堆载桩周附近地面大面积堆载大面积降低地下水位大面积降低地下水位欠固结土欠固结土, ,新填土新填土密集群桩打桩引起的固结再沉降密集群桩打桩引起的固结再沉降黄土湿

48、陷、冻土融解引起底面下沉黄土湿陷、冻土融解引起底面下沉2.2.负摩阻力产生的原因负摩阻力产生的原因4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩P2233.3.中性点及其位置的确定中性点及其位置的确定4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩正、负摩阻力变换的位置，称为中性点，参见表正、负摩阻力变换的位置，称为中性点，参见表6-64.4.负摩阻力的计算负摩阻力的计算inniq；层土的负摩阻力标准值桩侧第iqni；桩侧土负摩阻力系数n引起时力，当由降低地下水位层土的平均竖向有效应桩侧第iiiiiz当由地面堆载引起时iiizp35iniNq砂土标贯试验击数iN4.4 4.4 轴向荷载下的单

49、桩轴向荷载下的单桩5 5、减小负摩阻力的措施、减小负摩阻力的措施1 1）填土沉降稳定后成桩；）填土沉降稳定后成桩；2 2）预制桩中性点以上桩身表面涂一薄层沥青；）预制桩中性点以上桩身表面涂一薄层沥青；3 3）预压；）预压；4 4）地基处理。）地基处理。5 5）最好的方法，等地基固结自然完成。）最好的方法，等地基固结自然完成。4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.4.5 4.4.5 桩的轴向刚度系数桩的轴向刚度系数 单桩在桩顶处的刚度系数，即桩顶发生单单桩在桩顶处的刚度系数，即桩顶发生单位位移所对应的力。位位移所对应的力。桩顶发生单位

50、轴向位移，作用于桩顶的轴向力10sbesss0桩底地基弹性沉降。桩身弹性压缩变形；bessEAllPse)(0非入土长度入土长度，当为钻孔灌注桩时，桩时，对摩擦桩，当为预制不计摩阻力，关的系数，对端承桩，与桩侧摩阻力分布有0, 2/13/21ll4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩00ACPsb。地基单位面积所受的力降时，底平面地基发生单位沉竖向地基系数：当桩0C面积。桩底平面地基的受压0A，可得令10s000111ACEAll4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基