《地基与基础》教学课件—06桩基础工程.ppt

16 6 桩基础工程桩基础工程2目录 6.1 桩基础类型及构造要求 6.2 桩基础设计 6.3 桩基础设计实例36. 1桩基础类型及构造要求桩基础类型及构造要求4概念5桩体桩体桩基础桩基础承台承台低桩承台低桩承台高桩承台高桩承台当承台底面当承台底面低于地下地低于地下地面以下时面以下时低承台桩基础低承台桩基础高承台桩基础高承台桩基础当承台底面当承台底面高于地面时高于地面时相应基础相应基础相应基础相应基础概念6低承台桩基础低承台桩基础高承台桩基础高承台桩基础概念71、桩基础的特点及适用条件o（1）桩支承于坚硬的或较硬的持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载8桩基础的特点o（2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围o（3）凭借巨大的单桩侧向刚度或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性 9桩基础的特点o（4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。

10桩基础的适用条件o（1）当建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基时沉降量过大；或是建筑物较为重要，不容许有过大的沉降时，可采用桩基o（2）当建筑物的地面荷载过大时，将使软弱地基产生过量的变形，造成对建筑物的危害，采用桩基将收到较好的效果o（3）高耸建筑物或构筑物对限制倾斜有特殊要求时，往往需要采用桩基o（4）因基础沉降对邻近建筑物产生相互影响时11桩基础的适用条件o（5）设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房，吊车载重量大，使用频繁，车间内设备平台多，基础密集，且一般均有地面荷载，因而地基变形大，这时可采用桩基o（6）设备基础一种是精密设备基础，安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求；另一种是动力机械基础，对容许振幅有一定要求采用桩基础是一种有效的解决办法o（7）地震区，在可液化地基中，采用桩基穿越可液化土层并深入下部密实稳定土层，可消除或减轻液化对建筑物的危害122、桩的分类o按承载性状分：摩擦型桩摩擦型桩端承型桩端承型桩桩侧和桩端阻力的大小以及它们分担荷载的比例132、桩的分类 （a）摩擦桩 （b）端承摩擦桩 （c）端承桩 （d）摩擦端承桩142、桩的分类o按成桩方法分：根据成桩方法和挤土效应非挤土桩非挤土桩部分挤土桩部分挤土桩挤土桩挤土桩152、桩的分类螺旋钻孔灌注桩施工示意图螺旋钻孔灌注桩施工示意图 16 锤锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩施施工工程程序序示示意意图图 172、桩的分类o按桩径大小分：（1 1）小桩：）小桩：d250mmd250mm；（2 2）中等直径桩：）中等直径桩：250mm250mmd d800mm800mm（3 3）大直径桩：）大直径桩： d d800mm800mm18桩基构造要求o桩的混凝土强度等级应该符合表6-2要求。

序号序号桩桩型型混凝土混凝土强强度等度等级级1灌注灌注桩桩不得不得C252预预制制桩桩尖尖不得不得C30C303预预制制桩桩不宜不宜C30C304预应预应力力桩桩不不应应C40C40193、桩基构造要求o桩的配筋率应该符合表6-3要求序号序号桩桩型型配筋率配筋率1灌注灌注桩桩0.65%0.2%（小直径（小直径桩桩取高取高值值）2预预制制桩桩（捶（捶击击法沉法沉桩桩）不宜不宜0.8%0.8%3预预制制桩桩（静（静压压法沉法沉桩桩）不宜不宜0.6%0.6%203、桩基构造要求o桩的主筋应该符合表6-4要求 序号序号桩桩型型主筋主筋（净净距不距不应应60mm60mm）1灌注灌注桩桩（受水平荷（受水平荷载载）不不应应8122灌注灌注桩桩（抗（抗压压、抗拔）、抗拔）不不应应6103预预制制桩桩不宜不宜14213、桩基构造要求o灌注桩（Casting In-situ Pile）的配筋长度应该符合表6-5要求 序号序号场场地以及地基条件、地以及地基条件、桩桩型以及型以及受力特点受力特点配筋配筋长长度度1端承型端承型桩桩、坡地岸、坡地岸边边应该应该通通长长2d600mm600mm的摩擦型的摩擦型桩桩不不应应2/32/3桩长桩长3受地震作受地震作用用碎石土、中砂、碎石土、中砂、坚坚硬硬黏性土黏性土进进入入稳稳定土定土层层不不应应23d4非岩石土非岩石土进进入入稳稳定土定土层层不宜不宜45d5承受承受负负摩阻力的摩阻力的桩桩进进入持力入持力层层不不应应23d6抗拔抗拔桩桩通通长长配筋配筋223、桩基构造要求o桩身主筋的混凝土保护层厚度应该符合表6-6要求。

序号序号桩桩型型主筋的混凝土保主筋的混凝土保护层护层厚度厚度（mm）1预预制制桩桩不宜不宜30302灌注灌注桩桩（水上）（水上）不不应应35353灌注灌注桩桩（水下）（水下）不得不得5050233、桩基构造要求o应选择较硬土层作为桩端持力层，当桩端持力层以下存在软弱下卧层时，桩端以下持力层厚度不宜小于3d243、桩基构造要求o灌注桩的箍筋应采用螺旋式，不应小于6，间距宜为200300mm；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道不小于12的加劲箍筋；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于100mm；预制桩采用打入法沉桩时，桩顶以下 45倍桩身直径长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片 253、桩基构造要求o对于持力层承载力较高、上覆土层较差的抗压桩和桩端以上有一定厚度较好土层的抗拔桩，可采用扩底灌注桩扩底端的直径与桩身直径之比D/d，对于挖孔桩不应大于3，钻孔桩不应大于2.5；扩底端侧面的斜率应根据实际成孔以及土体自立条件确定，a/hc可取1/41/2，砂土可取1/4，粉土、黏性土可取1/31/2；抗压桩扩底端底面宜呈锅底形，矢高hb可取（0.150.20）D。

263、桩基构造要求o混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm；预应力混凝土预制实心桩的截面边长不宜小于350mm；预应力混凝土空心管桩的外径不宜小于300mm；预应力混凝土空心方桩的边长不宜小于300mmo预制桩的分节长度应该根据施工条件及运输条件确定，每根桩的接头数量不宜超过3个；预应力混凝土桩的连接可采用端板焊接连接、法兰连接、机械咬合连接、螺纹连接，每根桩的接头数量不宜超过3个 273、桩基构造要求o预制桩的桩尖可将主筋合拢焊接在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和碎石土时，宜在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖；预应力混凝土空心桩桩尖型式宜根据地层性质选择闭口型或敞口型，闭口型分为平底十字型和锥型 o桩的中心距应该符合表6-8要求283、桩基构造要求o排列基桩时，宜使桩群承载力合力作用点与竖向永久荷载合力作用点重合，并且使基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量o对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）基础，宜将桩布置于墙下；对于框架-核心筒结构桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，外围框架柱宜采用复合桩基，桩长宜小于核心筒下基桩（有合适桩端持力层时）。

296. 2桩基础设计桩基础设计301、单桩竖向承载力o单桩竖向承载力（bearing capacity of a single pile）：指单桩在竖向外荷载作用下，不丧失稳定、不产生过大沉降时的最大荷载o建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）规定：单桩竖向极限承载力标准值极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值为单桩竖向承载力特征值承载力特征值31单桩竖向极限承载力（静载荷试验法 ）o静载荷试验法静载荷试验法 锚桩横梁反力装置锚桩横梁反力装置 32单桩竖向极限承载力（静载荷试验法 ）o静载荷试验法静载荷试验法堆载反力装置堆载反力装置 33堆载反力装置堆载反力装置 单桩竖向极限承载力（静载荷试验法 ）34o试验时加载方式通常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法、等时间间隔加载法以及循环加载法等工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载值为预估极限荷载的l10115，第一级荷载可双倍施加每级加荷后间隔5，10，l5，15，15，30，30，30min测读桩顶沉降当每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，则认为已趋稳定，可施加下一级荷载 单桩竖向极限承载力（静载荷试验法 ）35o试验结果与承载力的确定 单桩静载荷试验曲线单桩静载荷试验曲线 单桩竖向极限承载力（静载荷试验法 ）36单桩竖向极限承载力（静力触探法 ）探探头头电电测测装装置置fsiqc静力加压装置静力加压装置37单桩竖向极限承载力（静力触探法 ）单桥探头单桥探头双桥探头双桥探头 当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩和预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力标准值时，若无当地经验可按下式计算：Quk= Qsk+ Qpk= uqsikli+psk Ap 当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算：Quk= Qsk+ Qpk= ulifsi+qc Ap 38o根据桩的工作原理，桩的承载力包括桩端土对桩端支承作用和桩四周土对桩端摩擦作用。

o建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）规定，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算： Quk= Qsk+ Qpk= uqsikli+qpk Ap 单桩竖向极限承载力（经验参数法 ）39单桩抗拔承载力40单桩抗拔承载力41单桩抗拔承载力的确定o对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定丙级建筑桩基抗拔极限承载力可按公式计算o单桩抗拔承载力特征值特征值取极限承载力的1/2 42桩身承载力o除按上述方法确定单桩承载力外，还应对桩身材料进行强度强度或抗裂度抗裂度验算o对承受竖向中心荷载的桩来说，为轴心抗压强度验算根据混凝土结构设计规范规定，将桩身混凝土的抗压强度与钢筋的抗压强度分别计算进行叠加，同时考虑桩的长细比与压杆稳定问题 432、群桩竖向承载力（群桩效应）o群桩效应442、群桩竖向承载力（群桩效应评价）o群桩效应评价452、群桩竖向承载力（计算）o不考虑群桩效应的情况 对于端承桩、桩距大于6d而桩数小于9根的摩擦桩、条形基础下的桩不超过两排的桩基，可以不考虑群桩效应此时，群桩竖向群桩竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之和。

抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之和462、群桩竖向承载力（计算）o考虑群桩效应的情况 对于桩距小于6d、桩数大于9根的摩擦桩基，桩间土受到挤压，使承台、桩及桩间土形成一个整体下沉，需要考虑群桩效应 此时，群桩竖向抗压承载力按实体基础按实体基础进行地基强度设计或验算进行地基强度设计或验算，并验算该桩基中验算该桩基中各单桩所承受的外力各单桩所承受的外力（轴心受压或偏心受压），当建筑物对桩基的沉降有特殊要求时，还应做变形验算473、桩基水平承载力o建筑工程的桩基础，一般以承受竖向荷载为主，但在风、地震或土、水压力等作用下，桩基础顶部作用有水平荷载o当水平荷载较大时，需要对桩基础进行水平承载力验算，要求满足： HikRh（考虑地震作用时Hik1.25Rh） 483、桩基水平承载力（分析）o影响桩基水平承载力因素主要有桩身截面刚度、入土深度、桩侧土质条件、桩顶位移允许值、桩顶嵌固情况等 o桩在水平荷载作用下的变形（位）特征，由于桩与地基的相对刚度及桩的长径比不同，可分为以下三种类型493、桩基水平承载力的确定o水平静载荷试验确定（设计等级为甲级、乙级的建筑桩基 ）o公式计算确定504、桩基沉降o建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）规定，对以下建筑物的桩基应进行沉降验算： 1）地基基础设计等。