工程地质与地基基础--桩基础课件.ppt

桩桩 基基 础础2内容提要内容提要n桩基础及其分类桩基础及其分类 n桩基础的施工桩基础的施工 n单桩竖向抗压承载力计算单桩竖向抗压承载力计算 n水平荷载下基桩的内力及位移计算水平荷载下基桩的内力及位移计算 n群桩基础受力分析群桩基础受力分析 n桩基础设计简介桩基础设计简介3n 组成组成：基桩和连接于桩顶的承台基桩和连接于桩顶的承台n 作用：作用：将上部结构荷载通过将上部结构荷载通过承台承台传传 递给递给基桩基桩，再由基桩传递到，再由基桩传递到 地基土体地基土体n 特点：特点：历史悠久、承载力高、稳定历史悠久、承载力高、稳定 性好、沉降量小而均匀、便性好、沉降量小而均匀、便 于机械化施工、适应性强于机械化施工、适应性强低承台桩基示意图低承台桩基示意图 1 桩基础及其分类 1.1 1.1 概述概述4单桩基础单桩基础群桩基础群桩基础承台承台基桩基桩上部结构荷载上部结构荷载 1.1 概述5n 地基土质差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求地基土质差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求n 地基软弱或土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等地基软弱或土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等n 荷载大，且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用。

荷载大，且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用n 水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等n 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物1.1 概述桩桩基基础础适适用用范范围围桩的作用桩的作用：（1 1）将荷载传至硬土层（如下图）将荷载传至硬土层（如下图a a），或分配到较大），或分配到较大的深度范围的深度范围 （如下图（如下图b b），以提高承载力以提高承载力2 2）减小沉降，从而也减小沉降差，故地基强度够，而变）减小沉降，从而也减小沉降差，故地基强度够，而变形不合要求时采用形不合要求时采用桩基础桩基础两塔过近，会两塔过近，会相对倾斜，用相对倾斜，用桩基解决桩基解决厂房内堆载，使柱下基础倾厂房内堆载，使柱下基础倾斜，导致柱子开裂可用桩斜，导致柱子开裂可用桩基解决桩的作用桩的作用：（3 3）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等；）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等；（4 4）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩：）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩：（5 5）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，有桩支撑，有助于上部结构的稳定。

有桩支撑，有助于上部结构的稳定桩的作用桩的作用：所以所以桩基础桩基础应用广泛，沿海、内陆地区均用应用广泛，沿海、内陆地区均用同同基坑支护、地基处理基坑支护、地基处理并为并为土木工程三大热点土木工程三大热点古代已应用古代已应用桩基桩基例如：上海龙例如：上海龙华塔，共华塔，共7 7层，高层，高40.4m,40.4m,相当于相当于1313层楼高层楼高,初建于三国东吴时代初建于三国东吴时代 (AD220-280),(AD220-280),重建于宋代重建于宋代AD977AD977年年,用木桩用木桩,桩周用灰土防腐，桩周用灰土防腐，是是软基上建高层的范例软基上建高层的范例桩基础历史：桩基础历史：木桩和石桩基础木桩和石桩基础 西安灞桥（西安灞桥（1834年清道光年清道光14年）年）以后在以后在 宋、明、清期间曾先后几次宋、明、清期间曾先后几次废毁，到清乾隆四十六年（废毁，到清乾隆四十六年（1781年）年），陕西巡抚毕沅重建桥，但桥已非，陕西巡抚毕沅重建桥，但桥已非过去规模直到清道光十四年过去规模直到清道光十四年（1834年）巡抚杨公恢才按旧制又年）巡抚杨公恢才按旧制又加建造桥长加建造桥长380米，宽米，宽7米，旁设米，旁设石栏，桥下有石栏，桥下有72孔，每孔，每 孔跨度为孔跨度为4米至米至7米不等，桥柱米不等，桥柱408个。

个灞桥位于西安城东灞桥位于西安城东12公里处，是一公里处，是一座颇有影响的古桥最初的灞桥建座颇有影响的古桥最初的灞桥建于汉代，是座木梁石柱墩桥，墩台于汉代，是座木梁石柱墩桥，墩台上加木梁并铺设灰土石板桥面是上加木梁并铺设灰土石板桥面是石柱墩的首创者石柱墩的首创者木桩基础木桩基础上海河南路桥木桩基础（上海河南路桥木桩基础（1875年）年）新加坡发展银行新加坡发展银行,四四墩墩,每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部将荷载传递到下部好土层好土层,承载力高承载力高大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低现场灌注护坡桩，造价低现场灌注护坡桩，造价低2 2 特点特点1.将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承载承载力高；力高；2.沉降量小；沉降量小；3.抗震性能好，可穿过液化层；抗震性能好，可穿过液化层；4.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及水平力及水平力(如如风载荷风载荷)；5.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桩基础的优点：桩基础的优点：1.1.比浅基础造价高；比浅基础造价高；2.2.施工环境影响大；施工环境影响大；3.3.预制桩施工噪音大；预制桩施工噪音大；4.4.钻孔灌注桩的泥浆。

钻孔灌注桩的泥浆桩基础的缺点：桩基础的缺点：桩基础的适用条件：桩基础的适用条件：1.水上建筑物；水上建筑物；2.深持力层、高地下水位；深持力层、高地下水位；3.抗震地基；抗震地基；4.对沉降非常敏感的建筑，对沉降非常敏感的建筑，如精密仪器如精密仪器日本阪神地震中日本阪神地震中发生的桩基础的发生的桩基础的破坏导致墩倾倒破坏导致墩倾倒22 按承载性状：按承载性状：摩擦型桩、端承型桩摩擦型桩、端承型桩 按施工方法：按施工方法：预制桩、灌注桩预制桩、灌注桩 按设置效应：按设置效应：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩 按桩径大小：按桩径大小：小桩小桩(250mm)、中等直径桩、中等直径桩(250 800mm)、大直径桩、大直径桩(800mm)按使用功能：按使用功能：受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩 按截面形状：按截面形状：圆桩、方桩、多边形桩、异形桩等圆桩、方桩、多边形桩、异形桩等 2 桩基础的类型n 基桩分类基桩分类（P234）n按承台分类按承台分类 承台作用承台作用:将几个桩结合将几个桩结合起来传递荷载起来传递荷载1 1高承台桩高承台桩 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥1 1低承台桩低承台桩 承台在地面以下,承台本身承担部分荷载软土层低承台桩低承台桩高承台桩高承台桩n按材料分类按材料分类 木桩、混凝土桩、钢筋混凝木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（型钢）桩、复土桩、钢管（型钢）桩、复合桩；合桩；混凝土种类混凝土种类：普通混凝土、：普通混凝土、预应力混凝土（离心预制）、预应力混凝土（离心预制）、高强混凝土。

高强混凝土钢钢 桩桩钢管桩和预应力桩钢管桩和预应力桩木桩木桩水位以上耐久性差，强度低，我国森林资水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源不足，应尽量少用源不足，应尽量少用钢桩钢桩本身强度高，易加工，接头容易，运输方本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但造价是混凝土的便，但造价是混凝土的3-43-4倍，用于海洋平台及陆倍，用于海洋平台及陆上重要工程，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩上重要工程，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩钢砼桩钢砼桩取材方便，价格便宜，耐久性好，可预取材方便，价格便宜，耐久性好，可预制、现浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，制、现浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，是主要研究对象是主要研究对象各种材料桩的优缺点：各种材料桩的优缺点：30 要求：要求：截面边长截面边长300 500mm，分节长度，分节长度12m预应力 管桩外径管桩外径300 600mm，每节长，每节长5 13m；优点：优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证承载力高，耐久性好，质量较易保证缺点：缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂钢桩钢桩 要求：要求：直径直径250 1200mm，批量生产。

批量生产优点：优点：穿透性强，承载能力高，应用方便穿透性强，承载能力高，应用方便缺点：缺点：成本高，易锈蚀成本高，易锈蚀木桩木桩 要求：要求：桩径桩径160 260mm，桩长，桩长4 6m优点：优点：制作运输方便，打桩设备简单制作运输方便，打桩设备简单缺点：缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用混凝土预制桩混凝土预制桩n按形状分类按形状分类l 按纵断面按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多 节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩l 按横断面按横断面：圆形，八边形，十字桩、：圆形，八边形，十字桩、X X形形桩桩 桩身桩身桩身桩身桩端桩端Dd横断面横断面n按尺寸分类按尺寸分类l按断面按断面(直径）的大小：直径）的大小：大直径大直径:d800mm:d800mm 小直径：小直径：d250mm d60mL60m 短桩：短桩：L10mL10mn按承载性状分类按承载性状分类（1）竖直荷载竖直荷载：端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、：端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端端承摩擦桩、摩擦端 桩的承载力桩的承载力：Q=Qp+QsQp端承力端承力,Qs侧摩阻力侧摩阻力端承桩端承桩 主要由主要由桩端桩端承受极限荷载承受极限荷载,桩不长桩不长,桩桩端土坚硬端土坚硬摩擦桩摩擦桩 主要由主要由桩侧壁桩侧壁与与土的摩擦力土的摩擦力承受极承受极限荷载限荷载,桩长桩长,深深端承桩端承桩摩擦桩摩擦桩PsPsPn按施工方法分类按施工方法分类施工方法施工方法沉桩方法沉桩方法1 预制桩预制桩 Prefabricated pilePrefabricated pile 挤土桩挤土桩2 现场灌注桩现场灌注桩Cast in place 非挤土桩非挤土桩预制桩预制桩现场灌注桩现场灌注桩气锤打入振动沉桩静压桩引孔,部分挤土,大面积地面隆起不引孔,挤土桩成孔方法人工挖孔螺旋钻正反循环地下水以下泥浆护壁冲击,夯扩,爆破沉管灌注浇注法水上水下其他工厂工厂,现场现场预制桩预制桩优点优点：桩身质量易于保证，单桩承载力较高；缺点缺点:（1）桩身规格、长度受限，接桩影响桩质量和承载力发挥；（2）打入或压入式沉桩存在挤土效应挤土效应问题；（3）噪音污染、接、截桩麻烦。

适用条件：适用条件：（1）不需考虑噪音污染和震动影响的环境；（2）持力层上覆盖为较松软地层，无坚硬夹层；（3）持力层顶起伏变化不大，桩长易于控制；（4）水下桩基工程 （5）大面积打桩工程；挤土效应挤土效应挤土效应：挤土效应：这是由于沉桩时使桩四周的土体结构这是由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了受到扰动，改变了土体土体的的应力状态应力状态而产生的而产生的挤土效应一般表现为浅层土体的隆起和深层土体挤土效应一般表现为浅层土体的隆起和深层土体的横向挤出，的横向挤出，挤土效应对周围路面和挤土效应对周围路面和建筑物建筑物引起引起破坏，使周围开挖破坏，使周围开挖基坑基坑坍塌或推移增大坍塌或推移增大，对已经，对已经施打的桩的影响表现为桩身倾斜及浅桩（施打的桩的影响表现为桩身倾斜及浅桩（20 m）上浮如果压桩施工方法与施工顺序不当，）上浮如果压桩施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快就会加剧挤土每天成桩数量太多、压桩速率太快就会加剧挤土效应预预 制制 桩桩振动沉桩振动沉桩预制桩预制桩113mPile Point离心预应力预制钢筋混凝土离心预应力预制钢筋混凝土（接87）48 锤击锤击 振动下沉振动下沉 静压静压n 预制桩的施工方法预制桩的施工方法预制桩的施工方法预制桩的施工方法 2.1 预制。