项目11.桩基础设计.ppt

任务11-1 桩基础的基础知识 一、理论知识 桩基础时常用的一种深基础 桩基础一般由承台与桩组成,按承台地面的相对位置分类（1）高承台桩基（2）低承台桩基,桩基础宜在下列情况下采用 ①当地基软弱、地下水位高且建筑物荷载大，采用天然地基时，地基承载力不足时，需采用桩基 ②当地基承载力满足要求，但采用天然地基时沉降量过大，或当建筑物沉降要求较严格，建筑等级较高时，需采用桩基 ③高层或高耸建筑物需采用桩基，可防止在水平力作用下发生倾覆 ④建筑物内、外有大量堆载会造成地基过量变形而产生不均匀沉降，或为防止对邻近产生相互影响的新建建筑物，需采用桩基,⑤设有大吨位的重量工作制吊车的重型单层工业厂房可采用桩基 ⑥对地基沉降与沉降速率有严格要求的精密设备基础 ⑦地震区、建筑物场地的地基土中有液化土层时，可采用桩基础 ⑧已有建筑物加层、纠偏、基础托换时，可采用桩基础 水中建筑物，地下水位很高，采用其他基础形式施工困难时,,桩基础的特点 ①深基础施工方法较复杂 ②深基础的地基承载力高 ③深基础施工需要专门设备 ④深基础技术较复杂 ⑤深基础的造价往往较高 ⑥深基础的工期较长 9.1.3 桩基础设计的基本要求和内容 1. 桩基础设计的基本要求 （1）所有桩基均应进行承载力和桩身强度计算。

对预制桩，尚应进行运输、吊装和锤击等过程中的强度和抗裂验算,（2）桩基础沉降验算应符合“建筑地基设计规范”（GB50007=2011）的规定 （3）桩基础的抗震承载力验算应符合现行国家标准“建筑抗震设计规范”（GB50011）的有关规定 （4）桩基宜选用中、低压缩性的土层作为桩端持力层(5)同一结构单元内的桩基，不宜选用压缩性差异较大的土层作桩端持力层，不宜采用部分摩擦桩和部分端承桩 （6）由于欠固结软土、湿陷性土和场地填土的固结，场地大面积堆载、降低地下水位等原因，引起桩周土的沉降大于桩的沉降时，应考虑桩侧负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响,（无粘性土）,（7）对位于坡地、岸边的桩基，应进行桩基整体稳定的验算，桩基应与边坡工程统一规划 ，同步设计 （8）岩溶地区的桩基，当岩溶的上覆土层的稳定性有保证，且桩端持力层承载力与厚度满足要求，可利用上覆土层作为桩端持力层当必须采用嵌岩桩时，应对岩溶进行施工勘察 （9）应考两次桩基施工中挤土效应对桩基及周边环境的影响，在身后饱和软土中不宜采用大片密集有挤土效应桩基 （10）应考虑深基坑开挖中，坑底土回弹隆起对桩身受力及桩承载力的影响 （11）桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作 （12）在承台与地下室周围的回填中，应满足填土密实度的要求,2.桩基设计的主要内容（1）选择桩的类型与几何尺寸 （2）计算单桩承载力 （3）确定桩数、桩的布置及承台底面尺寸 （4）验算桩基的承载力与沉降 （5）桩身结构设计 （6）承台设计,1.桩的分类 （1） 按桩的材料分类 ①木桩 常用杉木、松木、柏木、项目支撑，使用时应打入水位0.5m以下，承载力低，易腐朽。

②钢筋混凝土桩（包括混凝土桩） 混凝土桩是指由素混凝土、钢筋混凝土、或预应力混凝土制成的桩混凝土强度等级一般采用C20或C25.混凝土桩价格便宜，截面刚度大，抑郁制成各种尺寸的桩，但桩身强度收到材料性能与施工条件的限制，用于超长桩时不能充分发挥地基土对桩的支承能力 钢筋混凝土桩应用较广，长做成实心 的方形或圆形，也可以做成十字形截面，可用于承压、抗拔、抗弯等可工厂预制后打入，也可以现场钻孔灌注混凝土成桩当桩的截面较大时，也可以做成空心管桩，常通过施加预应力制作管桩，以提高抗裂能力③钢桩 钢桩是指采用钢材制成的灌装与H型钢桩由于钢桩强度高、承载力大、重量轻、施工方便，可以用于超长桩，钢桩能承受较大的锤击应力，可以进入比较迷失或坚硬的持力层，获得很高的承载力但钢桩价格比较昂贵，易腐蚀 ④组合材料桩 有两种材料组成，以发挥各种材料的特点但造价较高故只在特殊情况下适用2）按土对桩的支承性状分类 ①端承桩 端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，此时， 桩侧阻力忽略不计 摩擦端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力占少部分,②摩擦桩摩擦桩在 极限承载力的状态下，桩顶荷载 是由桩侧阻力承受，即纯摩擦桩。

桩端阻力可忽略不计端承摩擦桩在极限承载力的状态下，桩顶荷载 主要是由桩侧阻力承受，桩端阻力站少量比例例如，置于软塑状态粘性土中的长桩,,,2. 按桩的使用功能分类1）.竖向抗压桩 适用于一般性房屋建筑，主要承受垂直荷载 2）.水平受荷桩 适用于作为港口工程的板桩、基坑的支护桩主要主要承受水平荷载 3）.抗拔桩 主要承受拉、拔荷载 4）复合受荷桩,(3)按桩的施工方法 分类①灌注桩 灌注桩是指在工程现场设计桩位处通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段，在地基土中形成的孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩 灌注桩配筋率较低，节省钢材，桩长可随持力层改变，无需接桩与截桩1）沉管灌注桩 施工过程参见图9-3,,优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋笼和浇灌混凝土，为桩身混凝土的质量提供了保障 缺点：提管速度过快会造成缩颈、夹泥、断桩；沉管过程中产生挤土效应，还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断2）钻孔灌注桩 钻孔灌注桩是指各种在地面用机械方法取土成孔的灌注桩 施工过程参见图9-4,优点：施工过程无挤土、无振动、噪声小，对邻近建筑物及地下管线危害较小，且桩径不受限制，是城区高层建筑常用桩型常用直径600mm 、800mm 、3000mm 缺点：泥浆沉淀不宜清除，以致其端部承载力不能充分发挥。

（3）挖孔灌注桩 是指工人下到井底挖土护壁成孔的灌注桩 优点： 1.直观性2.能直接测定与控制桩身与桩底的直径与形状等3.干作业4. 无挤土影响5.不必用大型机械，造价低 缺点：适用于粘性土和地下水位较低的条件，不能在含水沙层中施工,②预制桩 预制桩是借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩杆打入、压入或振入土中去的桩型在工厂或现场地面上制作桩身、然后采用锤击、振动或静压的方法将桩沉至设计标高每段长度不超过12m 预制桩的种类：1）钢筋混凝土桩 可方便地按所需长度、断面形状与尺寸进行制作，材料易得，质量可控制与检验强度高，刚度大，采用广泛,,②预应力钢筋混凝土桩 强度高、抗裂好 ③钢桩 具有强度高、抗冲击疲劳和贯入能力强，方便割接和运输，质量可靠，沉桩速度快及挤桩效应较小；但造价高，易锈蚀 （2）预制桩的施工工艺 沉桩工艺： ①锤击式（打桩） 采用蒸汽锤、柴油锤、液压锤等依靠沉重的锤芯自由下落以及部分含液压产生的冲击力，将桩体贯入土中，直至设计标高 缺点：产生较大的振动、挤土与噪声，引起邻近建筑物或地下管线的附加沉降或隆起，妨碍人们的正常工作与生活,②静压式 采用液压或机械方法对桩定世家静压力而将桩压入土中设计标高。

施工过程中无振动和噪声示意在软土地带城区施工但应注意，挤土效应仍不可忽略，也应采取防挤措施 ③振动式 凭借放置在桩顶的振动锤使桩产生振动，从而使桩周土体受扰动或液化，强度和阻力大大降低，使桩在自重与动力荷载作用下沉入土中 2).灌注桩 灌注桩是指在工程现场设计桩位处通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段，在地基土中形成的孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩 灌注桩配筋率较低，节省钢材，桩长可随持力层改变，无需接桩与截桩4） 按成桩的直径分类①小直径桩 凡桩径d≤250mm的桩 ②中等直径桩 凡桩径250mm

在同一建筑场地，宜采用同一类型的桩1）确定桩径可根据各类桩的特点及常用尺寸来选择 预制方桩的截面尺寸一般在300mm×300mm、500mm×500mm范围内选择灌注桩的直径一般可在300mm——1200mm范围内选择2）确定桩长 桩长——承台底到桩端的长度尺寸 确定桩长 即是选择持力层与桩端进入持力层深度的问题 坚实土层 和岩石最适宜作为桩端持力层 在允许的深度范围内，若无坚实土层 ，可选中等强度的土层作为持力层 桩端进入坚硬持力层深度应满足：对粘性土和粉土，不宜小于2——3倍桩径；对沙土，不宜小于1.5倍桩径；对碎石土，不宜小于1倍桩径；嵌岩桩嵌入中等风华或微风化掩体的最小深度，不宜小于0.5m；桩端以下坚实土层的厚度，不宜小于5倍桩径；嵌岩桩在桩底以下3倍桩径关于桩长有： ①桩的入土深度——从挑染地面至桩端的距离 ②有效桩长——土中的桩长部分（不计桩尖部分） ③设计桩长——为有效桩长加上嵌入承台部分和桩尖部分,1.确定桩的数量 桩基中心受压时： n≥(Fk+Gk)/Ra 桩基偏心受压时： n≥μ(Fk+Gk)/Ra 式中： n——桩数 Fk——相应于荷载效应标准组合时，作用于承台顶面的竖向荷载，kN Gk——承台自重与承台上土自重标准值，kN Ra——单桩竖向承载力特征值，kN μ——系数，取1.1——1.2,(4)桩的平面布置 桩的间距——桩的中心距，一般取3——4倍桩径。

间距过大，增加承台的面积和用料，太小则使摩擦性桩的沉降增加，且给施工增加困难桩的中心距应符合表9.2的要求,桩的布置 排列基桩时，宜使 桩群承载力合力点与竖向力的合力点重合并时基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量桩的布置有以下几种： ①柱基-独立基础：梅花形 ②条形基础：一字形 ③烟囱、水塔基础——圆环形 ④桩箱基础——内外墙下 ④带梁（肋）桩筏基础——梁（肋）下 ④大直径桩——一柱一桩,,,（5）承台与桩的连接 应符合下列规定： ①桩嵌入承台的长度对中等直径桩径不宜小于50mm，对大直径桩径不宜小于100mm ②混凝土桩的桩顶纵向受力主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于35倍纵向受力主筋直径；对于抗拔桩，桩顶纵向受力主筋的锚入长度应按现行国家标准“”混凝土结构设计规范”（GB 50010）确定 ③对于大直径灌注桩，当采用一柱宜桩时可设置承台或将柱与桩直接连接,3. 单桩荷载的传递单桩竖向荷载的传递 如图9-7所示，沿桩的长度，桩的位移、轴力、所受的摩阻力的分布，都是上大下小,,单桩竖向承载力的确定 1.按桩身材料强度确定 适用对象：桩支撑在坚硬的岩土层上，同时属于超长桩R=0.9Ψ(fcA+f ′y A′s) 式中： R——单桩竖向承载力设计值，kN ——纵向弯曲系数，一般取Ψ=1.0,对于高桩承台、桩周为液化土或为地基极限承载力标准值小于50kPa的地基土时，按“建筑桩基技术规范”取值 fc——桩身混凝土轴心抗压强度设计值，按单桩施工工艺系数Ψc仅进行折减：混凝土预制桩Ψc=1.0，干作业非挤土灌注桩Ψc=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，Ψc=0.8 A——桩身截面面积，m2 f′y——钢筋抗压强度设计值 A′s——纵向钢筋截面面积,。