1、基础工程,桩基础,4.1 概述； 4.2 桩和桩基的分类与质量检测； 4.3 竖向荷载下单桩的工作性能； 4.4 单桩竖向承载力确定； 4.5 桩的水平承载力与位移； 4.6 群桩基础设计； 4.7 桩基础设计。,本章主要内容,软土层,桩(Pile)：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较小的杆状构件。 桩的功能：通过桩的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。,4.1 概述,承载力高，稳定性好，沉降量小而均匀，适应性强； 具有很大的抗拔力和水平承载力； 具有很好的抗震性能； 便于机械化施工。 不足：造价高、技术复杂、工期长。,一、桩基础的优缺点：,二、桩基础的适用性,
2、1.地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求； 2.地基软弱，不适合采用地基加固措施；或地基土性特殊，如存在可液化土层，自重湿陷性黄土，膨胀土及季节性冻土等； 3.除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载，水平荷载，动力或周期性荷载作用； 4.上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；建筑物受到大面积地面超载的影响； 5.地下水位很高，采用其他基础形式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁，码头，钻采平台等； 6.需要长期保存，具有重要历史意义的建筑物。,新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m 将荷载传递到下部好土层,承载力高。,风化砂岩及粉砂
3、岩,部分风化及不风化泥岩,新加坡发展银行,四墩直接均为7.3m。,金贸大厦相关数据：大厦自重30万吨；桩深83.5米；浇筑混凝土18万立方米；电梯79台；打桩1062根；挖除土方32万立方米；耗用钢材7.6万吨；抗震烈度7度 。,金茂大厦，又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，目前是上海第2高的摩天大楼（截至2008年8月）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。,三、桩基设计内容,选择桩的类型和几何尺寸； 2. 确定单桩竖向（和水平向）承载力特征值； 3. 确定桩的数量、间距和布桩方式； 4. 验算桩基的承载力和沉降； 5. 桩身结构设计； 6. 承台设计；
4、7. 绘制桩基础施工图。,设计桩基应先根据建筑物的特点和有关要求，进行岩土工程勘察和场地施工条件等资料的收集工作。,四、桩基设计原则,建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）规定，建筑桩基础应按下列两类极限状态设计： （1）承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力，整体失稳或发生不适于继续承载的变形； （2）正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或耐久性要求的某些限值。,根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适用性、场地地基和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将桩基设计分为三个安全等级：甲级、乙级、丙级。同时要求进行相关计算和验算。,A.
5、 所有桩基均根据具体条件分别进行承载能力计算和稳定性验算，内容包括：,1. 根据桩基使用功能和受力特征分别进行竖向和水平向承载力计算； 2. 计算桩身和承台结构的承载力； 3. 桩端平面以下存在软弱下卧层时应进行软弱下卧层承载力验算； 4. 坡地、岸边桩基应进行整体稳定性验算； 5. 抗浮、抗拔桩基应进行基桩和群桩的抗拔承载力验算； 6. 抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算。,B. 以下桩基尚应进行变形验算：,沉降计算：,水平位移计算：,对承受大水平荷载或水平位移有严格限制的建筑桩基应计算其水平位移。,C. 对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台还应进行抗裂或裂缝宽度验算。,设计
6、等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基； 设计等级为乙级的体形复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基； 软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。,4.2 桩和桩基的分类与质量检测,一、桩基的分类： （一）按桩的个数 A 单桩基础：单根桩承受和传递上部结构的荷载。 B 群桩基础：2根或2根以上的多根桩组成群桩，由承台将群桩在上部联结成一个整体，建筑物的荷载通过承台分配给各根桩，桩群再把荷载传递给地基。群桩基础中的单桩称为基桩。,（二）按承台分类承台:将几个桩结合起来传递荷载，根据承台与地面的相对位置不同，可以分为：高承台桩基：承台底面在地面以上，且常处于水下，水平受力差
7、，可避免水下施工及节省基础材料，多用于桥梁及港口工程。低承台桩基：承台底面在地面以下, 承台本身承担部分荷载，因此受力性能好，具有较强的抵抗水平荷载的能力，在工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩。,低承台桩基础,高承台桩基础,摩擦型桩端承型桩,二、桩的分类,摩擦桩,端承摩擦桩,端承桩,摩擦端承桩,根据桩竖向荷载下桩土相互作用特点，达到承载力极限状态时，桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例。将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类：,在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。,在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受。,1. 按承载性状,端承型桩,摩擦型桩,预制桩灌注桩,锤
8、击打入 振动沉桩 静压沉桩,2. 按施工方法,预制桩可以是木桩，钢桩或钢筋混凝土桩等。,沉管灌注桩 钻孔灌注桩 挖孔桩,优点：施工过程中无挤土、无振动、噪音小，且桩径不受限制。 缺点：泥浆沉淀不易清除，影响端部承载力的充分发挥，并造成较大沉降。, 钻（冲）孔灌注桩：,优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量供了保障。 缺点：a.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。b.沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断。 对策：a.控制提管速度； b.采取“跳打”顺序施工。, 沉管灌注桩 ：,就位,沉入,浇筑,成型,边
9、拔边浇,放入钢筋笼 继续浇筑,挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位 较低的条件，最忌在含水砂层中施 工，因易引起流砂坍孔，十分危险。, 人工挖孔灌注桩,3. 按桩的设置效应,桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）不同，桩周土所受的排挤作用也很不同，排挤作用将使土的天然结构，应力状态和性质发生很大变化，从而影响桩的承载力和变形性质。这些影响统称为桩的设置效应。桩按设置效应可分为下列三类。 A 非挤土桩：钻孔，挖孔，冲孔灌注桩，先钻孔后再打入的预制桩。 B 部分挤土桩：H型钢桩，开口钢管桩，开口预应力混凝土管桩。 C 挤土桩：实心的预制桩，下端封闭的管桩，木桩，沉管灌注桩。,4. 桩径大小,小桩（d250m
10、m）； 普通桩（250mmd800mm ）； 大直径桩（ d800mm ）。,竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。,5. 按桩的使用功能分类,木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及组合材料桩。,6. 按桩身材料分类,三、桩的质量检验,桩基础属于地下隐蔽工程，尤其是灌注桩，很容易出现颈缩，夹泥，断桩或沉渣过厚等多种形态的质量缺陷，影响桩身结构完整性和单桩承载力，因此必须进行施工监督、现场记录和质量检测，以保证质量，减少隐患。常用的桩身结构完整性检测技术： A 开挖检查。只限于对暴露的桩身进行观察检查； B 抽芯法； C 声波透射法； D 动测法。,钢筋混凝土预制桩,混凝土（钢筋混凝
11、土）预制桩起吊,先张法预应力钢筋混凝土预制桩,混凝土（钢筋混凝土）预制桩-方桩,人工挖孔桩,1.0-3.0 m,0.6-0.9 m,广州市亚洲大酒店人工挖孔桩,螺旋钻孔灌注桩,粘性土,砂性土,螺旋钻,扩底桩,内夯式扩底桩200kN钢锤,碎石,混凝土,钢筋笼,钻扩桩,先张法预应力 离心混凝土空心管桩,生产工艺,PHCthe Prestressed High-intensity Concrete (预应力高强混凝土)； 400管桩直径（或者方桩边长）； AB表示有效预应力为AB型（根据有效预应力的大小不同，管桩分为A、AB、C型）； 95代表壁厚； 9桩长； GB13476管桩产品执行标准；12.27生产日期。,原材料运输,混凝土搅拌,钢筋切割,混凝土浇筑,离心,高压釜,锅炉+温度控制台,成品起吊,放勾,编笼机在工作,成品堆放,
