土力学与地基础第七章桩基础.ppt

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1、土土力力学学与与地地基基基基础础第七章第七章 桩基础及其桩基础及其它深基础它深基础G 桩基础概述G 桩基础的施工工艺简介G 桩的竖向承载力G 桩的水平承载力G 桩基础设计G 其它深基础简介第一节第一节 桩基础概述桩基础概述桩基础（桩基）桩基础（桩基）桩体桩体（基桩）（基桩）承台承台 低承台：其底面低于地面低承台：其底面低于地面 高承台：其底面高于地面高承台：其底面高于地面w工业与民用建筑中常用低承台桩基础工业与民用建筑中常用低承台桩基础w港口、码头常用中常用低承台桩基础港口、码头常用中常用低承台桩基础桩基础作用：将荷载通过桩传给埋藏较桩基础作用：将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，深的坚硬土层

2、，或通过桩身周围的或通过桩身周围的摩擦力传给地基摩擦力传给地基，以满足，以满足承载力、承载力、稳定性稳定性和和变形变形的要求。的要求。低承台桩基础高承台桩基础一、深基础和浅基础的区别一、深基础和浅基础的区别1、由深层较好的土来承受上部结构的荷重以外，、由深层较好的土来承受上部结构的荷重以外，还有深基础周壁的摩阻力共同承受上部荷重。深基还有深基础周壁的摩阻力共同承受上部荷重。深基础承载力较高。础承载力较高。2、需要用特殊方法进行施工。、需要用特殊方法进行施工。3、造价较高。、造价较高。4、工期较长。、工期较长。5、技术较复杂，需要专职技术人员负责施工及质、技术较复杂，需要专职技术人员负责施工及质

3、量检查，发现问题及时处理。量检查，发现问题及时处理。桩桩基基础础主主要要通通过过作作用用于于桩桩尖尖土土层层的的阻阻力力和和桩桩周周土土的的摩摩阻阻力力来来支支承承轴轴向向荷荷载载，也也可可利利用用桩桩侧侧土土的的侧侧向向阻阻力力抵抵抗抗水水平平荷荷载。载。通常遇以下情况时可选用桩基础：通常遇以下情况时可选用桩基础：(1)(1)对对地地基基沉沉降降要要求求严严格格，不不允允许许有有不不均均匀或过大沉降的建筑物；匀或过大沉降的建筑物；(2)(2)采采用用地地基基加加固固措措施施不不合合适适的的软软弱弱地地基基或特殊土地基；或特殊土地基；二、桩基础的适用条件二、桩基础的适用条件(3)3)当施工水位

4、或地下水位很高或基础位于水当施工水位或地下水位很高或基础位于水 中的建筑物；中的建筑物；(4)(4)高耸建筑物等；高耸建筑物等；(5)(5)建筑物受到大面积地面超载的影响，或软建筑物受到大面积地面超载的影响，或软 土上活荷载比较大的筒仓、油库等；土上活荷载比较大的筒仓、油库等；(6)(6)承受大荷载、动荷载、大偏心荷载的建筑承受大荷载、动荷载、大偏心荷载的建筑 物；物；(7)(7)精密或大型设备的基础，对基础振动有较精密或大型设备的基础，对基础振动有较 高要求的建筑；高要求的建筑；(8)(8)意义重大或需长期保存的建筑物。意义重大或需长期保存的建筑物。二、桩基础的适用条件二、桩基础的适用条件下

5、列情况采用下列情况采用桩桩基基础时础时会会对对工程工程产产生生不利因素：不利因素：(1)(1)上上层层土比下土比下层层土硬得多；土硬得多；(2)(2)土土层层中有障碍物而又无法排除；中有障碍物而又无法排除；(3)(3)只能采用打入或振入法施工，而附只能采用打入或振入法施工，而附近有重要的或近有重要的或对对振振动动强强烈敏感的建筑物烈敏感的建筑物时时。是否采用是否采用桩桩基基础础要予以要予以综综合考合考虑虑。不适用条件不适用条件三、三、桩基础的类型桩基础的类型1 1、按承、按承载性状分性状分类：根据桩土相互作用的特点，按桩侧阻力与桩根据桩土相互作用的特点，按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度及各自对荷

6、载的分担比例，桩端阻力的发挥程度及各自对荷载的分担比例，桩基础分为基础分为端承桩端承桩和和摩擦桩摩擦桩。、端承型桩、端承型桩（1）端承桩端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载由桩端承受，桩侧在极限承载力状态，桩顶荷载由桩端承受，桩侧阻力可忽略不计。阻力可忽略不计。（2）摩擦端承桩摩擦端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载主要由桩端阻力承在极限承载力状态，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧阻力属次要地位。受，桩侧阻力属次要地位。摩擦端承桩 端承桩1 1、按承、按承载性状分性状分类、摩擦型桩、摩擦型桩 根根据据竖竖向向极极限限荷荷载载作作用用下下桩桩侧侧阻阻力力与与桩桩端端阻阻力力所所分分担担荷荷载载的的比

7、比例例，分分为为摩摩擦擦桩桩和和端端承承摩摩擦擦桩桩:（1 1）摩擦桩摩擦桩 竖竖向向极极限限荷荷载载作作用用下下，桩桩顶顶荷荷载载绝绝大大部部分分由由桩桩侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。（2 2）端承摩擦桩端承摩擦桩 桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，大部分由桩侧阻力承担。大部分由桩侧阻力承担。二、二、桩基础的类型桩基础的类型 摩擦桩 端承摩擦桩2 2、按、按桩的使用功能分的使用功能分类 (1)(1)竖向抗压桩竖向抗压桩，以承受竖向荷载为主的桩；，以承受竖向荷载为主的桩；(2)(2)竖向抗拔桩竖向抗拔桩，以承受

8、竖向上拔荷载为主的桩；，以承受竖向上拔荷载为主的桩；(3)(3)水平受荷桩水平受荷桩，以承受水平荷载为主的桩；，以承受水平荷载为主的桩；(4)(4)复合受荷桩复合受荷桩，所受的竖向、水平荷载均较大的，所受的竖向、水平荷载均较大的桩。桩。二、二、桩基础的类型桩基础的类型3 3、按、按桩身材料分身材料分类 1)、钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩a.一般为预制桩。截面边长一般为预制桩。截面边长2540厘米，长度不超过厘米，长度不超过12米。米。b.适用于：大中型各类建筑工程的承载桩。可承压、抗拔、抗适用于：大中型各类建筑工程的承载桩。可承压、抗拔、抗弯、承受水平荷载。弯、承受水平荷载。c.优点：承载力大，不

9、受地下水位与土质条件限制。优点：承载力大，不受地下水位与土质条件限制。d.缺点：自重大，预制桩需大型打桩机和吊装的吊车。若桩长缺点：自重大，预制桩需大型打桩机和吊装的吊车。若桩长不够需接桩，桩太长需截桩，费事，造价较高。不够需接桩，桩太长需截桩，费事，造价较高。（1 1）预预制制桩桩 在工厂或工地在工厂或工地预预先将先将桩桩身制作好，待就位后用身制作好，待就位后用打入或射水法将打入或射水法将桩桩送入土中送入土中（2 2）灌注灌注桩桩 用机械或人工在现场开孔，就地浇筑混凝土而形用机械或人工在现场开孔，就地浇筑混凝土而形成的桩成的桩二、二、桩基础的类型桩基础的类型3 3、按、按桩身材料分身材料分类

10、2)2)钢桩钢桩 钢桩主要有钢管桩、钢桩主要有钢管桩、H型钢桩和钢板桩。型钢桩和钢板桩。a.直径直径2501200毫米。目前我国最长的钢管桩达毫米。目前我国最长的钢管桩达88米。米。b.适用于：超重型设备基础；江河深水基础；高层建适用于：超重型设备基础；江河深水基础；高层建筑深基槽护坡工程（可多次利用）。筑深基槽护坡工程（可多次利用）。c.优点：承载力高，材料强度均匀可靠。优点：承载力高，材料强度均匀可靠。d.缺点：费钢材，价格高，易锈蚀。缺点：费钢材，价格高，易锈蚀。3)3)木桩木桩（杉木、松木、橡木），长（杉木、松木、橡木），长410米，直径米，直径1826厘米。适用于常年在地下水位以下的

11、地基。厘米。适用于常年在地下水位以下的地基。二、二、桩基础的类型桩基础的类型预制桩的构造与施工 预制桩的桩靴构造法法 兰兰-接桩用接桩用桩桩 制制 作作编钢筋龙编钢筋龙桩桩 制制 作作安安 装装 接接 头头预制桩预制桩-方桩方桩预制桩预制桩-管桩管桩按材料分类沉桩工艺钻孔灌注桩施工工艺沉管灌注桩施工工艺沉管灌注桩施工工艺灌注桩的截面构造H H型钢桩的桩靴型钢桩的桩靴龙华塔千年龙华塔千年木桩至今完好木桩至今完好4 4、按、按桩对桩周土的周土的挤压作用分作用分类 预制桩预制桩 粘性土粘性土 触变性触变性 1、挤土桩、挤土桩 沉管灌注桩沉管灌注桩 无粘性土无粘性土2、部分挤土桩、部分挤土桩（小量挤土

12、桩）（小量挤土桩）开口钢管桩开口钢管桩 力学指标取原状土的力学指标取原状土的 开口的预应力钢筋混凝土桩开口的预应力钢筋混凝土桩3、非挤土桩、非挤土桩 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）灌注桩二、二、桩基础的类型桩基础的类型5 5、按、按桩径大小分径大小分类 按照按照桩径桩径大小，桩基础可分为：大小，桩基础可分为：（1 1）小小桩桩 (d250mm)(d250mm)；用用于于基基础础加加固固和和复复合合基础基础（2 2）中中等等直直径径桩桩 （250mm250mmd d800mm800mm）；建建筑筑桩基应用较多桩基应用较多（3 3）大大直直径径桩桩 （

13、d800mmd800mm），特特点点是是单单桩桩承承载载力较高，常用于上部结构荷载力较高，常用于上部结构荷载 工工程程中中选选用用何何种种桩桩型型，受受地地质质条条件件、场场地地条条件件、承承载载力力要要求求、施施工工设设备备、地地下下水水位位和和经经济济条条件件等等方方面面的限制。的限制。二、二、桩基础的类型桩基础的类型 第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介一、混凝土预制桩及其沉桩工艺一、混凝土预制桩及其沉桩工艺1 1 1 1、预预制制制制桩桩特点：特点：特点：特点：截面有截面有方方、圆圆多种形状，边长多种形状，边长2540厘厘米，预制长度一般不超过米，预制长度一般不超过1

14、2米，在工厂或工地预先将桩米，在工厂或工地预先将桩身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中。身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中。优点优点：截面面积、尺寸和桩长可在一定范围内选择，桩：截面面积、尺寸和桩长可在一定范围内选择，桩尖可达坚硬粘性土或强风化基岩，承载力大，耐久性好，尖可达坚硬粘性土或强风化基岩，承载力大，耐久性好，不受地下水位与土质条件限制，质量容易保证。不受地下水位与土质条件限制，质量容易保证。缺点：缺点：自重大，预制桩需大型打桩机和吊装的吊车。若自重大，预制桩需大型打桩机和吊装的吊车。若桩长不够需接桩，桩太长需截桩，费事，造价较高。桩长不够需接桩，桩太长需截桩，费事，

15、造价较高。2 2、混凝土、混凝土预制制桩沉沉桩工工艺桩位探查桩位探查桩架就位桩架就位预制桩起吊就位预制桩起吊就位沉桩沉桩接桩接桩沉桩方法：沉桩方法：沉桩方法：沉桩方法：1）锤击法（打入）锤击法（打入）将预制好的桩体用击打方法打入地下成桩。（柴油锤沉桩演示）2）振动法振动法（砂土地基或钢桩），（砂土地基或钢桩），将预制好的桩体用振动的方法打入地下成桩。3）静力压桩法静力压桩法（均质软土地基），（均质软土地基），利用机械以强力将预制桩压入到设计位置。第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介打入桩静力压桩机构造图静压桩施工二、沉管灌注桩及其施工工艺二、沉管灌注桩及其施工工艺 利用锤击或

16、振动方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，利用锤击或振动方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管。可分为单打、复打、反插法。拔出套管。可分为单打、复打、反插法。第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介 沉管灌注桩的常用桩管外径为沉管灌注桩的常用桩管外径为325mm，377mm，426mm，可打至硬塑粘土层或中、粗砂层。，可打至硬塑粘土层或中、粗砂层。优点：优点：设备简单、打桩进度快、成本低。设备简单、打桩进度快、成本低。缺点：缺点：容易出现缩颈、断桩、混凝土离析等质量事故。容易出现缩颈、断桩、混凝土离析等质量事故。1.锺击沉管灌注桩2.振动沉管灌注桩3.复打桩 第二节第二节 桩基础的施工工

17、艺简介桩基础的施工工艺简介沉管灌注桩及其施工工艺动画演示沉管灌注桩及其施工工艺动画演示a.a.优点：优点：优点：优点：施工工施工工施工工施工工艺艺如下：如下：如下：如下：埋设护筒埋设护筒制备泥浆制备泥浆安装钻机安装钻机清孔清孔吊装钢筋笼吊装钢筋笼水下水下混凝土灌注混凝土灌注1）不需预先制作和运输。适用于当地无砼预制厂和交通不便）不需预先制作和运输。适用于当地无砼预制厂和交通不便 的地区。的地区。2）可根据桩身内力大小，分段配筋或不配筋以节约钢材。）可根据桩身内力大小，分段配筋或不配筋以节约钢材。3）可做成大直径灌注桩提高承载力。）可做成大直径灌注桩提高承载力。4）无如预制桩打桩时的振动和噪音。

18、）无如预制桩打桩时的振动和噪音。b.b.缺点：缺点：缺点：缺点：易造成缩颈。易造成缩颈。二、钻孔灌注桩及其施工工艺二、钻孔灌注桩及其施工工艺 第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介1）钻孔灌注桩钻孔灌注桩（冲孔灌注桩）（冲孔灌注桩）（图示图示）2）人工挖孔灌注桩）人工挖孔灌注桩3）正循环潜水桩正循环潜水桩4）反循环潜水桩反循环潜水桩5）爆扩桩爆扩桩6)螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩 第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介据开孔方法和所用机具不同，可分据开孔方法和所用机具不同，可分据开孔方法和所用机具不同，可分据开孔方法和所用机具不同，可分为为：钻孔灌注桩及其施工工

19、艺动画演示钻孔灌注桩及其施工工艺动画演示钻钻孔孔灌灌注注桩桩施施工工 四、桩的质量控制四、桩的质量控制 桩桩基基础础是是一一种种隐隐蔽蔽性性工工程程，保保证证桩桩的的工工程程质质量量 对对 整整 个个 建建 筑筑 结结 构构 的的 安安 全全 至至 关关 重重 要要。桩基检测分为桩基检测分为成桩质量成桩质量检测和检测和桩基承载力桩基承载力检测：检测：（1 1）成桩质量检测包括在成桩过程中的各项指标和）成桩质量检测包括在成桩过程中的各项指标和成桩桩身质量的检测；成桩桩身质量的检测；（2 2）测试桩基承载能力方法）测试桩基承载能力方法:a.a.静载试验静载试验 b.b.高（大）应变动测法。高（大）

20、应变动测法。常见质量事故有常见质量事故有:缩颈缩颈、断桩断桩、混凝土离析混凝土离析等等第二节第二节 桩基础的施工工艺简介桩基础的施工工艺简介一、一、沉井基础沉井基础沉井是一种沉井是一种竖直的井筒直的井筒结构，常用构，常用钢筋混凝土筋混凝土或或砖石等材料制成，一石等材料制成，一般分数般分数节制作。施工制作。施工时，在筒内挖土，使沉井失在筒内挖土，使沉井失去支承而下沉，到去支承而下沉，到设计标高后，高后，浇筑混凝土封筑混凝土封底。底。第六节第六节 其它深基础简介其它深基础简介沉井基础的断面形式沉井的结构和纠偏沉井的制作方法沉井的下沉过程沉井的封底方法南京南京南京南京长长江大江大江大江大桥桥的沉井下

21、沉深度达的沉井下沉深度达的沉井下沉深度达的沉井下沉深度达54.8754.8754.8754.87米米米米沉井基础的工程实例江阴江阴长江公路大江公路大桥沉井的工程实例 江阴江阴长江公路大江公路大桥北北锚碇采用大型深沉井基碇采用大型深沉井基础，平，平面尺寸面尺寸为6969米米5151米，下沉米，下沉5858米，米，为世界第一大沉井世界第一大沉井(面面积近个半近个半篮球球场，高度相高度相当于当于层楼楼)。世界第一大沉井世界第一大沉井北岸北岸南岸南岸北岸沉井锚和南岸重力嵌岩锚北岸锚锭的的沉井基础施工 1 1、概念：、概念：地下连续墙就是地下室普通基坑的围护和地下室外墙的地下连续墙就是地下室普通基坑的围

22、护和地下室外墙的挡墙。为了充分利用城市空间，节约工程造价，使地下连挡墙。为了充分利用城市空间，节约工程造价，使地下连续墙既作为地下室基坑的挡墙，又作为地下主体结构的一续墙既作为地下室基坑的挡墙，又作为地下主体结构的一部分，即所谓的部分，即所谓的“两墙合一两墙合一”。2 2、优点：点：既可以承受侧壁的土压力和水压力，在开挖时起支护、既可以承受侧壁的土压力和水压力，在开挖时起支护、挡土、防渗等作用，同时又可将上部结构的荷载传到地基挡土、防渗等作用，同时又可将上部结构的荷载传到地基持力层，作为地下建筑和基础的一部分。目前应用越来越持力层，作为地下建筑和基础的一部分。目前应用越来越广泛。广泛。二、地下

23、连续墙二、地下连续墙第六节第六节 其它深基础简介其它深基础简介施工过程：利用专用的挖施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）一定长度（一个单元槽段）挖至设计深度并清除挖至设计深度并清除沉渣沉渣插入接头管插入接头管吊入钢筋笼吊入钢筋笼导管浇注导管浇注混凝土混凝土待混凝土初凝待混凝土初凝后拔出接头管后拔出接头管逐段施逐段施工。工。动画演示动画演示地下连续墙施工过程上海市上海市环球金环球金融中心融中心地下连地下连续墙施续墙施工工成成 槽槽 机机成成 槽槽 机机 取取 土土 泥浆制备工厂 泥 浆 池 地下墙接头箱刷 壁 器 钢筋笼主筋定位器 地下墙钢筋笼凹凸接头地下墙钢筋笼凹凸接头地下墙钢筋笼地下墙钢筋笼200200吨履带吊吨履带吊履履带带吊吊移移动动钢钢 筋筋 笼笼地下墙钢筋笼双机抬吊地下墙钢筋笼双机抬吊放放 置置 钢钢 筋筋 笼笼放放 置置 钢钢 筋筋 笼笼混凝土浇筑架 浇浇 注注 混混 凝凝 土土拔接头箱 环球金融中心地下连续墙施工上海市上海市环球金环球金融中心融中心地下连地下连续墙施续墙施工工环球金融中心效果图环球金融中心立面图本 章 完制作：水利系 刘苍