桩基工程PPT课件

桩基础一、桩基础概述二、桩基础设计三、桩基础施工四、桩基础验收•主要内容•一、桩基础概述1、地基与基础2、浅基础介绍3、桩基础分类4、桩受力机理地基：承受基础传来荷载的地层。土基岩基天然地基人工地基1、地基与基础基础：是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。承上启下浅基础---一般基础埋深5m,或基础埋深5m但小于基础宽度.深基础---基础埋深5m.下卧层D埋深D持力层（受力层）地基基础FG主要受力层•地基与基础的关系浅基础的类型单独基础条形基础柱下十字交叉基础箱形基础2浅基础•单独基础墙下或柱下条形基础,柱下:一般是土质差,两侧单独基础相连•条形基础纵向条形基础横向条形基础柱下十字交叉基础•具有良好的调整不均匀沉降的能力箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好底板外墙内墙基础埋置深度的选择下卧层持力层（受力层）FGd埋深确定原则在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。注意：1.基础埋深不小于0.5m；随建筑物高度适当增大。2.基础顶面低于设计地面0.1m以上，避免基础外露，受外界破坏。3.桥要求在冲刷深度以下。d大于10cm基底尽量在地下水位面以上,否则开挖降水,费用大，扰动；考虑土层分布情况：(1)浅基础还是深基础(桩基础)；(2)天然还是人工地基；(3)如果是天然地基,基础埋深的确定，根据土层分布，如下图：在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用,否则需地基处理尽量浅埋但是如h1太小就为II好土软土(很深)好土软土软土好土IIIIIIIVh1h1h12m基底在好土h1=2m~4m高楼好土,低楼软土h14m桩基或处理桩基础的适用性——如果建筑场地浅层土体不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案了。优点——承载力高、沉降小而均匀，便于机械化施工，适应各种不良土质缺点——造价一般比较高，施工比较复杂，可能会存在噪音或污染场地环境等3桩基础的分类软土层桩基础承台桩杆桩基础是由承台和埋置于土中的单桩或群桩组成，通过桩将荷载传递给深部土层或侧向土体；是将建筑物的荷载全部或部分传递给地基土或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的构件。桩基持力层桩基础的概念承载性状施工方法成型方式效应材料形状按尺寸软土层桩基础分类•按承载性状分类Q=Qp+Qs端承型桩主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩擦型桩主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载端承型桩摩擦型桩端承桩摩擦端承桩摩擦桩端承摩擦桩桩摩擦型桩端承桩设置在软弱土层中，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受。穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受按承载性状分端承型桩摩擦型桩PsPsP按桩身材料分桩混凝土桩钢桩组合材料桩应用最广泛，制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性好，价格低材料强度高，贯透能力强，挤土影响小；价格昂贵，耐腐蚀性差由两种以上材料组成的桩按施工工艺分桩预制桩（锤击、静压、埋入）灌注桩（回转钻、螺旋钻、旋挖钻等）借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中去的桩型。在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩按形状按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩横断面大直径桩:d800mm;小直径桩：d250mm；中等直径桩：250d800mm。按长度（长径比）：长桩:40mL≤80m；短桩：L≤15m；中长桩：15mL≤40m；超长桩：L80m按直径大小分1预制桩挤土桩，部分挤土桩2现场灌注桩非挤土桩，部分挤土桩按施工方法分4.桩受力机理①侧阻深度效应②桩侧摩阻力达到极限值qu所需的桩－土相对滑移极限值su基本上只与土的类别有关、而与桩径大小无关，根据试验资料约为4～6mm(粘性土)或6～10mm(砂类土)。③单桩受荷过程中桩端阻力的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多。对砂类土约为d/12~d/10，对粘性土约为d/10~d/4(d为桩径)。桩顶加载桩身压缩桩端轴力使桩端持力层压缩，桩身下移桩身截面位移增大桩侧摩阻力自上而下发挥桩端持力层强度极限d/12~d/4桩身摩阻力达到极限值4～10mm单桩承载力极限状态单桩承载力的极限状态1、屈曲破坏——桩的竖向承载力取决于桩身材料强度条件：桩穿过极软弱土层支承于基岩或坚硬土层上受力：荷载作用下，桩身象细长杆一样纵向弯曲，到一定程度材料屈服而破坏，在P-S曲线上呈现明显破坏荷载桩型：细长的嵌岩桩易发生此类破坏单桩的破坏模式oτopsp条件：足够强度桩穿过抗剪强度较低土层到达抗剪强度较高土层受力：侧摩阻有限，大部分竖向荷载由桩底土支承，使桩端土体形成连续滑动面，出现整体剪切破坏，桩急剧下沉而持力层以上土体不能阻止其下沉，P-S曲线上呈现明显破坏荷载桩型：通常的端承桩及灌注桩易出现此类破坏2、整体剪切破坏——桩的竖向承载力取决于桩端土支承力oτopsp3、刺入破坏——桩的竖向承载力取决于桩侧土摩阻力条件：足够强度桩入土深度较大或桩周土抗剪强度较均匀（匀质砂土中摩擦桩）受力：P增大，桩端土不断变形，桩身贯入土中，出现冲剪破坏，且土体破坏先于桩身材料，P-S曲线上无明显拐点，设计由桩顶沉降量控制桩型：匀质土层中的摩擦桩由上可见：桩的竖向承载力由其破坏模式不同，其控制指标也不同，但总的来说，竖向承载力主要由两方面控制：桩身材料强度、土对桩的支承力（摩阻力和端阻力）oτopsp•二、桩基础设计1、桩基设计原则2、桩基设计内容3、桩基设计过程4、桩基承载力根据《建筑桩基技术规范(JGJ94－2008)》，依据建筑物因桩基损坏所造成后果的严重性确定了桩基设计时相应的安全等级划分。桩基极限状态分为下列两类：①承载能力极限状态②正常使用极限状态建筑桩基安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的工业与民用建筑物；对桩基变形有特殊要求的工业建筑物二级严重一般的工业与民用建筑物三级不严重次要的建筑物桩基础设计原则(1)选择桩的类型和几何尺寸(2)确定单桩竖向(和水平向)承载力设计值(3)确定桩的数量、间距和布置方式(4)验算桩基的承载力和沉降(5)桩身结构设计(6)承台设计(7)绘制桩基施工图(8)经济技术的方案比较桩基础设计内容1.设计桩基之前必须具备各种资料：建筑物类型及其规模、岩土工程勘察报告、施工机具和技术条件、环境条件及当地桩基工程经验2.在提出工程地质勘察任务书时，必须说明拟议中的桩基方案。勘察任务书和勘察报告应符合勘察规范的一般规定和桩基工程的专门勘察要求。基本设计资料在勘察深度范围内的每一地层均应进行室内试验或原位测试，以便提供设计所需参数。根据结构类型及层数、荷载情况、地层条件和施工能力，选择预制桩或灌注桩的类别、桩的截面尺寸和长度、桩端持力层、确定桩属于端承型或摩擦型中的哪一类。桩类型的选择1.确定桩的承载性状—根据桩基等级、规模、荷载大小、工程地质剖面图确定桩的受力工作类型2.选择桩的材料和施工方法—由当地材料供应、施工机具、技术水平、造价、工期、场地情况决定桩的类型、截面和桩长的选择桩截面的选择10层以下－采用直径600mm左右的灌注桩和边长为400mm的预制桩；10-18层－采用直径800-1000mm灌注桩和边长500-600mm的预制桩；18-30层－采用直径1000-1200mm钻(冲、挖)孔灌注桩；30-40层－采用直径大于1200mm钻(冲、挖)孔灌注桩大直径钢管桩。楼层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m左右。在高层或重型建筑中，采用大直径桩是有利的。但在碳酸岩类岩石地基，当岩溶很发育、而洞穴顶板厚度不大时，则宜采用直径较小的桩和条形或筏板承台桩长的选择桩端进入坚实土层的深度和桩端下坚实土层的厚度,一般：(1)粘性上、粉土的进入深度不宜小于2倍桩径，砂类土不宜小于1.5倍桩径；碎石类土的进入深度不宜少于1倍桩径；嵌岩桩嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度，不宜小于0.5m。(2)桩端以下坚实土层的厚度，一般不宜小于4倍桩径；(3)嵌岩桩或端承桩桩底下3倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂带、洞穴和空隙分布。在预估设计桩长之后，施工时桩的实际长度：1.如果土层比较均匀，坚实土层层面比较平坦，那么桩的实际长度常与设计桩长比较接近；2.打入桩的入土深度应按桩底设计标高和最后贯入度(试验确定)二方面控制。最后贯入度：打桩结束以前每次锤击的沉入量，通常以最后每阵(10击)的平均贯入量表示。一般要求最后二、三阵的平均贯入量(贯入度)为20-50mm／阵。初步估定桩数时先不考虑群桩效应，按静载荷试验提供单桩竖向极限承载力标准值Quk的方法确定单桩承载力设计值Ra后偏心受压时对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合，则仍可按上式估定桩数，否则，桩的根数应按上式确定的增加10%～20%桩的根数桩的根数和布置按轴心受压条件初步定桩数：akkRGFn桩的间距(中心距)一般采用3-4倍桩径。间距太大会增加承台的体积和用料，太小则将使桩基(摩擦型桩)的沉降量增加，且给施工造成困难。桩的间距土类和成桩工艺其他情况独立承台内桩数超过9根，条形承台内排数不少于3排非挤土和部分挤土桩2.5d3.0d挤土灌注桩穿越非饱和土3.0d3.5d穿越饱和土3.5d4.0d挤土预制桩3.0d3.5d打入式敞口管桩和H型钢桩3.0d3.5d桩的最小中心距①桩在平面内可以布置成成矩形网格或梅花式的形式，也可采用不等距排列。②群桩横截面的重心应与荷载合力的作用点重合或接近。③墙体落地的结构沿墙下布桩，带梁桩筏基础沿梁位布桩，尽量避免板下布桩，不在无墙的门洞部位布桩。④尽量使桩基在承受水平力和力矩比较大的方向上有较大断面抵抗矩。桩在平面上的布置总而言之：①桩数较少而桩长较大的摩擦型桩基，比桩数多而桩长小的桩基优越。②如果由于单桩承载力不足而造成桩数过多、布桩不够合理时，重新选择桩的类型及几何尺寸。③同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。④同一基础的邻桩桩底高差，对于非嵌岩桩，不宜超过相邻桩的中心距，对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长1/10。单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：桩身材料强度地层支承力busuuQQQ极限承载力：承载力特征值：pbussuuaKQKQKQR///安全系数K=21.静载荷试验获得单桩承载力最可靠的方法次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱《地基基础规范》指出：单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定：（1）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。单桩竖向承载力特征值取单桩竖向静载荷试验所得单桩竖向极限承载力除以安全系数2。（2）初步设计时单桩竖向承载力特征值，可按下式估算：式中：桩端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得。isiapppaalquAqRsiapaqq、（3）《桩基规范》规定，确定单桩竖向极限承载力标准值尚需满足以下规定：①一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入试验等原位测试方法综合确定；②二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入试验、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。无可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；③三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力经验公式。•三、桩基础施工1、钻孔灌注桩2、沉管灌注桩3、预制桩施工方法：用钻孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法。优点：钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便。缺点：由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到一定的限制。钻孔灌注桩特点：由于采用了套管，可以避免钻孔灌注桩施工中