桩基础的基本知识及施工

本章提要 桩基础是桥梁、港口及高层建筑工程中应用极为广
泛的一种深基础，通过熟悉桩基础的设计内容和原则， 桩基的分类方法及其适用性。掌握单桩、群桩在竖向荷 载下的工作性能、竖向承载力的确定方法及其设计计算。
通过桩基础的学习，要求掌握桩基础的基本概念、 荷载传递机理、以及现行规范的经验公式,确定单桩竖向 承载力和群桩承载力及沉降计算的方法，熟悉桩基础设 计与计算的各项内容和方法，了解桩的负摩阻力及水平 承载力计算方法，初步具备桩基础设计计算的能力。
平位移等）； 6、绘制施工图纸；
桩和桩基础的分类 一、按承台位置分类
按承 台位 置高 低分 类
低桩承台: 承台底面低于 地面（或局部冲刷线）， 或者承台底面位于冻结线以下>25cm。 有侧向约束，纵向挠曲、桩 顶位移不计，
高桩承台：承台底面高于 地面（或局部冲刷线）， 减少墩台圬工数量，避免 水下作业，水平力作用下 受力不利，稳定性相对低 桩承台较差。
桩基础的优缺点
❖ 优点：
1、具有较高的承载能力与稳定性； 2、减少建筑物整体沉降和不均匀沉降； 3、深水河道中修建桩基础可以避免水下工程，简化施工设备 和技术要求；
4、是克服复杂条件下不良地质现象危害的重要措 施，具有良 好的抗震性能；
5、具有很强的灵活性，对结构体系及荷载变化等有较强的适 应能力，并且设桩也可作为地基处理措施以提高地基的强度及 稳定性；
第一节 概述
❖ 桩基础的组成与特点：
桩基础＝桩＋承台 单桩 群桩 基础
图3-1 桩基础 1-承台；2-基桩；3-松软土层；4-持力层；5-墩身
桩的作用
（1）将荷载传至硬土层或分配到较大的深度范围 以提高承载力。
（2）减小沉降，从而也减小沉降差，因此地基强 度够，而变形不合要求时亦用。
（3）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等； （4）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩； （5）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，
❖ 缺点：
1、施工比浅基础复杂，工程造价较高； 2、以打入等方式设桩存在振动及噪音等环境问题，而以成孔 灌注方式设桩常对场地环境卫生带来影响；
3、桩基础的工作机理比较复杂，设计计算方法相对不完善。
桩基础的适用范围：
通常对于下列情况，可考虑采用桩基础方案：
❖ 荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深， 采用浅基础或人工地基在技术、经济上不合理时；
二、按施工方法分类
预制桩
锤击 振动 静压
打入桩
10次锤击
振入桩 贯入度：10～50mm/阵 1分钟
压入桩 采用无噪音机械压入，多用于地基加固
按 施
螺旋 螺旋桩 钻孔桩
机械成孔
工
冲孔桩
方 法
灌注桩
人力或机械挖掘 挖孔桩
分
钢管挤土成孔 沉管灌注桩
类 爆扩桩
管柱
三、按桩的设置效应分类
挤土桩：预制桩、木桩、沉管灌注桩等在锤击和振动贯入
❖ 河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用 浅基础施工困难或不能保证基础安全时；
❖ 当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基 础穿过松软土层，将荷载传到较坚实土层，减少结构物沉降并 使沉降较均匀；
❖ 当施工水位或地下水位较高时，采用深基础可减小施工困难和 避免水下施工；
B. 传导与对流通过对流,接触和靠近皮肤的冷空气变暖,变热 的热物质分子 离开,而较冷的物质分子则取而代之,逐渐又变热,如此反复 进行。水传 导较空气快240倍。
C. 蒸发每蒸发1g水,可散发2.4kj(0.58kcal)的热量。
2.中暑
❖ 的A.热分痉挛类
人在高温环境中，身体会大量出汗，丢失大量盐分，使血液 中的钠含量过低，引起肌肉痉挛. ❖ B.热衰竭 由于水盐的大量丢失,使得有效循环血量明显减少,发生低血 容量休克.集体为了散热,心输出量大大增加,使得心血管系统 的负荷加重,导致心血管功能不全或周围循环衰竭. ❖ C.日射病： ❖ 在烈日的曝晒下，强烈的日光穿透头部皮肤及颅骨引起脑细 胞受损，进而造成脑组织的充血、水肿；由于受到伤害的主 要是头部，所以，最开始出现的不适就是剧烈头痛、恶心呕 吐、烦躁不安，继而可出现昏迷及抽搐。 ❖ D.热射病 是指因高温引起的人体体温调节功能失调，体内热量过度积 蓄，从而引发神经器官受损。在中暑的分级中就是重症中暑。 该病通常发生在夏季高温同时伴有高湿的天气。这是因为持 续闷热会使人的皮肤散热功能下降，而且红外线和紫外线可 穿透皮肤直达肌内深层，体内热量不能发散，此时热量集聚 在脏器及肌肉组织，引起皮肤干燥、肌肉温度升高、导致汗
影
和沉降量。
响
分
非挤土桩：钻孔灌注桩、机挖灌注桩等，在成桩过程中清除孔
类
中土体，桩周土不受排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的
抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。
挤土效应：
在饱和软土中进行密集群桩施工将导致： ❖ 土中超空隙水压力剧增（可达上覆土压的1.4倍，甚至更高）； ❖ 地表隆起； ❖ 浅层土体发生水平位移（影响范围1倍桩长以上）； ❖ 深层土体位移； ❖ 先百度文库设的桩被抬起、挤扁，甚至弯曲、断裂。
有桩支撑，有助于上部结构的稳定。
厂房内堆载， 使柱下基础倾 斜，导致柱子 开裂。可用桩 基解决。
二、中暑的原因 分析
1.人的散热的方式
人体适宜的外界温度是20-25˚c,相对湿度为40%-60%，通过以 下方式散热：
A. 辐射是散热最好途径。气温15-25˚c时，辐射散热约占60%， 散热最多部位是头部（约50%），其次为手及足部。温度 33˚c时，辐射散热降至零。
❖ 地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能 力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除 或减轻地震对结构物的危害。
❖ 水平力和上拔力较大时，减少水平位移和倾斜。
桩基础设计内容和步骤：
1、收集资料； 2、选桩型、确定桩的基本尺寸； 3、确定单桩承载力； 4、确定群桩承载力； 5、相关的检算（如桩承载力、承台、墩顶水
按
过程中将桩位处的土体大量排挤开，使土的结构严重扰动破
成
坏，对土的强度和变形性质影响较大，计算中采用原状土扰
桩
动后再恢复的强度指标来估算桩的承载力和沉降量。
对
土
部分挤土桩：冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩、H型钢
层
桩等，在成桩过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度和变形
的
性质变化不大，一般可用原状土测得的强度指标来估算桩的承载力