桩基础设计实例

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第一节 概 述
• (三)按桩身材料分类 • 1. 混凝土桩 • 混凝土桩为工程中应用最多的桩,可以分为普通混凝土桩和预应力混
凝土桩.普通混凝土桩的抗压、抗弯和抗剪强度均较高,对桩身根据施 工阶段和使用阶段的受力特点进行配筋计算.预应力混凝土桩的最大 特点是,可以增强桩身强度抵抗施工阶段和使用阶段的抗裂性能.同时, 充分地利用了高强度钢筋的强度,减少了配筋,节约钢筋. • 2. 钢桩 • 钢桩主要是以钢管、宽翼工字钢为桩材,钢轨也有少量应用.钢桩的强 度高,施工进度快,但是抗锈蚀性差、成本高,目前仅应用于重点工程.例 如,宝钢工程项目即应用了60m 长的钢桩.
第一节 概 述
• 严重的将会造成上部结构破坏.例如,排架结构相邻柱子基础之间过大 的不均匀沉降,严重者将会造成桥式吊车卡轨而无法运行;框架结构相 邻柱子基础之间过大的不均匀沉降,严重的将造成上部梁柱节点开裂.
• (6)高层建筑物或者高耸构筑物,其受力特点除竖向荷载较大外,水平 荷载对建筑结构的内力和稳定影响也很大.若采用桩基础,则土体作用 于桩基础的被动土压力能有效地抵抗结构所承受的水平荷载;桩的抗 拔承载力和作用于承台的被动土压力,可以有效地抵抗水平荷载产生 的倾覆力矩.
• (4)泥浆护壁钻孔灌注桩的桩径d 不小于500mm,适用于地下水水 位以上Байду номын сангаас者以下的各类岩土层,尤其适用于地下水水位以下的大直径 灌注桩.
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第二节 桩的竖向承载力
• 一、单桩竖向承载力 • 单桩竖向承载力是指单桩竖向极限承载力,即单桩在竖向荷载作用下
• (4)建筑场地的地下水水位高时,尤其是江、河、湖、海的漫滩或者岸 边,施工降水困难,而且不能满足地基强度和变形要求.
• (5)对沉降有较高要求的建筑或者设备基础.例如,对不均匀沉降敏感 的框架结构、二铰拱结构以及精密设备的基础等.过大的不均匀沉降 将会影响上部建筑的使用功能,
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• 2. 灌注桩 • 灌注桩是指在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至
设计深度,再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法而制成的桩.灌注 桩按照成孔以及排土是否需要泥浆,划分为干作业成孔和湿作业成孔; 按照成孔工艺不同,又可以划分为钻(冲)孔排土成孔、沉管挤土成孔和 人工挖孔成孔.
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第一节 概 述
• (3)人工挖孔灌注桩的桩径(不含护壁)d 不小于800mm,桩长l一般 不超过40m,适用于地下水水位以上的黏性土、粉土、中等密实以 上的砂土和风化岩层.人工挖孔施工应有可靠的保护孔壁、谨防落物、 强制送风等措施,尤其注意在地下水水位较高,含有承压水的砂土层、 滞水层、厚度较大的淤泥或者淤泥质土层中施工时,必须有可靠的安 全和技术措施.
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第一节 概 述
• 3. 组合材料桩 • 组合材料桩是用两种材料组合的桩,采用钢管中浇灌混凝土或者下部
为混凝土上部为钢管等组合形式,目前工程中采用不多. • (四)按成桩工艺分类 • 根据桩孔是否挤土,桩可划分为挤土桩、非挤土桩和部分挤土桩.成桩
挤土效应对成桩质量、桩的地基承载力和环境影响很大,因此,正确地 选择施工方法和成桩工艺十分重要.
第七章 桩基础
• 第一节 概述 • 第二节 桩的竖向承载力 • 第三节 桩基础的设计 • 第四节 桩基础设计实例
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第一节 概 述
• 桩基础是一种古老的基础形式,我国一些古建筑中就多有应用.它成功 地解决了软土及复杂地基条件的建筑地基基础设计与施工问题.当天 然地基软弱土层较厚、荷载较大,采用浅基础不能满足强度、变形及 稳定性要求时,常采用桩基础.
桩顶极限荷载绝大部分由桩侧阻力承受,桩端阻力很小、可忽略不计 的桩称为摩擦桩[图7-2(a)];桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共 同承受,桩侧阻力分担的荷载大于桩端阻力的桩,称为端承摩擦桩[图7 -2(b)].
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第一节 概 述
• 2. 端承型桩 • 端承型桩,是指桩顶竖向荷载主要或者全部由桩端阻力承受的桩.其中,
• 桩基础由设置于岩土中的桩和连接于桩顶的承台组成,按桩基础承台 的位置不同,可分为低承台桩基础和高承台桩基础两种(图7-1).低承 台桩基础是指承台埋设于室外设计地坪以下的桩基础[图7-1(a)],工 业与民用建筑中的桩基础几乎均为低承台桩基础;高承台桩基础是指 承台埋设于室外设计地坪以上的桩基础[图7-1(b)],高承台桩基础一 般仅在江河湖海中的水工建筑或者岸边的港工建筑中采用.
• 二、桩的分类 • 为全面认识桩基础,按照不同的标准对建筑基桩进行分类,以便在桩基
础设计与施工中根据不同的条件和要求,选择不同的桩型和成桩工艺.
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第一节 概 述
• (一)按桩的承载性状分类 • 1. 摩擦型桩 • 摩擦型桩,是指桩顶竖向荷载主要或者全部由桩侧阻力承受的桩.其中,
• (7)重级工作制的工业厂房,吊车起重量大、使用运行频繁、设备基础 密集,加之地面堆载,将会造成地基变形过大.
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第一节 概 述
• (8)地震或者机械振动对建筑结构影响最大的是饱和细粉砂地基.强烈 连续振动使饱和的细粉砂地基产生积蓄很大的孔隙水压力,这种超静 水压力将会部分甚至全部抵消细粉砂土颗粒之间的有效重力,使其处 于悬浮状态,使地基顷刻丧失承载力,这种现象被称为砂土液化.197 6年唐山大地震之所以造成了重大的人身伤亡和财产损失,就是因为 唐山市的地质条件为饱和细粉砂地基.
复合荷载桩. • 1. 抗压桩 • 抗压桩为主要承受竖向压力荷载的桩.工程中,多为抗压桩,设计应该进
行桩基础的竖向地基承载力计算,必要时需要进行桩基础沉降验算. • 2. 抗拔桩 • 抗拔桩为主要承受竖向上拔荷载的桩.工程中,多用于高层建筑在水平
荷载作用下抵抗倾覆而设置于桩群外缘的桩,设计中应进行桩基础抗 拔承载力计算和桩身强度以及抗裂度验算.
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第一节 概 述
• 3. 大直径桩 • 大直径桩是指d≥800mm 的桩.随着桩基础设计与施工技术的进步,
近年来,大直径桩发展很快,在高重型建筑中的应用日益增多.大直径桩 的特点是单桩承载力高,可以实现柱下单桩的基础形式.大直径桩的施 工成孔根据地质条件不同,可以采用钻孔、冲孔和挖孔,混凝土浇筑时 还可以考虑采用大直径空心灌注桩.需要注意的是,采用柱下单桩基础 形式的建筑结构,一旦其中—根桩失效,便可能危及整幢建筑的安全,由 此可以看出大直径桩勘察、设计和施工质量的重要性.在桩基础的工 程地质详细勘察中,对于复杂的地质条件宜每桩设一勘探点.
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第一节 概 述
• 根据基础埋置深度和施工方法的不同,建筑物基础可分为浅基础和深 基础,桩基础是一种深基础.桩基础的施工需要开挖承台埋置深度以内 的基坑(槽),施工要先用桩机施工机械和相应施工工艺在岩土中成桩, 再在桩顶浇筑钢筋混凝土承台.承台的刚度较大,在沉降过程中可以有 效地协调群桩中桩与桩之间的荷载分配,因此桩基础沉降均匀.在桩基 础的地基承载力计算以及地基变形验算中,不仅要考虑承台底面以下 浅层地基土层的工程性质,而且还应考虑桩侧以及桩端以下深层地基 土层的承载力和工程性质.
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第一节 概 述
• 1. 小直径桩 • 小直径桩是指桩径d≤250mm 的桩.小直径桩多用于基础加固(树根
桩、锚杆托换桩)和复合桩基础.小直径桩的施工机械、施工方法较为 简单. • 2. 中等直径桩 • 中等直径桩是指250mm<d≤800mm 的桩.中等直径桩在建筑 桩基础中使用量最大,其成桩方法和工艺也较多.
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第一节 概 述
• 3.抗水平荷载桩 • 抗水平荷载桩为主要承受水平荷载的桩.工程中,多用于高层建筑在水
平荷载作用下抵抗水平滑移而设置的桩,设计中应进行桩基础的水平 地基承载力计算和位移验算、桩身的抗剪和抗弯承载力计算以及抗裂 度验算. • 4.抗复合荷载桩 • 抗复合荷载桩为承受竖向荷载和水平荷载均较大的桩.对高层建筑和 工业厂房排架结构的桩基础的设计,要根据荷载组合的不同进行抗竖 向荷载作用、抗水平荷载作用的计算和验算.
第一节 概 述
• (1)钻(冲)孔排土灌注桩的桩径d 为300~600mm,桩长l一般不超 过12m,适用于地下水水位以上的黏性土、粉土、中等密实以上的 砂土和风化岩层.
• (2)沉管挤孔灌注桩的桩径d 为300~500mm,桩长l一般不超过 25m,适用于地下水水位以上或者以下的黏性土、粉土、淤泥质土、 砂土以及填土.在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的黏性土 等软弱土层中采用时,应有可靠的质量保证措施.
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第一节 概 述
• (3)建筑场地土层厚度分布不均或者软硬不均,浅基础无法满足地基强 度、变形的要求.天然土体的沉积经历了漫长的地质年代,不同地质条 件沉积的地层在成因、土的类别、软硬或者密实程度、堆积厚度等方 面有很大的差异.尤其是地基存在局部坚实土层或者软弱尖灭层的情 况,使地基土层的强度和压缩性在平面分布上存在很大反差,采用天然 地基上的浅基础将会产生较大的不均匀沉降.
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第一节 概 述
• 泥浆护壁转(冲)孔施工成桩要保证桩底沉渣清孔质量;挖孔扩底桩要保 证扩底尺寸,并且孔底不得残留沉渣虚土,灌注混凝土前要对照地质资 料查验孔底土质,灌注混凝土应每根桩预留1组试块,并且每浇筑台班 不得少于1组试块.
• (六)按桩的施工方法分类 • 按桩的施工方法不同桩可分为预制桩和灌注桩两种. • 1.预制桩 • 预制桩是指在工厂(或者现场)预制成桩以后再运到施工现场,在设计桩
位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的桩.根据建筑场地的地质情 况、桩的类型和施工环境等条件,施工可采用锤击沉桩法、振动沉桩 法或静压沉桩法.
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第一节 概 述
• 预制桩的截面为实心方桩或者空心管桩,限于沉桩机械的功率,预制桩 的截面边长b 或者直径d 为250~500mm;桩长l 一般不小于3m; 限于城市道路运输,每段的预制长度不宜超过12m;限于沉桩机械桩 架的高度,每段的预制长度不超过25~30m;若设计桩长大于每段的 预制长度,沉桩施工中采取逐段接桩方法,在前一段桩沉入地基土中以 后,再以硫磺胶泥插筋锚接、钢板角钢焊接或法兰盘螺栓连接.
桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承受,桩侧阻力很小、可忽略不计 的桩,称为端承桩[图7-2(c)];桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共 同承受,桩端阻力分担的荷载大于桩侧阻力的桩,称为摩擦端承桩[图7 -2(d)].
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第一节 概 述
• (二)按桩的使用功能分类 • 根据桩的抗力性能不同,可分为抗压桩、抗拔桩、抗水平荷载桩和抗
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第一节 概 述
• 一、桩基础的特点与适用范围 • (一)桩基础的特点 • 桩基础承台直接承受上部结构的各种作用,并且利用其刚度将上部结
构的作用传至下部的一根或者多根桩以及承台底面下的土体.桩在使 用期间的受力状态属于受压.桩基础的主要功能是将荷载传至地下较 深处的密实土层,以满足承载力和沉降要求.因而,桩基础具有承载力高、 沉降速率慢、沉降量较小且均匀等特点,能承受较大的竖向荷载、水 平荷载、上拔力以及动力作用.在建筑结构荷载的传递过程中,上部结 构、桩基础和地基土体之间相互作用,共同工作.另外,桩基础施工的土 石方工程量较小,施工机械化和工厂化程度较高,综合造价较低.
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第一节 概 述
• (二)桩基础的适用范围 • (1)建筑场地的浅层土软弱并且深厚,天然地基上的浅基础或者人工地
基不能满足地基设计且不经济.当地基浅层土软弱、深层土坚实时,最 适宜采用桩基础.例如,江河漫滩的建筑场地,一般地基浅层均有深厚的 软土. • (2)作用在软土地基上的使用荷载不便于控制加荷速度的构筑物,如筒 仓、油罐、水池、水塔等.由于软土地基的土体含水量很大,土颗粒微 小、细密,倘若突加很大的荷载,则软土中的孔隙水压力突增,但是消散 得非常缓慢,地基将会发生整体剪切破坏.
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