桩基础类型和施工工艺课件.pptx
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1、 桩基础类型和施工工艺桩基础类型和施工工艺4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.1 4.1
2、概述概述4.1.1 4.1.1 定义定义桩基础:桩基础:通过承台把若干根桩通过承台把若干根桩的顶部联结成整体,共同承受的顶部联结成整体,共同承受动静荷载的深基础。动静荷载的深基础。基桩:基桩:设置于土中的竖直或倾设置于土中的竖直或倾斜的基础构件,其作用在于穿斜的基础构件,其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水,越软弱的高压缩性土层或水,将桩所承受的荷载传递到更硬、将桩所承受的荷载传递到更硬、更密或压缩性更小的地基持力更密或压缩性更小的地基持力层上。层上。软软 弱弱 土土 层层承台承台基桩基桩4.1 4.1 概述概述4.1.2 4.1.2 特点特点F 将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,
3、 ,承载力高承载力高F 沉降量小沉降量小F 抗震性能好抗震性能好F 承受抗拔及横向力承受抗拔及横向力F 与其他深基础比较与其他深基础比较, ,施工造价低施工造价低4.1 4.1 概述概述4.1.3 4.1.3 发展历史发展历史F 7000-80007000-8000年前湖上居民年前湖上居民, ,浙江河姆渡浙江河姆渡F 十九世纪以前,木桩十九世纪以前,木桩 西安灞桥西安灞桥, ,北京御河桥北京御河桥, ,隋唐建塔隋唐建塔F 十九世纪开始,材料和动力进步十九世纪开始,材料和动力进步 铸铁管桩,铸铁管桩,18241824年波特兰水泥注册专利,蒸年波特兰水泥注册专利,蒸 汽动力汽动力F 十九世纪末,现
4、场钻孔桩十九世纪末,现场钻孔桩4.1 4.1 概述概述干栏式建筑干栏式建筑4.1 4.1 概述概述排排 桩桩 带撑木桩带撑木桩 4.1 4.1 概述概述4.1 4.1 概述概述新新 加加 坡坡 发发 展展 银银 行行4.1 4.1 概述概述4.1.4 4.1.4 适用范围适用范围F 软弱地基或特殊土地基软弱地基或特殊土地基F 高重建筑物,满足承载力高重建筑物,满足承载力F 承受水平和抗拔力建筑承受水平和抗拔力建筑F 抗震地基抗震地基F 对沉降非常敏感的建筑对沉降非常敏感的建筑F 水上基础水上基础4.1 4.1 概述概述4.1.5 4.1.5 桩基础设计内容和步骤桩基础设计内容和步骤F 收集资料
5、收集资料F 选桩型、确定桩的基本尺寸选桩型、确定桩的基本尺寸F 确定单桩承载力确定单桩承载力F 确定群桩承载力确定群桩承载力F 相关检算相关检算F 绘制施工图纸绘制施工图纸4.1 4.1 概述概述4.1.6 4.1.6 特殊用途桩特殊用途桩抗滑桩抗滑桩树根桩树根桩靠船桩靠船桩4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型及构造桩基础的类型及构造4.3 4.3 桩基础的施工桩基础的施工4.4 4.4 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.5 4.5 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩4.6 4.6 群桩基础内力及位移分析群桩基础内力及位移分析4.7 4.7 单桩承载力的确定单桩承载力的确定4.
6、8 4.8 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力4.9 4.9 桩基沉降计算桩基沉降计算4.10 4.10 建筑桩基承台计算建筑桩基承台计算4.11 4.11 桩基础设计桩基础设计主主 要要 内内 容容4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4.2.1 4.2.1 桩基础的分类标桩基础的分类标准准F 按桩身材料分按桩身材料分F 按承台位置高低分按承台位置高低分F 按功能分按功能分F 按桩轴方向分按桩轴方向分F 按成桩方法分按成桩方法分F 按成桩方法对土层影响分按成桩方法对土层影响分4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造1 1 按桩身材料分按桩身材料分钢筋混凝土
7、桩钢筋混凝土桩混混 凝凝 土土 桩桩预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢钢 桩桩木木 桩桩2 2 按承台位置高低分按承台位置高低分4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造类型类型特点特点用途用途高承台高承台桩基础桩基础承台底面位于承台底面位于地面或局部冲地面或局部冲刷线以上刷线以上桥梁、码头、桥梁、码头、海洋工程海洋工程低承台低承台桩基础桩基础承台底面位于承台底面位于地面或局部冲地面或局部冲刷线以下刷线以下房建工程房建工程4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造低承台桩基低承台桩基4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造高承台桩基高承台桩基4.2 4.2 桩基础类型及
8、构造桩基础类型及构造3 3 按功能分按功能分抗轴向压力的桩抗轴向压力的桩抗侧向压力的桩抗侧向压力的桩抗抗 拔拔 桩桩摩擦桩摩擦桩端承桩端承桩端承摩擦桩端承摩擦桩港口、码头工程中的港口、码头工程中的板桩,基坑支护桩板桩,基坑支护桩抵抗作用于桩上的拉抵抗作用于桩上的拉拨荷载拨荷载4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4 4 按桩轴方向分按桩轴方向分倾倾 斜斜 桩桩 竖竖 直直 桩桩水平外力或弯矩不大,桩水平外力或弯矩不大,桩不长或桩身直径较大时不长或桩身直径较大时水平外力较大且方向不水平外力较大且方向不变时,可采用单向斜桩变时,可采用单向斜桩水平外力较大且作用在两水平外力较大且作用在两个
9、方向时,采用多向斜桩个方向时,采用多向斜桩注意:注意:先采用竖直桩,检算通不过时先采用竖直桩,检算通不过时 再改用倾斜桩再改用倾斜桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造5 5 按成桩的方法分按成桩的方法分预预 制制 桩桩灌灌 注注 桩桩锤锤 击击打打 入入 桩桩静静 压压震震 动动螺螺 旋旋 压压 入入 桩桩震震 入入 桩桩螺螺 旋旋 桩桩机械成孔机械成孔 人力挖掘人力挖掘 钻钻 孔孔 桩桩冲冲 孔孔 桩桩挖挖 孔孔 桩桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造6 6 按成桩方法对土层影响分按成桩方法对土层影响分部分挤土桩部分挤土桩 挤挤 土土 桩桩非挤土桩非挤土桩 预制桩
10、预制桩沉管灌注桩沉管灌注桩粘性土粘性土无粘性土无粘性土开口钢管桩开口钢管桩H型钢桩型钢桩开口预应力钢筋混凝土桩开口预应力钢筋混凝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4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 挤土效应挤土效应在饱和软土中进行密集桩群施工将导致在饱和软土中进行密集桩群施工将导致 土中超孔隙水压的剧增(可达上覆土压力的土中超孔隙水压的剧增(可达上覆土压力的1.41.4倍,甚至更高)倍,甚至更高) 地表隆起地表隆起 浅层土体水平位移(影响范围浅层土体水平位移(影响范围1 1倍桩长以上)倍桩长以上) 深层土体位移深层土体位移 先打设
11、的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂原有建筑物下沉、局部抬起原有建筑物下沉、局部抬起临近地面开裂、地下管线位移、破坏临近地面开裂、地下管线位移、破坏4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造4.2.2 4.2.2 桩型及其特点桩型及其特点1 1 预制桩类型、特点及适用条件预制桩类型、特点及适用条件 分类分类; ;木、钢筋砼、预应力钢筋砼木、钢筋砼、预应力钢筋砼 、钢桩、钢桩 优点优点 桩单位面积承载力较高,预制桩属挤土桩,桩单位面积承载力较高,预制桩属挤土桩, 打入土层使松软土挤密,提高承载力打入土层使松软土挤密,提高承载力 桩身质量易于保证和控制桩身质
12、量易于保证和控制 易于在水上施工易于在水上施工 桩身砼密度大,抗腐蚀性能强桩身砼密度大,抗腐蚀性能强 施工效率高施工效率高4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 缺点缺点 单价较灌注桩高,配筋按起吊、打入应力设单价较灌注桩高,配筋按起吊、打入应力设 计,用钢量大,较长则接头用钢量增大计,用钢量大,较长则接头用钢量增大 一般锤击、震动法下沉,施工噪音大,污染一般锤击、震动法下沉,施工噪音大,污染 环境,若采用静压受设备等限制环境,若采用静压受设备等限制 挤土桩挤土桩 受起吊设备限制,单桩长不超过受起吊设备限制,单桩长不超过10m10m,接头,接头 处为薄弱环节处为薄弱环节 不易穿透较厚
13、坚硬土层不易穿透较厚坚硬土层 桩超长时,截桩困难桩超长时,截桩困难4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 适用条件适用条件 不需要考虑噪音污染、震动环境的影响(新不需要考虑噪音污染、震动环境的影响(新 开发区、郊外等场地)开发区、郊外等场地) 持力层上覆盖为松软土层,无坚硬夹层持力层上覆盖为松软土层,无坚硬夹层 持力层顶面起伏变化不大,桩长易于控制持力层顶面起伏变化不大,桩长易于控制 水下桩基工程水下桩基工程 大面积打桩工程,工效高大面积打桩工程,工效高4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩普通钢筋普通钢筋混凝土桩混凝土桩空心空心实心实心桩桩 长长现
14、场制作现场制作252530m30m工厂预制工厂预制 12m 12m接桩方法接桩方法钢板角钢焊接钢板角钢焊接法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等断面尺寸断面尺寸200mm200mm200mm200mm600mm600mm600mm600mm4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩焊接法硫磺胶泥锚接4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢筋混凝土管桩钢筋混凝土管桩钢筋混凝钢筋混凝土管桩土管桩普通钢筋混凝土管桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩离心旋转法制造离心旋转法制造特大直径特大直径钢筋管桩钢筋管桩普通钢筋混凝土管
15、桩普通钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩预应力钢筋混凝土管桩入土入土深度深度25m25m25m25m能承受较大的震动力,抗裂性能好能承受较大的震动力,抗裂性能好应用:应用:武汉长江大桥首先采用武汉长江大桥首先采用4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩 预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉,对桩身混凝土施加预压应力,以提预应力张拉,对桩身混凝土施加预压应力,以提高桩的抗冲击能力和抗弯能力。高桩的抗冲击能力和抗弯能力。 强度重量比高强度重量比高 含钢率低含钢率低 耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高耐冲击、耐久
16、性和抗腐蚀性能高 穿透能力强穿透能力强 制作工艺较复杂制作工艺较复杂(缺点)(缺点)4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造适用情况适用情况 超长桩超长桩 (L L50m )50m ) 需要穿越夹砂层需要穿越夹砂层 (高层建筑的理想桩型)(高层建筑的理想桩型)制作方法制作方法 普通立模浇制普通立模浇制预应力空心方桩预应力空心方桩 常见规格:常见规格:500mm500mm500mm,600mm500mm,600mm600mm600mm 离心法制作离心法制作圆环形圆环形( (方形方形) )的高强预应力管桩的高强预应力管桩(PHC(PHC桩)桩) 常见规格:外径常见规格:外径500mm500
17、mm、550mm550mm、800mm800mm、1000mm1000mm 壁厚壁厚9090130mm,130mm,桩段长桩段长4 415m,C6015m,C60C80C804.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造2 2 灌注桩类型、特点及适用条件灌注桩类型、特点及适用条件 优点优点 可适用于各种地层可适用于各种地层 桩长可随持力层顶面起伏而改变,不需截桩长可随持力层顶面起伏而改变,不需截 桩,无接头桩,无接头 仅受轴压时,不用配钢筋,需配钢筋笼时,仅受轴压时,不用配钢筋,需配钢筋笼时, 按工作荷载要求布置按工作荷载要求布置 采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时,单桩承载采用大直径钻孔或挖孔灌
18、注桩时,单桩承载 力高力高 一般说来,比预制桩经济一般说来,比预制桩经济4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 缺点缺点 桩身直径变化较大,孔底沉积物不易清除干净桩身直径变化较大,孔底沉积物不易清除干净 单桩承载力变化较大单桩承载力变化较大 大直径灌注桩做单桩承载力费用过高大直径灌注桩做单桩承载力费用过高 一般情况下,不宜用于水下桩基一般情况下,不宜用于水下桩基 桩身质量不易控制和保证桩身质量不易控制和保证缩缩 颈颈沉沉 渣渣夹夹 泥泥断断 桩桩4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造沉管灌注桩沉管灌注桩 带桩靴沉管灌注桩带桩靴沉管灌注桩 端部封闭,封底材料留于土中,不经济端
19、部封闭,封底材料留于土中,不经济 无桩靴沉管灌注桩无桩靴沉管灌注桩 端部封闭以硬性混凝土端部封闭以硬性混凝土 厚厚1m1m,到底后上提,到底后上提20cm20cm,将砼夯入土中,将砼夯入土中 薄壳沉管灌注桩薄壳沉管灌注桩 内存芯棒,打入后,抽出芯棒,直径不能过大内存芯棒,打入后,抽出芯棒,直径不能过大4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钻孔灌注桩钻孔灌注桩 螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩 不用护壁不用护壁 适用无地下水地层适用无地下水地层 桩长受到限制桩长受到限制 不能穿越卵石、砾层不能穿越卵石、砾层 泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁钻孔灌注桩 防止孔壁坍塌,并借泥浆循环将孔内碎渣带出防止
20、孔壁坍塌,并借泥浆循环将孔内碎渣带出4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 材料及主要机具:1.1水泥:宜采用325号425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。1.2砂:中砂或粗砂,含泥量不大于5%。1.3石子:粒径为0.53.2cm的卵石或碎石,含泥量不大于2%。1.4水:应用自来水或不含有害物质的洁净水。1.5粘土:可就地选择塑性指数IP17的粘土。1.6外加早强剂应通过试验确定。1.7钢筋:钢筋的级别、直径必须符合设计要求,有出厂证明书及复试报告。1.8主要机具有:回旋钻孔机、翻斗车或手推车、混凝土导管、套管、水泵、水箱、泥浆池
21、、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶皮管等。4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 2作业条件:2.1地上、地下障碍物都处理完毕,达到“三通一平”。施工用的临时设施准备就绪。2.2场地标高一般应为承台梁的上皮标高,并经过夯实或碾压。2.3制作好钢筋笼。2.4根据图纸放出轴线及桩位点,按上水平标高木橛,并经过预检签字。2.5要选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序,制定施工方案,做好技术交底。2.6正式施工前应做成孔试验,数量不少于两根。4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺成孔灌注桩工程泥浆护壁工艺 3.
22、1工艺流程:钻孔机就位钻孔注泥浆下套管继续钻孔排渣清孔吊放钢筋笼射水清底插入混凝土导管浇筑混凝土拔出导管插桩顶钢筋3.2钻孔机就位:钻孔机就位时,必须保持平稳,不发生倾斜、位移,为准确控制钻孔深度,应在机架上或机管上作出控制的标尺,以便在施工中进行观测、记录。3.3钻孔及注泥浆:调直机架挺杆,对好桩位(用对位圈),开动机器钻进,出土,达到一定深度(视土质和地下水情况)停钻,孔内注入事先调制好的泥浆,然后继续进钻。3.4厂套管(护筒):钻孔深度到5m左右时,提钻下套管。3.4.1套管内径应大于钻头100mm。3.4.2套管位置应埋设正确和稳定,套管与孔壁之间应用粘土填实,套管中心与桩孔中心线偏差
23、不大于50mm。3.4.3套管埋设深度:在粘性土中不宜小于lm4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 常用桩径常用桩径 桥梁:桥梁:0.8m0.8m、1.0m1.0m、1.25m1.25m、1.5m1.5m 建筑:建筑:0.6m0.6m、0.8m0.8m 大直径桩大直径桩; 2.0m; 2.0m以上以上 特点特点 单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高单桩承载力和横向刚度较预制桩大大提高 施工过程无挤土、无振动、无噪音施工过程无挤土、无振动、无噪音主筋:宜采用光钢筋,尽量不用束筋,主筋:宜采用光钢筋,尽量不用束筋,宜宜 分段配筋分段配筋4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造人
24、工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 特点特点 直径或边长直径或边长0.8m0.8m 造价低廉造价低廉 无水施工,质量容易保证无水施工,质量容易保证 直接鉴别、检查土质情况,弥补和纠正勘直接鉴别、检查土质情况,弥补和纠正勘 察工作的不足察工作的不足 直接测定、控制桩身与桩底的直径和形直接测定、控制桩身与桩底的直径和形 状,克服了隐蔽性状,克服了隐蔽性 桩深有限,且需做好安全工作桩深有限,且需做好安全工作4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造 结构形式结构形式 嵌岩端承桩或摩擦端承桩嵌岩端承桩或摩擦端承桩 直身桩或扩底桩直身桩或扩底桩 实心桩或空心桩实心桩或空心桩 护壁形式护壁形式 木板钢环梁木
25、板钢环梁 套筒式金属壳套筒式金属壳 红砖红砖 混凝土混凝土4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造3 3 钢桩类型、特点及适用条件钢桩类型、特点及适用条件 基本类型基本类型钢钢 管管 桩桩 H 型型 钢钢 桩桩 钢钢 轨轨 桩桩 螺螺 旋旋 钢钢 桩桩 4.2 4.2 桩基础类型及构造桩基础类型及构造钢钢 管管 桩桩 常见规格常见规格 桩径:桩径:406mm406mm,609mm609mm,914mm914mm,1200mm1200mm 壁厚:按使用阶段应力设计,一般壁厚:按使用阶段应力设计,一般10mm 优点优点 强度高,抗疲劳冲击性能好强度高,抗疲劳冲击性能好 贯入性能好,沉桩速度
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