第三章桩基础.ppt
《第三章桩基础.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章桩基础.ppt(158页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第三章 桩基础,主要内容: 桩基础的组成、作用及常用的结构型式; 桩基础的分类、构造及施工工艺并对桩基础的质量检验作简要介绍; 单桩的承载力问题:包括单桩的轴向承载力、横轴向承载力和负摩阻力问题。,第一节 概述,桩基础的组成与特点:,图3-1 桩基础 1-承台;2-基桩;3-松软土层;4-持力层;5-墩身,桩基础桩承台,基桩,群桩,单桩,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。,桩的作用,(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
2、液化,浅层土液化后,有桩支撑,有助于上部结构的稳定。,桩的作用,所以应用广泛,沿海、内陆地区均用。同基坑支护、地基处理并为基础工程三大热点。 桩基古已应用。上海龙华塔,7层,高40.4m, 相当于13层楼高, 初建于三国东吴时代 (AD220-280), 重建于宋代AD977年, 用木桩, 桩周用灰土防腐,是软基上建高层的范例。,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; 3、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; 4、具有很强的灵活性,对结构体系
3、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; 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:,几乎任何领域,特别是在软弱地基上的建筑物、沿海码头等,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; 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
4、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,采用浅基础可减小施工困难和避免水下施工; 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,如桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构物。,桩基础设计内容和步骤:,收集资料; 选桩型、确定桩的基本尺寸; 确定单桩承载力; 确定群桩承载力; 相关的检算(如承台、墩顶水平位移等); 绘制施工图纸;,第二节 桩和桩基础的分类,按桩身材料分类,按承台位置高低分类,按
5、受力状态分类,按桩轴方向分类,按施工方法分类,按成桩方法对土层的影响分类,桩基础分类,按桩径大小分类,桩和桩基础的分类,按桩径大小分类,小桩:d250mm,普通桩:250mmd800mm,大直径桩:d800mm,按受力状态分类:抗轴向压力桩 抗拔桩,桩和桩基础的分类,桩和桩基础的分类,:水平力和力矩不大,桩的自由长度不长,桩径较大时使用,斜桩轴向力水平分量,土抗力,平衡外力,桩轴线与竖直线夹角正切值1/8,挖、钻孔灌注桩很少使用,打入桩使用较多。,打入桩的斜抗倾斜度1/3(横:竖),桩墩:,以单个桩墩代替群桩和承台。,构造要求:直径0.8m,受力特点:断面尺寸较大,具有较高的竖向承载力,可承受
6、 较大的水平荷载,扩底桩墩还具有抵抗较大上拔力的能力。,桩和桩基础的分类,按施工方法分类,预制桩,灌注桩,锤击,打入桩,振动,振入桩,静压,压入桩,螺旋,螺旋桩,贯入度:1050mm/阵,10次锤击,1分钟,采用无噪音机械压入,多用于地基加固,机械成孔,钻孔桩,冲孔桩,人力或机械挖掘,挖孔桩,钢管挤土成孔,沉管灌注桩,爆扩桩,管柱,桩和桩基础的分类,: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。,按桩身材料分类,木桩,钢桩,混凝土桩,钢筋混凝土桩,预应力钢筋混凝土桩,桩和桩基础的分类,桩和桩基础的分类,挤土桩:预制桩
7、、木桩、沉管灌注桩等在锤击和振动贯入 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 坏,对土的强度和变形性质影响较大,计算中采用原状土扰 动后再恢复的强度指标来估算桩的承载力和沉降量。,按成桩对土层的影响分类,部分挤土桩:冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩、H型钢 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 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 和沉降量。,非挤土桩:钻孔灌注桩、机挖灌注桩等,在成桩过程中清除孔中土体,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:
8、 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; 先打设的桩被抬起、挤扁,甚至弯曲、断裂。,已有建筑物下沉、局部抬起,结构破坏,临近路面开裂、地下管线位移、破坏,解决方法:,端部开口或半闭口管桩,减少挤土效应,部分挤土桩,例上海某电话局机务大楼,打桩使周边房屋破坏,赔40万。,合理安排打桩顺序,第三节 桩型及其构造,1、构造 桩径:一般为0.81.50m。 挖孔灌注桩:直径或最小边宽1.20m 沉管灌注桩:直径一般为0.30.6m 配筋:配筋率:0.2% 0.6% 主筋:d 14mm,数量不少于8根 长摩擦
9、桩:根据弯距分布情况分段配筋; 短摩擦桩和支撑桩:按最大弯矩配置通筋; 按内力计算不需配筋时,需在桩顶3 5m范围内配置构造钢筋; 箍筋: d 8mm,中距200 400mm。 加强箍筋: d 14mm 18mm,间距2.0m 2.5m 保护层厚度: 50mm 灌注桩如果需要嵌入岩层时,嵌入深度根据计算确定,并不得小于0.5m。,一、就地灌注钢筋砼桩的构造、特点及适用条件,2、优点: 可适用于各种地层; 桩长可随持力层起伏而改变; 仅受轴压时,不需配钢筋(需配钢筋笼时,按工作要求布置); 采用大直径钻孔或挖孔灌注桩,单桩承载力高; 一般来说,比预制桩经济; 施工过程无挤土、无(少)振动、无(低
10、)噪音; (80年代,济南黄河斜拉桥基础桩径1.5m,桩长8288m钻孔灌注桩。),一、就地灌注钢筋砼桩的构造、特点及适用条件,3、缺点: 桩身质量不易控制和保证; 桩身直径变化较大,孔底沉积物不易清除干净; 大直径灌注桩作承载力试验费用昂贵; 一般情况下,不宜用于水下桩基;,一、就地灌注钢筋砼桩的构造、特点及适用条件,缩颈,断裂:初凝期,打临桩或砼离析,强度不足,夹泥,沉渣,单桩承载力变化较大,钻孔灌注桩常识:,一、就地灌注钢筋砼桩的构造、特点及适用条件,常用桩径,桥梁:0.8m 1.0m 1.25m 1.5m,建筑:0.6m 0.8m,普通钢筋砼方桩:实心 空心 桩长:现场制作:2530m
11、; 工厂预制:12m; 断面尺寸:200200mm 600600mm 桥梁常用:350350mm 、400400mm 砼:C25 钢筋: 主筋:满足起吊、运输、沉桩、和使用阶段需要需配置通筋 直径: 1925mm;根数:一般为8根;配筋率: 0.8% 箍筋:直径: 68mm;间距: 100200mm;桩两端加密: 50mm 钢筋吊环:直径: 2025mm;吊点位置:计算确定 保护层厚度:35mm 接桩方法:钢板角钢焊接(图3-11);法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等;,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,构造之一 普通钢筋砼方桩,钢筋砼管桩:普通钢筋砼管桩、预应力钢筋砼管桩 制造工艺:离心旋转法
12、制造 旋转13分钟高温180度、高压1兆帕蒸养10小时三天出厂 通用桩径:400mm、 550mm、 600mm、 800mm、 1000mm 管壁厚度: 80mm、 100mm、 110mm、 130mm 管节长度:4 15m 砼标号:C25 C40 常用管柱直径:1.5m 5.8m 特大直径钢筋砼管柱: 普通钢筋砼管柱:适用入土深度25m 预应力钢筋砼管柱:适用入土深度25m 特点:能承受较大的振动力,抗裂性能强,武汉长江大桥首先采用。,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,构造之二 钢筋砼管桩和管柱,定义:预应力钢筋砼桩是预先将钢筋砼桩的部分或全部主筋作预应力张拉,对桩身砼施加预应力,
13、以提高桩的抗冲(锤)击能力和抗弯能力,预应力钢筋砼桩简称预应力桩。 特点:(与普通砼桩比较) 1、强度重量比高; 2、含钢率低; 3、耐冲击、耐久性和耐腐蚀性好; 4、穿透能力强; 5、制作工艺复杂;,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,构造之三 预应力钢筋砼桩,适用情况: 1、超长桩(L50m) 2、需要穿过夹砂层是高层建筑的理想桩型之一 制作方法: 普通立模浇制:预应力空心方桩 常用规格: 500500mm、 600600mm 离心法制作:圆环型的高强预应力管桩,简称PHC桩 常用规格: 外径:d500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚: 90 130mm 桩段长: 4
14、15m 砼标号:C60 C80,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,构造之三 预应力钢筋砼桩(续),1、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; 2、桩身质量易于保证和控制; 3、易于在水中施工; 4、桩身砼密度大,抗腐蚀性能强; 5、施工效率高 目前,钢筋砼桩应用广泛,是主要研究对象。,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,钢筋砼预制桩的优点:,1、单价较灌注桩高,配筋按起吊、运输、打桩应力设计,配筋率高,用钢量大,较长则接头用钢量大; 2、一般锤击、振动法下沉,施工噪音大,污染环境,静压(受设备、环境限制); 3、挤土桩:隆起,使已就位桩上浮; 4、受
15、起吊设备能力限制,单长桩不过长10米左右,接头处是薄弱环节,垂直度影响承载力; 5、不易穿透较厚坚硬土层,辅以其它设施,射水,钻孔; 6、现场接桩、截桩困难;,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,钢筋砼预制桩的缺点:,1、不需考虑噪音污染、振动影响的环境; 2、持力层上覆盖土层为软弱地层,无坚硬夹层; 3、水下桩基工程; 4、大面积打桩工程,工作效率高;,二、钢筋砼预制桩的构造、特点及适用条件,钢筋砼预制桩的适用范围:,1、基本类型 钢管桩 H型钢桩 钢轨桩 螺旋钢桩,三、钢桩的构造类型、特点及适用条件,2、钢管桩: 常用桩径:4001000mm 常见桩径:406mm、609mm、914m
16、m、1200mm 壁 厚:有效厚度腐蚀厚度 一般壁厚10mm左右 按使用阶段应力计算确定 使用年限内管壁腐蚀厚度(表31) 节段长度:12 15m 优点: 强度高,抗疲劳冲击性能好; 设计灵活性大,壁厚、桩径选择范围大; 便于割接,桩长容易调节,质量可靠,运输方便; 贯入能力强,沉桩速度快,挤土影响小; 抗弯刚度大,单桩承载力高;,三、钢桩的构造类型、特点及适用条件,缺点: 用钢量大,成本昂贵(造价是混凝土的3-4倍); 抗腐蚀性能差,需做表面防腐处理(2mm) 适用情况: 必须穿越沙层; 必须控制挤土影响; 工期紧迫; 其它桩型无法施工或质量难以保证; 重要工程; 实际应用: 宝钢高炉、金茂
17、大厦用钢管桩,三、钢桩的构造类型、特点及适用条件,三、钢桩的构造类型、特点及适用条件,端部构造: 开口桩 闭口桩 “土蕊” 、 “土塞” 砂层,3、H型桩: 系一次扎制成型,与钢管桩相比: 优点: 挤土效应更小穿透性能更强; 割焊与成桩更快捷; 缺点: 侧向刚度较弱,打桩时桩身容易向刚度较弱的方向倾斜,甚至产生施工弯曲。 钢筋砼桩或预应力钢砼桩H型桩尖组合桩 能顺利穿过夹块石的土层,也能嵌入风化层。,三、钢桩的构造类型、特点及适用条件,构造: 杉木或松木桩顶铁箍桩尖铁桩靴 桩径:140mm260mm 桩长:4m 8m 优点: 自重小,便于加工、运输,打桩设备简单 缺点: 承载能力小; 在干湿交
18、替环境中极易腐烂; 适用条件: 某些加固工程或能就地取材的临时性工程中适用; 在淡水中耐久性好,一般应打入地下水位以下0.5m。,四、木桩的构造、特点及适用条件,承台类型:,五、承台(盖梁)的构造及桩与承台的联结,承台类型,独立形,条形,环形,井格形,板形,箱形,沉井形,板式承台构造要求: 最小尺寸:桥墩(台)底部尺寸襟边尺寸 最大尺寸:混凝土承台:满足刚性角要求 钢筋砼承台:由力学检算确定 形状:与墩(台)形状相符(矩形、圆形、圆端形) 厚度:1.5m(一般1.5m3.0m) 砼标号: C15 (一般C15C25) 钢筋构造:后讲,五、承台(盖梁)的构造及桩与承台的联结,五、承台(盖梁)的构
19、造及桩与承台的联结,桩与承台的联结:,600mm,不破桩头的桩埋入承台长度h规定: d 1.2m h d(或边长),布置位置:在承台底部桩顶平面上布置一层钢筋网。 钢筋数量: 每米宽度内1200150m 钢筋直径: 1418 注:钢筋网在越过桩顶钢筋处不截断,并应与桩顶主筋连接,钢筋两端弯起锚固。 桩之间设置了横向联系时,横系梁不作受力计算,只需按横截面的0.1%配置构造钢筋。,五、承台(盖梁)的构造及桩与承台的联结,承台钢筋布置:,第四节 桩基础的施工,主要内容: 钻孔灌注桩的施工方法和设备; 挖孔灌注桩、沉管灌注桩及各种沉桩的施工方法; 桩基质量检测,一、钻孔灌注桩的施工,测定桩位,准备工
20、作,钻机就位,钻孔,清孔,放钢筋笼,灌注水下混凝土,测定桩位,制备泥浆,泥浆循环排渣,钻孔灌注桩施工工艺流程,1、准备场地: 平整场地,以便安装钻架进行钻孔。 当墩台位于无水岸滩时:钻架位置处应整平夯实,清除杂物,挖换软土; 场地有浅水时:采用土或草袋围坝筑岛; 场地为深水或陡坡时:可用木桩或钢筋混凝土桩搭设支架,安装施工平台支承钻机;深水中在水流较平稳时,也可将施工平台架设在浮船上,就位锚固稳定后在水上钻孔;,钻孔灌注桩的施工 第二工序:准备工作,2、埋置护筒: 护筒作用: 固定桩孔位置; 保护孔口,防止塌孔; 保持桩孔内水压。,钻孔灌注桩的施工 第二工序:准备工作,构造要求: 护筒内径比钻
21、头直 径稍大,旋转钻增大0.10.2m,冲击或冲抓钻增大0.20.3m,钻孔灌注桩的施工,第二工序:准备工作,护筒类型:,护筒埋设方式:,钻孔灌注桩的施工,第二工序:准备工作,护筒埋设要求: (1) 护筒平面位置应埋设正确,偏差不宜大于50mm; (2) 护筒顶标高高出地下水位和施工最高水位1.52.0m, 在无水地层钻孔,因护筒顶部设有溢浆口,因此筒顶也应高出地面0.20.3m ; (3) 护筒底应低于最低水位0.10.3m 。深水下沉埋没的护筒应下沉至稳定深度,入土深度:粘性土0.51.0m,砂性土 34m; (4) 下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大,一般比护筒直径大0.61.0m,护筒四周
22、夯填密实的粘上护筒底应埋置在稳定的粘土层中,否则也应换填粘土并夯密实,厚度一般为0.5m。,钻孔灌注桩的施工 第二工序:准备工作,3、制备泥浆: 泥浆作用: (1)护壁; (2)携渣; (3)冷却; 泥浆制作要求: 比重:1.11.3 粘度:10 25s 含砂率:6 调制泥浆的粘土塑性指数:15,钻孔灌注桩的施工 第二工序:准备工作,钻架安装要求:平稳,不发生位移、倾斜和沉陷。,钻孔灌注桩的施工 第三工序:钻机就位,1、钻孔方法和钻具 旋转钻成孔 冲击钻成孔 冲抓锥成孔,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔,泥浆循环排渣分为正循环排渣和反循环排渣,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔旋转钻成孔,1、钻
23、头;2、泥浆循环方向;3、沉淀池; 4、泥浆池;5、泥浆泵;6、泥浆笼头; 7、钻杆;8、钻机回转装置;,1、钻头、2、新泥浆流向;3、沉淀池; 4、砂石泵;5、泥浆笼头;6、钻杆; 7、钻机回转装置;8、混合液流向;,钻头:,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔旋转钻成孔,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔旋转钻成孔,钻头:,适用范围: 旋转钻进成孔的施工方法受到机具和动力的限制,一般适用于较细、软的土层,如各种塑状的粘性土、砂土、夹少量粒径小于100200mm的砂卵土层。对于坚埂土层或岩层,可采用牙轮旋转钻头。,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔旋转钻成孔,成孔原理: 利用钻锥(重为1035kN)
24、不断地提锥、落锥(每冲击一次旋转一个角度)反复冲击孔底土层,把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣,钻渣悬浮于泥浆中,利用掏渣筒取出。重复过程钻进成孔。 适用范围: 适用于含有漂卵石、大块石的土层及岩层,也能用于其它土层,成孔深度一般不超过50m。,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔冲击钻成孔,成孔原理: 靠冲锤自重(1020kN)冲下使抓土瓣锥尖张开插入土层,由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土抓出,弃土后继续冲抓钻进成孔。 适用范围: 适用于粘性土、砂性土以及夹有碎卵石的砂砾土层,成孔深度小于30m。,钻孔灌注桩的施工 第四工序:钻孔冲抓钻成孔,常见质量问题及处理方法: 塌孔: 如发生塌孔,应探明
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三 桩基础
链接地址:https://www.31doc.com/p-3005440.html