土木工程之基础徐奎2014.10.20编制.doc

土 木 工 程 之 桩 基 础 本文为作者原创，未经作者许可，翻录必究 徐奎 2014.10 总纲 本文结合笔者自身的施工经验以及国家相关规范以及世界前沿的桩基础施工理论等编写而成。 国学大师王国维 说：古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。此第一境也。衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。此第二境也。众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。此第三境也。 作为新时代的土木工程师及建造师，笔者在追求学术探讨研究的严谨态度基础上，将用一种通俗易懂、图文并茂的形式展现给读者。本文将注重介绍实战经验，浅述理论知识，深化管理理论。 有关经验之谈有不足之处，恳请大家斧正。对于技术，我们要达到第2重境界即可；对于管理，我们急需达到第3重境界。 一、理论篇 桩的分类 1．1 概述 桩是深入土层的柱型构件。桩与桩顶的承台组成深基础，简称桩基。 桩的作用：将上部结构的荷载通过软弱地层或水传递给深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。 桩基通过作用于桩尖（或称桩端）的地层阻力和桩周土层的摩擦力支撑轴向荷载、依靠桩侧土层的侧向阻力支撑水平荷载。 1．2 桩基发展简史 两个方面：桩的材料和成桩工艺。 木桩：汉朝已经用木桩修桥，到了宋朝桩基技术已经比较成熟，上海市的龙华塔是现存的北宋年代修建的桩基建筑物。 钢桩：19世纪20年代开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头；20世纪初美国出现了各种形状的型钢，在美国密西西比河上的钢桥大量采用钢桩基础；到20世纪30年代欧洲也广泛采用。二次大战后，无缝钢管也作为桩材用于基础工程。上海宝钢工程中，使用直径90cm的长达60m的钢管桩基础。 混凝土桩：20世纪初随钢筋混凝土预制构件的问世，开始出现预制钢筋混凝土桩。我国20世纪50年代开始生产预制钢筋混凝土桩，多为方桩。1949年美国最早用离心机生产中空预应力钢筋混凝土管桩。我国铁路系统20世纪50年代末也生产了预应力钢筋混凝土桩。 灌注桩：20世纪20～30年代发明了沉管灌注桩，上海20世纪30年代修建的一些高层建筑基础就曾采用沉管灌注桩。在20世纪60年代我国铁路和公路桥梁开始采用钻孔灌注砼桩和挖孔灌注桩。 目前，桩基的成桩工艺还在不断的发展中。 1.3 桩的分类 按桩的尺寸大小可分为：桩（pile），柱（cylinder），墩（pier）。 铁路桥涵设计规范：1.5m直径以上的预制空心钢筋砼桩基称为管桩基础。但国外有文献中提到的大直径桩基直径已达到3.6m。因此国外区分较难，在分类中一般不考虑尺寸的影响。 按成桩方式对土层的影响分类： 挤土桩。也成排土桩。原始土层结构遭到破坏，主要有打入或压入的预制桩，封底的钢管桩沉管式就地灌注桩等。 部分挤土桩，也称微挤土桩。成桩过程中，桩周围的土层受到轻微的扰动，土的原始结构和工程性质的变化不明显，主要有打入小截面的I型、H型钢桩、钢板桩、开口式钢管桩。 非挤土桩，也称非排土桩。成桩过程中将与桩体积相同的土排出，桩周围的土较少受到扰动。但有应力松弛现象。主要有各种形式的挖孔、钻孔桩等 按桩材分类： 木桩。单根木桩的长度大约为十余米，不利于接长。 混凝土桩 预制砼桩，多为钢筋砼桩。工厂或工地现场预制，断面一般为400*400或500*500mm，单节长十余米。 预制钢筋砼桩，多为圆形管桩，外径400～500两种，标准节长为8m或10m，法兰盘接头。 就地灌注砼桩，可根据不同深度的钢筋笼，其直径根据设计需要确定。 钢桩，型钢和钢管两大类。型钢有各种形式的板桩，主要用于临时支挡结构或码头工程。H型及I型钢桩则用于支撑桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。 组合桩。指一种桩用两种材料组成。如较早用的水下桩基，泥面以下用木桩而水中部分用砼桩，现在较少采用。 按桩的功能分类： 抗轴向压桩。在工业民用建筑物的桩主要承受上部结构传来的垂直荷载。 摩擦桩。桩尖部分承受的荷载较小，一般不超过10％。如打在饱和软土地基和松软地基中的桩。 端承桩。通过软弱土层桩尖嵌入岩基的桩，承载力主要有桩的端部提供，一般不考虑桩的侧摩阻力的作用。 端承摩擦桩。桩的端阻力和侧摩阻力同时发挥作用，最常用的桩。如穿过软弱土层嵌入坚实硬粘土或砂、砾持力层的桩。这类桩的端阻和侧阻所分担荷载的比例与桩径、桩长、软弱土层的厚度以及持力层的刚度有关。 抗侧压的桩 港口码头的板桩、基坑支护桩等都是主要承受作用在桩上的水平荷载，桩身要承受弯矩，其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力、或水平支撑和拉锚平衡。 抗拔桩 主要抵抗作用在桩上的拉拔荷载，拉拔