基础工程课件第四章.doc

第四章桩基础与其他深基础 4．1概述 一、 如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑深基础方案了。深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种类型，其中以桩基础应用最为广泛。 桩基础是最古老的基础型式之一。智利古文化遗址中发现的桩距今约有12000年。河姆渡遗址表明，在7000年前，我国已有采用木桩支承房屋的历史。在漫长的历史过程中，桩基有了很大的发展变化，特别是近代以来，桩基从型式到工艺和规模都有了飞跃发展。显现出强大的生命力和广阔的发展前景。 桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动、静荷载的一种深基础，而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的压缩性土层或水中，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上，通常将桩基础中的桩称之为基桩。 桩基础按承台位置可以分为高桩承台基础和低桩承台基础。低桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以下；高桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以上，其结构特点是基桩部分桩身沉入土中，部分桩身外露在地面以上而成为桩的自由长度。 通常对下列情况，可考虑用桩基础方案： (1)软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降； (2) 对于高重建筑物，如高层建筑、重型工业厂房和仓库、料仓等，地基承载力不能满足设计需要时； (3) 对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，宜采用桩基以承受较大的水平力和上拔力时； (4) 对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响时； (5) 在地震区，以桩基作为地震区结构抗震措施或穿越可液化地基时； (6) 水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用浅基础施工困难或不能保证基础的安全时。 4.2桩的类型 一、桩的分类 桩按施工工艺可分为预制桩和灌注桩两大类。 (一) 预制桩的种类 预制桩系指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩杆打入、压入、或振入土中的桩型。主要有以下几种： 打入桩 静压桩 螺旋桩 震动沉入桩 （二）灌注桩的种类 灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成的桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。 依照成孔方法不同，灌注桩分为：沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。 （三）按承载性状分类（1）摩擦型桩：摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。（2）端承型桩：端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。 按桩的使用功能分类（1）竖向抗压桩（抗压桩）；（2）竖向抗拔桩（抗拔桩）；（3）水平受荷桩（主要承受水平荷载）；（4）复合受荷桩（竖向、水平荷载均较大）。 按成桩方法分类（1）非挤土桩：干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法；（2）部分挤土桩：部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩、打入式敞口桩；（3）挤土桩：挤土灌注桩、挤土预制桩（打入或静压）。 按桩径大小分类（1）小桩 d≤250mm；（2）中等直径桩 250mm＜d＜800mm；（3）大直径桩 d≥800mm；d—— 桩身设计直径。 桩型与工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。 单桩的工作性状的研究是单桩承载力分析的基础。桩的承载力和沉降机制取决于桩与土之间的相互作用的应力应变性状。 一、 单桩的荷载传递规律 当竖向荷载施加于单桩桩顶时，桩身受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时桩侧表面受到土的向上摩阻力。桩身荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递至桩周土层中，致使桩身荷载和压缩变形随深度递减。随着作用荷载的增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力。而桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥出来。 当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限后，若继续增加荷载，荷载增量将全部由桩端阻力承担。由于桩端持力层的大量压缩和塑性变形，位移增加速度显著增大，直至桩端阻力达到极限，位移迅速增大至破坏。此时，桩达到其极限承载力。 2．荷载传递函数 由此可见，桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位移的某种函数，这种特定的函数关系，通常称之为荷载传递