桩基础与深基础内容提要当浅部地基土层软弱或建筑物荷载很.DOC

第9章 桩基础与深基础 内容提要：当浅部地基土层软弱或建筑物荷载很大，浅部岩土层难以满足建筑物对基础持力层的要求时，浅基础方案不能实现，此时就必需采用深基础方案。常用的深基础类型主要有：桩基础、大直径墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙等。其中桩基础是应用最广泛的深基础。因此，本章重点介绍桩基础理论与实践的基本知识，对其他形式的部分深基础类型只作简单介绍。 第一节 概述 桩的作用是将上部结构荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层上。由于桩基具有承载力高、稳定性好、沉降及差异变形小、沉降稳定快、抗震能力强，以及能适应各种复杂地质条件等优点而得到广泛使用。桩基除了主要用于承受竖向抗压荷载外，还用于承受侧向风力、波浪力、土压力、地震力等水平荷载及竖向抗拔荷载。 一、桩的类型 1．根据桩的抗力性能和工作机理分类 （1）竖向抗压桩：主要承受竖向荷载的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。根据其荷载传递特征，又可分为四类： 摩擦桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或绝大部分由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计的桩； 端承摩擦桩：在竖向极限荷载作用下，桩端阻力分担荷载的比例较大，但不大于30％的桩； 摩擦端承桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧阻力分担荷载的比例不超过50％的桩； 端承桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载的全部或绝大部分由端阻力承担，桩侧阻力小到可忽略不计的桩。 (2)竖向抗拔桩：主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算； (3)水平受荷桩：主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算； (4)复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压(或抗拔)桩及水平受荷桩的要求进行验算。 2．根据桩身材料分类 根据桩的材料，可分为： （1)混凝土桩：混凝土桩是目前使用最广泛的桩，有预制混凝土桩和灌注混凝土桩两大类。预制混凝土桩，可在工厂集中生产或在现场预制，有实心或空心桩。为提高混凝土抗裂性能和节省钢材可做成预应力桩，为减少沉桩的挤土效应可做成敞口预应力桩。混凝土灌注桩随着成桩工艺的不断发展，使其能适用于各种地层、灵活调整桩长及桩径，从而成为目前工民建和桥梁中使用的主要桩型。 （2)钢桩：钢桩可根据承载要求、减少挤土效应而灵活调整截面，并具有抗冲击性能强、接桩方便、施工质量稳定等特点，但造价高。目前常用的桩型有开口或敞口管桩、H型钢桩或其他异型钢桩； （3)组合材料桩：指一根桩由两种或两种以上材料组成的桩，一般可根据地层条件、为充分发挥材料特性而组合成的桩。 3．根据成桩方法分类 根据成桩方法可分为： （1）打入桩：通过锤击、振动等方式将预制桩沉人地层至设计要求标高形成的桩； （2）灌注桩：通过钻、冲、挖或沉入套管至设计标高后，灌注混凝土形成的桩； （3）静压桩：将预制桩采用无噪音的机械压入至设计标高形成的桩。 4．根据成桩对土层的影响分类 不同成桩方法对周围土层的排挤和扰动程度不同，将直接影响到桩的承载能力、成桩质量及周围环境。根据成桩对土层的影响可分为挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩三类。 （1）挤土桩：在成桩过程中，造成大量挤土，使桩周围土体受到严重扰动，土的工程性质有很大改变的桩。这类桩主要有打人或静压成桩的实心桩和闭口预制混凝土桩、闭口钢管桩及沉管灌注桩等；挤土桩成桩过程引起的挤土效应主要是地面隆起和土体侧移，导致对周围环境的较大影响；对于灌注桩还可能造成断桩、缩径等质量事故；对于预制桩可能会造成桩的侧移、倾斜、上抬、甚至断桩等质量事故。 （2）部分挤土桩：在成桩过程中，引起部分挤土效应、桩周围土体受到一定程度的扰动，这类桩主要有H型钢桩、开口管桩及长螺旋钻孔、冲孔灌注桩； (3)非挤土桩：采用钻孔、挖孔将与桩体积相同的土体排出，对周围土体基本没有扰动 而形成的桩。这类桩主要有钻、挖孔灌注桩、预钻孔植桩、旋挖灌注桩等。 5．根据成桩直径分类 根据成桩直径大小，可将桩分为大直径桩、中等直径桩及小桩三类。 (1)大直桩径：桩径D≥800mm的桩，在设计中应考虑挤土效应与尺寸效应； (2)中等直径桩：桩径250mmD800 mm的桩； (3)小桩：桩径D≤250mm、长细比L/D较大的桩。小桩具有施工空间要求小、对原有建筑物基础影响小、施工方便、可在任何土层中成桩、并能穿越原有基础等特点而在地基托换、支护结构、抗浮、多层住宅地基处理等工程中得到广泛应用。 二、桩的选型与使用条件 预制桩、灌注桩及钢桩三大类桩各有优点，