桩基础
第三章桩基础
( 二 ) 灌注桩
灌注桩是在现场地基中钻挖桩孔, 然后浇筑 灌注桩 钢筋混凝土或混凝土而成的桩。灌注桩可选 择适当的钻具设备和施工方法而适用于各种 类型的地基土, 并可做成较大直径以提高桩 的承载力, 可避免预制桩打桩时对周围土体 的挤压影响和振动及噪声对周围环境的影响。 但在成孔成桩过程中应采取相应的措施和方 法保证孔壁的稳定和提高桩体的质量。
一、按承载性状分类
结构物荷载通过桩基础传递给地基。
垂直荷载一般将由桩底土层抵抗力和桩侧与 垂直荷载 土产生的摩阻力来支承。由于地基土的分层 和其物理力学性质不同 , 桩的尺寸和设置在 土中方法不同 , 都会影响桩的受力状态。 水平荷载一般由桩和桩侧土的水平抗力来支 水平荷载 承 , 而桩承受水平荷载能力 桩承受水平荷载能力是与桩轴线方向 桩承受水平荷载能力 的倾斜度有关 。
第二节 桩和桩基础的分类
为满足结构物的要求 , 适应地基的特点 , 随着科学技术的发展 , 在工程实践中已 形成了各种类型的桩基础 , 它在本身构 造上和桩土相互作用性能上都具有各自 的特点。 学习桩和桩基础 分类及其构造 , 目的是 掌握其特点以使设计和施工时更好地注 意发挥桩基础的特长。
一、按承台位置分类
以上情况也可以采用其他型式的深基础 , 但桩基础由于耗用 材料少、施工快速简便 , 达到坚 实土层时, 就需要用较多、较长的桩来传 递荷载 , 且这时的桩基础沉降量较大 , 稳定性也稍差 ; 当覆盖层很薄时 , 桩的稳定性也会有问 题 , 就不一定是最佳的基础形式 , 应经 过多方面的比较才能确定优选的方案。
二、按施工方法分类
基桩的施工方法不同 , 不仅在于采用的 机具和工艺过程的不同 , 而且将影响桩 与桩周土接触边界处的状态 , 也影响桩 土间的共同作用性能。桩的施工方法种 类较多 , 但基本形式为沉桩(预制桩 ) 和 灌注桩。
桩基础
2、桩的分类
按承载性状分：
摩擦型桩
桩侧和桩端阻力的大小以 及它们分担荷载的比例
端承型桩
2、桩的分类
软塑 可塑
软塑 密实砂土
岩石
（a）摩擦桩
（b）端承摩擦桩
（c）端承桩
（d）摩擦端承桩
2、桩的分类
按成桩方法分：
非挤土桩 根据成桩方法 和挤土效应 部分挤土桩 挤土桩
2、桩的分类
螺旋钻孔灌注桩施工示意图
（三）振动沉桩
—依靠偏心振动力打桩。振动器与桩顶 相连，振动力通过桩身传给地基。 适用于少粘性土、软土，不宜用于砾石 土、密实的粘性土。
（四）水冲沉桩：
高压水经射水管射水冲松桩尖下面的土 层，以减小桩下沉的阻力。 用于砂土、砂石土、坚硬土层。 要求在距设计标高1-2m时，停止水冲， 改用锤击或振动。 注意：施工不当会造成地地表土受力均匀，防止不均匀沉降， 保证打桩机施工安全，采用厚度约2～3cm厚的钢板铺 设在桩机履带板下，钢板宽度比桩机宽2m左右，保证 桩机行走和打桩的稳定性。
桩机行走时，应将桩锤放置于桩架中下部以桩锤导向 脚不伸出导杆末端为准。根据打桩机桩架下端的角度计 初调桩架的垂直度，并用线坠由桩帽中心点吊下与地上 桩位点初对中。
3种打桩顺序
考虑挤土打桩顺序
1)由中及外：从中间向四周打； 2)由近及远：从靠近现有建筑物或需保护的地下构 筑物、管线最近的桩位开始打； 3)由深及浅：先打入土深度大的桩； 4)由大及小：先打断面大的桩。
四、预应力管桩施工
（一）工艺流程
测量定位 移至下一桩位 桩机就位 第1节桩就位，对中调直 打桩至设计持力层和贯入度 第n节桩起吊，对中调直 打 桩 送 桩 接 桩
④打桩
桩基础
单桩在产生负摩阻力时的荷载传递
Q
0
l 0
位移
桩侧摩阻力
桩身轴力N
Q Fn
土层竖 向位移Nl源自l桩的截 面位移z
z
z
Q Fn Fp
• 中性点: 桩土之间不产生相对位移的截面位臵。
桩的负摩阻力导致承载力降低、桩基础沉降增加。
中性点
定义：桩土相对位移为零处桩侧摩阻力为零处。 特点：在中性点处桩身轴力达到最大值。
Qu=780kN
16 20 24 28 32 36 40 44 48 1 2 Qu=1500kN
Qu Ra 2
单桩Q-s曲线
2. 经验公式
根据《建筑地基基础设计规范》单桩承载力特征值可 按下式估算：
Ra q pa Ap up qsia li
qpa、 qsia —— 桩端端阻力、桩侧阻力特征值（kPa）； Ap —— 桩底横截面面积； up—— 桩身周边长度。
根据《建筑桩基技术规范》单桩承载力特征值可按下 式估算：
单桩承载力：
安全系数
Qu u p qsik l i q pk Ap Ra K K 根据土质、土的 状态、桩型查表 K 2
某混凝土预制桩
350 mm 350 mm
qs1a 5kPa
5m
qs 2a 37kPa
7.5m
q pa 1600 kPa
Ra 1600 0.352 4 0.35 5 5 37 7.5 619.5kPa
某混凝土预制桩
350 mm 350 mm
粘性土 qs1k 45kPa 软塑状态
qs 2a 60kPa
5m
中砂 中密
7.5m
桩基础
正循环排渣
泵举反循环排渣：成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入 钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内 腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。
泵举反循环排渣
④第一次清孔
成孔达到设计标高后应进行清孔。 钻机成孔：以原土造浆的桩孔可用“射水法”，即钻杆只转不进(空转)， 待泥浆密度降至1.1左右；注入制备泥浆的桩孔则应采用“换浆法”清孔，至 换出的泥浆密度＜1.15时方为合格。 冲击成孔：不易塌孔的桩孔，可采用空气吸泥清孔；稳定性差的孔壁应 采用泥浆循环或抽渣筒排渣。
桩 垫
桩头保护：桩帽底 面与桩顶之间应加弹性 衬垫(俗称桩垫，可用纸 板或胶合板制作) ，桩 帽和桩顶周围应有 5~10mm的间隙；桩帽上 部受锤击部位应设置用 硬木或盘绕叠层的钢丝 绳制作的“锤垫”，以 防锤击损伤桩头。
⑶ 初始沉桩 初始沉桩 应起锤轻压或 轻击数锤，观 察桩身、桩架、 桩锤等垂直一 致，方可转入 正常施打。
上节钢筋笼要机吊人托 下放时防墩防撞
钢 的筋 定笼 位就 验位 收后
⑥第二次清孔 在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌 前进行，在导管顶部安放一个弯头及皮笼， 用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿导管 置换沉渣。二次清孔标准是：孔深达到设 计要求,沉渣厚度端承桩≯50mm，摩擦桩 ≯100mm,抗拔、抗水平力桩≯200mm。
预制桩的起吊、运输、堆放：
混凝土达到设计强度的70%方可起吊，达到100%方 可运输，堆放层数不宜超过4层。
预制桩的沉桩方式： 锤击沉桩法 静力压桩法
1、锤击沉桩法
1.1 锤击沉桩设备：包括桩锤、桩架和动力设备。
桩锤 ⑴落锤：构造简单、施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用 卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、对 桩身损伤大，仅适用于小型桩基工程。 ⑵汽锤：利用蒸汽或压缩 空气为动力进行锤击，有单动 和双动之分，适用于打各类桩。 由于噪音、振动和空气污染， 加之需考虑外部气源的供应， 目前已较少使用。
桩基础定义
桩基础定义
桩基础是一种深基础结构，通过将桩（通常为长方形、圆形或其他截面形状的柱状物体）嵌入土体深处，以提供对建筑物或其他结构的支持和稳定性。
桩基础主要用于以下几个方面：
1. 承载荷载：桩基础主要用于承担建筑物或其他结构的垂直荷载，将结构的重量传递到更深的土层或岩石中。
2. 抗侧力：在一些软弱土壤或沙土地区，桩基础也可以用于抵抗水平或侧向荷载，提供抗侧力支撑。
3. 改善土壤：桩基础的安装过程可能涉及将桩嵌入土体的同时，对土壤进行振实、挤实或注浆等处理，以改善土体的工程性质。
4. 防止沉降：在松散或不稳定的土层中，桩基础可以通过将结构的荷载传递到更深层的稳定土层，防止沉降和变形。
桩基础可以根据其安装方式和使用目的进行分类。
常见的桩基础类型包括：
1. 摩擦桩：通过桩身与土体之间的摩擦来承担荷载。
摩擦桩通常嵌入到深层土壤或岩石中，以提供支持。
2. 端承桩：通过桩底部承担荷载，直接传递到较为坚实的土层或岩石中。
端承桩的承载能力主要依赖于桩底的承载能力。
3. 混凝土灌注桩：通过在现场浇筑混凝土，形成桩体。
这种类型的桩可以适应各种土层条件。
4. 钻孔灌注桩：通过在土体中钻孔，然后将混凝土注入孔中形成桩体。
这种桩的直径较大，通常用于大型工程。
5. 螺旋桩：通过旋转螺旋形的桩体将土体挤压出去，形成桩基础。
适用于柔软的土壤。
桩基础的选择取决于土壤条件、荷载要求、工程特点和成本等因素。
在设计和施工过程中，需要由结构工程师和地基工程师共同协作，根据具体情况选择最合适的桩基础类型。
桩基础
桩基础工程桩是深入土层的柱状构件，桩与连接桩顶的承台组成深基础，简称桩基。
其作用是将上部结构的荷载，通过较软弱地层传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。
在一般房屋基础工程中，桩主要承受垂直的轴向荷载，但在河港、桥梁、高耸塔型建筑、近海钻采平台、支挡建筑以及抗地震等工程中，桩还需承受来自侧向的风力、波浪力、土压力和地震力等水平荷载。
桩基通过作用于桩端（云南习惯称桩尖）的地层阻力和桩周围的摩阻力来支承轴向荷载，依靠桩侧土层的侧向阻力来支承水平荷载。
一、基本概念（一）什么叫做桩基础？由桩身和连接于桩顶的承台共同组成，用以承受和传递上部荷载的基础形式，称之桩基础。
桩基础是常用的一种深基础形式。
当浅层地基土的强度和变形不能满足设计要求时，往往采用桩基础。
（二）桩基础的组成桩基础由承台和桩身两大部分组成。
承台：承受全部结构的重量，并把荷载传递给桩。
桩身：是基础中的柱状构件，其作用在于穿过软弱土层，把承台传来的全部荷载传递到较坚硬、较密实、压缩性较小的土层或岩石上。
桩基础组成见教材P69图5.1.1（三）桩基础的分类桩基础的分类按作用性质及传力特点分端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。
摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受按使用材料分木桩：天然原木是最早用作桩的材料，单根长一般十余米，不利于接长。
钢桩：早期使用铸铁板桩，孔为型钢和钢管两大类。
型钢有各种型式的板桩，钢管桩则由各种直径和壁厚的无缝钢管组成。
钢筋混凝土桩：是当前国际上使用最普遍、应用最广泛的桩。
组合桩：一根桩由两种材料组成。
较早采用的水下桩基、泥面以下用木桩，水中部分用砼桩，在30年代上海曾使用，现在不再使用。
预制桩：按沉桩方式，分为打入桩、静压桩、振动沉桩等。
灌注桩：按成孔方法，分为泥浆护壁成孔、干作业成孔、套管成孔、爆扩成孔及大直径灌注桩等。
按施工方法分（四）名词解释1、打入桩：将预制桩用击打或振动法打入地层至设计要求标高。
桩基础的名词解释
桩基础的名词解释桩基础，作为土木工程中常见的一种基础形式，承受着巨大的重量和横向力。
其概念可以简单地解释为将特定长度和直径的桩材打入地下以增加地基稳定性的方法。
一、桩基础的类型桩基础根据不同的材料和施工方式可以分为多种类型。
其中，常见的有钢筋混凝土桩、钢桩和木桩。
1. 钢筋混凝土桩：钢筋混凝土桩是以钢筋和混凝土为主要构造材料的桩基础形式。
在施工过程中，通过将钢筋混凝土桩预制或直接灌注到地下，以提供稳定的承载能力和较高的抗侧移能力。
2. 钢桩：钢桩由高强度钢材制成，在土木工程中广泛使用。
其特点是强度高、重量轻、施工方便。
钢桩可直接插入地下，形成稳定的地基，适合于建设在软土或深层地基的工程。
3. 木桩：木桩是由木材制成的桩基础形式。
木材的特性使得木桩适用于各种环境条件，例如水下建设和特殊地质条件下的施工。
但是，由于木材易受到虫蛀和腐蚀等因素的影响，其使用寿命相对较短。
二、桩基础的施工流程桩基础的施工流程可以分为桩基础设计、预处理、桩基础施工和质量检验等多个步骤。
1. 桩基础设计：桩基础的设计是整个施工过程的基础。
设计中需要考虑到土壤的承载力、桩的长度和直径、桩的材料和施工方式等因素。
设计师根据这些考虑因素综合，制定合适的设计方案。
2. 预处理：在正式施工之前，需要进行一些预处理工作，例如清理桩位周围的土壤和障碍物，确保施工区域的平整和安全。
3. 桩基础施工：桩基础施工是将设计好的桩材按照一定的施工方式进行安装。
具体施工过程根据桩的类型和现场条件可能有所不同。
例如，钢筋混凝土桩施工可以采用现浇法、预制法或灌注法等；而钢桩则可以通过打入地下或挖孔法来进行施工。
4. 质量检验：桩基础施工完成后，需要进行质量检验，以确保其达到设计要求和标准。
检查内容包括桩的质量、长度、直径、施工质量和承载能力等参数。
三、桩基础的应用领域桩基础作为一种重要的基础形式，广泛应用于土木工程领域。
1. 建筑领域：桩基础在高层建筑、大型工业厂房和重要文化建筑等工程中起到了承重和稳定的作用，提供了可靠的地基支撑。
桩基础
五、按桩径大小分类：
1、小直径桩。d≤250mm，多用于基础加固的数根桩或静压 锚杆托换桩及复合桩基础。 2、中等直径桩。 250< d<800mm 3、大直径桩。d≥800mm。
六、按承台位置分类
高承台桩 低承台桩
单桩基础
群桩基础
• 基桩
复合基桩
七、质量检验 • • • • 开挖检查 抽芯法 声波检测法 动测法
2、灌注桩。 在现场开孔，灌注成型。材料使用混凝土或钢筋混凝土。 a.优点： 1）不需预先制作和运输。适用于当地无砼预制厂和交通不便 的地区。 2）可根据桩身内力大小，分段配筋或不配筋以节约钢材。 3）可做成大直径灌注桩提高承载力。 4）无如预制桩打桩时的振动和噪音。 b.缺点：易造成缩颈。
c.据开孔方法和所用机具不同，可分为：
4.3 单桩轴向荷载的传递
1. 桩身轴力和截面位移 2. 桩侧负摩阻力和桩端阻力 3. 端承型桩和摩擦型桩
4. 桩侧负摩阻力
一.桩身轴力和截面位移
• 长度为L的竖直单桩在桩顶轴向力N0=Q作用下，于桩身任一深 度Z处横截面上所引起的轴力Nz将使截面下桩身压缩、桩端下 沉δl ，致使该截面向下位移了δz。由于桩顶轴力Q沿桩身向下通 过桩侧摩阻力逐步传给桩周土，因此轴力Nz就随深度递减。桩 底轴力Nl,即桩端轴力Qp ＝ Nl，而桩侧总阻力Qs＝Q- Qp。桩身 截面位移δz应为桩顶位移δ0 =s与Z深度范围内的桩身压缩量之 差。
第4章 桩基础及其他深基础
4.1. 概述 4.2. 桩的类型 4.3. 单桩轴向荷载的传递 4.4. 单桩竖向承载力的确定 4.5. 群桩效应 4.6. 桩基承载力和沉降验算 4.7. 桩的水平承载力与位移 4.8. 桩基础设计
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1．概述
桩基础是常用的一种深基础形式，在桥梁工程中用的比较多。
桩基础有着悠久的应用历史，随着现代技术的发展，桩的类型、桩身材料、成桩工艺、桩的设计理论、检验检测技术等方面都有了很大的发展。
桩基础的组成与特点
•桩基础的特点
☯布置灵活，适应性强（桩径、布置、桩长、桩数、土质）；
☯承载力高（利用深层土的承载力）；
☯沉降变形小（到达硬土层或岩基）；
☯稳定性好；
☯便于水下施工；
☯施工效率高（机械化施工）。
桩基础的适用条件
☯荷载较大、软弱地基或硬持力层埋置较深，地下水位较高等；
☯河床冲刷较大、河道不稳定，采用浅基础时埋深较大或不易稳定；
☯结构物对地基变形较敏感，或承受较大水平力，对稳定性要求较高；
☯施工水位较深、水流流速过大；
☯地震区、在容易产生液化的地基；
☯湿陷性黄土、膨胀土及软土厚度较大的地基。
桩基础整体设计要求
•桩基础整体设计的基本内容☯桩的类型与桩长；
☯基桩的数量与布置；
☯桩基础各部分的尺寸拟定；☯桩基承载力验算；
☯结构强度计算与配筋。
•设计注意事项
☯ 同一桩基础中不宜采用受力性质不同基桩（如摩擦桩与柱桩）；
☯ 同一桩基础中不宜采用桩径、桩身材料、桩长相差过大的基桩；
☯ 对于特殊的大型桥梁、或地址条件复杂，有特殊要求的桩基础，必要时应进行现场试验。
桩的分类
• 摩擦桩——桩身穿过较弱土层，并支承在各种压缩性土中，桩的承载力主要由作用在桩壁上的摩阻力构成，桩底土的支承力所占比例较小，甚至可忽略不计。