桩基础设计实例
预应力管桩基础抗拔设计与施工实例分析
预应力管桩基础抗拔设计与施工实例分析摘要：本文对预应力管桩的抗拔设计原理作了介绍，并对桩头连接等结构节点的处理进行了阐述，比较了PHC管桩在作为抗拔桩时桩身结构强度的计算方法，提出了焊缝强度、端板孔口抗剪强度、钢棒墩头强度的验算方法，并探讨了管桩与承台的连接方式。
关键词：管桩、抗拔设计、桩头连接节点经过约二十年来的推广，预应力管桩由于其具有造价低廉、工艺成熟、施工便捷、质量可靠等优点，与人工挖孔桩、冲（钻）孔桩并列为天津地区的三大常用桩型，特别是在表层土质差、岩层埋深较大的多层、小高层建筑中被当作首选桩基础型式。
PHC管桩作为抗拔桩使用有着其他桩型不可比拟的优势，尤其是在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，对预应力钢筋保护较好，能较好的发挥桩身抗拉强度，提高桩身抗拔承载力。
因此PHC管桩作为抗拔桩使用的经济性日益凸现。
本文结合天津铁路枢纽西南环线扩能改造工程之青凝侯特大桥的施工实例具体给予说明。
1 工程概况“天津铁路枢纽西南环线位于天津市西南部，线路经过天津市西青区，该地区地势低平，由西向东微倾。
线路所经地区为冲积、海积平原，地形平坦，地势开阔，大部分为坑塘、洼地，局部为农田及货场。
根据《岩土工程勘察报告》显示，场地属丘陵缓坡地段，起伏较大，土层自上而下分别描述见下表1。
表1 场地地层分布情况在综合考虑场地特点、基础方案的安全可靠、经济适用及施工工期等情况后，青凝侯特大桥的承台桩基基础采用管桩设计。
其中，根据工程的计算分析，选用管桩的截面为Φ400X95（PHC-AB）,桩身混凝土强度为C80，竖向抗压承载力特征值为1200KN，竖向抗拔承载力特征值为210KN。
综合施工工序等因素的考虑，经与建设单位沟通同意采用管桩作抗拔桩来处理抗浮问题。
以下简要介绍该工程的预应力管桩抗拔承载力计算及相关节点的处理。
2 预应力管桩的抗拔承载力计算2.1桩身承载力控制2.1.1截面为Φ400X95的管桩（PHC-AB）的预应力筋的配筋为7Ф10.7，预应力筋抗拉强度设计值fpy＝0.8×1420＝1136MPa，根据《混凝土结构设计规范》[1] 第6.2.22条公式可得管桩的轴向拉力设计值为：N＝fpyAp＝715KN2.1.2管桩桩身轴心受拉时，裂缝控制等级取一级，并应符合以下规定：N≤ƠceA0（Ơce、A0---混凝土有效预压应力值、截面换算面积）根据《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》[4] 第3.0.12条经验公式计算，管桩的有效预压应力为：Ơce＝800n×Aa/A＝5.53MPa考虑到预应力筋的实际配筋不大，其所引出的截面换算面积亦不大，故仅考虑管桩桩身实际有效面积（A）作计算。
桩基础的桩基础的施工工程实例
桩基础的桩基础的施工工程实例桩基础是建筑工程中常见的地基工程，其作用是通过将混凝土桩或钢桩深埋地下，使得建筑结构所受荷载能够传递到地下的更稳定的层次，保证其安全可靠。
本文将介绍一则桩基础的施工工程实例。
这则实例发生在某高层建筑的建设过程中。
该建筑是一座32层的大型商业综合体，地处城市中心，周围环境复杂，建设规模庞大。
地质条件较为特殊，属于地下水位较高的区域，土层为杂土和软黏土，需要采用桩基础来增加承载力和稳定性。
首先，施工团队进行了详细的土质和地下水位勘察，以及建筑结构荷载的计算和设计。
经过综合分析，决定采用混凝土桩基础作为主要的建筑地基结构。
施工方案涉及到多种技术和施工流程。
1. 桩基础的设计根据建筑设计方案和场地勘察结果，桩基础总共需埋置833根桥式钢管混凝土桩。
施工方案主要包括自吸式钻孔机钻取孔洞、沉箱式灌注桩的冲孔和出料、钢筋的加工和焊接等程序。
2. 确定桥式钢管混凝土桩的尺寸和钢筋配筋在确定桥式钢管混凝土桩的尺寸和钢筋配筋时，需要考虑到建筑设计荷载以及地层土质等因素。
为此，施工方案采用了声纳测地仪和钻孔取样等手段对土层进行详细的勘察和分析。
3. 自吸式钻孔机钻取孔洞自吸式钻孔机是桥式钢管混凝土桩施工过程中必不可少的工具，其主要作用是将桩的深度控制在预定范围内，并在桩的内部空洞中排除空气和水分。
4. 沉箱式灌注桩的冲孔和出料沉箱式灌注桩是一种比较常见的桩基础类型，其施工过程主要包括冲孔、出料、换钻、沉管等步骤。
该桥式钢管混凝土桩采用的是3米沉箱式灌注桩，每根钢管都需要冲孔、出料、焊接等过程。
施工方案制定了详细的流程和标准，严格控制施工质量和进度。
5. 桥式钢管、钢筋的加工和焊接桥式钢管的加工和焊接是施工过程中比较关键的环节。
每根桩需要进行10多次的焊接和加工过程，尤其是钢筋配筋更需要准确和规范。
6. 灌注混凝土当桩基础完全灌注混凝土后，需要进行试打桩和检测桩身质量，确保其质量和安全。
经过多次检测、调试、试打桩等流程，最终确保了桩基础的牢固和稳定。
CFG桩工程实例详解
桩间土承载力系数 =0.80
Ra 761.11 复合地基承载力特征值 f spk m (1 m) f sk 0.087 Ap 0.1963 0.80 (1 0.087) 100 410.36kN 450kN
2.工程地质情况
1) 1层：杂填土、杂色，主要由粉土砖、煤屑、石灰组成， 层厚0.5～3.4m。 2) 2层：黄土状粉土，褐色～黄褐色，稍湿，稍密，虫孔发 育，局部有粉质粘土夹薄层砂；层厚1.4～3.4m，承载力 特征值为90Kpa。 3) 3层：粉土，褐黄色，饱和，稍密～中密，层厚3.0～ 5.4m，承载力特征值为90Kpa。 4) 4层：粉土夹粉土混砂层，粉土，褐黄色，饱和、中密， 含少量钙质，中等压缩性，层厚3.1～6.5 m，承载力特 征值为120Kpa。 5) 5层：粉土混中砂，角砾层，黄褐色，饱和，密实，层中 混有中砂、角砂、少量卵石，局部见粉质粘土，粉土层为 中等偏低压缩性，正常固结土，承载力特征值为210Kpa。
2.工程地质情况 6) 6层：粉土层，褐黄色，局部见粉质粘土，层中 夹薄层砂层，中等偏低压缩性。正常固结土，层 厚3.4～6.8m，承载力特征值180Kpa。 7) 7层：含中砂，角砾粉土层，褐色～褐黄色，层 厚9～14m，承载力特征值为240Kpa。 8) 8层：粉粘层，褐色～褐黄色，硬型～可塑，中 等偏低压缩性，厚度7～11m，承载力特征值 240Kp。 9) 9层：粉粘层，褐色～红色，硬塑，中等偏低压 缩性，层厚6.3～10.4m，承载力特片270Kpa。 10）10层：粉粘层、褐黄色，可塑～硬塑，低压缩 性。勘察未揭穿本层。承载力特征值280Kpa。
1 2 2 桩的截面积A p = 500 0.1963m 4
桩基础实例设计计算书
桩基础实例设计计算书桩基础设计计算书⼀：建筑设计资料1、建筑场地⼟层按其成因⼟的特征和⼒学性质的不同⾃上⽽下划分为四层，物理⼒学指标见下表。
勘查期间测得地下⽔混合⽔位深为,地下⽔⽔质分析结果表明，本场地下⽔⽆腐蚀性。
建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱⼦传来的荷载：V = 3200kN, M=400kN mg，H = 50kN；柱的截⾯尺⼨为：400×400mm；承台底⾯埋深：D ＝。
2、根据地质资料，以黄⼟粉质粘⼟为桩尖持⼒层，钢筋混凝⼟预制桩断⾯尺⼨为300×300，桩长为3、桩⾝资料：混凝⼟为C30，轴⼼抗压强度设计值fc＝15MPa，弯曲强度设计值为fm ＝，主筋采⽤：4Φ16，强度设计值：fy＝310MPa4、承台设计资料：混凝⼟为C30，轴⼼抗压强度设计值为fc＝15MPa，弯曲抗压强度设计值为fm＝。
、附：1）：⼟层主要物理⼒学指标；2）：桩静载荷试验曲线。
附表⼀：附表⼆：桩静载荷试验曲线⼆：设计要求：1、单桩竖向承载⼒标准值和设计值的计算；2、确定桩数和桩的平⾯布置图；3、群桩中基桩的受⼒验算4、承台结构设计及验算；5、桩及承台的施⼯图设计：包括桩的平⾯布置图，桩⾝配筋图，承台配筋和必要的施⼯说明；6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施⼯图。
三：桩基础设计（⼀）：必要资料准备1、建筑物的类型机规模：住宅楼2、岩⼟⼯程勘察报告：见上页附表3、环境及检测条件：地下⽔⽆腐蚀性，Q —S 曲线见附表（⼆）：外部荷载及桩型确定1、柱传来荷载：V = 3200kN 、M = 400kN ?m 、H = 50kN2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝⼟预制桩；2）、构造尺⼨：桩长L ＝，截⾯尺⼨：300×300mm 3）、桩⾝：混凝⼟强度 C30、cf＝15MPa 、m＝4φ16yf＝310MPa 4）、承台材料：混凝⼟强度C30、cf＝15MPa 、mf＝tf＝（三）：单桩承载⼒确定 1、单桩竖向承载⼒的确定：1）、根据桩⾝材料强度（?＝按折减，配筋φ16）2()1.0(150.25300310803.8)586.7pS cyR kNf f AA ?''=+=+?=2）、根据地基基础规范公式计算：1°、桩尖⼟端承载⼒计算：粉质粘⼟，LI＝，⼊⼟深度为100800(800)8805pakPa q -=?= 2°、桩侧⼟摩擦⼒：粉质粘⼟层1：1.0LI17~24sakPa q= 取18kPa粉质粘⼟层2：0.60LI= ，24~31sakPa q= 取28kPa28800.340.3(189281)307.2p ippasia Ra kPaqq lA µ=+=?++?=∑3）、根据静载荷试验数据计算：根据静载荷单桩承载⼒试验Q s -曲线，按明显拐点法得单桩极限承载⼒550ukN Q=单桩承载⼒标准值：55027522uk kN QR === 根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载⼒标准值275akN R单桩竖向承载⼒设计值1.2 1.2275330k kN R R ==?=4）、确定桩数和桩的布置：1°、初步假定承台的尺⼨为 223m ? 上部结构传来垂直荷载： 3200V kN = 承台和⼟⾃重： 2(23)20240G kN == 32002401.1 1.111.5330F G n R ++=?=?= 取 12n =根桩距：()()3~43~40.30.9~1.2S d m ==?= 取 1.0S m =2°、承台平⾯尺⼨及柱排列如下图：桩平⾯布置图1：100桩⽴⾯图（四）：单桩受⼒验算： 1、单桩所受平均⼒：3200 2.6 3.6220297.912F G N kPa R n ++===<2、单桩所受最⼤及最⼩⼒：()()max max min2240050 1.5 1.5297.960.5 1.5iF G nMx Nx+??+=±=±=??∑3、单桩⽔平承载⼒计算： 150 4.212i H kPa n H === ， 3200266.712i V == 4.211266.763.512H V ==<即 i V 与i H 合⼒与i V 的夹⾓⼩于5o∴单桩⽔平承载⼒满⾜要求，不需要进⼀步的验算。
预应力混凝土管桩基础
04
预应力混凝土管桩基础的常 见问题与解决方案
桩身断裂
总结词
桩身断裂是预应力混凝土管桩基础中常见的问题，通常是由于施工不当或桩身材料缺陷 导致的。
详细描述
桩身断裂通常发生在桩基施工完成后，由于桩身承载力不足或受到外力作用导致桩身出 现裂缝或完全断裂。为了解决这一问题，可以采取以下措施：加强施工监控，确保施工 过程符合规范要求；对桩身材料进行质量检查，确保材料质量合格；在施工前进行地质
02
预应力混凝土管桩基础的设 计与施工
设计原则与流程
设计原则
安择→承载力计算→结构分析→细部设计→施工图 绘制。
施工方法与步骤
施工方法
锤击法、静压法、振动法等。
施工步骤
桩位放样→桩机就位→吊桩→对中→施压→接桩→终止施压→质量检测。
特点
具有较高的承载力和抗拔性能，能够 承受较大的垂直和水平荷载，同时具 有较好的抗震性能和耐久性。
预应力混凝土管桩基础的应用范围
高层建筑
适用于高层大型建筑的基础，能够提供足够的承载力和稳定性。
桥梁工程
在桥梁工程中作为桥墩的基础结构，能够承受桥梁的重量和车辆荷载。
大型工业厂房
对于大型工业厂房的重型设备基础，预应力混凝土管桩基础能够提供 稳定可靠的支撑。
沉桩困难
总结词
沉桩困难通常是由于地质条件复杂、施工方 法不当等因素导致的，它会影响施工进度和 工程质量。
详细描述
为了解决沉桩困难的问题，可以采取以下措 施：加强地质勘察，了解地质条件，以便合 理选择施工方法和设备；根据实际情况调整 施工参数，如锤击力度、桩长等，以提高沉 桩效率；对于难以沉入的土层，可以采用预
某高层建筑的预应力混凝土管桩基础施工
钢管桩基础结构简要设计原理及应用实例
设计分公司 李小健 2014 年 4 月
目录
1.钢管桩基础适用范围及特点 ............................................................................. 2 1.1 适用范围................................................................................................... 2 1.2 应用特点................................................................................................... 2
载力参数之间的经验关系，砂层密实度采用标贯数据确定。由于没有当地经验
数据，计算结果有一定的误差。
按照勘察报告，DK976+186.9 左 5.5m 钻孔处土工试验数据及标贯数据最接
近施工处钢管桩承载力计算要求，故以此孔处数据为主要计算依据，其它附近
位置钻孔处试验数据仅利用其作为补充参考。
1）(1)3 层（0.96m~-11.75m）为淤泥质粉质粘土层，其液性指数均大于 1，
备注 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土
粉质粘土
——
砾砂
0.64
粉质粘土
6.9m
DK976+182 右
(2)5
25.40~25.60
0.87
6.9m
DK976+182 右
(2)5
26.30~26.50
(整理)倾斜桩基础施工专项方案实例
K1304+312天桥桩基础施工专项方案工程概况青岛至兰州国家高速公路雷家角（陕甘界）至西峰段高速公路，起点位于甘陕交界的雷家角，即合水县太白镇，终点位于西峰李家寺，路线全长126.56公里，全线按四车道高速公路标准建设，设计时速80km/h，整体式路基宽24.5m。
本标段为LX05标段，路线起点桩号YK1296+100(ZK1295+900)，位于蒿嘴铺乡陈家河村，终点桩号K1309+400，位于合水县蒿嘴铺乡蒿嘴铺村，路线全长13.152082km。
K1304+312天桥是我标段唯一的一座天桥，上跨主线路基，北岸以平交道形式与现有国道309线相接，北岸以路基引道形式直接与现有乡村道路连接。
桥型结构形式：主桥下部结构为钢筋混凝土群桩基础、轻型台，上部结构为1-42.6 m的钢筋混凝土下承式板拱桥；桥梁总长48.12m，引道长163.65m。
桥面宽度为：行车道宽4.5m。
设计荷载为公路一II级。
鉴于拱桥推力较大、桩较长及等因素，后排设置为斜桩，以有效解决拱座的水平推力。
斜桩桩长27米，与地面竖直夹角20°，桩底2米范围内设置扩大头，桩底直径扩大为2米。
因该桩的桩底位置距309国道仅有3米，设计答疑中要求309国道半幅通车以减小在挖孔施工中车辆行驶对地层的扰动，防止塌孔事故的发生。
二、编制依据2.1两阶段施工图设计（送审稿）2.2施工图补充说明及工程技术要求和有关规定；2.3设计答疑文件；2.4《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）2.5《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）2.6《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）三、施工工艺、方法3.1施工工艺流程图：3.2 309国道、乡村农道改移方案1、该桥桥台位置处于乡村农道的中线位置，挖孔桩开挖后影响村民的正常通行，在将既有农道该移后在进行1#桥台的挖孔桩施工。
改移农道见下图：---------------------------------------2、改移既有农道路面顶宽3米，两侧填方边坡按1：1，填筑需分层压实，分层厚度30cm，压实度不小于93%。
桩基承台基础设计实例分析
桩基承台基础设计实例分析摘要：本文通过基础设计实例分析，分析了基础计算，参数选择，基础承台顶面的竖向力计算，群桩承载力计算、桩型选择等分析基础工程设计是如何进行的。
关键词：基础承台；单桩承载力；群桩效应；桩长设计。
中图分类号：文献标识码：A0引言在基础工程设计时缺乏应有的工程实例,为了给相关技术人员提供较祥尽的基础工程设计方案,笔者在收集福州地区建筑物的基础设计方案的基础上总结了桩基承载力设计方法,在工程实例中桩基参数的选择、基础工程设计的理论依居，为基础工程工作者、学生提供设计理论参考。
1桩长设计1.1实例基础单柱承载力本工程单柱承载力设计值为5000kN。
1.2工程实例地层条件工程实例工程地质情况根据《××地块岩土工程勘察报告》揭示，本工程岩土体特征分述如下：（相对应预应力管桩）[1]吹填土（层序）：地基承载力特征值=130～150kPa，桩周土极限侧阻力标准值=35kPa，厚度3.90-5.10m。
含泥中砂（层序）：地基承载力特征值=180kPa，桩周土极限侧阻力标准值=55kPa，厚度12.70～15.70m。
中砂夹淤泥（层序）：地基承载力特征值=160kPa，桩周土极限侧阻力标准值=50kPa，厚度0.70～8.90m。
淤泥夹砂（层序-1）：地基承载力特征值=50kPa，桩周土极限侧阻力标准值=15kPa，厚度0.40～3.10m。
中砂（层序）：地基承载力特征值=300-350kPa，桩周土极限侧阻力标准值=60～80kPa，桩端土极限端阻力标准值=6.0～7.0 MPa，厚度12.30～15.10m。
卵石（层序）：地基承载力特征值=500～550kPa，桩周土极限侧阻力标准值=120kPa，桩端土极限端阻力标准值=9.0 MPa，厚度大于8.0m。
1.3单桩承载力设计由单柱承载力设计值为5000kN分析初步设计采用PHC桩，拟设计为四桩承台，单桩承载力设计值为1350kN,采用PHC桩,桩径500mm,设计桩长34m,桩端进入卵石（层序）2m。
桩基础工程计算实例详解
桩基础工程1.某工程用打桩机，打如图4-1所示钢筋混凝土预制方桩，共50根，求其工程量，确定定额项目。
钢筋混凝土预制方桩【解】工程量=0.5×0.5×(24＋0.6)×50=307.50ｍ3钢筋混凝土预制方桩套2-6定额基价=114.59元/ｍ32.打桩机打孔钢筋混凝土灌注桩，桩长14ｍ，钢管外径0.5ｍ，桩根数为50根，求现场灌注桩工程量，确定定额项目。
【解】工程量=3.14÷4×0.52×(14＋0.5)×50=142.28ｍ3打孔钢筋混凝土灌注桩（15ｍ以内）套2-41定额基价＝508.3元/ｍ33.如图所示，已知共有20根预制桩，二级土质。
求用打桩机打桩工程量。
【解】工程量=0.45×0.45×(15+0.8)×20m3=63.99m34.如图所示，求履带式柴油打桩机打桩工程量。
已知土质为二级土，混凝土预制桩28根。
【解】工程量=[×(0.32-0.22)×21.2+×0.32×O.8]×28m3=99.57m35.如图所示，求送桩工程量，并求综合基价。
【解】工程量=0.4×0.4×(0.8+0.5)×4=0.832m3查定额，套（2-5）子目，综合基价=0.832×(96.18+21×0.63×0.25+1033.82×0.060×0.25)=115.625元6.打预制钢筋混凝土离心管桩，桩全长为12.50m，外径30cm，其截面面积如图所示，求单桩体积。
【解】离心管桩V1=×3.1416×12m3=0.0125×3.1416×12m3=0.471m3预制桩尖V2=0.32××3.1416×0.5m3=0.0255×3.1416×0.5m3=0.035m3总体积∑V=(0.471+0.035)m3=0.506m37.求图示钢筋混凝土预制桩的打桩工程量，共有120根桩。
桩基础设计实例
桩基础设计实例
以下是一个桩基础设计实例：
项目概况：
- 设计地点：某市某地
- 设计用途：办公大楼
- 地基情况：软土层深度10米，下面为坚硬的岩石层
- 最大荷载：5000吨
设计步骤：
1. 地质勘察：对地基进行详细勘察，确定软土层深度、岩石层情况以及地下水位等重要参数。
2. 天地线计算：根据设计荷载和地基情况，计算出合适的桩基础直径和长度。
3. 桩基础布置：确定桩基础的布置方式，一般为桩群或桩桥。
4. 桩身计算：根据桩基础布置确定桩身所受力情况，计算桩身受到的摩擦力和承载力。
5. 桩头设计：根据桩身受力情况和工程要求，设计桩头的直径和长度。
6. 桩基础施工：根据设计图纸，进行桩基础的施工工艺和流程。
实例设计方案：
- 设计荷载：5000吨
- 地基情况：软土层深度10米，下面为坚硬的岩石层
- 桩基础布置方式：桩群
- 桩直径：1.5米
- 桩长度：14米
- 桩头直径：2.5米
- 桩头长度：6米
- 桩基础数量：20根
设计计算：
- 桩身承载力：根据地基情况和桩身直径及长度，计算出每根桩的承载力。
- 桩身摩擦力：根据桩直径和桩身长度，计算桩与土壤的摩擦力。
- 桩头承载力：根据桩直径和桩头长度，计算桩头的承载力。
施工方法：
- 桩基础施工工艺：先进行桩孔钻探，然后进行桩基础灌注混凝土，并在桩头部分加入钢筋进行加固。
这是一个简单的桩基础设计实例，具体的设计还需要根据具体工程要求和现场实际情况进行详细设计。
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第一节 概 述
• ３. 组合材料桩 • 组合材料桩是用两种材料组合的桩,采用钢管中浇灌混凝土或者下部
为混凝土上部为钢管等组合形式,目前工程中采用不多. • (四)按成桩工艺分类 • 根据桩孔是否挤土,桩可划分为挤土桩、非挤土桩和部分挤土桩.成桩
挤土效应对成桩质量、桩的地基承载力和环境影响很大,因此,正确地 选择施工方法和成桩工艺十分重要.
第一节 概 述
• (１)钻(冲)孔排土灌注桩的桩径d 为３００~６００mm,桩长l一般不超 过１２m,适用于地下水水位以上的黏性土、粉土、中等密实以上的 砂土和风化岩层.
• (２)沉管挤孔灌注桩的桩径d 为３００~５００mm,桩长l一般不超过 ２５m,适用于地下水水位以上或者以下的黏性土、粉土、淤泥质土、 砂土以及填土.在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的黏性土 等软弱土层中采用时,应有可靠的质量保证措施.
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第一节 概 述
• １. 小直径桩 • 小直径桩是指桩径d≤２５０mm 的桩.小直径桩多用于基础加固(树根
桩、锚杆托换桩)和复合桩基础.小直径桩的施工机械、施工方法较为 简单. • ２. 中等直径桩 • 中等直径桩是指２５０mm＜d≤８００mm 的桩.中等直径桩在建筑 桩基础中使用量最大,其成桩方法和工艺也较多.
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第一节 概 述
• 一、桩基础的特点与适用范围 • (一)桩基础的特点 • 桩基础承台直接承受上部结构的各种作用,并且利用其刚度将上部结
构的作用传至下部的一根或者多根桩以及承台底面下的土体.桩在使 用期间的受力状态属于受压.桩基础的主要功能是将荷载传至地下较 深处的密实土层,以满足承载力和沉降要求.因而,桩基础具有承载力高、 沉降速率慢、沉降量较小且均匀等特点,能承受较大的竖向荷载、水 平荷载、上拔力以及动力作用.在建筑结构荷载的传递过程中,上部结 构、桩基础和地基土体之间相互作用,共同工作.另外,桩基础施工的土 石方工程量较小,施工机械化和工厂化程度较高,综合造价较低.
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第一节 概 述
• (二)桩基础的适用范围 • (１)建筑场地的浅层土软弱并且深厚,天然地基上的浅基础或者人工地
基不能满足地基设计且不经济.当地基浅层土软弱、深层土坚实时,最 适宜采用桩基础.例如,江河漫滩的建筑场地,一般地基浅层均有深厚的 软土. • (２)作用在软土地基上的使用荷载不便于控制加荷速度的构筑物,如筒 仓、油罐、水池、水塔等.由于软土地基的土体含水量很大,土颗粒微 小、细密,倘若突加很大的荷载,则软土中的孔隙水压力突增,但是消散 得非常缓慢,地基将会发生整体剪切破坏.
• 桩基础由设置于岩土中的桩和连接于桩顶的承台组成,按桩基础承台 的位置不同,可分为低承台桩基础和高承台桩基础两种(图７-１).低承 台桩基础是指承台埋设于室外设计地坪以下的桩基础[图７-１(a)],工 业与民用建筑中的桩基础几乎均为低承台桩基础;高承台桩基础是指 承台埋设于室外设计地坪以上的桩基础[图７-１(b)],高承台桩基础一 般仅在江河湖海中的水工建筑或者岸边的港工建筑中采用.
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第一节 概 述
• ３. 大直径桩 • 大直径桩是指d≥８００mm 的桩.随着桩基础设计与施工技术的进步,
近年来,大直径桩发展很快,在高重型建筑中的应用日益增多.大直径桩 的特点是单桩承载力高,可以实现柱下单桩的基础形式.大直径桩的施 工成孔根据地质条件不同,可以采用钻孔、冲孔和挖孔,混凝土浇筑时 还可以考虑采用大直径空心灌注桩.需要注意的是,采用柱下单桩基础 形式的建筑结构,一旦其中—根桩失效,便可能危及整幢建筑的安全,由 此可以看出大直径桩勘察、设计和施工质量的重要性.在桩基础的工 程地质详细勘察中,对于复杂的地质条件宜每桩设一勘探点.
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第一节 概 述
• ３.抗水平荷载桩 • 抗水平荷载桩为主要承受水平荷载的桩.工程中,多用于高层建筑在水
平荷载作用下抵抗水平滑移而设置的桩,设计中应进行桩基础的水平 地基承载力计算和位移验算、桩身的抗剪和抗弯承载力计算以及抗裂 度验算. • ４.抗复合荷载桩 • 抗复合荷载桩为承受竖向荷载和水平荷载均较大的桩.对高层建筑和 工业厂房排架结构的桩基础的设计,要根据荷载组合的不同进行抗竖 向荷载作用、抗水平荷载作用的计算和验算.
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第一节 概 述
• 根据基础埋置深度和施工方法的不同,建筑物基础可分为浅基础和深 基础,桩基础是一种深基础.桩基础的施工需要开挖承台埋置深度以内 的基坑(槽),施工要先用桩机施工机械和相应施工工艺在岩土中成桩, 再在桩顶浇筑钢筋混凝土承台.承台的刚度较大,在沉降过程中可以有 效地协调群桩中桩与桩之间的荷载分配,因此桩基础沉降均匀.在桩基 础的地基承载力计算以及地基变形验算中,不仅要考虑承台底面以下 浅层地基土层的工程性质,而且还应考虑桩侧以及桩端以下深层地基 土层的承载力和工程性质.
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第一节 概 述
• (三)按桩身材料分类 • １. 混凝土桩 • 混凝土桩为工程中应用最多的桩,可以分为普通混凝土桩和预应力混
凝土桩.普通混凝土桩的抗压、抗弯和抗剪强度均较高,对桩身根据施 工阶段和使用阶段的受力特点进行配筋计算.预应力混凝土桩的最大 特点是,可以增强桩身强度抵抗施工阶段和使用阶段的抗裂性能.同时, 充分地利用了高强度钢筋的强度,减少了配筋,节约钢筋. • ２. 钢桩 • 钢桩主要是以钢管、宽翼工字钢为桩材,钢轨也有少量应用.钢桩的强 度高,施工进度快,但是抗锈蚀性差、成本高,目前仅应用于重点工程.例 如,宝钢工程项目即应用了６０m 长的钢桩.
• ２. 灌注桩 • 灌注桩是指在现场设计桩位处的地基岩土层中以机械或者人工成孔至
设计深度,再吊放钢筋骨架、浇捣混凝土的施工方法而制成的桩.灌注 桩按照成孔以及排土是否需要泥浆,划分为干作业成孔和湿作业成孔; 按照成孔工艺不同,又可以划分为钻(冲)孔排土成孔、沉管挤土成孔和 人工挖孔成孔.
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第一节 概 述
• 泥浆护壁转(冲)孔施工成桩要保证桩底沉渣清孔质量;挖孔扩底桩要保 证扩底尺寸,并且孔底不得残留沉渣虚土,灌注混凝土前要对照地质资 料查验孔底土质,灌注混凝土应每根桩预留１组试块,并且每浇筑台班 不得少于１组试块.
• (六)按桩的施工方法分类 • 按桩的施工方法不同桩可分为预制桩和灌注桩两种. • １.预制桩 • 预制桩是指在工厂(或者现场)预制成桩以后再运到施工现场,在设计桩
桩顶极限荷载绝大部分由桩侧阻力承受,桩端阻力很小、可忽略不计 的桩称为摩擦桩[图７-２(a)];桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共 同承受,桩侧阻力分担的荷载大于桩端阻力的桩,称为端承摩擦桩[图７ -２(b)].
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第一节 概 述
• ２. 端承型桩 • 端承型桩,是指桩顶竖向荷载主要或者全部由桩端阻力承受的桩.其中,
位处以沉桩机械沉至地基土中设计深度的桩.根据建筑场地的地质情 况、桩的类型和施工环境等条件,施工可采用锤击沉桩法、振动沉桩 法或静压沉桩法.
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第一节 概 述
• 预制桩的截面为实心方桩或者空心管桩,限于沉桩机械的功率,预制桩 的截面边长b 或者直径d 为２５０~５００mm;桩长l 一般不小于３m; 限于城市道路运输,每段的预制长度不宜超过１２m;限于沉桩机械桩 架的高度,每段的预制长度不超过２５~３０m;若设计桩长大于每段的 预制长度,沉桩施工中采取逐段接桩方法,在前一段桩沉入地基土中以 后,再以硫磺胶泥插筋锚接、钢板角钢焊接或法兰盘螺栓连接.
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第一节 概 述
• (３)建筑场地土层厚度分布不均或者软硬不均,浅基础无法满足地基强 度、变形的要求.天然土体的沉积经历了漫长的地质年代,不同地质条 件沉积的地层在成因、土的类别、软硬或者密实程度、堆积厚度等方 面有很大的差异.尤其是地基存在局部坚实土层或者软弱尖灭层的情 况,使地基土层的强度和压缩性在平面分布上存在很大反差,采用天然 地基上的浅基础将会产生较大的不均匀沉降.
桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承受,桩侧阻力很小、可忽略不计 的桩,称为端承桩[图７-２(c)];桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共 同承受,桩端阻力分担的荷载大于桩侧阻力的桩,称为摩擦端承桩[图７ -２(d)].
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第一节 概 述
• (二)按桩的使用功能分类 • 根据桩的抗力性能不同,可分为抗压桩、抗拔桩、抗水平荷载桩和抗
• (４)泥浆护壁钻孔灌注桩的桩径d 不小于５００mm,适用于地下水水 位以上或者以下的各类岩土层,尤其适用于地下水水位以的大直径 灌注桩.
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第二节 桩的竖向承载力
• 一、单桩竖向承载力 • 单桩竖向承载力是指单桩竖向极限承载力,即单桩在竖向荷载作用下
• (４)建筑场地的地下水水位高时,尤其是江、河、湖、海的漫滩或者岸 边,施工降水困难,而且不能满足地基强度和变形要求.
• (５)对沉降有较高要求的建筑或者设备基础.例如,对不均匀沉降敏感 的框架结构、二铰拱结构以及精密设备的基础等.过大的不均匀沉降 将会影响上部建筑的使用功能,
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第七章 桩基础
• 第一节 概述 • 第二节 桩的竖向承载力 • 第三节 桩基础的设计 • 第四节 桩基础设计实例
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第一节 概 述
• 桩基础是一种古老的基础形式,我国一些古建筑中就多有应用.它成功 地解决了软土及复杂地基条件的建筑地基基础设计与施工问题.当天 然地基软弱土层较厚、荷载较大,采用浅基础不能满足强度、变形及 稳定性要求时,常采用桩基础.
• (７)重级工作制的工业厂房,吊车起重量大、使用运行频繁、设备基础 密集,加之地面堆载,将会造成地基变形过大.
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第一节 概 述
• (８)地震或者机械振动对建筑结构影响最大的是饱和细粉砂地基.强烈 连续振动使饱和的细粉砂地基产生积蓄很大的孔隙水压力,这种超静 水压力将会部分甚至全部抵消细粉砂土颗粒之间的有效重力,使其处 于悬浮状态,使地基顷刻丧失承载力,这种现象被称为砂土液化.１９７ ６年唐山大地震之所以造成了重大的人身伤亡和财产损失,就是因为 唐山市的地质条件为饱和细粉砂地基.