桩基工程讲义(同济

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1、桩基工程讲义艾智勇同济大学地下建筑与工程系2005年6月1．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，

2、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

3、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：一、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。二、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

4、入小截面的I型、H型钢桩、钢板桩、开口式钢管桩。三、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：一、木桩。单根木桩的长度大约为十余米，不利于接长。二、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。三、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

5、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。四、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：一、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。1、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。2、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。3、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

6、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。二、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。一、抗拔桩主要抵抗作用在桩上的拉拔荷载，拉拔荷载依靠桩侧摩阻力承受。按成桩方法分类：一、打入桩：将预制桩用击打振动的方式打入地层至设计要求的标高。打入的机械有：自由落锤、蒸汽锤、压缩空气锤、振动锤等。二、就地灌注桩：1.沉管灌注桩将钢管（钢壳）打入地层到设计标高，然后灌注砼，灌注砼过程中可逐渐将钢管拔出，或将钢管留在土中。2.钻孔灌注桩使用

7、机械形成桩孔，钻孔机械有冲击钻、旋转钻、长螺旋和短螺旋等，适用于不同的土层。在地下水位以上做灌注桩时，也可以使用人工挖掘法。为提高灌注桩的承载力，可将桩身逐步局部扩大，形成扩底桩。三、静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压入到设计标高。一、螺旋桩：在木桩或砼桩的底部接一段螺旋的钻头，藉旋转机械将桩拧入土层至设计标高，现已少用。目前桩型正在发展中，如近年出现的压力灌浆微型桩，利用压浆提高桩的承载力等。桩型和成桩方式的选择：一、预制桩的类型、特点和使用条件预制桩的优点：1.桩的单位面积承载力高，打入土层时使松软土层挤密，从而使承载力提高。2.桩身质量较易保证和检查。3.