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各位同学

大家好

我是耿大新

今天由我来和大家一起学习

深基础的设计与施工

上部结构荷载

通过梁柱等结构体系传递到基础

进而作用到地基上

当上部荷载不大

且浅层地基承载力较好时

我们可以采用浅基础

浅基础的设计在前一章讲过了

然而当地基浅层土质不良

或上部结构荷载较大时

采用浅基础无法满足

建构筑物对地基强度

变形和稳定性方面的要求时

则需考虑采用深基础

那么什么是深基础呢？

显然从名字上来看

它应该埋深比较大

那么埋深多少算比较大呢？

通常认为埋置深度大于5m

或大于基础宽度

常见深基础有桩基础

沉井基础

地下连续墙基础和沉箱基础等

与浅基础相比

深基础的承载力高变形小

抗不良地质灾害能力强

但造价高

施工复杂

工期较长

部分深基础施工存在振动

噪音和污染等环境问题

桩基础是最为常见的深基础

桩基础的设计是我们本章的重点

桩基础主要适用于以下几种情况

（1）上部土层较差

底部有较好持力层的地层

（2）下部虽无明显的持力层

但地层整体均匀

能提供较好的桩侧摩阻力

（3）上部结构承受较大水平力

（4）地层中含有膨胀土

土体的湿胀干缩对结构稳定有影响时

（5）结构承受较大上拔力

（6）跨河桥梁

河床土层受冲刷影响较大时

工程中各类建筑物型式

受荷特点

施工条件等千差万别

为了满足各类建构筑物的要求

适应不同的地基

在工程实践中已形成了多种类型的桩基础

根据桩基构造特点

施工方法

桩土相互作用特点

桩的承载性状及桩身变形特点的不同

桩基础有多种分类方法

按承台位置可分为高桩承台基础

和低桩承台基础

低桩承台是指承台位于地面

或局部冲刷线以下

反之为高桩承台

与高桩承台相比

低桩承台基础更加稳定

在条件允许的情况下优先采用

但跨河桥采用高桩承台可减小水下作业量

则常采用高桩承台

桩的施工方法种类较多

根据施工方法

可以分为预制桩和灌注桩两大类

基桩的施工方法不同

不仅采用的机具设备和工艺过程有不同

而且将影响桩与桩周土接触边界处的状态

进而影响桩的承载性能

预制桩是在工厂或施工现场预制而成

质量稳定

容易检查

根据沉桩方法不同可以分为打入桩

振沉桩和静压桩

灌注桩是直接在场地成孔

下放钢筋笼并灌注混凝土而成

根据成孔方法不同

可以分为沉管灌注桩

钻孔灌注桩 挖孔灌注桩等

建 构筑物的荷载作用方向

主要有竖向和水平向两种

竖向荷载一般由桩端阻力和桩侧阻力支承

水平荷载一般由桩和桩侧土水平抗力支承

根据承受的荷载及桩土相互作用特点

基桩可以分为以承受竖向受荷载为主的

抗压桩和抗拔桩

以承受水平荷载为主的水平受荷桩

及承受多种荷载的复合桩

基桩的竖向承载力

主要由桩侧阻力和桩端阻力提供

根据基桩承载力的组成

可分为摩擦型桩和端承型桩

根据桩侧摩阻力占总承载力的比例

可进一步细分为摩擦桩

端承摩擦桩

摩擦端承桩和端承桩

桩的排列形式不同

水平荷载作用下桩的荷载

分配计算方法也不同

按桩的数量及水平荷载

作用方向上桩的排数

可以分为单桩

单排桩和多排桩

单排桩可以根据水平荷载作用点的位置

按线性分布计算各桩分担的荷载的大小

而多排桩则需采用结构力学中的位移法

按门式框架计算各桩所分担的荷载

根据水平荷载作用下桩的变形特性

可以分为

刚性桩和弹性桩

刚性桩在水平荷载作用下只发生旋转

弹性桩则会产生挠曲

桩还有很多种分类方法

同学们可以在课下查阅相关资料

不同材料

不同类型的桩基础具有不同的构造特点

为了保证桩的质量和桩基础的正常工作能力

在设计桩基础时

首先应满足其构造的基本要求

在实际工程中

建筑工程

铁道工程和公路工程

因承受的载荷不同

对桩基的构造要求也不同

本讲主要针对公路和铁路桥梁桩基

为对比公路和铁路桥涵工程

对桩基构造要求的不同

讲稿中用括号标出的文字为

《铁路桥涵地基基础设计规范》的规定

请同学们在以后的设计过程中需加以注意

钢筋混凝土灌注桩是公路

铁路桥梁最常用的

一种基桩形式

基桩直径一般根据受力大小

桩基形式和施工条件确定

钻孔桩设计直径不宜小于0.8m

挖孔桩直径或边宽不宜小于1.2m

桩长由计算确定

嵌岩桩一般要求嵌岩0.5米以上

桩身混凝土强度等级在C25以上

基桩钢筋骨架应有一定的刚性

便于吊装及保

和证主筋受力后的纵向稳定

结合钢筋笼的加工顺序

我们讲解一下灌注桩钢筋笼的构造要求

沿纵向每隔2.0～2.5m设置一道加劲箍筋

直径16~32mm

通常选用主筋相同等级和直径

沿加劲箍筋周边

等间距点焊

主筋

主筋直径不应小于16mm

每根桩主筋数量不应少于8根

其净距不应小于80mm

且不应大于350mm

闭合式箍筋或螺旋筋

直径不应小于主筋直径的1/4

且不应小于8mm

间距不应大于主筋直径的15倍

且不应大于300mm

钢筋笼四周应设置突出钢筋

定位混凝土块

或采用其他定位措施

保证钢筋保护层厚度满足要求

钻孔灌注桩常用的含筋率为0.2%～0.6%

预制桩一般采用工厂预制

施工质量较好

桩的形状 强度

配筋和分节长度应满足制造

吊装 运输和打桩需求

以钢筋混凝土预制桩为例

常见桩型为方桩或空心管桩

为了便于后期沉桩

预制桩的截面不宜过大

桩的边长或直径一般在200-600mm之间

桩身混凝土强度等级在C30以上

运输时一般采用双点吊装

吊点位置应使得在重力作用下起

起吊后的桩身正负弯矩相等

吊环应设置在距桩端0.207倍的桩长处

如果采用单点起吊

吊环则设置在距桩端0.293倍的桩长处

采用锤击法沉桩时

预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%

静压法沉桩时

最小配筋率不宜小于0.6%

主筋直径不宜小于14mm

为防止桩顶被打坏

桩顶以下4～5倍桩身直径长度范围内

箍筋应加密

并设置钢筋网片

钢桩轻质高强性能稳定

特别是近年来

钢材价格相对便宜

应用更为广泛

如上海金茂大厦

杭州湾跨海大桥等

常见的有钢管桩

型钢桩和钢板桩

由钢厂直接加工成型

钢桩在设计

时需要考虑使用环境的腐蚀

桩材设计厚度由有效厚度

和腐蚀厚度两部分组成

同时考虑作防腐处理

钢桩的防腐是工程界的研究热点

现在常用的方法有

涂刷防腐层

增加腐蚀余量和阴极保护等方法

为了保证桩基的整体性

桩顶处一般设置系梁

或承台单排桩在桩顶处设置横系梁

系梁高一般取0.8~1.0倍桩径

宽度一般为0.6~1.0倍桩径

混凝土等级在C25以上

配筋率大于0.15%

多排桩的桩顶处设置承台

承台是连系群桩与

上部墩台结构的连接体

一般设计为刚体

承台的厚度宜为桩直径1.0倍及以上

且不宜小于1.5m

混凝土强度等级不应低于C25

桩顶主筋伸入承台时

承台在桩身混凝土顶端平面内

须设一层钢筋网

钢筋纵桥向和横桥向每1m宽度范围内

钢筋截面积为1200-1500mm2

顶面和侧面应设置表层钢筋网

每个面在两个方向的

截面面积不宜小于400mm2/m

桩与承台之间一般采用刚性连接

预制桩可直接埋入承台

一般在桩顶处设钢筋网

钻孔桩则将桩头混凝土破碎后

将主筋与承台钢筋网

绑扎在一起

并通过混凝土浇筑成一体

管桩则通过插筋相连

以上我们学习了桩基础分类

特点和主要构造要求

本节课到此结束

我们下节课再见