桩基础

更新时间:2024-08-24 17:31

桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体,共同承受动静荷载的一种深基础,而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件,其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水,将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上,我们通常将桩基础中的桩称为基桩

简述

桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着生产水平的提高和科学技术的发展,桩基的类型、工艺、设计理论、计算方法和应用范围都有了很大的发展,被广泛应用于高层建筑、港口、桥梁等工程中。

桩是将建筑物的全部或部分荷载传递给地基土并具有一定刚度和抗弯能力的传力构件,其横截面尺寸远小于其长度。而桩基础是由埋设在地基中的多根桩(称为桩群)和把桩群联合起来共同工作的桩台(称为承台)两部分组成。

桩基础的作用是将荷载传至地下较深处承载性能好的土层,以满足承载力和沉降的要求。桩基础的承载能力高,能承受竖直荷载,也能承受水平荷载,能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载,是应用最广泛的深基础形式。

桩基础显著提高了房屋建筑工作效率,为现代化施工过程中的建筑质量奠定了相对坚实的基础,在一定程度上促进了我国建筑领域技术的整体提高。

适用范围

不属于上述情况时,可根据工程实际情况,依据“经济合理、技术可靠”的原则,通过分析对比后确定是否采用桩基础。

组成

桩基础可以是单根桩(如一柱一桩的情况),也可以是单排桩或多排桩。对于双(多)柱式桥墩单排桩基础,当桩外褥枉地而上较高时,桩间以横系梁相连,以加强各桩的横向联系。多数情况下桩基础是由多根桩组成的群桩基础基桩可全部或部分埋入地基土中。群桩基础中所有桩的顶部由承台连成一整体,在承台上再修筑墩身台身上部结构

分类

桩基础有许多不同的类型,它们可以从不同的方面按照不同的方法进行分类。如根据承台与地面相对位置的不同,分为低承台与高承台桩基。当桩承台底面位于地面以下时,称为低承台桩基;当桩承台底面高出地面以上时,称为高承台桩基。在房屋建筑中最常用的都是低承台桩基,而高承台桩基常用于港口、码头、海洋工程桥梁工程中。《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)从以下几个方面对桩进行分类。

1.按承载性状分类

(1)摩擦型桩:

I. 摩擦桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩侧阻力承担,桩端阻力小到可忽略不计。

II.端承摩擦桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。

(2)端承型桩:

I.端承桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载全部由桩端阻力承担,桩侧阻力小到可忽略不计。

II.摩擦端承桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载大部分由桩端阻力承受。

由于摩擦桩和端承桩在支承力、荷载传递等方面都有较大的差异,通常摩擦桩的沉降大于端承桩,会导致墩台产生不均匀沉降,因此,在同一桩基础中,不应同时采用摩擦桩和端承桩。

2.按成桩方法分类

(1)非挤土桩:在成桩过程中将相应于桩身体积的土挖出来,因而桩周和桩底土应力松弛现象,常见的非挤土桩有挖孔桩钻孔桩等。

(2)部分挤土桩:成桩过程中,挤土作用轻微,桩周土的工程性质变化不大,常见的桩型有预钻孔打入式预制桩、打入式敞口钢管桩等。

(3)挤土桩:在成桩过程中,桩周土被挤开,使土的工程性质与天然状态相比有较大变化,常见的挤土桩有打入或压入的预制混凝土桩、封底钢管桩、混凝土管桩和沉管式灌注桩

3.按桩径大小分类

(1)小桩:d≤250 mm

(2)中等直径桩:250 mm

(3)大直径桩:d≥800mm。

设计内容

桩基设计的主要内容如下。

1.桩基形式的合理选择

桩基形式选择合理与否,对高层建筑的安全、功能与造价影响很大。桩基形式的选择,应考虑以下几个方面:

(1)地质条件;

(2)建筑的体型与结构特点;

(3)建筑功能对地下空间利用的方式。

2.持力层桩长的合理选择

持力层的选择应考虑下列因素:

(1)能提供足够大的单桩承载力

(2)保证建筑物不产生过大的沉降与差异沉降

(3)考虑桩基造价;

(4)考虑桩基施工技术的可能性。

3.桩的合理布置

在桩数相同的情况下,在不同布桩方式下,桩基的承载力与所发挥的作用是不一样的。

4.桩基的水平承载能力

高层建筑基底水平剪力倾覆力矩,主要由地震和风所引起,一般地,地震作用控制因素。地震引起的基底水平剪力一般不超过高层建筑总重的5%,但仍相当可观。因高层建筑上部结构的重心远高于基础底面,因此还会引起很大的倾覆力矩,在地震区这些作用都必须加以考虑。对高层建筑,地震作用往往成为设计中的控制因素。但在沿海地区,由于海洋风暴的侵扰,风的影响可能甚于地震。对超高层建筑,风引起的基底水平剪力和倾覆力矩可能接近甚至远超过地震引起的结果,成为设计中的控制因素。因此,高层建筑桩基础,必须有足够的抵御水平荷载和倾覆力矩的能力。

5.桩基施工和使用对周围环境的影响

必须考虑技术与经济的合理性

桩基础应用条件

虽然桩基础技术对建筑施工具有重要意义,但桩基础技术与普通的地基施工相比工程量很大,必须要有高成本作为支持。且针对不同的建筑来说,桩基础技术并不是能在全部建筑中都适用,所以建筑工程土建施工中要想运用桩基础技术,还必须考虑建筑工程施工是否具有充分条件

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