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岩土研究院

桩基础工程的分类

607 2022-02-21 14:44:41

桩基是常用的一种基础形式,是深基础的一种。当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基稳定性不能满足建筑物的要求时,常采用这种基础。

采用钢筋混凝土、钢管、H型钢等材料作为受力的支承杆件打人土中,称为单桩。许多单桩打人地基中,并达到需要的设计深度,称为群桩;在群桩顶部用钢筋混凝土联成整体,称为承台。由基桩和连接于桩顶的承台共同组成,作为上部结构的桩基础,如图5-1所示。采用一根桩(通常为大直径桩)以承受和传递上部结构〈通常为柱)荷载的独立基础称为单桩基础; 由二根以 上基桩组成的桩基础称为群桩基础。桩基础的作用是将上部结构的荷载,通过较弱 地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层上。因而具有承载力高,沉降量小,沉降速率小且均匀的特点,能承受竖向荷载、水平荷载、土拔力及由机器产生的振动和动力作用等。

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一、按桩传力及作用性质分类

(1)端承桩,见图5-3(a)。穿过软弱土层,主要靠桩端在坚硬土层或岩层上支承作用桩类分担的荷载很小,一般不超过 10%。

(2)摩擦桩,见图5-3(b)。桩顶荷载主要靠桩周表面与土之间的摩擦力起主要作用(同时桩端也起一定的支承作用)。

二、按桩身材料分类

根据桩身材料,要分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩等。

1、混凝土桩

混凝土桩是目前应用最广泛的桩,具有制作方便、桩身强度高、耐腐蚀性能好、价格较低等优点。它又可分为预制混凝土桩和灌注混凝土桩两大类。

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预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩,断面尺寸一般为 400mm×400mm 或500mm×500mm,单节长十余米。若桩基要求用长桩时,可将单节桩连接成所需桩长。为减少钢筋用量和桩身裂缝,也有用预应力钢筋混凝土桩,其断面为圆形,外径为 400mm 和 500mm 两种,标准节长为 8m和10m,法兰盘接头。

灌注混凝土桩是用桩机设备在施工现场就地成孔,在孔内放置钢筋笼,其深度和直径可根据受力的需要,根据设计确定。

2.钢桩

由钢板和型钢组成,常见的有各种规格的钢管桩、工字钢和 H型钢桩等。由于钢桩桩身材料强度高,所以搬运和堆放方便且不易损坏,截桩容易,且桩身表面积大面截面积小,在沉桩时贯透能力强而挤土影响小,在饱和软粘土地区为减少对邻近建筑物的影响,多采用此类钢桩。工字钢和H型钢也可用作支承桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成由于此类钢桩价格昂贵,耐腐蚀性能差,故应用受到一定的限制。

3.组合材料桩

组合材料桩是指一根桩由两种以上材料组成的桩,较早采用的水下桩基,就是在泥面以下用木桩而水中部分用混凝土桩。这种组合材料桩在 20 世纪 30年代上海曾用过,现在很少使用。

三、按按基施工时对地基土的扰动影响分类按桩基施工时对地基土的扰动影响分类如图5-4 所示。1.非挤土桩

在成桩过程中,将与桩体积相同的土挖出,因面桩周围的土很少受到扰动、但有应力松弛现象。这类桩主要有各种形式的挖孔或钻孔桩、井筒管桩和预钻孔埋桩等,采用干作业法、泥浆护壁法和套管护壁法等施工。

2.部分挤土桩

在成桩过程中,桩周围的土仅受到轻微的扰动,土的原状结构和工程性质没有明显变化,这类桩主要有部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩,和打入式敞口桩等。

3. 挤土桩

在成桩过程中,桩周围的土被挤密或挤开,因而使桩周围的土受到严重扰动,土的原始结构遭到破坏,土的工程性质发生很大变化,这类桩主要有挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩和打入式敞口桩等。

四、按桩的功能分类

桩在基础工程中,可能主要承受轴向垂直荷载。或主要承受拉拔荷载,或主要承受横向水平荷载,或承受竖向、水平均较大的荷载。因此,按使用功能可分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩和复合受荷桩。

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1.竖向抗压桩

竖向抗压桩,简称抗压桩。一般工业与民用建筑物的桩基,在正常工作条件卜(不考虑地震作用),主要承受上部结构的垂直荷载。根据桩的荷载传递机理,抗压桩又可分为摩擦型桩和端承型桩。

2.竖向抗拔桩

竖向抗拔桩,简称抗拔桩,主要抵抗作用在桩上的拉拔荷载,如板桩墙后的锚桩,拉拔荷载主要靠桩侧摩阻力承受。

3.水平受荷桩

水平受荷桩是指主要承受水平荷载的桩,如在基坑开挖前打人土体中的支护桩、港口码头工程用的板桩等。桩身要承受弯矩力,其整体稳定则靠桩侧土的被动土压力,或水平支撑和拉锚来平衡。

4.复合受荷桩

复合受荷桩是指承受竖向和水平向荷载均较刁的桩,如高耸塔形建筑物的桩基,既要承受上部结构传来的垂直荷载,又要承受水平方向的风荷载。

五、按桩的截面形状分类1.实腹型桩

实腹型桩有三角形、正方形、六角形、八角形和圆形等,这类桩多由钢筋混凝土制成,具有桩身整体刚度大、重量大等特点,沉桩时挤士较严重。

2.空腹型桩

空腹型桩有空心三角形、空心正方形、圆环形(管形)、工字形和 H 形等。这类桩有较大的截面积。重量轻,节省材料,且具有必需的刚度,尤其是环形(管形)、工字形和 H形的钢桩,截面面积小,又呈空腹形,沉桩时挤土影响小。因此,在饱和软粘土地区,在建筑物密集的情况下,采用此类桩可减少对邻近既有建筑物的影响。