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岩土研究院

桩的类型与选型

312 2022-07-18 09:36:51

概述

承受竖向荷载的桩是通过桩侧摩阻力和桩端阻力将上部荷载传递到深部土(岩)层的,因 而桩的竖向承载力和桩所穿过的整个土层的状况,与桩底持力层的性质、桩的外形和尺寸密切 相关。承受横向荷载的桩是通过桩身将荷载传给侧向土体的,其横向承载力与桩侧土层的抗力 系数、桩身的抗弯刚度与强度密切相关。 在工程实际中,以承受竖向荷载为主的桩基居多。 桩基可由单根桩构成,如一柱一桩;多数情况下是由多根桩组成的群桩,荷载通过承台传 递给各桩桩顶。当承台与地面接触形成低承台群桩基础时,承台、桩、土将相互影响,共同作用, 使群桩的承载性状发生较大变化并趋于复杂。 影响桩基承载力的因素甚多,主要有以下几方面。 

(1)桩身所穿越土层的强度、变形性质和应力历史 桩基的竖向承载力受桩身所穿越的全部土层的影响,而横向承载力主要受靠近地面的上 部土层的影响。桩侧土层若处于欠固结状态,在后期固结过程产生的压缩变形可能对桩身产生 负摩阻力。 

(2)桩端持力土层的强度和变形性质 桩端持力土层对竖向承载力的影响程度,随桩的长径比(L /D )的增大而减小,随桩与土的 模量比(E p/E s)的增大而提高,随持力土层与桩侧土层的模量比(E sb/E ss)的增大而增大。 

(3)桩身与桩底的几何特征 桩身的比表面积(侧表面积与体积之比)越大,桩侧摩阻力所提供的承载力就越高。 因此, 为提高桩的竖向承载力,可将桩身截面做成如图 1畅1畅1 所示的三角形、六边形、环形、“十”字 形、“H”形等异形截面桩,或做成楔形、螺旋形、“糖葫芦”形等变截面桩。 为提高桩端总阻力,常 将桩端做成扩大头。桩身的横向刚度越大,对于减小横向荷载下桩的位移和桩身内力的效果越 明显,因而横向荷载方向桩身可做成如图1畅1畅2 所示的矩形、“T ”形、“I”形、“8”字形(二圆桩相 切)、“十”字形等异形桩,或将承受弯矩较大的上段做成如图 1畅1畅2 所示的变截面桩。

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(4)桩体材料强度

当桩端持力层(如砂卵石、基岩等)的承载力很高时,桩体材料的强度可能制约桩的竖向承载力,因而合适的混凝土标号和配筋,对充分发挥桩端持力层的承载性能以提高竖向承载力十分重要。对于受横向荷载的桩,其承载力在很大程度上受桩体材料强度制约,因此选择合适的混凝土标号和在受弯的桩段配置适量的钢筋,对提高其横向承载力十分重要。


(5)群桩的几何参数

桩的排列、桩距、桩的长径比、桩长与承台宽度之比等几何参数对承台、桩、土的相互作用和群桩承载力影响较大,设计时应根据荷载、土质与土层分布、上部结构特点等综合分析,优化确定。


(6)成桩方法

成桩方法与工艺对桩侧摩阻力和桩端阻力都有一定影响。非饱和土特别是粉土、砂土中的打入式桩,其侧摩阻力和端阻力会因沉桩挤土效应而提高。采用泥浆护壁成孔的灌注桩,泥浆稠度过大形成的桩侧表面的“泥膏”会大大降低摩阻力,过厚的孔底沉淤会导致端阻力明显降低。