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9.2 、桩及桩基础的分类 | |||||||
桩的类型可按桩材料、成桩工艺方法、桩径尺寸及桩头形状、荷载传递机理、成桩对地基土的影响(即成桩效应)、桩的抗力特性及使用功能进行分类。 9.2.1 按承载性状分类 1. 摩擦型桩 指在竖向极限荷载作用力下,桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承担。据桩侧摩阻承受荷载的份额,分为 a.摩擦桩 b.端承摩擦桩 2.端承型桩 指竖向荷载下, 桩顶荷载全部或主要由端阻力承担。 据端阻力承担荷载的份额,可分为 a.端承桩 b.摩擦端承桩 9.2.2 按桩身材料分类 (钢筋)混凝土桩、钢桩、木桩、及组合桩(两种以上材料) 1.木桩 常用杉木、松木、柏木和橡木等坚韧耐久木材。 木桩的长度一般为4~10m,直径约180~260mm。木桩制作容易,储运方便,打桩设备简单,造价低廉;但木桩承载力低,一般使用寿命不长。只有盛产木材的地区或小型工程和临时工程采用木桩。 2.混凝土桩 由混凝土材料制成,通常混凝土的强度等级采用C15、C20和C25,其中水下灌注混凝土取高值。 混凝土桩不配置受力筋,必要时可配构造钢筋。常用桩径为300~500mm,长度不超过25m。适用于中小型工程承压桩,深基坑护坡桩,大多为施工期间临时性工程桩,待基础完工,基坑回填至地面后报废。 混凝土桩通常在工地现场制作。先开孔至所需的深度,随即在孔内浇灌混凝土,经捣实后即为混凝土桩。混凝土桩具有设备简单,操作方便,比较经济的优点。但单桩承载力不很高,不能做抗拔桩或承受较大的弯矩,灌注桩还可能产生“缩颈”、断桩、局部夹土和混凝土离析等质量事故。 3. 钢筋混凝土桩 适用于大中型各类建筑工程的承载桩,可抗拔和抗弯以及承受水平荷载。 钢筋混凝土桩可分为预制桩和灌注桩。 预制桩是在工厂预制或现场制作成型的钢筋混凝土桩,常用正方形、圆形截面。为了减小沉桩挤土效应可作成敞口预应力管桩。 灌注桩是在现场采用机械或人工成孔就地灌注混凝土成桩,桩内设置钢筋笼,可用于高层建筑、重型设备的大直径承重桩。 预制桩的混凝土强度要求不低于C30,预应力混凝土桩要求不低于C40。采用静压法沉桩时,可适当降低,但不低于C20。预制桩的受力主筋应按计算确定,据桩的截面大小选用; 预制桩不受地下水位与土质条件限制,无缩颈等质量事故,安全可靠等优点,但预制桩自重大,需大型打桩机和吊桩的吊车,若桩长不够需接桩,桩太长需截桩,造价较高。 4. 钢桩 钢桩可用于超重型设备基础、江河深水基础和高层建筑深基坑工程。 钢桩的形式主要有钢管桩与宽翼工字形(或称H形)钢桩。 钢管桩常用截面外径为400~1000mm,壁厚为9、12、14、16、18mm; 工字形钢桩常用截面尺寸为200mm×200mm,250mm×250mm,300mm×300mm,350mm×350mm,400mm×400mm, 钢桩长度据需要而定。 钢桩的端部形式分敞口与闭口两种,工字形钢桩分带端板与不带端板两种。 钢桩具有承载力高,材料强度均匀可靠,可重复使用的优点。而价格高、易诱蚀是其主要缺点。 5. 组合材料桩 指用两种不同材料组合的桩。 例如钢管桩内填充混凝土,或上部为钢管桩,下部为混凝土等型式的组合桩。 9.2.3 按成桩方法分类 1. 打入桩 锤击法:用桩锤把桩击入地基的沉桩方法。 主要设备包括桩架、桩锤、动力设备与起吊设备等,常用的桩锤有单动汽锤、双动汽锤、柴油锤和落锤。 适用于20~60m长预制钢筋混凝土桩及40~60m长钢管桩,且桩尖可进入硬土层一定深度。 振动法:在桩顶装上振动器,使预制桩随着振动下沉至设计标高。 主要设备为振动器。振动器内装置着成对的偏心块,当偏心块同步反向旋转时,产生竖向振动力使桩沉入土中。 振动法适用于砂土地基,尤其在地下水位以下的砂土,受振动使砂土发生液化,桩易于下沉。振动法对于桩的自重不大的钢桩的沉桩效果更好。这种方法不适合一般的粘土地基。 2. 静力压桩 采用静力压桩机,将预制桩压入地基中,最适宜于均质软土地基。 优点是:无噪音、无振动,对周围的邻近建筑物不产生不良影响。 3. 灌注桩 钻孔灌注桩施工工艺:成孔→下导管和钢筋笼→ 浇灌水下混凝土→成桩 灌注桩为在建筑工地现场成孔并在现场灌注混凝土制成的桩。 根据灌注桩的成孔工艺,通常可分下列几种:机械成孔桩、沉管灌注桩、夯压成型灌注桩、 机械成孔桩 这种桩先用钻机钻孔,取出桩位处的土,然后灌注混凝土成桩。 这种方法的优点是可以避免锤打的噪音和振动,可以是冲击钻头成孔和钻成孔。 常用成孔的钻机可有长螺旋钻机、潜水钻机、回旋钻机、大直径钻机。 施工工艺:桩孔就位,钢管底端带有混凝上预制桩尖或钢桩尖;沉管;沉管至设计标高后,立即灌注混凝土,尽量减少间隔时间;拔钢管并振捣混凝土,使桩径不断扩大;下放钢筋笼,再浇注混凝土至桩顶成桩。 沉管灌注桩分为锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩两种。
9.2.4 按桩的设置效应分类 大量工程实践表明:成桩挤土效应对桩的承载力、成桩质量控制与环境等有很大影响。排挤作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质的变化,从而影响桩的承载力和沉降。因此,根据成桩过程的挤土效应将桩分为下列3类 : *挤土桩 ,*部分挤土桩 ,*非挤土桩 1.非挤土桩 成桩过程对桩周围的土无挤压作用。成桩方法有干作业法、泥浆护壁法和套管护法。非挤土桩施工方法是,首先将桩位的土清除,然后在桩孔中灌注混凝土成桩。如人工挖孔扩底桩。 2.部分挤土桩 成桩过程对周围土产生部分挤压作用。如底端开口的钢管桩、H型桩和开口预应力混凝土管桩等打入桩,沉桩时对桩周土稍有排挤作用,但土的强度和变形性质改变不大。 3.挤土桩 成桩过程中桩孔中的土未取出,全部挤压到桩的四周,这类桩称为挤土桩,包括挤土灌注桩和挤土预制桩。由于挤土作用,使桩周一定范围内的土体结构受到严重扰动破坏。粘性土由于重塑作用而降低了抗剪强度;而原来处于松散状态的无粘性土则会由于振动挤密作用而使抗剪强度提高。 应当注意: 在饱和软土中设置挤土桩,如设计和施工不当,就会产生明显的不利的挤土效应,导致灌注桩桩身缩小乃至断裂,桩身上涌和移位,地面隆起,从而降低桩的承载力;桩基施工后,还可能因饱和软土的孔隙水压力消散,土层产生再固结沉降,使桩产生负摩阻力,降低桩基承载力,增大桩基的沉降。 9.2.5 按桩的抗力特性分类 按抗力特性,将桩可分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩和复合受荷桩。 (1) 竖向抗压桩,是指主要承受竖向下压荷载的桩。大多数建筑桩基础为此种类型桩。 (2) 竖向抗拔桩,主要承受竖向上拔荷载的桩。例如建在山顶的高压输电塔的桩基础,受大风荷载时为抗拔桩。又如桩的静载荷试验中用作支承反力梁的桩为抗拔桩。 (3) 水平受荷桩,主要承受水平荷载的桩。例如,深基坑护坡桩,承受水平方向土压力作用。 (4) 复合受荷桩,这种桩承受的竖向荷载与水平荷载均较大。 9.2.6 按桩的使用功能分类 按桩的使用功能,桩可分为基础桩、支护桩、抗滑桩。 (1) 基础桩,是指主要用做建筑物的基础,用于支撑建筑物上部结构的荷重。 (2) 支护桩,主要承受水平向荷载的桩,用于建筑基坑开挖过程支挡侧向土压力。 (3) 抗滑桩,主要承受水平荷载的桩,用于边坡支挡。 9.2.7 按桩径大小分类 据桩径D大小可将桩分为三类: D≥800mm 大直径桩、 250mm≤D<800mm中直径桩、 D≤250mm 小直径桩(树根桩) |