2010年一级建筑师地基与基础辅导(13)

　　三、桩基础

　　1 .概述

　　深基础是埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中的传递到地基的土层。因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑采用深基础方案了。深基础主要有桩基础、地下连续墙和沉井等几种类型，其中桩基础是一种最为古老且应用最为广泛的基础形式。

　　桩是设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件，其横截面尺寸比长度小得多，它与连接桩顶和承接上部结构的承台组成深基础，简称桩基。承台将各桩联成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分配于各桩，由穿过软弱土层或水的桩传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。桩所承受的轴向荷载是通过作用于桩周土层的桩侧摩阻力和桩端地层的桩端阻力来支承的;而水平荷载则依靠桩侧土层的侧向阻力来支承。

　　一般说来，下列情况可考虑采用桩基础方案：

　　( 1 )天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物;

　　( 2 )天然地基承载力基本满足要求，但沉降量过大，需利用桩基减少沉降的建筑物，如软土地基上的多层住宅建筑，或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物;

　　( 3 )重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等;

　　( 4 )软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物;

　　( 5 )作用有较大水平力和力矩的高耸结构物(如烟囱、水塔等)的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其他情况;

　　( 6 )需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施;

　　( 7 )地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础;

　　( 8 )需穿越水体和软弱地层的港湾与海洋构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等。

　　桩基础可分为低承台桩基和高承台桩基两种。低承台桩基的承台底面位于地面以下，而高承台桩基的承台底面则高出地面以上。

　　桩基是由桩、土和承台共同组成的基础，设计时应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同作用。大多数桩基的首要问题是在于控制其沉降量。因此，桩基设计应按变形控制设计。

　　桩基设计时，上部结构传至承台上的荷载效应组合与浅基础相同。

　　桩基设计应满足下列基本条件：

　　( 1 )桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值;

　　( 2 )基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值;

　　( 3 )位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。

　　此外，对于软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土和岩溶等地区的桩基，应按有关规范的规定考虑特殊性土对桩基的影响，并在桩基设计中采取有效措施。

　　对于软土地基上的多层建筑，如果邻近地表的地层具有一定厚度的所谓“硬壳层” , 由于采用浅基础时的地基变形过大，因而需采用桩基来限制沉降量。在这种情况下，桩是作为减少沉降的措施而设置的，这种当天然地基承载力基本满足建筑物荷载要求而以减少沉降为目的设置的桩，特称为“减沉桩”。减沉桩的用柱数量是根据沉降控制条件(即允许沉降量)计算确定的。

　　2 .桩基础的类型

　　( 1 )端承型桩和摩擦型桩。

　　按桩的性状和竖向受力情况，可分为端承型桩和摩擦型桩两大类(图 9 -5 )。

　　l )端承型桩。端承型桩是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担荷载较多的桩。

　　当桩的长径比较小(一般 l / d≤10 ) ，桩身穿越软弱土层，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中等风化、微风化及未风化硬质岩石顶面(即人岩深度 hr≤0.5d ) ，桩顶竖向荷载绝大部分由桩端阻力承受，而桩侧阻力很小可以忽略不计时，称为端承桩。

　　当桩顶嵌人完整和较完整的中等风化、微风化及未风化硬质岩石一定深度以上(hr>0.5d )时，称为嵌岩桩。嵌岩桩的桩侧与桩端荷载分担比与孔底沉渣及进人基岩深度有关，桩的长径比不是制约荷载分担的惟一因素。

　　2 )摩擦型桩。摩擦型桩是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩侧阻力分担荷载较多的桩。一般摩擦型桩的桩端持力层多为较坚实的勃性土、粉土和砂类土，且桩的长径比不是很大。

　　当桩顶竖向荷载绝大部分由桩侧阻力承受，而桩端阻力很小可以忽略不计时，称为摩擦桩。例如： ① 桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生的桩侧阻力传递给桩周土，因而不管桩端下土层坚实与否，其分担的荷载都很小; ② 桩端下无较坚实的持力层; ③ 桩底残留虚土或残渣较厚的灌注桩; ④ 打人邻桩使先前设置的桩上抬，甚至桩端脱空等情况

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