建筑工程中桩基础的类型有哪几种?及其各自的特点?分别适应什么土质?其各自的造价
1、按承台位置的高低分
①高承台桩基础——承台底面高于地面,它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。
②低承台桩基础——承台底面低于地面,一般用于房屋建筑工程中。
2、按承载性质不同
①端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小,其摩擦力可忽略不计。
②摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用,将上部荷载传递扩散于桩周围土中,桩端土也起一定的支承作用,桩尖支承的土不甚密实,桩相对于土有一定的相对位移时,即具有摩擦桩的作用。
3、按桩身的材料不同
①钢筋混凝土桩
可以预制也可以现浇。根据设计,桩的长度和截面尺寸可任意选择。
②钢桩
常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大,起吊、运输、沉桩、接桩都较方便,但消耗钢材多,造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中,重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm,长60mm左右的钢管桩。
③木桩
目前已很少使用,只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时,木材有很好的耐久性,而在干湿交替的环境下,极易腐蚀。
④砂石桩
主要用于地基加固,挤密土壤。
⑤灰土桩
主要用于地基加固。
4、按桩的使用功能分
①竖向抗压桩
②竖向抗拔桩
③水平荷载桩
④复合受力桩
5、按桩直径大小分
①小直径桩 d ≤250mm
②中等直径桩 250mm<d <800mm
③大直径桩 d ≥ 800mm
6、按成孔方法分
①非挤土桩 泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩,应用较广。
②部分挤土桩 先钻孔后打入。
③挤土桩 打入桩。
7、按制作工艺分
①预制桩
钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制,用锤击打入、振动沉入等方法,使桩沉入地下。
②灌筑桩
又叫现浇桩,直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼或不放钢筋,后在孔内灌筑混凝土而成桩。
与预制桩相比,可节省钢材,在持力层起伏不平时,桩长可根据实际情况设计。
8、按截面形式分
①方形截面桩
制作、运输和堆放比较方便,截面边长一般为250~550mm。
②圆形空心桩
是用离心旋转法在工厂中预制,它具有用料省,自重轻,表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品,其直径有300mm、450mm和550mm,管壁厚80mm,每节长度自2m~12m不等。
按构造和施工方法不同,桥梁基础类型可分为五种(明挖基础、桩基础、沉井基础、沉箱基础和管柱基础):
一、明挖基础
也称扩大基础,系由块石或混凝土砌筑而成的大块实体基础,其埋置深度可较其他类型基础浅,故为浅基础。它的构造简单,由于所用材料不能承受较大的拉应力,故基础的厚、宽比要足够大,使之形成所谓刚性基础,受力时不致产生挠曲变形。为了节省材料,这类基础的立面往往砌成台阶形,平面将根据墩台截面形状而采用矩形、圆形、T形或多边形等。 建造这种基础多用明挖基坑的方法施工。在陆地开挖基坑,将视基坑深浅、土质好坏和地下水位高低等因素,来判断是否采用坑壁支持结构──衬板或板桩。在水中开挖则应先筑围堰。
明挖基础适用于浅层土较坚实,且水流冲刷不严重的浅水地区。由于它的构造简单,埋深浅,施工容易,加上可以就地取材,故造价低廉,广泛用于中小桥涵及旱桥。中国赵州桥就是在亚粘土地基上采用了这种桥基。
二、桩基础
由许多根打入或沉入土中的桩和连接桩顶的承台所构成的基础。外力通过承台分配到各桩头,再通过桩身及桩端把力传递到周围土及桩端深层土中,故属于深基础。
桩基础适用于土质深厚处。在所有深基础中,它的结构最轻,施工机械化程度较高,施工进度较快,是一种较经济的基础结构。有些桥梁基础要承受较大的水平力,如桥墩基础要承受来自左右方向的水平荷载,其桩基多采用双向斜桩而一些梁式桥的桥台主要承受来自一侧的土压力,多采用单向斜桩。如桩径很大,像常用的大直径钻孔桩,具有相当大的刚度,则可不加斜桩而做成垂直桩基。
桥梁基础多置于水中,故要求桩材不仅强度高,而且要耐腐蚀。在桥梁中常用的桩材为木材、钢筋混凝土和钢材。由于木材长度有限,强度和耐腐蚀性较低,故木桩多用于中小桥梁,且桩顶必须埋在低水位以下,才能长期保存。钢筋混凝土桩的强度和耐久性均较木桩为优,多用于较大或重要桥梁,但当遇到含盐量较高的水文地质条件,也有腐蚀问题,应采取防护措施。中国在1908~1912年修建津浦(天津-浦口)铁路洛口黄河桥时,其基础就采用了外接圆直径为50厘米的正五边形钢筋混凝土预制桩,桩长15~17米。自50年代以后,曾广泛采用工厂预制的钢筋混凝土空心的管桩、桩外径多为40和55厘米,如1953~1954年在武汉修建的汉水铁路桥和公路桥,以及60年代修建的南京长江桥引桥的大部分基础均采用这种桩基。此外,钢筋混凝土钻孔灌注桩(也称钻孔桩),近几十年在世界范围内发展很快,如1972年在中国山东北镇建成的黄河公路桥,采用直径1.5米、最大入土深达107米的钢筋混凝土钻孔桩70年代末在阿根廷建成跨巴拉那河的两座斜张桥,全部采用直径达2.0米,最大入土深达73米的钢筋混凝土钻孔桩。至于钢桩主要是钢管桩及H形钢桩,其强度甚高,在土中穿透能力强,在工业发达国家使用较多,在中国有少数桥梁(如上海黄浦江桥)也使用过。
三、沉井基础
是一种古老而且常见的深基础类型,它的刚性大,稳定性好,与桩基相比,在荷载作用下变位甚微,具有较好的抗震性能,尤其适用于对基础承载力要求较高,对基础变位敏感的桥梁。如大跨度悬索桥、拱桥、连续梁桥等。
四、沉箱基础
在桥梁工程中主要指气压沉箱基础。它主要用于大型桥梁,当水下土层中有障碍物而沉井无法下沉,桩无法穿透时或地基为不平整的基岩且风化严重,需要人员直接检验或处理时,常采用沉箱基础。但沉箱工程需要复杂的施工设备,人在高气压下工作,既不安全,效率也低,其水下下沉深度也受到一定限制,故现今一般较少采用。
五、管柱基础
是主要用于桥梁的一种深基础,管柱外形类似管桩,其区别在于:管柱一般直径较大,最下端一节制成开口状,在一般情况下,靠专门设备强迫振动或扭动,并辅以管内排土而下沉,如落于基岩,可以通过凿岩使锚固于岩盘而管桩直径一般较小,桩尖制成闭合端,常用打桩机具打入土中,一般较难通过硬层或障碍,更不能锚固于基岩。大型管柱的外形又类似圆形沉井,但沉井主要是靠自重下沉,其壁较厚,而管柱是靠外力强迫下沉,其壁较薄。
管柱基础适用于较复杂的水文地质条件,尤其在某些特殊条件下,更能显示其广泛适应性。如中国武汉长江桥桥址的水文地质条件为:持力层在水面之下深达40米而洪水期长达8个月,显然对气压沉箱不利河床覆盖层很浅,不能用管桩基础基岩表面不平,在同一墩位处高差达5~6米,也不能用沉井基础。在此情况下,以管柱基础最为适宜,它不受水深限制,且下端可锚固于岩盘,无需较厚的覆盖层维持柱体稳定,而基础是由分散的柱体支承于岩面,故岩面不平也易于处理。
桥梁基础除了上述几种类型外,还可根据不同地质和水文条件而采用一些组合型基础结构。如中国杭州钱塘江桥正桥7~15号墩基础,是在沉箱下接木桩南京长江桥正桥2号和3号墩,则是钢沉井套预应力混凝土管柱基础。
一、按承载性状分类
1、摩擦型桩:
(1)、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。
(2)、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:
(1)、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。
(2)、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。
二、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,因而桩周和桩底土有应力松弛现象,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。
扩展资料
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。
参考资料来源:百度百科——桩基础