桩基础与深基础

1、第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 本章重点本章重点 桩基础的分类，确定单桩轴向容许承载力的方法，桩基础的分类，确定单桩轴向容许承载力的方法， 桩的负摩阻力计算方法，群桩基础承载力验算方法，承桩的负摩阻力计算方法，群桩基础承载力验算方法，承 台的计算方法，桩基础设计计算与验算内容。台的计算方法，桩基础设计计算与验算内容。 本章难点本章难点 桩的负摩阻力计算方法，群桩基础承载力验算方桩的负摩阻力计算方法，群桩基础承载力验算方 法，承台的计算方法。法，承台的计算方法。 8 8.1 .1 概概 述述 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8.1.1.1 1 桩基础与深基础适用范

2、围桩基础与深基础适用范围 桩基础：桩基础：由设置于岩土中的桩和联接于桩顶端的承台组成的基础。由设置于岩土中的桩和联接于桩顶端的承台组成的基础。 天然地基土质软弱：天然地基土质软弱： 地基土上差下好，或地基软硬不均地基土上差下好，或地基软硬不均 或地基软弱或为特殊土；或地基软弱或为特殊土； 高层和重要建筑；高层和重要建筑； 有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载，比如重有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载，比如重 型设备或在地震区；型设备或在地震区； 上部结构对不均匀沉降敏感，或受大面积底面超载；上部结构对不均匀沉降敏感，或受大面积底面超载； 地下水位高或位于水中的构筑物基础；地下水位

3、高或位于水中的构筑物基础； 重要的建筑物。重要的建筑物。 8 8.1 .1 概概 述述 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8.1.1.1 1 桩基础与深基础适用范围桩基础与深基础适用范围 8 8.1 .1 概概 述述 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8.1.1.1 1 桩基础与深基础适用范围桩基础与深基础适用范围 8 8.1 .1 概概 述述 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8.1.1.1 1 桩基础与深基础适用范围桩基础与深基础适用范围 大直径钻孔桩大直径钻孔桩 风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩 部分风化及部分风化及 不风化泥岩不风化泥岩

4、桩基础桩基础 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .1 1 按承载性状分类按承载性状分类 1.1.摩擦型桩摩擦型桩 2.2.端承型桩端承型桩 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .2 2 按桩的使用功能分类按桩的使用功能分类 (1) (1) 竖向抗压桩竖向抗压桩; ; (2) (2) 竖向抗拔桩竖向抗拔桩, ,如高压输电塔如高压输电塔; ; (3) (3) 水平受荷桩水平受荷桩, ,如深基坑护坡桩如深基坑护坡桩; ; (4)

5、 (4) 复合受荷桩复合受荷桩, ,桩承受的竖向荷载与水平荷载均较大。桩承受的竖向荷载与水平荷载均较大。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .3 3 按桩身材料分类按桩身材料分类 1. 1. 木桩木桩; ; 2. 2. 素混凝土素混凝土; ; 3. 3. 钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩; ; 4. 4. 钢桩。钢桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .3 3 按桩身材料分类按桩身材料分类 1. 1. 木桩木桩 优缺点：优缺点

6、： 优点：制作容易，储运方便，设备简单，造价低廉；优点：制作容易，储运方便，设备简单，造价低廉； 缺点：承载力较低；不经防腐处理，使用寿命不长。缺点：承载力较低；不经防腐处理，使用寿命不长。 2.2.素混凝土桩素混凝土桩 优缺点：优缺点： 优点：设备简单，操作方便，节约钢材，比较经济；优点：设备简单，操作方便，节约钢材，比较经济； 缺点：单桩承载力不很高，不能做抗拔桩或承受较大缺点：单桩承载力不很高，不能做抗拔桩或承受较大 的弯矩，灌注桩还可能产生的弯矩，灌注桩还可能产生“缩颈缩颈”、断桩断桩、局部局部 夹土和混凝土离析夹土和混凝土离析等质量事故，应采取必要的措施。等质量事故，应采取必要的措施

7、。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .3 3 按桩身材料分类按桩身材料分类 3.3.钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩 优点：单桩承载力大，预制桩不受地下水位与土质优点：单桩承载力大，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；条件限制，无缩颈等质量事故，安全可靠； 缺点：预制桩自重大，需运输，需大型打桩机和吊缺点：预制桩自重大，需运输，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，桩的吊车，若桩长不够需接桩，桩太长需截桩， 费事，造价较高。费事，造价较高。 4.4.钢钢 桩桩 优

8、点：钢桩承载力高，用作护坡桩可多次使用；优点：钢桩承载力高，用作护坡桩可多次使用； 缺点：费钢材、价格高、易锈蚀。采用防腐措施，如缺点：费钢材、价格高、易锈蚀。采用防腐措施，如 阴极保护，或在外表涂防腐层，钢管桩内壁与外界阴极保护，或在外表涂防腐层，钢管桩内壁与外界 隔绝时也可减轻或避免腐蚀。隔绝时也可减轻或避免腐蚀。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .3 3 按桩身材料分类按桩身材料分类 5. 5. 组合材料桩组合材料桩 组合材料桩指用两种不同材料组合的桩，如钢管桩内填充组合材料桩指用两种不同材料组合的

9、桩，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。混凝土，或上部为钢管桩、下部为混凝土等型式的组合桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 1. 1. 预制预制桩桩 （1 1）定义）定义 （2 2）桩身材料分类）桩身材料分类 （3 3）预制桩的制作）预制桩的制作 （4 4）预制桩的沉桩方法）预制桩的沉桩方法 钢筋混凝土、钢材和木材钢筋混凝土、钢材和木材 工厂预制；现场预制工厂预制；现场预制 锤击法；振动法；锤击法；振动法； 静力压桩法静力压

10、桩法 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 离心预应力预制钢筋混凝土桩离心预应力预制钢筋混凝土桩 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 锤击法锤击法 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 锤击法锤击法 8

11、 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 振动法振动法 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 静力压桩法静力压桩法 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩 1 1）定义）定义 2 2）灌

12、注桩分类）灌注桩分类 （1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 （2 2）冲孔灌注桩）冲孔灌注桩 长螺旋钻机；潜水钻机；回旋钻机；大直径钻机长螺旋钻机；潜水钻机；回旋钻机；大直径钻机 （3 3）沉管灌注桩）沉管灌注桩 （4 4）夯压成型灌注桩）夯压成型灌注桩 （5 5）钻孔孔底压浆成桩）钻孔孔底压浆成桩 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 先用先用机械方法机械方法 取土成孔取土成孔，然，然 后清除孔底残后清除孔底

13、残 渣土，安放钢渣土，安放钢 筋笼，浇灌混筋笼，浇灌混 凝土而形成灌凝土而形成灌 注桩。注桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 先用机械方法先用机械方法 取土成孔，然取土成孔，然 后清除孔底残后清除孔底残 渣土，渣土，安放钢安放钢 筋笼筋笼，浇灌混，浇灌混 凝土而形成灌凝土而形成灌 注桩。注桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8

14、. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 先用机械方法先用机械方法 取土成孔，然取土成孔，然 后清除孔底残后清除孔底残 渣土，渣土，安放钢安放钢 筋笼筋笼，浇灌混，浇灌混 凝土而形成灌凝土而形成灌 注桩。注桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 先用机械方法先用机械方法 取土成孔，然取土成孔，然 后清除孔底残后清除孔底残 渣

15、土，渣土，安放钢安放钢 筋笼筋笼，浇灌混，浇灌混 凝土而形成灌凝土而形成灌 注桩。注桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 先用机械方法先用机械方法 取土成孔，然取土成孔，然 后清除孔底残后清除孔底残 渣土，渣土，安放钢安放钢 筋笼筋笼，浇灌混，浇灌混 凝土而形成灌凝土而形成灌 注桩。注桩。 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .

16、2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 桩桩+承台承台+梁梁 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 桩桩+承台承台+筏板基础筏板基础 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（3

17、3）沉管灌注桩）沉管灌注桩 沉管灌注桩的施工工艺示意图沉管灌注桩的施工工艺示意图 图5-3 沉管灌注桩施工工艺示意图 a) 就位；b) 沉入钢管；c) 浇筑混凝土；d) 拔出钢管e) 放 钢筋笼并继续浇筑混凝土；f) 成为灌注桩 b)c)d)e)f)a) 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 2. 2. 灌注灌注桩桩（3 3）沉管灌注桩）沉管灌注桩 优点：造价低，管内无水作业桩身砼质量好；优点：造价低，管内无水作业桩身砼质量好； 缺点：产生缺点：产生缩颈、夹土、断

18、桩缩颈、夹土、断桩，因挤土效应相邻桩可能破坏。，因挤土效应相邻桩可能破坏。 防治措施：控制拔管速度，快振慢拔；防治措施：控制拔管速度，快振慢拔； 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .4 4 按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类 3 3 扩底桩扩底桩 扩底桩扩底桩 8 8. .2 2 桩及桩基础的分类桩及桩基础的分类 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8 8. .2 2. .5 5 按成桩方法分类按成桩方法分类 根据成桩方法和成桩过程的根据成桩方法和成桩过程的挤土效应挤土效应将桩分为三类将桩分为三

19、类 （1 1）非挤土桩）非挤土桩: :钻孔灌注桩、人工挖孔桩钻孔灌注桩、人工挖孔桩 （2 2）部分挤土桩）部分挤土桩: :开口型钢管桩、开口型钢管桩、H H型钢桩、打入式型钢桩、打入式 预制桩、冲击成孔灌注桩预制桩、冲击成孔灌注桩 （3 3）挤土桩）挤土桩: :下端封闭的钢管桩、木桩、沉管灌注桩下端封闭的钢管桩、木桩、沉管灌注桩 8.2.6 8.2.6 按桩径分类按桩径分类 （1 1） 小桩（小桩（d d250mm250mm） （2 2） 普通桩（普通桩（ 250mm250mmd d800mm 800mm ） （3 3） 大直径桩（大直径桩（ d d800mm 800mm ） 8 8. .3

20、3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (1)(1)单桩在竖向荷载作用下的荷载传递单桩在竖向荷载作用下的荷载传递 在轴向荷载作用下，在轴向荷载作用下，桩身桩身将发生将发生压缩变形压缩变形；同时桩顶部分荷；同时桩顶部分荷 载通过桩身传递到桩底，致使载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层桩底土层发生发生压缩变形压缩变形 。 桩顶轴向位移桩顶轴向位移= =桩身压缩变形桩身压缩变形+ +桩底压缩变形桩底压缩变形 由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩产生相对于土体向下位移由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩产生相对于土体向下位移 时，桩侧表面受到土体向上的时，桩侧表面受到土体向上的摩

21、阻力摩阻力。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (1)(1)单桩在竖向荷载作用下的荷载传递单桩在竖向荷载作用下的荷载传递 在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服土体对在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服土体对 桩的桩的摩阻力摩阻力，故桩身截面的轴力随深度逐渐减小，传至桩底截面的，故桩身截面的轴力随深度逐渐减小，传至桩底截面的 轴力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即轴力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即桩端桩端 阻力阻力）大小相等、方向相反。）大小相等、方向相反。 ps0 QQQ 桩侧正摩

22、阻力桩侧正摩阻力Q Qs s 桩端阻力桩端阻力Q QP P Q Q0 0 桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体。桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体。 桩顶荷载桩顶荷载= =桩侧阻力桩侧阻力+ +桩端阻力桩端阻力 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (1)(1)单桩在竖向荷载作用下的荷载传递单桩在竖向荷载作用下的荷载传递 ooo o N N0=Q Nz NlQs z z z l s z l 0 dz z l Nz Nz+dNz zz x x dz Q z 0=s z 截面位移截面位移 曲线曲线 摩阻力分摩阻力分 布曲线布曲线 轴力分布

23、轴力分布 曲线曲线 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (1)(1)单桩在竖向荷载作用下的荷载传递单桩在竖向荷载作用下的荷载传递 单桩受荷过程中，桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥与桩土间的变单桩受荷过程中，桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥与桩土间的变 形性态有关，形性态有关，各自达到极限值时所需要的位移量不同各自达到极限值时所需要的位移量不同，桩底阻力充，桩底阻力充 分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位 移值大的多。移值大的多。 桩底位移：桩底位移：砂类土砂类土 d/12d/

24、10 粘性土粘性土 d/10d/4 桩侧位移：桩侧位移：砂类土砂类土 610mm 粘性土粘性土 46mm Q/kN Qs Qp S/mm Q Qs s Q QP P Q Q0 0 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (2) (2) 单桩的破坏模式单桩的破坏模式 单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪 强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为：强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为： 材料屈曲破坏材料屈曲破坏 当桩穿过极软弱土层当桩穿过极软弱土层 支承在坚硬的土层或

25、岩层支承在坚硬的土层或岩层 上时，在轴向荷载作用下，上时，在轴向荷载作用下， 桩如同细长杆件出现纵向桩如同细长杆件出现纵向 挠曲破坏。桩的竖向承载挠曲破坏。桩的竖向承载 力取决于桩身的材料强度。力取决于桩身的材料强度。 Q o o s z Q x 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (2) (2) 单桩的破坏模式单桩的破坏模式 单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪 强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为：强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为： 整体剪切破坏整

26、体剪切破坏 当具有足够强度的桩穿当具有足够强度的桩穿 过抗剪强度较低的土层，达过抗剪强度较低的土层，达 到强度较高的土层时，桩在到强度较高的土层时，桩在 轴向荷载作用下，桩底土体轴向荷载作用下，桩底土体 形成滑动面而出现形成滑动面而出现整体剪切整体剪切 破坏破坏。桩的竖向承载力主要。桩的竖向承载力主要 取决于桩端土的支承能力，取决于桩端土的支承能力， 桩侧摩阻力起一部分作用。桩侧摩阻力起一部分作用。 Q o o s z Q x 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (2) (2) 单桩的破坏模式单桩的破坏模式 单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主

27、要取决于桩周土的抗剪单桩在竖向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪 强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为：强度、桩端支承情况以及桩的类型等条件，可分为： 刺入破坏刺入破坏 当桩的入土深度较大或当桩的入土深度较大或 桩周土层抗剪强度较均匀桩周土层抗剪强度较均匀 时，桩在轴向荷载作用下时，桩在轴向荷载作用下 将出现刺入破坏。桩的竖将出现刺入破坏。桩的竖 向承载力主要取决于桩侧向承载力主要取决于桩侧 摩阻力，破坏时桩顶沉降摩阻力，破坏时桩顶沉降 量大，一般由允许的桩顶量大，一般由允许的桩顶 沉降量控制。沉降量控制。 Q o o s z Q x o s Q 8 8. .3 3 桩的承载

28、力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力单桩竖向承载力特征特征值值 定义：单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承定义：单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承 载的变形时所对应的最大荷载，它取决于土对桩的支承阻力和桩身载的变形时所对应的最大荷载，它取决于土对桩的支承阻力和桩身 承载力。承载力。 （1 1）对于一级建筑桩基，单桩竖向极限承载力标准值应通过）对于一级建筑桩基，单桩竖向极限承载力标准值应通过现现 场静载荷试验场静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的确定。在同一条件下的试桩数量不宜少于总

29、桩数的1 1， 并不应少于并不应少于3 3根，工程总桩数在根，工程总桩数在5050根以内时不应少于根以内时不应少于2 2根。根。 （2 2）对于二级建筑桩基，）对于二级建筑桩基，规范规范规定：应根据静力触探，标规定：应根据静力触探，标 准贯入、经验参数等估算。准贯入、经验参数等估算。 1 1对各级建筑物的规定对各级建筑物的规定 （3 3）对于三级建筑桩基，可利用承载力经验参数估算。）对于三级建筑桩基，可利用承载力经验参数估算。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 2 2按静载荷

30、试验确定按静载荷试验确定 沉降 观测 标点 千斤顶 千斤顶 沉降 观测 标点 试验桩 横梁 小梁 (锚桩4根) 钢锭或重物 支敦 试验桩 图5-8 单桩静载荷试验装置图 a)锚桩横梁反力式装置；b)压重平台反力式装置 加压 加压 a)b) 试验桩试验桩 试验桩试验桩 加荷稳压部分：千斤顶加荷稳压部分：千斤顶 反力装置：锚桩或重物反力装置：锚桩或重物; 沉降观测装置：百分表或电子位移计沉降观测装置：百分表或电子位移计 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 2 2按静载荷试验确定按静

31、载荷试验确定 锚锚 桩桩 横横 梁梁 反反 力力 装装 置置 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 2 2按静载荷试验确定按静载荷试验确定 压压 重重 平平 台台 反反 力力 装装 置置 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 2 2按静载荷试验确定按静载荷试验确定 试验方法：加载分级进行试验方法：加载分级进行慢速维持荷载法慢速维持荷载法 破坏标准：破坏标准： 某级荷

32、载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的5 5倍；某倍；某 级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2 2倍，且倍，且24h24h尚尚 未达到稳定。未达到稳定。 单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值P Pu u的确定方法的确定方法 Q-sQ-s曲线明显转折点法曲线明显转折点法; ; 沉降速率法沉降速率法; ; 相对变形标准（相对变形标准（s s-lg-lgt t法）。法）。 I IIIII aaa b b u P O P/kN u P 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章

33、桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 2 2按静载荷试验确定按静载荷试验确定 参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的30%30%，可可 取其平均值为单桩极限承载力取其平均值为单桩极限承载力PuPu; ;极差超过平均值的极差超过平均值的30%30%时，时， 宜增加试桩数量。宜增加试桩数量。 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值: : 2 uu a P K P R 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特

34、征值单桩竖向承载力特征值 例例8-1 8-1 条件：某工程为混凝土灌注桩，在建筑场地现场已进行条件：某工程为混凝土灌注桩，在建筑场地现场已进行3 3根根 桩的静载荷试验（桩的静载荷试验（377377的振动沉管灌注桩），根据有关曲线确定桩的振动沉管灌注桩），根据有关曲线确定桩 的 极 限 承 载 力 标 准 值 分 别 为的 极 限 承 载 力 标 准 值 分 别 为 5 9 0 k N5 9 0 k N 、 6 0 5 k N6 0 5 k N 、 6 2 0 k N6 2 0 k N 。 要求：确定单桩竖向承载力特征值要求：确定单桩竖向承载力特征值R Ra a。 解解: : 平均值平均值 k

35、N5 .302 2 605 2 um a P R kN6053/ )620605590( um P 极差极差 kN5 .18130%PkN30590620 um 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 3 3按土的物理指标确定按土的物理指标确定 一般预制桩及中小型直径灌注桩一般预制桩及中小型直径灌注桩 ppaisiapa AqlquR 桩侧第桩侧第i i层土极限侧阻层土极限侧阻 力标准值力标准值 极限端承阻力标准值极限端承阻力标准值 端承桩：端承桩： ppaa AqR 8 8. .

36、3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3.1 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 例例8-2 8-2 条件：某建筑场地，根据工程地质勘察，有关土的物理力学条件：某建筑场地，根据工程地质勘察，有关土的物理力学 性质指标见表所示，拟建建筑物为性质指标见表所示，拟建建筑物为8 8层住宅楼，确定基础形式为混凝层住宅楼，确定基础形式为混凝 土灌注桩，桩管采用土灌注桩，桩管采用377377。选择黏土层作为持力层，桩尖进入持力。选择黏土层作为持力层，桩尖进入持力 层厚度不小于层厚度不小于1m1m，桩顶的承台厚度，桩顶的承台厚度1.0m1.0m，承台

37、顶面距地表，承台顶面距地表1.0m1.0m，桩，桩 长长11m11m，桩的入土深度，桩的入土深度13m13m。土的有关物理性质指标见表：。土的有关物理性质指标见表： 土层名称 厚度 （m） (kN/m3) W(%)eIpILEs(MPa) 回填土0.518 粉质粘土1.51926.20.8120.68.5 淤泥质土9.016.4742.0921.32.552.18 黏土7.020.817.50.50200.2513 要求：确定单桩竖向承载力特征值要求：确定单桩竖向承载力特征值R Ra a 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.1 8.3

38、.1 单桩竖向承载力特征值值单桩竖向承载力特征值值 解解 其中：其中： 3.14 0.3771.18mu 2 2 p 314 0.377 0.111m 4 A 由于淤泥质土由于淤泥质土e e=2.09=2.09，取：，取：kPa5 s1a q 黏土IL=0.25，可塑，取: 则 kPa35 s2a qkPa480 pa q ppaisiapa AqlquR KN Ra 189 480111. 0)35259(18. 1 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.4 8.3.4 桩身材料验算桩身材料验算 实质：压杆稳定性计算问题，但须考虑桩侧

39、土的约束作用实质：压杆稳定性计算问题，但须考虑桩侧土的约束作用 ccp fAQ 相应于作用的基本组合时单桩竖向力设计值，相应于作用的基本组合时单桩竖向力设计值，kN；Q 混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土轴心抗压强度设计值，kPa; c f 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 基桩：基桩： 桩基础中的单桩。桩基础中的单桩。 复合桩基：复合桩基：由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。 群桩效应：群桩效应：群桩的承载力小于各单桩承载力之和，其沉降群桩的承载力小于各单桩承载力之和，其沉降 量大于单桩沉降量

40、。量大于单桩沉降量。 群桩效应系数：群桩效应系数： nR Rn 和群桩中各单桩承载力之 群桩的承载力 8.3.5 8.3.5 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 nRRn 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （1 1）群桩效应）群桩效应 端承型群桩基础端承型群桩基础 桩顶荷载基本上集中通过桩桩顶荷载基本上集中通过桩 端传给桩端持力层，并近似地按端传给桩端持力层，并近似地按 某一压力扩散角向下扩散，桩端某一压力扩散角向下扩散，桩端 压力分

41、布面积较小，各桩的压力压力分布面积较小，各桩的压力 叠加作用同样很小，因此，各基叠加作用同样很小，因此，各基 桩的工作性状与单桩相似，可不桩的工作性状与单桩相似，可不 考虑群桩效应，即群桩效应系考虑群桩效应，即群桩效应系 数数 。 岩岩 石石 土土 1.0 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （1 1）群桩效应）群桩效应 摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础 桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递给桩周土体，土中附加应力在桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递给桩周土体，土中附加应力

42、在 压力扩散角范围内的桩端土中产生附加压力，各基桩桩端压力因压力扩散角范围内的桩端土中产生附加压力，各基桩桩端压力因 邻桩扩散应力的相互重叠而增大，导致承载力不足，总沉降增加，邻桩扩散应力的相互重叠而增大，导致承载力不足，总沉降增加， 若限制沉降量，则群桩效应系数若限制沉降量，则群桩效应系数 。1.0 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （2 2） 桩承台效应桩承台效应 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8

43、.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （2 2） 桩承台效应桩承台效应 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值：考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值： 不考虑地震作用时：不考虑地震作用时： cakca AfRR nnAAA psc / )( 基桩所对应的基桩所对应的 承台底净面积承台底净面积 承台下承台下1/21/2承台宽度且不承台宽度且不 超过超过5m5m深度范围内各层土深度范围内各层土 的地基承载力特征值按厚的地基承载力特征值按厚 度加权的平均值度加权的平均值 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基

44、础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （2 2） 桩承台效应桩承台效应 当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、 欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆 起时，不考虑承台效应，取起时，不考虑承台效应，取 ：0 c 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （2 2） 桩承台效应桩承台效应 8 8. .3 3 桩的

45、承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.7 8.3.7 群桩竖向承载力群桩竖向承载力 1.1.群桩的特点群桩的特点 （2 2） 桩承台效应桩承台效应 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值：考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值： 不考虑地震作用时：不考虑地震作用时： cakc a a AfRR 25. 1 cakca AfRR nnAAA psc / )( 地基抗震承载地基抗震承载 力调整系数力调整系数 考虑地震作用时：考虑地震作用时： 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力

46、桩的负摩阻力 1. 1. 负摩阻力的概念：负摩阻力的概念： （1）定义：桩周土的沉降超过桩的沉降时，定义：桩周土的沉降超过桩的沉降时， 则桩周土产生向下摩阻力。则桩周土产生向下摩阻力。 较较 好好 土土 层层 软软 弱弱 土土 层层 地地 表表 下下 沉沉 中性点中性点 正正 摩摩 阻阻 力力 正正 摩摩 阻阻 力力 负负 摩摩 阻阻 力力 特点：特点： 不是桩承载力的一部不是桩承载力的一部 分，而是作为施加于分，而是作为施加于 桩上的外荷载，桩的桩上的外荷载，桩的 承载力相对降低，沉承载力相对降低，沉 降加大。降加大。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础

47、桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 1. 1. 负摩阻力的概念：负摩阻力的概念： （2）产生负摩阻力的条件产生负摩阻力的条件 桩基础穿越欠固结土、较厚松散填土、自重湿陷性黄土、冻桩基础穿越欠固结土、较厚松散填土、自重湿陷性黄土、冻 土等进入相对较硬的土层时，土的自重引起地面沉降；土等进入相对较硬的土层时，土的自重引起地面沉降； 桩侧大面积地面堆载或填土使桩周土体压密固结引起地面沉桩侧大面积地面堆载或填土使桩周土体压密固结引起地面沉 降；降； 在软土地区，大范围地下水位下降，使桩周土的有效应力增在软土地区，大范围地下水位下降，使桩周土的有效应力增 大，因而使桩周土产

48、生显著压缩沉降；大，因而使桩周土产生显著压缩沉降； 冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的融陷。冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的融陷。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 1. 1. 负摩阻力的概念：负摩阻力的概念：（3 3）中性点）中性点 桩位移曲线桩侧摩阻力分布曲线桩身轴力分布曲线 桩身 沉降 桩周土 的沉降 0 NN e s s s s n n n n 考 虑 负 摩 阻力 o o o - + s N n l 0 l n l n l n l 定义：桩截面沉降量与桩周土土层的沉降量相等的

49、点定义：桩截面沉降量与桩周土土层的沉降量相等的点, ,即桩与桩即桩与桩 周土相对位移为零，则该处桩侧摩阻力为零。周土相对位移为零，则该处桩侧摩阻力为零。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 1. 1. 负摩阻力的概念：负摩阻力的概念： （3 3）中性点）中性点 减小负摩阻力的措施减小负摩阻力的措施 a. a. 对桩周土进行处理，如采取预压、强夯等措施减小沉降；对桩周土进行处理，如采取预压、强夯等措施减小沉降； b. b. 对中性点以上的桩身表面进行处理，如涂以沥青、采用双对中性点以上的桩身表面

50、进行处理，如涂以沥青、采用双 管套桩、加塑料薄膜等。管套桩、加塑料薄膜等。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 2.2.单桩负摩阻力标准值单桩负摩阻力标准值 ini n si q ii p iim i m mi zz 2 1 1 1 第第i层土桩侧负层土桩侧负 摩阻力标准值摩阻力标准值 桩周第桩周第i层土层土 负摩阻力系数负摩阻力系数 n 桩周第桩周第i层土平均层土平均 竖向有效应力竖向有效应力 由自重应力引起由自重应力引起 的桩周第的桩周第i层土平层土平 均竖向有效应力均竖向有效应力 桩周土

51、负摩阻力系数，可查表桩周土负摩阻力系数，可查表8.188.18 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 3.3.下拉荷载标准值下拉荷载标准值 i n i n sin n g lquQ 1 ) 4 (/ dq dss m n s ayaxn 中性点以上桩周土层厚中性点以上桩周土层厚 度加权平均负摩阻力标度加权平均负摩阻力标 准值准值 中性点以上桩周土层中性点以上桩周土层 厚度加权平均重度厚度加权平均重度 （地下水位以下取浮（地下水位以下取浮 重度重度 定义：作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和。定义：

52、作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和。 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 4.4.中性点深度中性点深度 n n l 0 l 0 0 0 0 0 . 1 9 . 0 ) 8 . 07 . 0( )6 . 05 . 0( l l l l ln 黏性土、粉土黏性土、粉土 中密以上砂中密以上砂 砾石、卵石砾石、卵石 基岩基岩 桩周沉降变形土层下限深度桩周沉降变形土层下限深度 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 8.3.8 8.3.8 桩的负摩阻力桩的

53、负摩阻力 4.4.考虑负摩阻力基桩承载力验算考虑负摩阻力基桩承载力验算 （1 1）摩擦型基桩）摩擦型基桩 可取桩身计算中性点以上侧阻力为零：可取桩身计算中性点以上侧阻力为零： RNk （2 2）端承型基桩）端承型基桩 a g kRQN 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 例例8.3 8.3 某二级建筑物采用单桩基础，桩径某二级建筑物采用单桩基础，桩径 d d=1.2m=1.2m，转钻施工，地质剖面如图，桩顶，转钻施工，地质剖面如图，桩顶 面竖向荷载设计值面竖向荷载设计值N Nk k=2600kN=2600kN，试验算基桩，试验算基桩 竖向承载

54、力是否满足要求？竖向承载力是否满足要求？ 3 kN/m20 水力冲填砂 3 kN/m18 3 kN/m20 sat 淤泥质土 wL50 密实粗砂 5m 3m 9m 6m Nk=2600kN kPaq n n s 25505 . 0 111 kPaz50520 2 1 2 1 111 解：解： 1.1.中性点深度中性点深度 mlln6 .13)935(8 . 08 . 0 0 持力层为密实粗砂持力层为密实粗砂 2.2.土层的负摩阻力标准值土层的负摩阻力标准值 第一层土第一层土 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 例例8.3 8.3 某二级建筑物

55、采用单桩基础，桩径某二级建筑物采用单桩基础，桩径 d d=1.2m=1.2m，转钻施工，地质剖面如图，桩顶，转钻施工，地质剖面如图，桩顶 面竖向荷载设计值面竖向荷载设计值N Nk k=2600kN=2600kN，试验算基桩，试验算基桩 竖向承载力是否满足要求？竖向承载力是否满足要求？ 3 kN/m20 水力冲填砂 3 kN/m18 3 kN/m20 sat 淤泥质土 wL50 密实粗砂 5m 3m 9m 6m Nk=2600kN kPaq n n s 4 .251272 . 0 222 kPa zz 12727100 2 1 22112 解：解：2. 2.土层的负摩阻力标准值土层的负摩阻力标准

56、值 第二层土第二层土 kPaq n n s 4 .361822 . 0 333 kPa zzz 1822/6 . 510154 2 1 3322113 第三层土第三层土 8 8. .3 3 桩的承载力桩的承载力 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 3 kN/m20 水力冲填砂 3 kN/m18 3 kN/m20 sat 淤泥质土 wL50 密实粗砂 5m 3m 9m 6m Nk=2600kN 解：解： 3.3.下拉荷载下拉荷载 kN lquQ i n i n sin n g 405 6 . 54 .3634 .255252 . 114. 3 1 4.4.桩的承载力桩的承载力 kN A

57、qlquRa 82.2162 8002 . 114. 3 4 1 506104 . 32 . 114. 3 2 ppaisia 5.5.承载力验算承载力验算 RkNQN n g k30054052600 不满足要求不满足要求 8 8. .3 3 本节小结本节小结 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 (1)(1)单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值 (2)(2)单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力设计设计值值 (3)(3)桩桩身材料验算身材料验算 (4)(4)群桩竖向承载力群桩竖向承载力 (5)(5)桩的负摩阻力桩的负摩阻力 1 1按静载荷试验确定按静载荷试验确定 2 2按

58、土的物理指标确定按土的物理指标确定 8 8. .3 3 本节习题本节习题 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 3.3.桩侧负摩阻力的产生，将使桩的桩侧负摩阻力的产生，将使桩的( )( ) A.A.竖向承载力增加，桩身轴力加大；竖向承载力增加，桩身轴力加大；B.B.竖向承载力减小，桩身轴力加大竖向承载力减小，桩身轴力加大 C.C.竖向承载力减小，桩身轴力减小；竖向承载力减小，桩身轴力减小；D.D.竖向承载力增加，桩身轴力减小竖向承载力增加，桩身轴力减小 1.1.根据现场单桩竖向静荷载试验所提供的承载力为根据现场单桩竖向静荷载试验所提供的承载力为( )( ) A. A.承载力基本值承载力

59、基本值 ； B.B.承载力特征值；承载力特征值； C C. 承载力设计值承载力设计值 ； D.D.极限承载力标准值极限承载力标准值 2.2.对于群桩端桩基础的竖向承载力与各单桩的竖向承载力之对于群桩端桩基础的竖向承载力与各单桩的竖向承载力之 和的比值和的比值( )( ) A.1 A.1； B.=1B.=1； C C .1 ； D.D.无法确定无法确定 8 8. .4 4 桩基础设计桩基础设计 第第8 8章章 桩基础与深基础桩基础与深基础 收集设计资料。进行调查研究、场地勘察；收集设计资料。进行调查研究、场地勘察； 确定持力层。综合有关情况，确定桩基础持力层；确定持力层。综合有关情况，确定桩基础

60、持力层； 选择桩材、桩型、桩截面及尺寸，初步确定承台埋深；选择桩材、桩型、桩截面及尺寸，初步确定承台埋深； 确定单桩承载力特征值；确定单桩承载力特征值； 确定桩的数量并布桩，初步确定承台类型及尺寸；确定桩的数量并布桩，初步确定承台类型及尺寸； 验算单桩承载力；验算单桩承载力； 桩身内力分析及桩身结构设计等；桩身内力分析及桩身结构设计等； 承台抗弯、抗剪、抗冲切及抗裂等强度计算及结构设计；承台抗弯、抗剪、抗冲切及抗裂等强度计算及结构设计； 绘制桩基础结构施工图及详图，编写施工设计说明。绘制桩基础结构施工图及详图，编写施工设计说明。 （1 1）桩基础设计原则）桩基础设计原则 力求选型恰当、经济合理