桩基础(很基础、很经典)

1、 4.4.桩基础桩基础内容提要内容提要v桩基础及其分类桩基础及其分类v桩基础的施工桩基础的施工v单桩竖向抗压承载力计算单桩竖向抗压承载力计算v水平荷载下基桩的内力及位移计算水平荷载下基桩的内力及位移计算v群桩基础受力分析群桩基础受力分析v桩基础设计桩基础设计 4.4.桩基础桩基础n 组成组成：基桩基桩和连接于桩顶的承台。和连接于桩顶的承台。n 作用：作用：将上部结构荷载通过将上部结构荷载通过承台承台传传 递给基桩，再由基桩传递到递给基桩，再由基桩传递到 地基土体（持力层）地基土体（持力层） 。n 特点：特点：历史悠久、承载力高、稳定历史悠久、承载力高、稳定 性好、沉降量小而均匀、便性好、沉降量

2、小而均匀、便 于机械化施工、适应性强。于机械化施工、适应性强。低承台桩基示意图低承台桩基示意图4-1-1 4-1-1 基本概念基本概念 4.4.桩基础桩基础单桩基础单桩基础群桩基础群桩基础承台承台基桩基桩上部结构荷载上部结构荷载4-1-1 4-1-1 基本概念基本概念 4.4.桩基础桩基础n 地基土质差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求。地基土质差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求。n 地基软弱或土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等。地基软弱或土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等。n 荷载大，且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用。荷载大，且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用

3、。n 水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等。水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等。n 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。4-1-1 4-1-1 桩基础应用桩基础应用 4.4.桩基础桩基础v 按承载性状：按承载性状：摩擦型桩、端承型桩摩擦型桩、端承型桩 v 按施工方法：按施工方法：预制桩、灌注桩预制桩、灌注桩v 按设置效应：按设置效应：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩v 按桩径大小：按桩径大小：小桩小桩(250mm)、中等直径桩、中等直径桩(250v 800mm)、大直径桩、大直径桩(800mm)v 按使用功能：按

4、使用功能：受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩v 按截面形状：按截面形状：圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、DX桩等桩等n 基桩分类基桩分类 4.4.桩基础桩基础n 按承载性状分类（荷载传递方式）按承载性状分类（荷载传递方式）摩摩 擦擦 型型 桩桩摩摩 擦擦 桩桩端端 承承 摩摩 擦擦 桩桩端端 承承 型型 桩桩端端 承承 桩桩摩摩 擦擦 端端 承承 桩桩分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度 和分担荷载比例的不同。和分担荷载比例的不同。 4.4.桩基础桩基础按承台位置：按承台位置： 高承台桩基高承台桩

5、基承台底面位承台底面位于地面以上，且常处于水下，于地面以上，且常处于水下，水平受力性能差，但施工方水平受力性能差，但施工方便。可避免水下施工及节省便。可避免水下施工及节省基础材料，多用于桥梁及港基础材料，多用于桥梁及港口工程。口工程。 低承台桩基低承台桩基承台底面位承台底面位于地面以下，其受力能好，于地面以下，其受力能好，具有较强的抵抗水平荷载的具有较强的抵抗水平荷载的能力，施工不方便。能力，施工不方便。土 层低 承 台 桩 基高 承 台 桩 基桩上 部 结 构承 台n 桩桩 基基 4.4.桩基础桩基础n 按桩的设置效应分类按桩的设置效应分类非挤土桩非挤土桩 成桩过程中对桩相邻土基本成桩过程中

6、对桩相邻土基本不产生挤土效应不产生挤土效应的桩的桩, ,如如钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩；钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩；部分挤土桩部分挤土桩 对桩周土体对桩周土体稍有排挤稍有排挤，但土的强度和变形性质变化不，但土的强度和变形性质变化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。挤土桩挤土桩 设置过程中使土的结构设置过程中使土的结构严重扰动破坏严重扰动破坏，对土的强度和对土的强度和变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管桩、变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。木桩以及沉管灌注桩等

7、。 4.4.桩基础桩基础v预制桩预制桩在工厂或施工现场制成的各种形式的在工厂或施工现场制成的各种形式的 桩，如桩，如锤击桩、振动桩、静压桩锤击桩、振动桩、静压桩等。等。v灌注桩灌注桩在施工现场的桩位上用机械或人工成在施工现场的桩位上用机械或人工成 孔，然后在孔内灌注混凝土而成。如孔，然后在孔内灌注混凝土而成。如 挖孔、钻孔、冲孔及爆扩挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔成孔灌注桩等。灌注桩等。 n 按施工方法分类按施工方法分类 4.4.桩基础桩基础混凝土预制桩混凝土预制桩 要求：要求：截面边长截面边长300 500mm，分节长度，分节长度12m。预应力。预应力 管桩外径管桩外径300 600mm，每节长

8、，每节长5 13m； 优点：优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证。承载力高，耐久性好，质量较易保证。 缺点：缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。钢桩钢桩要求：要求：直径直径250 1200mm，批量生产。，批量生产。优点：优点：穿透性强，承载能力高，应用方便。穿透性强，承载能力高，应用方便。缺点：缺点：成本高，易锈蚀。成本高，易锈蚀。木桩木桩要求：要求：桩径桩径160 260mm，桩长，桩长4 6m。优点：优点：制作运输方便，打桩设备简单。制作运输方便，打桩设备简单。缺点：缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用承载力低，仅在一些加固工程

9、与临时工程中采用。n 预制桩的分类及特点预制桩的分类及特点 4.4.桩基础桩基础 4.4.桩基础桩基础打入第一节桩体打入第一节桩体电焊接桩电焊接桩打入末节桩体打入末节桩体n 锤击预制桩锤击预制桩 4.4.桩基础桩基础 分类分类 沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。 原理原理 直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌 注混凝土而成。注混凝土而成。 特点特点 能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤 土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 施

10、工关键施工关键 桩身的成型和混凝土质量桩身的成型和混凝土质量n 灌注桩的分类及特点灌注桩的分类及特点 4.4.桩基础桩基础n 沉管灌注桩沉管灌注桩( e )( f )( d )( c )( b )( a )图图4.5 4.5 沉管灌注桩的施工程序示意沉管灌注桩的施工程序示意（a a）打桩机就位；（）打桩机就位；（b b） 沉管；（沉管；（c c） 浇灌混凝土；（浇灌混凝土；（d d） 边拔管，边拔管，边振动；（边振动；（e e） 安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；（安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；（f f） 成型成型 4.4.桩基础桩基础n 钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩原理原理 用钻机用钻机( (如

11、螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等) )钻土成孔钻土成孔( (需泥浆护壁需泥浆护壁) )，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。灌混凝土。施工方法施工方法 有正循环、反循环施工法。有正循环、反循环施工法。优缺点优缺点优点优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。身变形小，并可方便地进行水下施工。缺点缺点：要求有专门的设备（钻机），清孔较难彻底。：要求有专门的设备（钻机），清孔较难彻底。 4.4.桩基础桩基础钻孔灌注桩钻孔灌注桩护筒埋设护筒埋设n护筒作用护筒作

12、用 固定桩位，并作钻孔导向；固定桩位，并作钻孔导向； 保护孔口，防止孔内土层坍塌保护孔口，防止孔内土层坍塌 隔水，稳固孔壁。隔水，稳固孔壁。 4.4.桩基础桩基础n 泥浆制备与运输泥浆制备与运输：膨胀土或高塑性粘土现场加水搅拌，比重膨胀土或高塑性粘土现场加水搅拌，比重1.11.15， 粘度粘度1025s，含砂率小于，含砂率小于6，胶体率大于，胶体率大于95。护壁、携渣、防渗、润滑钻头等护壁、携渣、防渗、润滑钻头等。 4.4.桩基础桩基础n 钻进机械钻进机械图图 4.6 4.6 冲击钻机示意图冲击钻机示意图11滑轮；滑轮；22主杆；主杆；33拉索；拉索；44斜斜撑；撑；55卷扬机；卷扬机；66垫

13、木；垫木；77钻头钻头 旋转钻进旋转钻进 冲击钻进冲击钻进 冲抓钻进冲抓钻进 4.4.桩基础桩基础n 基本要求：基本要求：内径内径800mm，开挖直径，开挖直径1000mm，护壁厚，护壁厚100mm分节支护，每节高分节支护，每节高5001000mm桩长小于桩长小于40m。n 优点：优点：符合国情，经济，设备简单，噪音小，场区内各符合国情，经济，设备简单，噪音小，场区内各桩可同时施工，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，桩可同时施工，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，且桩径大、适应性强。且桩径大、适应性强。 n 缺点：缺点：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有

14、害气体、触电和地面掉重物等危险而造成伤亡事故。地面掉重物等危险而造成伤亡事故。n 原理：原理：采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔，利用钻（冲）孔机具钻土成孔，然后所需深度后再进行扩孔，利用钻（冲）孔机具钻土成孔，然后清除孔底残渣，安装钢筋笼，浇灌混凝土。清除孔底残渣，安装钢筋笼，浇灌混凝土。 4.4.桩基础桩基础柱插筋插筋 箍筋8200 加劲筋162000扶壁200_ 主筋222220002600600 600140016001230021000图图4.10 4.10 人工挖孔桩示例人工挖孔桩示例 4.4.桩基础桩基础人

15、工挖孔桩人工挖孔桩 4.4.桩基础桩基础n 可能存在的质量问题可能存在的质量问题预制桩：预制桩：桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等 灌注桩：灌注桩：缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。n 常用质量检测方法常用质量检测方法开挖检查：开挖检查：只限于对所暴露的桩身进行观察检查。只限于对所暴露的桩身进行观察检查。抽芯检查：抽芯检查：在灌注桩桩身内钻孔，取混凝土芯样进在灌注桩桩身内钻孔，取混凝土芯样进行观察，看它的连续性。行观察，看它的连续性。反射波法：反射波法：测砼的连续性，是否存在孔洞、断桩等。测砼的连续性，是否存在孔洞、断桩等。动测法：动测法：高

16、应变测桩承载力，低应变只能测砼质量。高应变测桩承载力，低应变只能测砼质量。 4.4.桩基础桩基础nGB50007-2002：基于基于正常使用极限状态正常使用极限状态的概率设计原则的概率设计原则n：考虑桩基的两种极限状态，考虑桩基的两种极限状态，即承载能力、正常使用。并根据桩基损坏即承载能力、正常使用。并根据桩基损坏所造成的后果的严重性分为所造成的后果的严重性分为3个个等级。等级。 4.4.桩基础桩基础桩基的竖向承载力（抗压和抗拔）、水平承载力计算桩基的竖向承载力（抗压和抗拔）、水平承载力计算桩端平面以下的软弱下卧层验算桩端平面以下的软弱下卧层验算桩基抗震承载力计算桩基抗震承载力计算承载及桩身结

17、构计算（包括预制桩吊运和锤击过程中的强度承载及桩身结构计算（包括预制桩吊运和锤击过程中的强度验算、桩身屈曲稳定计算）验算、桩身屈曲稳定计算）n 所有桩基均应进行承载能力极限状态计算所有桩基均应进行承载能力极限状态计算 n 桩基尚应进行变形验算桩基尚应进行变形验算 桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物（竖向沉降）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物（竖向沉降）桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基（竖向沉降）基（竖向沉降）承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基（水平变位）

18、（水平变位） 4.4.桩基础桩基础Qqp 桩侧总摩阻力桩侧总摩阻力桩端总端阻力桩端总端阻力讨论：发挥作用的先后？大小？ 4.4.桩基础桩基础n 侧阻先于端阻发挥，发挥程度与侧阻先于端阻发挥，发挥程度与桩土相对位移相关；桩土相对位移相关；侧阻充分发挥桩土相对位移值：侧阻充分发挥桩土相对位移值：粘性土：粘性土：46mm； 砂土：砂土： 610mm；端阻充分发挥桩底极限位移值：端阻充分发挥桩底极限位移值： 砂类土砂类土: (0.080.1) d； 粘性土：粘性土： 0.25d，硬粘土，硬粘土 0.1d。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。( a )中密土层( b )岩层软弱土层Q

19、Q图图4.11 4.11 桩身荷载传递桩身荷载传递( (a) ) 摩擦桩；摩擦桩；( (b)端承桩端承桩 4.4.桩基础桩基础n 桩侧摩阻力影响因素桩侧摩阻力影响因素 土的性质：土的性质：如抗剪强度如抗剪强度(c, j j) 决定摩阻力的可能最大值决定摩阻力的可能最大值 桩土相对位移桩土相对位移 决定摩阻力的发挥程度决定摩阻力的发挥程度 时间因素：时间因素：土的固结随土的固结随t增加向下部转移增加向下部转移 决定摩阻力发决定摩阻力发挥的时间挥的时间 桩的刚度：桩的刚度：影响桩周应力的分布。影响桩周应力的分布。 土中的应力状态：土中的应力状态：主要指侧向压力主要指侧向压力 施工方法：施工方法：a

20、)挤土桩；挤土桩；b)非挤土桩。非挤土桩。( a )中密土层( b )岩层软弱土层QQ 4.4.桩基础桩基础sZQoQsoZQosQs压曲oQsZsooQ图图4.12 4.12 压曲破坏压曲破坏图图4.13 4.13 整体剪切破坏整体剪切破坏图图4.14 4.14 刺入破坏刺入破坏n压曲破坏：压曲破坏：沉降量很小，桩端阻为主，桩材控制承载力，穿沉降量很小，桩端阻为主，桩材控制承载力，穿 越软弱土层的小直径桩和嵌岩桩属于此类；越软弱土层的小直径桩和嵌岩桩属于此类；n整体剪切：整体剪切：沉降量较大，桩端阻为主，桩端桩侧土控制承载沉降量较大，桩端阻为主，桩端桩侧土控制承载 力，打入式短桩、钻孔短力，

21、打入式短桩、钻孔短 桩属于此类；桩属于此类；n刺入破坏：刺入破坏：沉降量大，桩侧阻为主，桩顶容许沉降控制承载沉降量大，桩侧阻为主，桩顶容许沉降控制承载 力，一般情况下的钻孔灌注桩属于此类。力，一般情况下的钻孔灌注桩属于此类。 4.4.桩基础桩基础n定义定义：桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力。桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力。 正摩擦正摩擦负摩擦负摩擦图图4.15 4.15 桩侧摩阻力示意图桩侧摩阻力示意图 4.4.桩基础桩基础桩侧大范围降低地下水，如大桩侧大范围降低地下水，如大面积抽水，基坑降水等面积抽水，基坑降水等 桩侧地面大面积堆载；桩侧地面大面积堆载；桩身穿越较厚松散填土、自重桩身穿

22、越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；相对较硬土层；冻土区升温引起桩侧土沉陷。冻土区升温引起桩侧土沉陷。n 产生负摩阻力的条件产生负摩阻力的条件填土图图4.4.6 6 住宅楼建于有新填土的住宅楼建于有新填土的斜坡上斜坡上 4.4.桩基础桩基础n 中性点中性点定义：定义：桩土相对位移为零处桩侧桩土相对位移为零处桩侧摩阻力为零处。摩阻力为零处。 在某深度处桩周土与桩截面沉降在某深度处桩周土与桩截面沉降相等；相等； 或两者无相对位移发生；或两者无相对位移发生； 或其摩阻力为零。或其摩阻力为零。 特点：特点：在中性点处桩身轴力达到在中性点处桩身轴力达到最

23、大值。最大值。 桩侧土下沉曲线桩下沉曲线桩底下沉摩阻力分布曲线 4.4.桩基础桩基础在荷载作用下，桩在地基土中不丧失稳定性在荷载作用下，桩在地基土中不丧失稳定性在荷载作用下，桩顶不产生过大的位移在荷载作用下，桩顶不产生过大的位移 地基承载力地基承载力是主控因素是主控因素在荷载作用下，桩身材料不发生破坏在荷载作用下，桩身材料不发生破坏 端承桩控制端承桩控制因素因素 4.4.桩基础桩基础n 按桩材强度确定按桩材强度确定n 按静载试验确定按静载试验确定n 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定n 按静力触探法确定按静力触探法确定n 按经验公式确定按经验公式确定n 按动力试桩法确定按动力试桩法确

24、定 4.4.桩基础桩基础n4-3-14-3-1 按桩材强度确定按桩材强度确定 )9 . 0+( gypcCAfAfN j j各参数意义见式（各参数意义见式（4-114-11）P109P109 4.4.桩基础桩基础n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确定由竖向抗压静载试验确定特点：特点：是评价单桩承载力是评价单桩承载力最为直观最为直观和和可靠可靠的方法。的方法。 基本原则基本原则桩数：桩数：不宜小于不宜小于总数总数1，不少于，不少于3根；根；时间：时间：对于预制桩，桩设置后开始载荷试验所需对于预制桩，桩设置后开始载荷试验所需的的间歇时间：间歇时间：对于对于砂类土砂类土不得少于不得少于10

25、天天；粉土和粉土和粘性土粘性土不得少于不得少于15天天，饱和软粘土饱和软粘土不得少于不得少于25天天。 4.4.桩基础桩基础 试验装置及方法试验装置及方法试验装置试验装置：加荷系统：包括加力装置和反力装加荷系统：包括加力装置和反力装置、置、位移观测系统位移观测系统测试方法：测试方法：分级（开始阶段分级（开始阶段1/51/8倍预估破坏荷倍预估破坏荷载，终了阶段载，终了阶段1/101/15）慢速维持荷载法。）慢速维持荷载法。加压( a )试验桩沉降观测点千斤顶 锚桩（四根）主梁次梁试验桩( b )支墩千斤顶加压沉降观测点重物图图4.18 静载实验装置静载实验装置n 4-3-24-3-2 由竖向抗压

26、静载试验确定由竖向抗压静载试验确定 4.4.桩基础桩基础直接堆载直接堆载锚桩反力梁法锚桩反力梁法 锚桩锚桩d=1.8m横梁：横梁：1.7m2.7m 反力装置反力装置n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确定由竖向抗压静载试验确定 4.4.桩基础桩基础每级荷载大小每级荷载大小 分级（初始阶段：每级荷载为分级（初始阶段：每级荷载为1/51/8倍预估破坏荷载，倍预估破坏荷载，终了阶段终了阶段1/101/15）。）。测读沉降时间测读沉降时间 在每级荷载施加后第一个小时内，按在每级荷载施加后第一个小时内，按5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔测读一次，以后每隔30min测读一次，直至

27、沉降测读一次，直至沉降稳定为止。稳定为止。稳定标准稳定标准 每级荷载下桩顶沉降量小于每级荷载下桩顶沉降量小于0.1mm/h，并连续出现两次。，并连续出现两次。 慢速维持荷载法慢速维持荷载法n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确定由竖向抗压静载试验确定 4.4.桩基础桩基础某级荷载下，某级荷载下，桩顶沉降量桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的为前一级荷载下沉降量的5倍倍；某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2倍倍，且经且经24h尚未达到相对稳定；尚未达到相对稳定； 已达到锚桩已达到锚桩最大抗拔力最大抗拔力或压重平台的或压重平台的最大重量

28、时最大重量时。 终止条件终止条件每级卸载为加载时的两倍。每级卸载为加载时的两倍。卸载时，每级荷载维持卸载时，每级荷载维持1h，按第，按第15、30、60min测读桩测读桩顶沉降量；卸载至零后测读桩顶残余沉降量，维持顶沉降量；卸载至零后测读桩顶残余沉降量，维持3h，测读时间为第测读时间为第15、30min，以后每隔，以后每隔30min测读一次。测读一次。 卸载观测卸载观测n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确定由竖向抗压静载试验确定 4.4.桩基础桩基础 试验成果处理试验成果处理极限荷载确定极限荷载确定 按沉降随荷载的变化特征确定按沉降随荷载的变化特征确定 对陡降型对陡降型Q-s曲线，取

29、曲线发生明显曲线，取曲线发生明显 陡降的起始点所对应的荷载为陡降的起始点所对应的荷载为Qu 由沉降量确定由沉降量确定Qu 对缓变型对缓变型Q-s曲线，可取曲线，可取s=4060mm 对应的荷载值为对应的荷载值为Qu。大直径桩可取。大直径桩可取 s=0.030.06d对应的荷载值对应的荷载值(大桩取大桩取 低值，小桩取高值低值，小桩取高值)，细长桩，细长桩(l/d 80) 可取可取s=6080mm对应的荷载。对应的荷载。 沉降速率法沉降速率法s-lgt法法 取破坏荷载的前一级荷载取破坏荷载的前一级荷载Qu=1500kN桩顶下沉量s(mm204844402836322412Qu=780kN0816

30、12420桩顶荷载Q(10kN)40 60 80 100 120 140 160图图4.19 4.19 单桩单桩Q-s曲线曲线n 4-3-24-3-2 由竖向抗压静载试验确定由竖向抗压静载试验确定 4.4.桩基础桩基础ppkisikppkskukAqlquQQQppkpsisiksippkskukAqlquQQQ一般预制桩与一般预制桩与中小直径灌注桩中小直径灌注桩大直径桩大直径桩800mm为界为界 4.4.桩基础桩基础(1) 单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定，单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定， 试桩数试桩数1%总数，且总数，且3根；根；(2) 地基基础设计为丙级

31、的建筑物，单桩承载力特征值可由静力触探和标地基基础设计为丙级的建筑物，单桩承载力特征值可由静力触探和标准贯入试验参数确定；准贯入试验参数确定；(3) 初步设计时，可按公式估算。初步设计时，可按公式估算。 isiapppaalquAqR2/=ukaQR 4.4.桩基础桩基础n作用机理：作用机理：水平荷载水平荷载( (力和弯矩）作用下，桩身产生横向位移力和弯矩）作用下，桩身产生横向位移或挠曲变形，并挤压桩侧土体，同时桩侧土反作用于桩，产生或挠曲变形，并挤压桩侧土体，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向土抗力，桩土共同作用侧向土抗力，桩土共同作用n破坏模式破坏模式刚性桩刚性桩(a ah 2.5)：桩身刚体

32、转动桩身刚体转动破坏，承载力主要由桩的水平位移破坏，承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制和倾斜控制柔性桩柔性桩(a ah 2.5)：桩身发生扰曲桩身发生扰曲变形，破坏时桩身某点弯矩超过截变形，破坏时桩身某点弯矩超过截面抵抗矩或土体屈服失稳，承载力面抵抗矩或土体屈服失稳，承载力由桩身水平位移及最大弯矩值控制由桩身水平位移及最大弯矩值控制 4.4.桩基础桩基础b1 桩身计算宽度（简化为平面受力）桩身计算宽度（简化为平面受力）15mbEIaa a为桩的水平变形系数，量纲为为桩的水平变形系数，量纲为L-1 h为桩的入土深度，为桩的入土深度，m 地基土横向抗力系数的比例系数地基土横向抗力系数的比例系数(M

33、N/m4)，受桩材和刚，受桩材和刚度、土类及其性质、荷载作用方式、荷载水平、桩身水平位度、土类及其性质、荷载作用方式、荷载水平、桩身水平位移等因素影响，对多层地基可取当量移等因素影响，对多层地基可取当量m值计算，取层厚值计算，取层厚2( d+1) m；如无试验资料，如无试验资料，m值可参照规范表格值可参照规范表格 4.4.桩基础桩基础多采用线弹性地基反力法。多采用线弹性地基反力法。假设假设x与桩的水平位与桩的水平位移移x成正比。成正比。关键在于确定土体抗力系数沿深度的关键在于确定土体抗力系数沿深度的分布，分为：分布，分为： (a)常数法；常数法；(b)k法；法；(c)m法；法；(d) c法法z

34、( a )n=0Q0M0 x( d )n=0.5( b )n=1( c )n=0Ztkhzkh=mzkh=cz1/2Zt 4.4.桩基础桩基础n 微分方程的建立微分方程的建立zM+DMdzzzoq=b1q(x,z)Q+dQP(z)+dPP(z)Q-dxMx取一基桩微元体，由平衡取一基桩微元体，由平衡条件可得挠曲微分方程条件可得挠曲微分方程 ：采用幂级数求解采用幂级数求解：42042dd( )ddxxEINp zzz 00320020000 zxxzzMMzQQHMxABEIEIHMABEIEIHxAM BVH AM Bjjaajaaaa位移转角弯矩剪力图图4.24 4.24 微元体受力示意图微

35、元体受力示意图 相关系数可查表确定。相关系数可查表确定。 4.4.桩基础桩基础n 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验试验装置：试验装置： 加荷系统：千斤顶、试桩加荷系统：千斤顶、试桩位移观测：百分表位移观测：百分表百分表垫块500千斤顶球铰百分表基准桩基准梁图图4.20 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验 4.4.桩基础桩基础每级荷载大小每级荷载大小 约为预估水平极限承载力的（约为预估水平极限承载力的（1/10-1/15）。）。读数方法读数方法 每级加荷后恒载每级加荷后恒载4min测读桩顶水平位移，然后卸载至测读桩顶水平位移，然后卸载至零，停零，停2min测读残余水平位移，如此循环测读残余

36、水平位移，如此循环5次，再施次，再施加下一级荷载。加下一级荷载。终止加载条件终止加载条件 桩身折断桩身折断 桩顶水平位移超过桩顶水平位移超过3040mm 桩侧地表出现明显裂缝或隆起。桩侧地表出现明显裂缝或隆起。试验方法试验方法n 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验 4.4.桩基础桩基础水平极限承载力的确定水平极限承载力的确定两特征点对应的荷载称为两特征点对应的荷载称为临界荷载临界荷载Hcr和和极限荷载极限荷载Hu图图4.21 单桩单桩H0 x0/H0曲线曲线图图4.22 单桩单桩H0g曲线曲线 4.4.桩基础桩基础岩石岩石土 群桩效应群桩效应 4.4.桩基础桩基础n端承型群桩桩的荷载传递端承

37、型群桩桩的荷载传递 桩底持力层刚硬，桩的贯入量小。桩底持力层刚硬，桩的贯入量小。 群桩承载力群桩承载力= =各单桩承载力之和各单桩承载力之和； 不必考虑群桩效应。不必考虑群桩效应。 4.4.桩基础桩基础n摩擦型群桩的荷载传递摩擦型群桩的荷载传递 igQQ 4.4.桩基础桩基础复合桩基复合桩基: : 由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。条条 件件: : 桩及桩间土整体下沉，保证承台底不脱空。桩及桩间土整体下沉，保证承台底不脱空。特特 性性: : 承台底分担荷载的作用随桩群相对于地基承台底分担荷载的作用随桩群相对于地基土向下位移幅度的加大而增强，桩身弹性压缩

38、产生桩土相对位移土向下位移幅度的加大而增强，桩身弹性压缩产生桩土相对位移也使承台底反力增加。通常，台底分担荷载的比例可从百分之十也使承台底反力增加。通常，台底分担荷载的比例可从百分之十几直至百分之三十。几直至百分之三十。 4.4.桩基础桩基础桩基规范桩基规范(JGJ94-2008) 4.4.桩基础桩基础对于需要考虑承台效应的对于需要考虑承台效应的基桩承载力特值基桩承载力特值RnnAAAAfRRpsccakca/ )( 4.4.桩基础桩基础4-5-4 4-5-4 桩顶作用效应简化计算桩顶作用效应简化计算nGFNkkk 22iiykiixkkkikxxMyyMnGFN 4.4.桩基础桩基础4-5-

39、5 4-5-5 基桩竖向承载力验算基桩竖向承载力验算 轴心荷载：轴心荷载： Nk R 偏心荷载：偏心荷载： Nkmax1.2 R 水平荷载：水平荷载：Hik RH 轴心荷载：轴心荷载： NEk 1.25R 偏心荷载：偏心荷载： NEkmax1.5 R 4.4.桩基础桩基础桩基规范桩基规范Sa 6d 群桩基础，群桩基础，Fk l lb b0 0t t z z G G )tan2+)(tan2+()+(+(=0000 tbtalqbaGFisikkkz3/2-)azmzfz 4-5-6 4-5-6 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算 4.4.桩基础桩基础桩基规范桩基规范4-5-10

40、4-5-10 桩基沉降验算桩基沉降验算 4.4.桩基础桩基础桩基规范桩基规范4-5-10 4-5-10 桩基沉降验算桩基沉降验算 4.4.桩基础桩基础n 要求要求 和浅基础一样，桩基设计也应符合和浅基础一样，桩基设计也应符合安全、合理安全、合理和经济和经济的要求。的要求。n 基本原则基本原则 对桩和承台对桩和承台有足够的强度、刚度和耐久性；有足够的强度、刚度和耐久性； 对地基（主要是桩端持力层）对地基（主要是桩端持力层）有足够的承载力有足够的承载力 和不产生过量的变形。和不产生过量的变形。 4.4.桩基础桩基础 竖向承载力验算竖向承载力验算 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 竖向抗拔承

41、载力及负摩阻力验算竖向抗拔承载力及负摩阻力验算 水平承载力验算水平承载力验算 沉降验算沉降验算n 桩基础验算内容桩基础验算内容 4.4.桩基础桩基础n设计步骤设计步骤 收集有关资料；收集有关资料； 确定桩基持力层；确定桩基持力层； 选择桩材，确定桩型、外形尺寸和构造；选择桩材，确定桩型、外形尺寸和构造； 定单桩承载力设计值；定单桩承载力设计值； 初拟桩的数量和平面布置；初拟桩的数量和平面布置； 初拟承台的轮廓尺寸及承台底标高；初拟承台的轮廓尺寸及承台底标高； 验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载； 验算承台尺寸及结构强度；验算承台尺寸及结构强度； 必要时验算桩基整

42、体承载力和沉降量，若桩端下有软弱下必要时验算桩基整体承载力和沉降量，若桩端下有软弱下 卧层，验算软弱下卧层地基承载力；卧层，验算软弱下卧层地基承载力； 单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。 4.4.桩基础桩基础n包括包括建筑类型建筑类型（上部结构型式、平面、使用上（上部结构型式、平面、使用上要求）、要求）、荷载及其性质荷载及其性质、工程地质勘察资料工程地质勘察资料、材料来源及材料来源及施工技术设备施工技术设备、建筑场地条件建筑场地条件（如（如交通、周边建筑物、管线设施）等情况，并尽交通、周边建筑物、管线设施）等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。量了

43、解当地使用桩基的经验。n详细勘察除满足现行勘察规范有关要求外，勘详细勘察除满足现行勘察规范有关要求外，勘探间距和勘探深度还有要求。探间距和勘探深度还有要求。 4.4.桩基础桩基础v沉管灌注桩直径：沉管灌注桩直径：300500mm；v钻孔灌注桩直径：钻孔灌注桩直径：5001200mm；v扩底钻孔灌注桩：扩底直径扩底钻孔灌注桩：扩底直径12d. 4.4.桩基础桩基础v 选择较硬土层作为桩端持力层选择较硬土层作为桩端持力层v 桩端全断面进入持力层的深度桩端全断面进入持力层的深度v 有软弱下卧层时桩基下持力层厚度：有软弱下卧层时桩基下持力层厚度：3d3dv同一建筑物应该尽量采用相同桩径的桩基同一建筑物

44、应该尽量采用相同桩径的桩基v 考虑桩的材料及施工工艺、经济条件。考虑桩的材料及施工工艺、经济条件。 4.4.桩基础桩基础 采用预制钢筋混凝土方桩，采用预制钢筋混凝土方桩，断面断面350mm350mm。 以粉质粘土作为持力层，以粉质粘土作为持力层，桩沉入持力层深度，桩沉入持力层深度，30.35m=1.05m 伸入承台伸入承台5cm，考虑桩尖长，考虑桩尖长度度0.6m，则桩全长，则桩全长 4.4.桩基础桩基础 n桩数桩数初估桩数时，先不考虑群桩效应，根据单桩竖向承载力设初估桩数时，先不考虑群桩效应，根据单桩竖向承载力设计值计值R定桩数定桩数n 。轴心受压轴心受压时，可按下式估算：时，可按下式估算：

45、 F作用在承台上的竖向压力设计 值； G承台及其上方填土的重力。偏心受压偏心受压时，分为两种情况：时，分为两种情况：若群桩重心与荷载合力点重合，桩数仍可按上式确定。若群桩重心与荷载合力点重合，桩数仍可按上式确定。若不能满足，则应增加若不能满足，则应增加(10-20)桩数。桩数。RGFn 4.4.桩基础桩基础n 桩中心距桩中心距一一般桩的最小中心距为（般桩的最小中心距为（3 34 4）d d，具体应符合规范具体应符合规范规定规定对大面积桩群，尤其是挤土桩，桩最小中心距对大面积桩群，尤其是挤土桩，桩最小中心距应按应按表列数值表列数值适当加大。适当加大。n 桩位布置桩位布置原则：应尽可能使上部荷载的

46、中心与桩群的横截面原则：应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近形心重合或接近形式可多种多样。形式可多种多样。 4.4.桩基础桩基础 桩的最小中心距：桩的最小中心距：3d（一般（一般34d) 边桩距承台边缘：边桩距承台边缘：d n 桩位布置桩位布置 4.4.桩基础桩基础 n 预制桩要求预制桩要求 4.4.桩基础桩基础 n 预制桩要求预制桩要求混凝土强度等级宜混凝土强度等级宜C30主筋主筋(纵向纵向)按计算选用按计算选用48根根1425mm的钢筋。的钢筋。最小配筋率最小配筋率 min宜宜0.8箍筋可取箍筋可取68200mm，桩顶桩端应加密，桩顶桩端应加密打入法沉桩时，桩顶应设置三层打入法沉桩时，桩顶应设置三层 64070的钢的钢筋网，层距筋网，层距50。桩尖所有主筋应焊接在一根圆。桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，或在桩尖处用钢板加强钢上，或在桩尖处用钢板加强主筋的混凝土保护层应主筋的混凝土保护层应30mm，桩上需埋设吊环，桩上需埋设吊环，位置由计算确定。位置由计算确定。 4.4.桩基础桩基础 n 预制桩要求预制桩要求0.0429kql20.0214kql2bfAfxxhbxfMMMMMcsycuuu101212a aa a ),( , 4.4.桩基础桩基础 混凝土强度等级应混凝土强度等级应C20。 当桩顶轴向力和水平力满足规范条件时，可按构造要当桩顶轴向力和水平力满足