土力学第六章桩基础

1、6.1 概述概述 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力6.4 桩基沉降计算桩基沉降计算6.5 桩基设计桩基设计6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明6.7 桩基技术进展及深基础简介桩基技术进展及深基础简介本章目录本章目录6.1 6.1 概述概述软 土 层将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层, ,承载力高承载力高承台承台桩桩侧阻侧阻端阻端阻6.1 6.1 概述概述早期：早期：木桩木桩后来：后来：钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩 优点优点承载力大，沉降小承载力大，沉降小抗震性能好抗震性能好能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮

2、桩）、能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、 横向力（护坡桩）横向力（护坡桩） 缺点缺点比浅基、复合地基造价高比浅基、复合地基造价高6.1 6.1 概述概述桩的分类桩的分类 按承台按承台高承台桩高承台桩低承台桩低承台桩承台在地面以上承台在地面以上, ,桥桩桥桩, ,码头码头, ,栈桥栈桥承台在地面以下承台在地面以下, , 承台本承台本身可以承担部分荷载身可以承担部分荷载 按形状按形状按纵断面：按纵断面：楔形桩、十字桩、楔形桩、十字桩、X X形桩、树根桩、螺旋桩、形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩多节（分叉）桩、扩底桩.按横断面：按横断面：.6.1 6.1 概述概述桩身桩身6.1 6.

3、1 概述概述桩端桩端dD6.1 6.1 概述概述横断面横断面6.1 6.1 概述概述 按材料按材料木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、组合材料桩组合材料桩 钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、高强混凝土高强混凝土 按尺寸按尺寸按桩径：按桩径：大直径桩大直径桩 (80cm)、中等、中等直径桩直径桩 (2580cm)、 小桩小桩 ( 25cm)按长度或相对刚度系数：按长度或相对刚度系数：长桩、短桩长桩、短桩6.1 6.1 概述概述 按承载性状（荷载传递方式）按承载性状（荷载传递方

4、式）端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩摩擦端承桩侧阻侧阻端阻端阻 按桩的使用功能按桩的使用功能竖向抗压桩竖向抗压桩竖向抗拔桩竖向抗拔桩水平受荷桩水平受荷桩复合受荷桩复合受荷桩 按施工方法按施工方法挤土桩（预制桩，挤土的灌注桩）挤土桩（预制桩，挤土的灌注桩）非挤土桩（灌注桩）非挤土桩（灌注桩）部分挤土桩部分挤土桩6.1 6.1 概述概述螺螺 旋旋 钻钻 6.1 6.1 概述概述新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m6.1 6.1 概述概述6.1 6.1 概述概述 关于预制桩和灌注桩的施工关于预制桩和灌注桩的施工预制桩预制桩工厂或现工厂或

5、现场预制场预制锤击锤击 振动振动静压静压成桩成桩特点：特点： 强度高，抗裂性好，施工方便强度高，抗裂性好，施工方便 地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂 桩径受限桩径受限 噪音扰民噪音扰民6.1 6.1 概述概述灌注桩灌注桩现场成孔现场成孔浇注混凝土浇注混凝土成桩成桩特点：特点： 无噪音，桩径、桩长不受限无噪音，桩径、桩长不受限 泥浆护壁泥浆护壁 泥皮，桩端虚土泥皮，桩端虚土 缩颈、断桩缩颈、断桩钻孔钻孔冲孔冲孔沉管沉管夯扩夯扩挖孔挖孔后压浆后压浆动测法检测动测法检测6.1 6.1 概述概述6.1 6.1 概述概述6.1 6.1 概述概述6.1 6.1 概述概述6.1

6、6.1 概述概述6.1 6.1 概述概述侧阻侧阻端阻端阻使用规范使用规范1 1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）2 2 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）3 3 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（GBJ7-94GBJ7-94）6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力侧阻侧阻端阻端阻主要内容：1 单桩承载力分析单桩承载力分析2 载荷试验确定单桩承载力载荷试验确定单桩承载力3 原位测试确定单桩承载力原位测试确定单桩承载力4 经验公式确定单桩承载力经验公式确定单桩承载力5 动测法动测法6 桩身材料验

7、算桩身材料验算6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力侧阻侧阻端阻端阻1 1 单桩承载力分析单桩承载力分析psQQQ竖向承载竖向承载力的组成力的组成Qs 桩侧摩阻力桩侧摩阻力 Skin， Shaft frictionQp 桩端阻力，端承力桩端阻力，端承力 Point， end resistance 摩阻力所需位移很小；摩阻力所需位移很小； 端阻力需要较大位移；端阻力需要较大位移； 不同阶段二者分担比不同不同阶段二者分担比不同6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力侧阻侧阻端阻端阻S0SpQqsS0Sp各点位移各点位移轴向力轴向力摩阻力摩阻力桩侧摩阻力的分布桩侧摩阻力的分布?dzdNdq

8、s16.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力桩侧摩阻力的分布桩侧摩阻力的分布qs粘土粘土qs砂土砂土6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力桩端阻力（端承力）桩端阻力（端承力）太沙基太沙基梅耶霍夫型梅耶霍夫型qcpuqNcNBNq21(1)(1)很难达到整体破坏很难达到整体破坏(2)(2)存在临界深度存在临界深度(3)(3)与施工有关与施工有关qcpuqNcNqB很小很小虚土虚土6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力2 2 载荷试验确定单桩承载力载荷试验确定单桩承载力灌注桩灌注桩 混凝土达龄期后混凝土达龄期后测试时间：测试时间：预制桩预制桩 砂土砂土 10 天天 粘土粘土 15

9、天天 淤泥淤泥 25 天天承载力：承载力：不丧不丧失稳定；不过失稳定；不过分下沉；桩身分下沉；桩身材料不破坏材料不破坏6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力载荷试验确定单桩承载力载荷试验确定单桩承载力 02地基规范地基规范2uaQR Ra 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值SQ0QuQS曲线曲线6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力3 3 原位测试确定单桩承载力原位测试确定单桩承载力 静力触探静力触探 标准贯入试验标准贯入试验 Ra 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值isiapppaalquAqR6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力4 4 经验公式确定单桩承载力

10、经验公式确定单桩承载力02地基规范地基规范isiapppaalquAqR承载力特征值承载力特征值由当地经验确定，由当地经验确定，不再提供表格不再提供表格 Ra 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值6.2 6.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力5 5 动测法动测法 由打桩公式确定承载力由打桩公式确定承载力 由波动理论由波动理论小应变动测法小应变动测法大应变动测法大应变动测法主要检查主要检查桩身质量桩身质量6 6 桩身材料验算桩身材料验算Q Ap fc cfe 混凝土轴心抗压强度设计值混凝土轴心抗压强度设计值Q 单桩竖向力设计值单桩竖向力设计值Ap 桩身横截面积桩身横截面积 c 工作条件系数。预

11、制桩工作条件系数。预制桩 0.75，灌注桩，灌注桩 0.60.76.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力侧阻侧阻端阻端阻主要内容：1 抗拔桩及其承载力抗拔桩及其承载力2 横向受力桩及其承载力横向受力桩及其承载力3 桩的负摩擦力桩的负摩擦力6.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力侧阻侧阻端阻端阻1 1 抗拔桩及其承载力抗拔桩及其承载力侧阻，方侧阻，方向向下向向下端阻端阻 0普通桩普通桩抗拔桩抗拔桩受拉与抗压的不同点受拉与抗压的不同点 向上（向外）位移向上（向外）位移 整体应力减小整体应力减小 应力状态、应力路径不同应力状态、应力路径

12、不同 桩径变化桩径变化 端阻端阻 0 06.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力抗拔桩的承载力抗拔桩的承载力1 1 现场抗拔试验现场抗拔试验pGikGluqNisiapi pi 抗拔折减系数抗拔折减系数：砂砂 土土 0.5-0.7 粉、粘土粉、粘土 0.7-0.82 2 经验公式经验公式Gp 桩的自重，水下为浮容重桩的自重，水下为浮容重 G 分项系数，可取分项系数，可取0.96.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力2 2 横向受力桩及其承载力横向受力桩及其承载力 横向静力载荷试验横向静力载荷试验 理论公式计算理论公式计算横向的弹性

13、地基梁横向的弹性地基梁文克尔地基模型文克尔地基模型xzxpdzxdEI440 xbkphxkh 土的水平抗力系数土的水平抗力系数x 水平位移水平位移6.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力常数法常数法m 法法k 法法c 法法桩的位移桩的位移kh 土的水平抗力系数土的水平抗力系数0 xbkphx6.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力3 3 桩的负摩擦力桩的负摩擦力正摩擦正摩擦负摩擦负摩擦负摩擦的产生负摩擦的产生(1)(1)桩周附近地面大面积堆载桩周附近地面大面积堆载(2)(2)大面积降低地下水位大面积降低地下水位(3)(3)欠固结

14、土欠固结土, ,新填土，灵敏土新填土，灵敏土(4)(4)湿陷性黄土遇水湿陷湿陷性黄土遇水湿陷(5)(5)砂土液化、冻土融解砂土液化、冻土融解6.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力土位移土位移Ss桩位移桩位移Sp-+摩阻力摩阻力轴向力轴向力N负摩擦力成为荷载的一部分负摩擦力成为荷载的一部分 对于下部为岩石的端承桩对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力可能全桩为负阻力 对于一般桩对于一般桩,因为桩土都有变形因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向视二者的相对位移量和方向中性点中性点lnNegativeznzntgKq缓解办法：缓解办法：沥青、塑料沥青、塑料膜、

15、膨润土膜、膨润土泥浆滑动层泥浆滑动层6.3 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力桩的其它受力方式及相关承载力 后来改后来改为筏基为筏基6.4 6.4 桩基沉降计算桩基沉降计算 需要进行沉降验算的：需要进行沉降验算的：一些丙级建筑物桩基不需验算沉降一些丙级建筑物桩基不需验算沉降 甲级的建筑物桩基甲级的建筑物桩基 体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的乙级体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物桩基建筑物桩基 摩擦型桩基摩擦型桩基 不需进行沉降验算的：不需进行沉降验算的： 沉降计算方法：沉降计算方法： 实体深基础方法（实体深基础方法（ 桩距桩距 6d6d ） 明德林应力公式方法

16、明德林应力公式方法6.4 6.4 桩基沉降计算桩基沉降计算F l G B0A 不计桩身压缩量及桩与土间的相对不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移，以假想基础为刚性整体，验位移，以假想基础为刚性整体，验算桩端以下土的沉降算桩端以下土的沉降)2)(2(00ltgLltgBA 实体深基础方法：实体深基础方法：荷载扩散法荷载扩散法AGFp)(0ldpp4av6.4 6.4 桩基沉降计算桩基沉降计算F l G B0 实体深基础方法：实体深基础方法：扣除侧阻方法扣除侧阻方法6.4 6.4 桩基沉降计算桩基沉降计算F lB0采用采用MindlinMindlin解计算，逐根桩叠加解计算，逐根桩叠加 明德林应力公

17、式方法明德林应力公式方法=Q Q Q(1- - ) Q6.5 6.5 桩基设计桩基设计主要内容：1 群桩与群桩效应群桩与群桩效应2 设计步骤设计步骤3 单桩承载力验算单桩承载力验算4 结构设计和承台计算结构设计和承台计算6.5 6.5 桩基设计桩基设计1 群桩与群桩效应群桩与群桩效应岩石岩石土土群桩效应群桩效应挤密效应挤密效应扰动与超静孔压力扰动与超静孔压力地面与桩的侧移与上浮地面与桩的侧移与上浮约束效应约束效应荷载的调节作用荷载的调节作用应力叠加应力叠加沉降增加沉降增加承台承担部分荷载承台承担部分荷载6.5 6.5 桩基设计桩基设计6.5 6.5 桩基设计桩基设计ecAicA注意：在动荷载、

18、湿陷性黄土、可液化土、饱注意：在动荷载、湿陷性黄土、可液化土、饱和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠承台底土作用承台底土作用02地基规范地基规范忽略群桩效应，认为：忽略群桩效应，认为： 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94桩基桩基规范规范对此对此有详细说明有详细说明6.5 6.5 桩基设计桩基设计2 设计步骤设计步骤1.1.收集资料收集资料2.2.确定桩型、桩长、断面确定桩型、桩长、断面3.3.确定单桩承载力确定单桩承载力4.4.确定桩数及平面布置确定桩数及平面布置aRGFnF lB05.5.桩基础验算：桩基础验算：承载力，沉降

19、验算承载力，沉降验算6.6.承台和结构设计承台和结构设计6.5 6.5 桩基设计桩基设计3 单桩承载力验算单桩承载力验算aRnGFQ中心荷载下：中心荷载下：偏心荷载下：偏心荷载下：aRQ2 . 1max F 承台顶面的荷载承台顶面的荷载 G 承台自重及承台上承台自重及承台上 土的自重土的自重仅此而已仅此而已很简单很简单实实际际分分布布FG假设的分布假设的分布桩身强度：桩身强度：Q Ap fc c6.5 6.5 桩基设计桩基设计FGMyMx987216345XYx7y722jiyjixxxMyyMnGFQ6.5 6.5 桩基设计桩基设计三根桩情况：三根桩情况：22jiyjixxxMyyMnGFQ

20、XYMyMx一一 桩端持力层：桩端持力层：要求桩端进入持力层一定深度，桩端要求桩端进入持力层一定深度，桩端下持力层留有一定厚度下持力层留有一定厚度 设计要求：设计要求：二二 承台设计承台设计 1 1 承台埋深要求承台埋深要求 (1)(1)高承台：由建筑物决定高承台：由建筑物决定, ,如桥如桥( (过船过船),),码头；码头； (2)(2)低承台：确定基础埋深低承台：确定基础埋深 60 cm60 cm 建筑物要求建筑物要求 地质水文地质水文 冻胀冻胀4 结构设计和承台计算结构设计和承台计算6.5 6.5 桩基设计桩基设计2 2 承台的结构设计要求承台的结构设计要求(1) 形状：矩型、三角形、多边

21、形、圆形形状：矩型、三角形、多边形、圆形(2) 最小宽度最小宽度 50 cm(3) 最小厚度最小厚度 30 cm(4) 桩外缘距离桩外缘距离承台边承台边 15 cm 边桩中心距离边桩中心距离承台边承台边 1.0D(5) 桩嵌入桩嵌入承台：大桩承台：大桩 10 cm， 普通桩普通桩 5 cm，钢筋伸入钢筋伸入承台承台 30d (6) 混凝土标号混凝土标号 C15 cm，保护层保护层 7cm 1.0d 15cm6.5 6.5 桩基设计桩基设计3 3 承台的厚度承台的厚度根据冲切验算等确定，须验算：根据冲切验算等确定，须验算： 沿柱边的冲切强度沿柱边的冲切强度 角桩冲切验算角桩冲切验算 斜截面抗剪验

22、算斜截面抗剪验算F 45oh0h0Faixaiyc1c2 45o6.5 6.5 桩基设计桩基设计斜截面抗剪验算斜截面抗剪验算6.5 6.5 桩基设计桩基设计axh04 4 承台的配筋承台的配筋根据抗弯验算确定根据抗弯验算确定 计算出弯矩后，按计算出弯矩后，按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范配筋配筋6.5 6.5 桩基设计桩基设计6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（GBJ7

23、-94GBJ7-94） 89地基规范地基规范(1) 验算群桩中的单桩验算群桩中的单桩RnGFQ偏心荷载下：偏心荷载下：RQ2 . 1max R 单桩承载力单桩承载力设计值设计值此处与此处与02规范相近规范相近中心荷载下：中心荷载下：6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明 89地基规范地基规范(2) 验算地基土强度验算地基土强度假想实体深基础方法假想实体深基础方法F l G B0A 4);2)(2(00avltgLltgBAfAGFpfWMWMAGFpyyxx2.1max偏心荷载偏心荷载Wx 、Wy 假想实体基础断面抵抗矩假想实体基础断面抵抗矩Mx 、My 假想基础底面上的

24、力矩假想基础底面上的力矩中心荷载中心荷载f 深度修正后的地基土承载力深度修正后的地基土承载力6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明94桩基规范桩基规范RnGFQ偏心荷载下：偏心荷载下：RQ2 . 1max R 群桩中的群桩中的单桩承载力单桩承载力设计值设计值中心荷载下：中心荷载下：注意注意!表述相近，表述相近，意义不同意义不同 6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明94桩基规范桩基规范考虑群桩效应时考虑群桩效应时群桩中的单桩承载力群桩中的单桩承载力cckcppkpssksQQQR或者或者cckcspukspQQRQsk 、Qpk、 Qck ：侧阻、端

25、阻、承台底土极限承载力侧阻、端阻、承台底土极限承载力Quk ：单桩极限承载力（侧阻、端阻混合）单桩极限承载力（侧阻、端阻混合） s 、 p 、 c 、 sp ：群桩效应系数群桩效应系数 s 、 p 、 c 、 sp ：抗力分项系数抗力分项系数6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明nAfnAqQckcckck2cececciciccAAAASa 6d 时，验算单桩时，验算单桩F lB0t z G 6.6 6.6 关于桩基设计规范的说明关于桩基设计规范的说明软弱下卧层验算软弱下卧层验算Sa 6d 时，按整体基础时，按整体基础6.7 6.7 桩基技术进展及深基础简介桩基技术进展

26、及深基础简介 其它桩基技术：其它桩基技术： 复合载体夯扩桩（夯扩异型桩）复合载体夯扩桩（夯扩异型桩） 支盘桩（挤扩桩、支盘桩（挤扩桩、DXDX桩）桩） 复合桩基理论复合桩基理论 后压浆技术后压浆技术夯扩体桩身夯扩挤密区土体6.7 6.7 桩基技术进展及深基础简介桩基技术进展及深基础简介影响土体影响土体加固层加固层持力层持力层桩身桩身夯实填充料夯实填充料干硬混凝土干硬混凝土挤密土体挤密土体复合载体夯扩桩复合载体夯扩桩 深基础：深基础：1 1 墩墩 pierpier2 2 沉井沉井3 3 沉箱沉箱4 4 地下连续墙地下连续墙沉井基础沉井基础6.7 6.7 桩基技术进展及深基础简介桩基技术进展及深基础简介沉井基础施工沉井基础施工沉井基础沉井基础6.7 6.7 桩基技术进展及深基础简介桩基技术进展及深基础简介沉井基础沉井基础6.7 6