单元6桩基础工程

6桩基础工程同济大学出版社1目录

6.1桩基础类型及构造要求

6.2桩基础设计

6.3桩基础设计实例26.1桩基础类型及构造要求3概念4桩体桩基础承台低桩承台高桩承台当承台底面低于地下地面以下时低承台桩基础高承台桩基础当承台底面高于地面时相应基础相应基础概念5低承台桩基础高承台桩基础概念61、桩基础的特点及适用条件（1）桩支承于坚硬的或较硬的持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载。7桩基础的特点（2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。（3）凭借巨大的单桩侧向刚度或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。8桩基础的特点（4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。9桩基础的适用条件（1）当建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基时沉降量过大；或是建筑物较为重要，不容许有过大的沉降时，可采用桩基。（2）当建筑物的地面荷载过大时，将使软弱地基产生过量的变形，造成对建筑物的危害，采用桩基将收到较好的效果。（3）高耸建筑物或构筑物对限制倾斜有特殊要求时，往往需要采用桩基。（4）因基础沉降对邻近建筑物产生相互影响时。10桩基础的适用条件（5）设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房，吊车载重量大，使用频繁，车间内设备平台多，基础密集，且一般均有地面荷载，因而地基变形大，这时可采用桩基。（6）设备基础。一种是精密设备基础，安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求；另一种是动力机械基础，对容许振幅有一定要求。采用桩基础是一种有效的解决办法。（7）地震区，在可液化地基中，采用桩基穿越可液化土层并深入下部密实稳定土层，可消除或减轻液化对建筑物的危害。112、桩的分类按承载性状分：摩擦型桩端承型桩桩侧和桩端阻力的大小以及它们分担荷载的比例122、桩的分类

（a）摩擦桩（b）端承摩擦桩（c）端承桩（d）摩擦端承桩132、桩的分类按成桩方法分：根据成桩方法和挤土效应非挤土桩部分挤土桩挤土桩142、桩的分类螺旋钻孔灌注桩施工示意图

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锤击沉管灌注桩施工程序示意图162、桩的分类按桩径大小分：（1）小桩：d≤250mm；（2）中等直径桩：250mm＜d＜800mm（3）大直径桩：d≥800mm17桩基构造要求桩的混凝土强度等级应该符合表6-2要求。序号桩型混凝土强度等级1灌注桩不得＜C252预制桩尖不得＜C303预制桩不宜＜C304预应力桩不应＜C40183、桩基构造要求桩的配筋率应该符合表6-3要求。序号桩型配筋率1灌注桩0.65%～0.2%（小直径桩取高值）2预制桩（捶击法沉桩）不宜＜0.8%3预制桩（静压法沉桩）不宜＜0.6%193、桩基构造要求桩的主筋应该符合表6-4要求。序号桩型主筋（净距不应＜60mm）1灌注桩（受水平荷载）不应＜8Φ122灌注桩（抗压、抗拔）不应＜6Φ103预制桩不宜＜Φ14203、桩基构造要求灌注桩（CastingIn-situPile）的配筋长度应该符合表6-5要求。序号场地以及地基条件、桩型以及受力特点配筋长度1端承型桩、坡地岸边应该通长2d＞600mm的摩擦型桩不应＜2/3桩长3受地震作用碎石土、中砂、坚硬黏性土进入稳定土层不应＜2～3d4非岩石土进入稳定土层不宜＜4～5d5承受负摩阻力的桩进入持力层不应＜2～3d6抗拔桩通长配筋213、桩基构造要求桩身主筋的混凝土保护层厚度应该符合表6-6要求。序号桩型主筋的混凝土保护层厚度（mm）1预制桩不宜＜302灌注桩（水上）不应＜353灌注桩（水下）不得＜50223、桩基构造要求应选择较硬土层作为桩端持力层，当桩端持力层以下存在软弱下卧层时，桩端以下持力层厚度不宜小于3d。233、桩基构造要求灌注桩的箍筋应采用螺旋式，不应小于Φ6，间距宜为200～300mm；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道不小于Φ12的加劲箍筋；受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于100mm；预制桩采用打入法沉桩时，桩顶以下4～5倍桩身直径长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。243、桩基构造要求对于持力层承载力较高、上覆土层较差的抗压桩和桩端以上有一定厚度较好土层的抗拔桩，可采用扩底灌注桩。扩底端的直径与桩身直径之比D/d，对于挖孔桩不应大于3，钻孔桩不应大于2.5；扩底端侧面的斜率应根据实际成孔以及土体自立条件确定，a/hc可取1/4～1/2，砂土可取1/4，粉土、黏性土可取1/3～1/2；抗压桩扩底端底面宜呈锅底形，矢高hb可取（0.15～0.20）D。253、桩基构造要求混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm；预应力混凝土预制实心桩的截面边长不宜小于350mm；预应力混凝土空心管桩的外径不宜小于300mm；预应力混凝土空心方桩的边长不宜小于300mm。预制桩的分节长度应该根据施工条件及运输条件确定，每根桩的接头数量不宜超过3个；预应力混凝土桩的连接可采用端板焊接连接、法兰连接、机械咬合连接、螺纹连接，每根桩的接头数量不宜超过3个。263、桩基构造要求预制桩的桩尖可将主筋合拢焊接在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和碎石土时，宜在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖；预应力混凝土空心桩桩尖型式宜根据地层性质选择闭口型或敞口型，闭口型分为平底十字型和锥型。桩的中心距应该符合表6-8要求。273、桩基构造要求排列基桩时，宜使桩群承载力合力作用点与竖向永久荷载合力作用点重合，并且使基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）基础，宜将桩布置于墙下；对于框架-核心筒结构桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，外围框架柱宜采用复合桩基，桩长宜小于核心筒下基桩（有合适桩端持力层时）。286.2桩基础设计291、单桩竖向承载力单桩竖向承载力（bearingcapacityofasinglepile）：指单桩在竖向外荷载作用下，不丧失稳定、不产生过大沉降时的最大荷载。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定：单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值为单桩竖向承载力特征值。30单桩竖向极限承载力（静载荷试验法）静载荷试验法

锚桩横梁反力装置

31单桩竖向极限承载力（静载荷试验法）静载荷试验法堆载反力装置

32堆载反力装置

单桩竖向极限承载力（静载荷试验法）33试验时加载方式通常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法、等时间间隔加载法以及循环加载法等。工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载值为预估极限荷载的l／10～1／15，第一级荷载可双倍施加。每级加荷后间隔5，10，l5，15，15，30，30，30min…测读桩顶沉降。当每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，则认为已趋稳定，可施加下一级荷载。单桩竖向极限承载力（静载荷试验法）34试验结果与承载力的确定单桩静载荷试验曲线

单桩竖向极限承载力（静载荷试验法）35单桩竖向极限承载力（静力触探法）探头电测装置fsiqc静力加压装置36单桩竖向极限承载力（静力触探法）单桥探头双桥探头当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩和预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力标准值时，若无当地经验可按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+

psk

Ap

当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑liβfsi+αqc

Ap

37根据桩的工作原理，桩的承载力包括桩端土对桩端支承作用和桩四周土对桩端摩擦作用。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpk

Ap

单桩竖向极限承载力（经验参数法）38单桩抗拔承载力39单桩抗拔承载力40单桩抗拔承载力的确定对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。丙级建筑桩基抗拔极限承载力可按公式计算。单桩抗拔承载力特征值取极限承载力的1/2。41桩身承载力除按上述方法确定单桩承载力外，还应对桩身材料进行强度或抗裂度验算。对承受竖向中心荷载的桩来说，为轴心抗压强度验算。根据《混凝土结构设计规范》规定，将桩身混凝土的抗压强度与钢筋的抗压强度分别计算进行叠加，同时考虑桩的长细比与压杆稳定问题。422、群桩竖向承载力（群桩效应）群桩效应432、群桩竖向承载力（群桩效应评价）群桩效应评价442、群桩竖向承载力（计算）不考虑群桩效应的情况

对于端承桩、桩距大于6d而桩数小于9根的摩擦桩、条形基础下的桩不超过两排的桩基，可以不考虑群桩效应。此时，群桩竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之和。452、群桩竖向承载力（计算）考虑群桩效应的情况对于桩距小于6d、桩数大于9根的摩擦桩基，桩间土受到挤压，使承台、桩及桩间土形成一个整体下沉，需要考虑群桩效应。此时，群桩竖向抗压承载力按实体基础进行地基强度设计或验算，并验算该桩基中各单桩所承受的外力（轴心受压或偏心受压），当建筑物对桩基的沉降有特殊要求时，还应做变形验算。463、桩基水平承载力建筑工程的桩基础，一般以承受竖向荷载为主，但在风、地震或土、水压力等作用下，桩基础顶部作用有水平荷载。当水平荷载较大时，需要对桩基础进行水平承载力验算，要求满足：

Hik≤Rh（考虑地震作用时Hik≤1.25Rh）473、桩基水平承载力（分析）影响桩基水平承载力因素主要有桩身截面刚度、入土深度、桩侧土质条件、桩顶位移允许值、桩顶嵌固情况等。桩在水平荷载作用下的变形（位）特征，由于桩与地基的相对刚度及桩的长径比不同，可分为以下三种类型。483、桩基水平承载力的确定水平静载荷试验确定（设计等级为甲级、乙级的建筑桩基）公式计算确定494、桩基沉降《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定，对以下建筑物的桩基应进行沉降验算：

1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；

2）体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物；

3）摩擦型桩基。要求建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值。505、桩承台设计承台（pilecaps）设计是桩基设计的一个重要组成部分，承台应具有足够的强度和刚度，以便将上部结构的荷载可靠地传给各基桩，并将各单桩连成整体。承台的设计主要包括构造设计和强度设计两部分，强度设计指抗弯、抗冲切、抗剪切计算。515、桩承台设计（承台的形式）525、桩承台设计（承台的形式）535、桩承台设计（承台的构造）承台混凝土：强度、保护层承台钢筋：直径、锚固、分布筋承台埋深：在满足桩基稳定的前提下承台宜浅埋，并尽可能埋在地下水位以上545、桩承台设计（承台的构造）承台配筋示意（a）矩形承台配筋；（b）三桩承台配筋；（c）墙下承台梁配筋图555、桩承台设计（承台受弯计算）柱下独立承台两桩条形承台和多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处565、桩承台设计（承台受弯计算）柱下独立承台等边三桩承台等腰三桩承台57对于板式承台，与钢筋混凝土扩展基础相类似，其厚度主要由抗冲切计算确定，并应满足抗剪验算的要求。承台冲切破坏主要有两种形式：

1.沿柱（墙）边和承台变阶处的冲切

2.角桩对承台的冲切5、桩承台设计（承台受冲切计算）585、桩承台设计（承台受冲切计算）柱对承台的冲切595、桩承台设计（承台受冲切计算）角桩对承台的冲切605、桩承台设计（承台受剪切计算）对于柱下独立承台，应分别对柱边和桩边、变阶处和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜面时，尚应对每个斜截面进行验算。615、桩承台设计（局部受压和抗震验算）对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱的强度等级时，应按现行《混凝土设计规范》（GB50010-2001）规定验算承台局部受压承载力。当进行承台的抗震验算时，应根据现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定，对承台受弯、受剪切承载力进行抗震调整。626.3桩基础设计实例631、桩基础设计步骤1)收集设计资料，包括建筑物类型、规模、使用要求、结构体系及荷载情况，建筑场地