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1、1,第四章,2,储罐基础类型,环墙基础设计,桩基础设计,储罐地基计算,3,桩基础设计,4,深基础,埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础。,深基础的类型,桩基础、沉井、沉箱和地下连续墙,桩基础,是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地 基土（或岩层）的设置于土中的竖直或倾斜的具有一定刚度和抗 弯能力的柱型基础构件。,桩,桩与连接桩顶的承台共同组成桩基础，简称桩基。,群桩基础 由2根以上桩组成的桩基础。,复合桩基 由基桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基础 。,复合基桩 单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载桩。,5,沉井基础,6,沉箱基础,7,江阴长江大桥北锚沉井,8,
2、9,钢壳沉井,10,11,桩基础的作用,1、将上部结构荷载传至地基深部； 2、具有很大的侧向刚度和抗拔承载力，可以承受上拔 荷载、水平荷载和力矩荷载。 3、改变基础和地基的动力特性，提高基础与地基的自 振频率，减小振幅； 4、提供很大的竖向刚度，在自身荷载及相邻荷载影响 下，不会产生过大的沉降和差异沉降，通常能满足 建筑物对沉降变形的各种严格要求； 5、抗震、抗液化。,桩基础的突出优点： 承载力高、变形量小而均匀、稳定性好、适用范围广。,12,13,1不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其它 重要的建筑物； 2重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等； 3对烟囱、输电塔等高耸结构
3、物，采用桩基以承受较大的 上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜时； 4对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基 础振动对结构的影响，或应控制基础沉降和沉降速率时； 5软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，或以桩 基作为地震区结构抗震措施时； 6天然地基承载力满足要求，但沉降量过大，如需要利用桩 基减小沉降的建筑物,如软基上的多层建筑； 7地基土有可能被水冲刷的桥梁基础； 8需要穿越水体和软弱土层的港湾和海洋构筑物基础,如码 头、海上采油平台，输汽油管线支架及大型储罐基础等。,桩基的使用,14,桩基设计内容,1、桩的类型和几何尺寸的选择； 2、初步确定承台底面标高； 3、单桩的竖
4、向和水平向承载力的确定； 4、确定桩的数量、间距和平面布置； 5、桩基承载力和沉降验算； 6、桩身结构设计； 7、承台设计； 8、绘制桩基施工图。,15,根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地 基或建筑物体形的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏 或影响正常使用的程度。将桩基分为三个设计等级。,建筑桩基设计等级,16,建筑桩基设计荷载,1、确定桩数和布桩，应采用传至承台底面的荷载效应的标准组合； 相应抗力采用基桩或复合基桩承载力特征值。,2、计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，采用荷载效应的准永 久组合；计算水平地震作用、风荷载作用下的桩基水平位移时，应 采用水平地震作用、风荷
5、载效应标准组合。,3、验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，采用荷载效应的标准 组合；抗震设防区，采用地震作用效应和荷载效应标准组合。,4、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，采用传至承台顶面 的荷载效应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别 采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合。,17,1、单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值； 2、单桩承受的水平向荷载不宜超过单桩水平向承载力特征 值； 3、桩基的沉降不得超过建筑物的沉降允许值； 4、满足上部结构对桩基的强度、刚度和耐久性方面的要求。,当天然地基承载力满足建筑物荷载要求、而以减小沉降为目的设置 的桩，特称为“减沉桩
6、”。减沉桩的用桩数量是根据沉降控制条件（即 允许沉降量）计算确定的。,建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008） 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,建筑桩基设计原则,18,桩的类型,按桩身材料分类 :木桩、混凝土桩、钢筋混凝土 桩、钢桩以及组合材料桩 按承台标高位置分类: 低承台桩基和高承台桩基 按承载性状分类 ：端承型桩、摩擦型桩 按桩的使用功能分类:竖向抗压桩、竖向抗拔桩、 水平受荷桩以及复合受荷桩 按桩的施工方法分类：预制桩和灌注桩 按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩 、挤土桩,19,按承载性状分类,端承型桩： 在竖向荷载作用下，主要靠桩端坚实土层或岩层的阻力支承荷 载
7、，桩所发挥的承载力以桩端阻力为主时，统称为端承桩。,端承桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载由桩端阻力承受。 摩擦端承桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。,1、桩的长径比不太大，并且桩端置于坚硬粘土层、砂砾石层等坚 实的土层或岩层中，这类桩的端阻力所占比例比较大，属于端 承桩。 2、桩端持力层的承载力虽不是很大，但桩端直径被扩大较多，使 桩端总阻力所占比例较大时，也应视为端承桩。,20,摩擦型桩: 在竖向荷载作用下，主要靠桩侧地基土摩阻力支承荷载，桩所发 挥的承载力以桩侧阻力为主时，统称为摩擦桩。,摩擦桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载由桩侧阻力承受。 端承摩擦桩：在竖向极限荷
8、载作用下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。,1、桩端无坚实持力层且不扩底的桩，因桩端阻力不大，主要靠摩 阻力支承。 2、长径比很大的桩，即使桩端置于坚实持力层上，当受荷载以 后，因桩自身压缩量所占的比例过大，以致传递到桩端的荷载 已较小。 3、灌注桩施工成孔后，孔底沉渣超过一定厚度，较厚的沉渣覆 盖于坚实的持力层上，使持力层的承载力难以发挥，桩端阻力 减小很多。 4、在进行打桩施工过程中，若因柱距小、桩数多、施打顺序不合 理且沉桩速度快时，会使土层中产生的超孔隙水压力来不及消 散，致使先打入土体的桩被抬起，对已经进入持力层而后被抬 起的桩，其桩端阻力明显减小，只能视作摩擦桩。,21,按桩的使用功能
9、分类,竖向抗压桩：各类建（构）筑物的桩基绝大多数是以承受竖 向荷载为主，桩顶荷载以轴向压力为主。 竖向抗拔桩：输电塔、发射塔、海洋石油平台、高耸的烟囱 、大型储罐等结构物的桩基、水下建筑抗浮桩 基（水上栈桥桩基）等均属此类，其功能主要 是抵抗上拔力，故桩基荷载以轴向拔力为主。 水平受荷桩：主要承担水平荷载。当外荷载的作用方向与桩 纵轴线垂直，使桩身横向受剪、受弯，这种桩 即属受横向荷载的桩，如承受较大剪力的桩、 挡土桩、基坑支护桩等。 复合受荷桩：竖向和水平向荷载均较大。,22,按桩的施工方法分类,预制桩 是在施工前预先制作成型，再用各种机械设备把它沉入地基至设计标高的桩。,预制桩,按桩身材料
10、,钢桩,混凝土预制桩,沉桩方式,木桩,按制作地点,工厂预制,现场预制,是否施加预应力,预应力,非预应力,H型钢桩,钢管桩,临时工程，用于水下耐久性较好,锤击法沉桩,振动法沉桩,静压法沉桩,23,24,灌注桩 在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等 手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混 凝土而做成的桩。,灌注桩,按成孔方式,钻（冲、磨）孔灌注桩,沉管灌注桩,挖孔灌注桩,夯扩灌注桩,爆扩灌注桩,25,26,27,28,按成桩方法分类,挤土桩 成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，这类桩称为挤土桩。 主要有：木桩、实心钢筋混凝土预制桩、下端封闭的钢管桩或钢筋混凝土
11、管桩、沉管灌注桩等。,部分挤土桩 成桩过程对周围土稍有挤压作用的桩。 主要有： H型钢桩、开口钢管桩、开口的预应力钢筋混凝土管桩等 。,非挤土桩 成桩过程对桩周围的土无挤土作用的桩称为非挤土桩。 主要有：先钻孔的预制桩、钻（冲）孔桩、挖孔桩等。,29,常用桩类比较,30,单桩竖向荷载的传递机理,31,桩端总阻力,桩底轴力,桩侧总阻力,桩顶轴向荷载,32,桩身压缩变形,桩身横截面积,桩身弹性模量,桩顶位移,单桩破坏模式,33,单桩竖向承载力特征值的确定桩基规范,单桩竖向极限承载力标准值由总极限侧阻力标准值和 总极限端阻力标准值组成：,单桩轴向承载力的确定，取决于二个方面。其一，决 定于桩本身的材
12、料强度，其二， 取决于土层的支承力。 设计时分别按这两方面取最小的。,单桩竖向承载力特征值：,34,桩基规范规定设计时采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下 列规定： 1、设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩竖向静载荷试验确定。 2、设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件 相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试确定；其余应通过单桩 竖向静载荷试验确定。 3、设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。,单桩竖向极限承载力标准值的确定,单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻和端阻标准值的确定： 单桩竖向静载荷试验符合建筑基桩检测技术规范； 对于大直径端承型桩，可采用深
13、层平板载荷试验确定极限端阻力标准值； 对于嵌岩桩，通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻标准值； 桩的极限侧、端阻标准值应通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定， 并通过测试结果建立阻力标准值与各指标之间的经验关系，已经验参数法 确定单桩竖向极限承载力。,35,单桩竖向抗压静载试验,建筑桩基检测技术规范(JGJ 106-2003),36,试验成果,1、作荷载-沉降(Q-s)曲线和其他辅助分析所需的曲线。 2、当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值。 3、Q-s曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量s=40mm所对应的荷载值，当桩长 大于40m时，宜考虑桩身的弹性压缩。 4、按上述方法判断有
14、困难时，可结合其他辅助分析方法综合判定。对桩 基沉降有特殊要求者，应根据具体情况选取。 5、参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值 为单桩竖向极限承载力。极差超过平均值的30% 时，宜增加试桩数量 并分析离差过大的原因，结合工程具体情况确定极限承载力。 6、对桩数为3根及3根以下的柱下桩台，取最小值。 7、将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，为单桩竖向承载力特征值Ra。,37,当根据单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，如无当地经验可按下式计算：,原为测试法,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
15、、粉土和砂土，如无当 地经验时可按下式计算：,38,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，宜按下式计算：,经验参数法,当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定 大直径桩单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：,39,单桩竖向承载力特征值的确定建基规范,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。在同一 条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。 2、当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，对单桩 承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩 端土的承载力特征值。 3、地基基础设计等级为丙级的建筑物，
16、可采用静力触探及标贯试验 参数确定Ra值。 4、初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：,当桩端嵌入完好或较完好的硬质岩中时，单桩竖向承载力特征值 按下式估计：,40,单桩负摩阻力,正摩阻力：在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时， 土对桩产生的向上作用的摩阻力。 负摩阻力：当桩侧土体由于某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉 降，土对桩产生的向下的摩阻力。,负摩阻力产生的条件与分布,.桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对 较硬土层时； .桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大 面积堆载（包括填土）； .由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。,41,下拉荷载的计算,（1）、确定中性点的位置 （2）、单桩桩周第i层土负摩阻力标准值（负摩阻强度）：,地面分布大
