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1、1土力学与地基基础 土木系第十一章第十一章 .桩基础简介桩基础简介2第一节第一节 概概 述述第第十十章章 桩基基础简介简介第三节第三节 桩基础设计桩基础设计第二节第二节 桩的承载力桩的承载力23回顾与思考回顾与思考天然地基天然地基人工地基人工地基深基础深基础浅基础浅基础方方案案组组合合造价低；造价低； 易施工；易施工； 安全合理；安全合理； 技术先进。技术先进。方方案案选选择择?4第第十一十一章章 桩基基础设计第一第一节 概概 述述桩基基础： （桩基）基）桩体（基体（基桩）低承台：其底面低于地面低承台：其底面低于地面 高承台：其底面高于地面高承台：其底面高于地面工工业与民用建筑中常用低承台与民
2、用建筑中常用低承台桩基基础桩基基础作用：将荷作用：将荷载通通过桩传给埋藏埋藏较深的深的坚硬硬土土层，或通，或通过桩身周身周围的的摩擦力摩擦力传给地基地基，以，以满足足承承载力、力、稳定性和定性和变形的要求。形的要求。 承台承台5上部上部结构构承台承台桩坚硬土硬土层(a)低承台低承台桩基基础6上部上部结构构承台承台桩坚硬土硬土层(a)低承台低承台桩基基础7(b)高承台高承台桩基基础8一、一、桩基基础的适用范的适用范围当建筑当建筑场地浅地浅层地基土比地基土比较软弱，不能弱，不能满足地基承足地基承载力和力和变形要求形要求时，又不宜采用地基，又不宜采用地基处理措施理措施时可考可考虑选择桩基基础，利用深
3、，利用深层坚实的岩土的岩土层作持力作持力层； 桩基可承受大而复基可承受大而复杂的荷的荷载，适宜各种地，适宜各种地质条件；条件； 减少沉降与不均匀沉降，适于沉降要求减少沉降与不均匀沉降，适于沉降要求严格的高格的高层建筑、重型工建筑、重型工业厂房、高厂房、高耸构筑物等；构筑物等； 抗震性好，平面布置灵活，抗震性好，平面布置灵活，对结构体系适构体系适应性性强； 造价高，施工复造价高，施工复杂，有噪音、，有噪音、卫生等生等环境境问题。一、桩基础的适用范围：一、桩基础的适用范围：9二、二、桩基基础的的类型型(一一)按按桩基基础承承载性状分性状分类按按桩侧与与桩端阻力大小及分担比例差异，分端阻力大小及分担
4、比例差异，分为如下两大如下两大类：端端承承型型桩摩摩擦擦型型桩 摩擦端承摩擦端承摩擦端承摩擦端承桩桩：荷荷载主要由主要由桩端阻力承担，端阻力承担，桩侧 阻力承担部分荷阻力承担部分荷载； 端端端端 承承承承 桩桩：（l/d10）荷荷载绝大部分由大部分由桩端端 阻力承担，阻力承担，桩侧阻力不阻力不计。 端承摩擦端承摩擦端承摩擦端承摩擦桩桩：荷荷载主要由主要由桩侧阻力承担，阻力承担，桩端端 阻力承担部分荷阻力承担部分荷载； 摩摩摩摩 擦擦擦擦 桩桩：（l/d 较大）荷大）荷载绝大部分由大部分由桩侧 阻力承担，阻力承担，桩端阻力不端阻力不计。101112(二二)按按桩基基础使用功能分使用功能分类1.竖
5、向抗压桩：主要承受竖向荷载；竖向抗压桩：主要承受竖向荷载； 2.竖向抗拔桩：主要承受上拔荷载；竖向抗拔桩：主要承受上拔荷载； 3.水平受荷桩：主要承受水平荷载；水平受荷桩：主要承受水平荷载； 4.复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大。复合受荷桩：承受竖向、水平荷载均较大。(三三)按按桩径大小分径大小分类1.小桩径：小桩径：d250mm，基础加固，复合基础；基础加固，复合基础； 2.中等桩径：中等桩径：250mmd800mm， 工业与民用建筑工程中应用较多；工业与民用建筑工程中应用较多； 3.大桩径：大桩径：d800mm，用于单独基础。用于单独基础。13(四四)按按桩基基础成成桩方法分方法分类
6、成成桩过程中程中对地基土地基土结构有构有扰动，并，并产生生挤土效土效应，引引发施工施工环境境问题。 1.1.非非非非 挤挤 土土土土 桩桩：取土成孔，干作取土成孔，干作业法、泥法、泥浆护壁法、壁法、 套管套管护壁法施工；壁法施工； 2.2.挤挤 土土土土 桩桩：未取土成孔，沉管灌注未取土成孔，沉管灌注桩、锤击等法施工等法施工 的的实心心预制制桩，桩位位处土完全被土完全被挤开，土开，土 结构受破坏；构受破坏； 3.3.部分部分部分部分挤挤土土土土桩桩：部分取土，如部分取土，如预钻孔打入式孔打入式预制制桩、灌、灌 注注桩及打入式敞口及打入式敞口预制（管）制（管）桩等。等。 提示：提示：提示：提示：
7、成成桩方法方法应根据地基土特性，根据地基土特性，视挤土后土后对地基与地基与桩身身结构是否有利，一般构是否有利，一般饱和和软土不宜，松散砂土宜。土不宜，松散砂土宜。14(五五)按按桩基基础桩身材料分身材料分类1.1.混凝土混凝土混凝土混凝土桩桩：预制制桩：工厂或：工厂或现场预制成型（制成型（预应力）力）灌注灌注桩：现场挖孔就地挖孔就地浇筑筑配配 筋：可配筋；可不配筋；筋：可配筋；可不配筋；预应力（力（预制）；制）； 截面形式：截面形式：圆形、方形形、方形 、三角形（、三角形（预制制)、实心、心、 空心（空心（预制）制） 。2.2.钢桩钢桩：形状：形状：钢管管桩与与H形形桩。特点：抗弯特点：抗弯压
8、，宜施工，造价高，腐，宜施工，造价高，腐蚀。用两种材料用两种材料组合而成的合而成的桩如如钢管内填管内填砼组合，上部合，上部钢管下部管下部砼组合等。合等。工工艺艺3.3.复合材料复合材料复合材料复合材料桩桩：15三、三、桩的施工工的施工工艺简介介（一）（一）预制制桩1.预制种制种类：断面尺寸：断面尺寸：300mm300mm 550 mm550mm方形方形桩三角形三角形桩空心空心桩适合静适合静压法法 施工施工适合适合软土土层，增加，增加 侧面面积与摩阻力。与摩阻力。减小减小挤土效土效应，砂土，砂土 地基中空腔射水助沉地基中空腔射水助沉 400500，壁厚壁厚 80mm，长812m。敞口管敞口管桩q
9、钢筋筋砼桩16预制桩接头工艺：预制桩接头工艺：浆锚接头浆锚接头浆锚接头浆锚接头：用硫磺胶泥或环氧树脂制成黏合剂，：用硫磺胶泥或环氧树脂制成黏合剂， 桩体上留插筋下留插孔，浆锚结合。桩体上留插筋下留插孔，浆锚结合。焊接接头焊接接头焊接接头焊接接头：每段端部预埋角钢或钢板，施工时：每段端部预埋角钢或钢板，施工时 上下段对接，用扁钢贴焊成整体。上下段对接，用扁钢贴焊成整体。法兰盘接头法兰盘接头法兰盘接头法兰盘接头：预埋管法兰盘螺栓连接或焊接。：预埋管法兰盘螺栓连接或焊接。浆锚接头浆锚接头浆锚接头浆锚接头焊接接头焊接接头焊接接头焊接接头法兰盘接头法兰盘接头法兰盘接头法兰盘接头预埋件预埋件法兰盘法兰盘内
10、插管内插管贴板贴板17q预应力力钢筋筋砼桩（预制制桩）特点：利用特点：利用桩的主筋作的主筋作预应力力张拉拉钢筋，通筋，通 过预应力减小力减小桩身身砼的拉的拉应力和弯拉力和弯拉 应力，提高抗冲力，提高抗冲击力、抗弯能力。力、抗弯能力。q钢桩特点：特点：强度高，抗冲度高，抗冲击疲疲劳，贯入能力入能力强， 便于加工运便于加工运输，挤土效土效应小，但，小，但， 造价高宜腐造价高宜腐蚀，慎重，慎重选用。用。圆形管形管桩H形形桩182.沉沉桩施工工施工工艺q锤击式式锤击方方式式蒸汽蒸汽锤 柴油柴油锤 液液压锤特特点点产生振生振动、挤土、噪音；土、噪音； 引起地面附加沉降或隆起；引起地面附加沉降或隆起； 应
11、采取采取监控与防控与防护措施；措施； 适于松适于松软土土质和空和空旷地区。地区。q静静压式式采用液采用液压或机械方法或机械方法对桩顶施加静施加静压沉沉桩。特点：无振特点：无振动和噪音，适于和噪音，适于软土地土地带城区。城区。q振振动式式采用振采用振动锤使使桩周周围土受土受扰动或液化，或液化， 地基地基强度与度与阻力降低而沉阻力降低而沉桩入土，有噪音与入土，有噪音与挤土影响。土影响。19（二）灌注桩（二）灌注桩 灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基中成孔并在其内放挤土或人力挖掘等手段在地基中成孔并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而成的
12、桩。置钢筋笼、灌注混凝土而成的桩。 减少施工工序，桩不用承受弯折与锤击应力，减少施工工序，桩不用承受弯折与锤击应力，节省钢材和造价，对基岩起伏变化大的地质条件节省钢材和造价，对基岩起伏变化大的地质条件适应性强。适应性强。地下地下“隐蔽隐蔽”施工质量不易保证。施工质量不易保证。优点：优点：缺点：缺点：2021q优点：造价低，管内无水作点：造价低，管内无水作业桩身身砼质量好；量好； q缺点：缺点：产生生缩颈、夹土、断土、断桩，因，因挤土效土效应 相相邻桩可能破坏。可能破坏。 q防治措施：防治措施： 控制拔管速度，快振慢拔；控制拔管速度，快振慢拔； 合理合理选择打打桩顺序：序：“跳打跳打”；采用；采
13、用“复打法复打法”。2223湿作业法适用于地下水位较高的地质条件；湿作业法适用于地下水位较高的地质条件； 干作业法适用于地下水位以上干土层桩基。干作业法适用于地下水位以上干土层桩基。q优点：无挤土、无振动、噪音小，对邻近优点：无挤土、无振动、噪音小，对邻近 建筑物影响小，城区高层建筑常用。建筑物影响小，城区高层建筑常用。 q缺点：泥浆沉淀不易清除，承载力降低，缺点：泥浆沉淀不易清除，承载力降低， 沉降量增大。沉降量增大。 q防治措施：浇灌前清底，夯填或注水泥浆。防治措施：浇灌前清底，夯填或注水泥浆。 q尺寸：一般尺寸：一般600800mm，较大较大3000mm。243.挖孔灌注挖孔灌注桩：指用
14、人工方法挖掘成孔（指用人工方法挖掘成孔（护壁：壁：砼），）， 安放安放钢筋筋笼，灌注混凝土而成的，灌注混凝土而成的桩。优点：可直接点：可直接鉴别检验成孔成孔质量，量， 干作干作业，桩身身质量易保量易保证无无挤土效土效 应影响，施工影响，施工简单，造价低。，造价低。活瓣活瓣圆台台形模板形模板适用条件：粘性土和地下水位适用条件：粘性土和地下水位较低低 的条件，忌在含水砂的条件，忌在含水砂层中施工，防中施工，防 止止产生流砂塌孔。宜做大直径生流砂塌孔。宜做大直径桩， 单桩承承载力大。力大。缺点：缺点：劳动条件差。条件差。25四、四、桩及及桩基基础的构造要求的构造要求1.摩擦型摩擦型桩中心距中心距3d
15、，扩底灌注底灌注桩中心距中心距3D； 2.扩底直径底直径D3d（桩身直径）；身直径）； 3.桩进入持力入持力层深度深度为13d，嵌岩灌注嵌岩灌注桩嵌入硬嵌入硬 质岩岩层深度深度0.5m； 4.布置布置桩时，桩基承基承载力合力点力合力点应与荷与荷载标准准组合合 合力作用点重合；合力作用点重合； 5.预制制桩混凝土混凝土C30，灌注灌注桩C20，预应力力桩 C40； 6.桩的主筋的主筋应按按计算确定。打入式算确定。打入式预制制桩最小配筋最小配筋 率率0.8%，静，静压式式预制制桩最小配筋率最小配筋率0.8%，灌注，灌注 桩最小配筋率最小配筋率0.20.65%（小径取大（小径取大值）。）。267.配
16、筋配筋长度：按度：按计算确定，同算确定，同时考考虑地形地地形地质条件条件 情况；情况； 8.桩顶嵌入承台内的嵌入承台内的长度度 50mm，主筋深入承台主筋深入承台 内的内的锚固固长度：度：(HPB235级)30d（主筋直径），主筋直径）， （HRB335、400级）30d（主筋直径）。主筋直径）。2728第二第二节 桩的承的承载力力一、一、单桩竖向承向承载力力桩基破坏基破坏类型型桩材料材料强度：端承度：端承桩控制因素控制因素地基承地基承载力：主要控制因素力：主要控制因素单桩承承载力特征力特征值确定确定规定：定：1.单桩竖向承向承载力特征力特征值应通通过单桩竖向静向静载 荷荷试验确定，确定，试桩
17、数数1%总数，且数，且3根；根；2.地基基地基基础设计为丙丙级的建筑物，的建筑物，单桩承承载力力 特征特征值可由静力触探和可由静力触探和标准准贯入入试验参数确定；参数确定；3.初步初步设计时，可按公式估算。，可按公式估算。2930单桩竖向极限承向极限承载力：力：荷荷载Q沉降量沉降量ss=40mm陡降点陡降点Qu12(1)Qs曲曲线有明有明显陡降段陡降段时，取陡降点，取陡降点Qu 。(2)Qs曲曲线呈呈缓变形形时， 取取s=40mm所所对应的的Qu 。单桩竖向承向承载力特征力特征值：Ra= Qu /231（二）静力触探法（二）静力触探法静力触探静力触探试验探探头电测装装置置静力加静力加压装置装置
18、qcfsiQuk =uLiifsi +qcAp预制制单桩极限承极限承载力力标准准值：fsi 桩侧摩阻力平均摩阻力平均值；qc桩端阻力平均端阻力平均值；桩端阻力修正系数；端阻力修正系数；i 第第i层土摩阻力修正系数；土摩阻力修正系数；u 桩身周身周长；Li第第i层土内土内桩身身长度。度。32（三）按（三）按经验公式估算公式估算用于初估用于初估单桩承承载力特征力特征值及及桩数：数：Quk =Qsk+Qpk=upliqsik +qpkApqsik 桩侧极限摩阻力极限摩阻力标准准值；qpk桩端极限阻力端极限阻力标准准值；单桩承承载力特征力特征值：Ra=Qu/21.按按单桩极限承极限承载力确定力确定单桩
19、承承载力特征力特征值2.按土按土层物理力学性物理力学性质指指标确定确定单桩承承载力特征力特征值Ra =upliqsia +qpaAp33（四）（四）桩身材料身材料验算算1.钢筋混凝土筋混凝土桩竖向抗向抗压承承载力力设计值Q=（fcAp +fyAs) )fc桩身混凝土身混凝土轴心抗心抗压强度度设计值；fy主受力主受力钢筋抗筋抗压强度度设计值；Ap 、As桩身及身及桩纵向向钢筋断面筋断面积；桩纵向弯曲系数，一般向弯曲系数，一般=1.0， 高承台高承台桩=0.251.0 。2.混凝土混凝土桩竖向抗向抗压承承载力力设计值QcfcApc工作条件系数，工作条件系数，预制取制取0.75， 灌注取灌注取0.6
20、0.7。34二、二、单桩水平承水平承载力力单桩水平承水平承载力取决于力取决于桩的材料与断面尺寸、的材料与断面尺寸、 入土深度、土入土深度、土质条件及条件及桩顶约束条件等因素。束条件等因素。桩水平承水平承载力一般通力一般通过现场荷荷载试验确定，确定， 亦可用理亦可用理论方法确定。方法确定。三、三、单桩抗拔承抗拔承载力力高高耸建（构）筑物、受地下水浮力作用建（构）筑物、受地下水浮力作用的地下的地下结构物等构物等桩基受上拔力作用。基受上拔力作用。单桩抗拔承抗拔承载力由抗拔静力由抗拔静载荷荷试验确定。确定。35四、群四、群桩竖向承向承载力力（一）群（一）群桩的特点的特点(a)单桩受力受力(b)群群桩受
21、力受力当当桩距距较小小时，桩间 摩擦力叠加，承摩擦力叠加，承载作作 用相互削减；用相互削减； 桩端端应力叠加，地基力叠加，地基 受力大；受力大； 结论：群：群桩承承载力小力小 于于单桩承承载力之和。力之和。36NG0W0hlaa0bb0（二）群（二）群桩地基承地基承载力力验算算把群把群桩连同周同周围土体土体作作为一一实体深基体深基础来来分析。分析。 Pl+h=(l+h)+ (N+G0+W0)/ab fazG0、W0承台及承台及桩体的超重体的超重（超（超过同体同体积土重部分）土重部分）各土各土层摩擦角平均摩擦角平均值a=a0+2ltan/4b=b0+2ltan/437（三）群（三）群桩地基地基软
22、弱下卧弱下卧层验算算当当桩端持力端持力层下存在下存在软弱下卧弱下卧层时，必必须验算其算其强度是否度是否满足要求。足要求。计算方算方法同浅基法同浅基础。（四）群（四）群桩地基沉降地基沉降计算与算与变形形验算算将群将群桩地基作地基作为一一实体深基体深基础来分析；来分析； 采用荷采用荷载效效应准永久准永久组合，不合，不计风载与与 地震荷地震荷载； 变形特征：沉降量、沉降差、形特征：沉降量、沉降差、倾斜与斜与 水平位移。水平位移。38第三第三节 桩基基础设计设计要要求求1.桩基有足基有足够的的竖向与水平承向与水平承载力；力； 2.桩基的沉降与水平位移在允基的沉降与水平位移在允许范范围内；内； 3.桩身
23、身挠曲在允曲在允许范范围内；内； 4.设计方案在技方案在技术与与经济上上应合理可行。合理可行。设计步步骤1.调研、搜集研、搜集设计资料；料； 2.确定确定桩基持力基持力层； 3.选定定桩材、材、桩型、尺寸、确定基本构造；型、尺寸、确定基本构造； 4.计算并确定算并确定单桩垂直承垂直承载力；力； 5.初初拟桩的平面布置和数量；的平面布置和数量； 6.拟定承台尺寸和底面高程；定承台尺寸和底面高程； 7.验算，算，结构构设计； 8.绘结构施工构施工图。39一、一、设计资料的收集料的收集1.上部上部结构的构的类型、尺寸、构造和使用要求；型、尺寸、构造和使用要求； 2.工程地工程地质勘察勘察报告；告；
24、3.当地建材与施工能力、条件（包括施工机当地建材与施工能力、条件（包括施工机 具、方法、具、方法、经验等）；等）； 4.施工施工场地及周地及周围环境（包括交通、境（包括交通、进出出场 条件、周条件、周围建筑要求、建筑要求、环境要求等）。境要求等）。40二、二、桩型、型、桩身断面尺寸及身断面尺寸及桩长的的选择（一）（一）桩型的型的选择考考虑因因素素：1.荷荷载大小及性大小及性质； 2.工程地工程地质条件；条件； 3.施工条件。施工条件。选择要要求求：1.桩型；型； 2.施工工施工工艺； 3.工期要求；工期要求； 4.桩型特点的利用。型特点的利用。1.经济合理；合理； 2.安全适用。安全适用。41
25、（二）（二）桩断面尺寸的断面尺寸的选择1.混凝土灌注混凝土灌注桩断面形式：断面形式：圆形形沉管灌注沉管灌注桩直径：直径：300500mm； 钻孔灌注孔灌注桩直径：直径：5001200mm； 扩底底钻孔灌注孔灌注桩：扩底直径底直径12d.扩底底钻孔灌注孔灌注桩2.混凝土混凝土预制制桩断面形式：方形、断面形式：方形、圆形、三角形形、三角形等等断面尺寸：断面尺寸：550mm423.桩长的的选择考考虑因素：因素：主要主要桩端持力端持力层选择，同，同时考考虑 桩的材料及施工工的材料及施工工艺。桩端持力端持力层选择：较硬土硬土层桩端全截面端全截面进入持力入持力层深度：深度： 粘性土、粉土：粘性土、粉土：2
26、d； 砂土：砂土：1.5d； 碎石土：碎石土：1d。有有软弱下卧弱下卧层时桩基下持力基下持力层厚度：厚度：4d嵌岩嵌岩桩嵌入岩嵌入岩层深度：深度： 0.5m 端承端承桩43 摩擦桩摩擦桩考虑因素：考虑因素：承载力与沉降量承载力与沉降量v注意：注意：1.同一种建筑物尽量采用同一种桩；同一种建筑物尽量采用同一种桩； 2.除落在岩面上的桩，桩端间高差除落在岩面上的桩，桩端间高差d； 3.摩擦型桩，桩端间高差摩擦型桩，桩端间高差l/10； 4.高层及荷载大的建筑物宜用大桩径高层及荷载大的建筑物宜用大桩径(挖孔挖孔)。44三、三、桩的平面布置的平面布置（一）（一）墙下下桩基基1.桩的最小中心距：的最小中
27、心距：3d（一般一般34d)； 2.尽量使群尽量使群桩形心与荷形心与荷载重心重合；重心重合； 3.纵横横墙交接交接处宜布置宜布置桩。墙下下桩的平面布置的平面布置单排布置排布置双排布置双排布置交叉布置交叉布置墙角布置角布置45（二）独立（二）独立桩基基1.桩的最小中的最小中 心距：心距：3d （一般一般34d) ； 2.边桩距承台距承台 边缘：d。柱下独立承台柱下独立承台桩的平面布置的平面布置二二桩布置布置三三桩布置布置四四桩布置布置六六桩布置布置46四、四、桩数的确定数的确定承受承受竖向中心荷向中心荷载的的桩基，可按下式基，可按下式计算算桩数：数：承受承受竖向偏心荷向偏心荷载的的桩基基Fk标准
28、准组合合时，承台，承台 顶面面竖向力；向力； Gk承台及上覆土自重；承台及上覆土自重； Ra单桩竖向承向承载力；力； n桩基中的基中的桩数；数； 偏心增大系数，偏心增大系数， 一般取一般取1.11.2。47五、五、桩基基础验算算（一）（一）单桩受力受力验算算 轴心受力：心受力： Qk Ra 偏心受力：偏心受力： Qikmax1.2 Ra Qikmin Ta Ta 单桩抗拔承抗拔承载力特征力特征值。（二）群（二）群桩承承载力与力与变形形验算算六、六、桩身身结构构设计七、承台七、承台设计48本章小结本章小结桩桩基基础础的的类类型型(一一)按按桩基基础承承载性状分性状分类(二二)按按桩基基础使用功能分使用功能分类(三三)按按桩径大小分径大小分类(四四)按按桩基基础成成桩方法分方法分类(五五)按按桩基基础桩身材料分身材料分类桩的施工工艺桩的施工工艺（一）（一）预制制桩（二）灌注（二）灌注桩49桩及桩基础的构造要求桩及桩基础的构造要求尺寸：桩径、桩长尺寸：桩径、桩长 砼强度等级砼强度等级 配筋配筋 桩间距桩间距确定桩的承载力确定桩的承载力桩基础设计程序桩基础设计程序50 结束 谢谢！ Keep Connecting In The Future
