土木基础工程课件--第四章_桩基础
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基础工程-桩基础-(史上最全面)
5）、按现行抗震设计规范规定进行抗震验算。
2、 下列桩基应进行变形验算：
1)、桩端持力层为软弱土的一,二级桩基以及 桩端持力层为粘土,粉土或存在软弱下卧层 一级建筑桩基,应验算沉降并考虑上部结构 与基础共同作用.沉降不超过建筑沉降允许 值；
2）、受水平荷载较大或对水平变位要求严格 的一级建筑桩基应验算水平位移。
第四章 桩基础
本章教学目标： 1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、
设计原则、分类及成桩效应； 2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础
竖向承载力的确定，熟悉群桩效应； 3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减
小桩负摩阻力的措施。 4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤
及施工图绘制。
4.1概述
桩基按极限状态设计法设计，应满足承载 能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
建筑桩基分三个安全等级。 桩基设计应进行下列计算和验算：
1、所有桩基础都应进行承载能力计算,计算内容包括：
1)、按使用功能，受力特征进行 竖向(压.拔)和水平承载 力计算,不宜超过承载力特征值。 某些条件下群桩基 础宜考虑桩.土、承台共同作用；
3、 下列桩基应进行桩身和承台抗裂和 裂缝宽度验算：
根据使用条件要求混凝土不得出现裂 缝的桩基应进行抗裂验算；使用上需 限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度 验算。
4、建于软土上的一、二级建筑桩基施 工 过程和使用期间必须进行沉降观
测直到 稳定。
4.1.4 桩基设计内容
桩基设计包括下列基本内容： 1、桩的类型及几何尺寸的选择； 2、单桩竖向（和水平向）承载力的
载的桩基。 桩基应用：以有百年历史，承载力高、稳 定性好，沉降均匀的特点，在不良土上修 建建筑，普遍应用的基础形式。
2、 下列桩基应进行变形验算：
1)、桩端持力层为软弱土的一,二级桩基以及 桩端持力层为粘土,粉土或存在软弱下卧层 一级建筑桩基,应验算沉降并考虑上部结构 与基础共同作用.沉降不超过建筑沉降允许 值；
2）、受水平荷载较大或对水平变位要求严格 的一级建筑桩基应验算水平位移。
第四章 桩基础
本章教学目标： 1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、
设计原则、分类及成桩效应； 2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础
竖向承载力的确定，熟悉群桩效应； 3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减
小桩负摩阻力的措施。 4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤
及施工图绘制。
4.1概述
桩基按极限状态设计法设计，应满足承载 能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
建筑桩基分三个安全等级。 桩基设计应进行下列计算和验算：
1、所有桩基础都应进行承载能力计算,计算内容包括：
1)、按使用功能，受力特征进行 竖向(压.拔)和水平承载 力计算,不宜超过承载力特征值。 某些条件下群桩基 础宜考虑桩.土、承台共同作用；
3、 下列桩基应进行桩身和承台抗裂和 裂缝宽度验算：
根据使用条件要求混凝土不得出现裂 缝的桩基应进行抗裂验算；使用上需 限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度 验算。
4、建于软土上的一、二级建筑桩基施 工 过程和使用期间必须进行沉降观
测直到 稳定。
4.1.4 桩基设计内容
桩基设计包括下列基本内容： 1、桩的类型及几何尺寸的选择； 2、单桩竖向（和水平向）承载力的
载的桩基。 桩基应用：以有百年历史，承载力高、稳 定性好，沉降均匀的特点，在不良土上修 建建筑，普遍应用的基础形式。
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-4
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
单桩承载力：指单桩在外荷（桩顶或沿桩身）作用下，不 丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力。 竖向极限承载力Quk：指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状 态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。通 常等于总极限侧阻力Qsk和总极限端阻力Qpk之和
Quk Qsk Qpk 竖向承载力设计值R：JGJ94-94 (已废止) 考虑承载能力极限状态，以分项系数表述的基桩承载力值
A's— 全部纵向钢筋的截面积
j — 稳定系数，≤1.0，查规范表格
yc— 成桩工艺（工作条件）系数，由桩型按规范取值
4.3 单桩竖向承载力的确定
三、按单桩竖向静载试验确定
优缺点：直观、可靠，但费时费力 。 基本要求 试验数量：不宜小于总数的1％，且不少于3根 对象：地基条件复杂、桩施工质量可靠性低及本地区采用的
新桩型或新工艺等情况下的桩基 试验时间：灌注桩待桩身砼达设计强度；预制桩考虑一定休
止期（砂类土≮7天；粉土≮10天，非饱和粘性土≮15天， 饱和粘性土≮25天） 取值方法：按现行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003) 进行，取各试桩的平均值（极差≤平均值的30%）作为Quk值， 将其除以2得承载力特征值Ra
R Qsk Qpk
s p
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
竖向承载力特征值Ra：单桩竖向极限承载力标准值除以安全系 数后的承载力值
JGJ94-2008
Ra Quk / K (K 2)
GB50007-2011规定，初步设计时可按经验公式进行预估
Ra qpa Ap up qsiali Ra qpa Ap (桩底嵌入完整及较完整硬质岩)
基础工程南航版(第4章)原
4-2-3 单桩的破坏模式
• 破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、 桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型 等条件。 • 破坏模式分为三种： 1、压屈破坏 2、整体剪切破坏 3、刺入破坏
1 、压屈破坏
• 桩身出现破坏，承载力取决于桩身材料强度。 • Q-s曲线为急剧破坏的陡降型 ，沉降量很小，具有明显 的破坏荷载。 • 多发生于穿超深厚淤泥质土层的小直径端承桩或嵌岩 桩，以及细长木桩
• 根据微分段的竖向平衡条件（忽略桩身自重）， 可得：
N z − τ z ⋅ u ⋅ dz − ( N + dN z ) = 0
1 dN z τz = − u dz
• 表明方向向上时，桩身轴力将随深度的增加减 小。 • 只要测得桩身轴力的分布曲线，可求得桩侧摩 阻力的大小与分布。
• 桩顶位移由两部分组成，一部分桩端下沉量δl ， 另一部分为桩身压缩量δs ,即：
4-3 单桩竖向承载力的确定
• • • • • • • • 4-3-1 4-3-2 4-3-3 4-3-4 4-3-5 4-3-6 4-3-7 4-3-8 按材料强度确定 按单桩竖向抗压静载试验法确定 按土的抗剪强度指标确定 按静力触探法确定 按经验公式法确定 按动力试桩法确定 桩的抗拔承载力 单桩竖向承载力特征值
• 优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩 身变形小，适于水下施工。
挖孔桩
• 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、安装钢 筋笼及浇灌混凝土而成。 • 优点：可直接观察地层情况， 孔底易清除干净，设备简单， 噪音小，场区内各桩可同时 施工，且桩径大，适应性强， 比较经济。 • 缺点：可能存在塌方、缺氧、 有害气体、触电等危险，易 造成安全事故。难以克制流 砂现象。
第四章 桩基工程
（3.）振动沉桩：利用大功率电动振动 器的振动桩锤使桩较快沉入土中，适用 于砂土层。
（4）.水冲沉桩：常与锤击法联合施工， 利用高压水流经过依附于桩侧面的射水 管，高压水流冲松桩侧或桩尖土层，便 于锤击。 （5）.钻孔锤击沉桩：与水冲法相似， 在锤击法遇到困难时，可以先钻孔后锤 击。钻孔至设计深度1-2米时，锤击至 设计深度。
• 主要介绍内容。
预制桩 灌注桩
背景资料：预先制作好的钢筋砼桩。 其中，管桩及长度10m以内的方桩在预 制厂制作。较长的方桩在打桩现场制 作。 二、预制钢筋砼桩计量 1．打桩（方桩、管桩、板桩等） 1）含义：用打桩机械将预制桩沉入土层的过程。
板桩。大型基坑开挖加固土壁之用。
2）主要分项工程量计算方法 1．打预制钢筋混凝土桩
1．确定现场土壤级别的资料 2．工程采用的桩基础类型 明确工程采用的是预制桩，还是现场灌注桩；是混凝土桩，还是钢桩； 是砂石桩，还是灰土桩等。 3．施工方式及施工机械 明确桩基础工程采用的施工方式（打桩、压桩、打孔、钻孔）和施工机 械（轨道式、履带式、走管式、振动式）。 4．接桩的方式和材质 根据设计的要求，确定接桩采用焊接桩还是硫磺胶泥接桩；焊接桩是使 用角钢还是使用钢板等等。
6 1
工程量计算： 自然地坪标高至桩顶标高的长度减去超灌长 度乘以桩设计界面以体积计算。 注意：
超灌长度：上部会在浇捣时产生很多泥浆或水泥浆， 这些强度很低，会影响桩的承载力，故应该凿除 加灌部分，使桩顶刚好是在设计标高。
预 制 砼 桩 尖 图 片
6、泥浆运输： 泥浆运输工程量按钻孔体积以立方米计算。
预制钢筋混凝土桩送桩 工程量=桩截面积×送桩长度（打桩架 底 至桩顶面高 度或自桩顶面至自然地 坪面另加0.5m）
基础工程,课件,第四章, 桩基础
挤土桩—打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土 使土密实，但打入有噪声，挤土会发生漂桩，还会 破坏周边设施 非挤土桩—钻、挖孔桩，桩长、桩径可较大，可穿 越硬土层。无挤密效果，但有些土（饱和软粘土） 本不可挤密。 部分挤土桩—钻小口径孔，再打入，或钢管、砼管桩
4、按荷载传递方式分
摩 擦 桩 摩擦型桩 端承摩擦桩
）
（c）嵌岩桩
以往按端承设计，欠妥：桩不很短时侧阻部分发挥；嵌深 段有侧阻，嵌深>5d则端承极小。
Quk Qsபைடு நூலகம் Qrk Qpk
Qsk u si q sik li
i 1 n
所以嵌深度过大无用
Qrk u r f rc hr
Qpk p f rc Ap
si—侧阻发挥系数。当l/d<30，桩端岩石好，无沉渣时， 对粗粒土取0.7、细粒土取0.8; 其余情况取1.0
2、按桩的制作方法分
预制桩—质量易保证、现场整洁、用时间少， 但配筋由运输、打桩控制，配筋率较大，长度 不可过大，现场接桩、截桩难。
灌注桩—钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，
还可扩头，配筋率可以小，但现场脏，质量难
保证，例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。
3、按设臵效应分
—是否挤土
例上海某电话局机务大楼，打桩使周 边房屋破坏，赔40万。解决方法：挖 地沟、合理安排打桩顺序。
1、Q~S曲线拐点法 取明显拐点处荷载为Qu；
对于d(b)550mm的预制桩，在Qi+1作用下， Si 1 其 0.1mm / KN时，取Qi作为Qu ; Qi 1 Q~S无陡降段时，Qu取S＝40mm处相应荷载。
2、S~logt曲线(沉降速率)法 特点：
3、S~logQ法 特点：
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-3
五、桩侧负摩阻力
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩 周土强度均匀，荷载主要 由桩测摩阻力承受，桩端 阻力可忽略不计。 Q-s曲 线可能为缓变型或陡变型。 承载力以桩侧阻力为主， 由桩顶容许沉降量控制设 计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概 述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算 桩端平面以下软弱下卧层验算 桩基抗震承载力计算 桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等） 桩基尚应进行变形验算 桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土 间的相对位移，并与桩端阻 所占荷载比例有关，通常可 取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基 岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线 摩阻力分
桩下沉 布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩 周土强度均匀，荷载主要 由桩测摩阻力承受，桩端 阻力可忽略不计。 Q-s曲 线可能为缓变型或陡变型。 承载力以桩侧阻力为主， 由桩顶容许沉降量控制设 计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概 述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算 桩端平面以下软弱下卧层验算 桩基抗震承载力计算 桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等） 桩基尚应进行变形验算 桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土 间的相对位移，并与桩端阻 所占荷载比例有关，通常可 取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基 岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线 摩阻力分
桩下沉 布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递
桩基础工程施工PPT课件
第29页/共49页
预制桩 2．静力压桩：
施工工艺
是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，将桩逐节压入土中。
特点： 节约钢筋、砼，降低造价，无噪音、无振动，对周围环境影响小。
适用范围： 软土地基、城市中心、建筑物密集处、精密工厂扩建等。
压桩机械： 机械式、液压式
施工方法： 分段压入
第30页/共49页
预制桩
第40页/共49页
灌注桩
施工工艺
由空心钻杆内部通 入泥浆或高压水， 从钻杆底部喷出， 携带钻下的土渣沿 孔壁向上流动，由 孔口将土渣带出流 入泥浆池。
正循环回转钻机成孔工艺原理图
第41页/共49页
灌注桩
施工工艺
反循环工艺的泥 浆上流的速度较 高，能携带较大 的土渣。
反循环回转钻机成孔工艺原理图
第42页/共49页
施工工艺
Φ300~600mm
8~20m
适用范围：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、 砂土层和粒径不大的砾砂层。
施工工艺：确定成孔顺序 →桩机就位 →成孔→ 钢筋笼→ 浇砼 →桩承台
钻头的类型：锥式钻头、平底钻头、耙式钻头。 成孔方法：长螺旋、短螺旋（正转钻进、反转提土）
第38页/共49页
按桩身材料分
混凝土桩
应用最广泛，制作方便，桩身强度高， 耐腐蚀性好，价格低
桩
钢桩
材料强度高，贯透能力强，挤土影响小； 价格昂贵，耐腐蚀性差
组合材料桩
由两种以上材料组成的桩
第8页/共49页
桩基础的分类
按施工工艺分
预制桩 桩
借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚 度与构造的桩打入、压入或振入土中去的桩型。
灌注桩
在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的 桩
预制桩 2．静力压桩：
施工工艺
是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，将桩逐节压入土中。
特点： 节约钢筋、砼，降低造价，无噪音、无振动，对周围环境影响小。
适用范围： 软土地基、城市中心、建筑物密集处、精密工厂扩建等。
压桩机械： 机械式、液压式
施工方法： 分段压入
第30页/共49页
预制桩
第40页/共49页
灌注桩
施工工艺
由空心钻杆内部通 入泥浆或高压水， 从钻杆底部喷出， 携带钻下的土渣沿 孔壁向上流动，由 孔口将土渣带出流 入泥浆池。
正循环回转钻机成孔工艺原理图
第41页/共49页
灌注桩
施工工艺
反循环工艺的泥 浆上流的速度较 高，能携带较大 的土渣。
反循环回转钻机成孔工艺原理图
第42页/共49页
施工工艺
Φ300~600mm
8~20m
适用范围：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、 砂土层和粒径不大的砾砂层。
施工工艺：确定成孔顺序 →桩机就位 →成孔→ 钢筋笼→ 浇砼 →桩承台
钻头的类型：锥式钻头、平底钻头、耙式钻头。 成孔方法：长螺旋、短螺旋（正转钻进、反转提土）
第38页/共49页
按桩身材料分
混凝土桩
应用最广泛，制作方便，桩身强度高， 耐腐蚀性好，价格低
桩
钢桩
材料强度高，贯透能力强，挤土影响小； 价格昂贵，耐腐蚀性差
组合材料桩
由两种以上材料组成的桩
第8页/共49页
桩基础的分类
按施工工艺分
预制桩 桩
借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚 度与构造的桩打入、压入或振入土中去的桩型。
灌注桩
在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的 桩
基础工程第四章桩基础(1)
方法1. 静载荷试验（实图） 静载荷试验是评价单桩
承载力诸法中可靠性较高的 一种方法。
缺点： 时间长；费用高。 广东最大可加载3000t。
主梁
次梁
加压
千斤顶 沉降 观测点
试验桩
(a)
锚桩 (4根)
重物
支墩
千斤顶 加压
沉降 观测点
试验桩
(b)
图4－11 单桩静载荷试验的加荷装置
(a)锚桩横梁反力装置；(b)压重平台反力装置
甲级、丙级以外的建筑；
丙级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑 。
功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大 荷载和刚场度地分、布环极境为条不件均特，殊对差异沉降适应能力差
第4章 桩基础
（三）桩基计算规定 1、应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的
竖向承载力和水平承载力计算； 2、桩身（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和承台结构
二、桩基设计原则 （一）桩基的极限状态
1.承载能力极限状态 ：对应于桩基达到最大承载力导致整体 失稳或发生不适于继续承载的变形。
2.正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定 的变形限值或达到耐久性要求的某项 限值。
第 4章 桩 基 础
（二）建筑桩基设计等级划分
设计
建筑类型
等级
甲级 乙级
承载力计算； 3、软弱下卧层验算； 4、坡地、岸边桩基整体稳定性验算；
5、抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力（基桩和群桩）验算；
6、抗震设防区抗震承载力验算。
第4章 桩基础
（四）应计算沉降的桩基 1、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层
的建筑桩基 ； 2、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀
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2015-6-9 基础工程课件
沉桩施工要点： (1) 桩帽与桩接触的表面应平整，与桩身应在同一直线上。 (2) 当桩吊起就位后，要缓缓放下，插入土中，进行桩位 和垂直度校正后，并在桩身侧面或桩架上设置标尺，做好记 录，才能开始施打，开始时应起锤轻压或轻击数锤，待锤以 及桩身等垂直度一致后，即可转入正常施打。 (3) 沉桩时如桩顶不平，可用麻袋或厚纸板等垫平。 (4) 打桩顺序； (5) 桩停止锤击的控制原则：①桩端位于一般土层时，以控 制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；②桩端过到坚硬、 硬塑的粘性土、粉土、中密以上砂土、碎石类土以及风化岩 时，以贯入度控制为主，桩端标高作参考。
国内工程中常用的大致为400～1200mm，壁厚为9～20mm。 端部开口的钢管桩易于打入（沉桩困难时，可在管内取土
2015-6-9 基础工程课件 以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小。
钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承
载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。但 钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防 腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用。
2015-6-9
基础工程课件
1、端承型桩和摩擦型桩
桩侧阻力，桩端阻力 端承型桩是指桩顶竖向荷载主要由 桩端阻力承受的桩。端承型桩包括 端承桩和摩擦端承桩两类。当桩侧 阻力很小可以忽略不计时，称为端
承桩。
摩擦型桩是指桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受的桩。摩 擦型桩包括摩擦桩和端承摩擦桩。当桩端阻力很小可以忽 略不计时,称为摩擦桩。
基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气
管道支架等。
2015-6-9 基础工程课件
桩基设计原则：
荷载效应组合与浅基础相同。 桩基设计应满足下列基本条件： 单桩承受的竖向荷载不应超过单桩竖向承载力特征 值； 桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值； 对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。
特殊土地基上的桩基：软土、湿陷性黄土、岩溶……
2015-6-9 基础工程课件
桩的施工工艺分类表
主要针对钢筋混凝土桩，机具设备、制桩工艺
2015-6-9 基础工程课件
预制桩：
在地面上预先制作好钢筋混凝土桩身，然后通过锤击、静压或振动等 方法将预制桩沉入地基内到达的深度，形成桩基础。 桩径较小0.6m以下；地基土为砂性土、粉土、细砂及松散的不含大卵 石的土。
嵌岩桩：当桩端嵌入完整和较完整的中风化、微风化及未
风化硬质岩石一定深度以上（hr> 0.5d)时, 称为嵌岩桩。工
程实践中，嵌岩桩一般按端承桩设计。但这并不意味着嵌 岩桩不存在侧阻和嵌岩阻力。
2015-6-9 基础工程课件
摩擦型桩：桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类
土，且桩的长径比不很大。
摩擦桩：具备下列条件之一时： ① 桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生
的桩侧阻力传递给桩周土，因而桩端下土层无论坚实与否，
其分担的荷载都很小； ② 桩端下无较坚实的持力层； ③ 桩底残留虚土或残渣较厚的灌注桩； ④ 打入邻桩使先设置的桩上抬、甚至桩端脱空等情 况。 2015-6-9
基础工程课件
2、 预制桩和灌注桩
(1)预制桩
木桩，混凝土预制桩，钢桩。
常用松木，长4~6m，桩径160~260mm， 多用于软弱地基上的民宅和小型建筑物。 应打入地下水位以下0.5m。要确保桩端 进入硬持力层。
OR 通过桩身将横向荷载传递给土体
2015-6-9 基础工程课件
桩的工程作用：
(1) 桩侧与土体接触，将荷载传递给桩周土体，或荷载传 给深层的岩(砂、硬粘土)层； (2) 对液化地基，桩穿越液化层，增加结构抗震能力； (3) 桩侧竖向刚度大，桩穿越高压缩土层，沉降要求高的 结构满足安全和使用要求； (4) 桩具有很大的侧向刚度和抗拔力，抵抗台风、地震等 巨大水平力； (5) 改变地基基础的动力特性，提高地基基础自振频率， 减少振幅，保证结构及设备正常运行。
故，在松砂层（尤其是地下水位下的松砂层）、极软弱土层、
地下水涌水量多且难以抽水的地层中难以施工或无法施工。
2015-6-9 基础工程课件
4）爆扩灌注桩（自学）
我国常用灌注桩的适用范围见表4-1。
2015-6-9
基础工程课件
3、 按挤土效应分类
(1)挤土桩－－实心的预制桩，下端封闭的管桩，木桩， 沉管灌注桩 挤土桩在锤击、振动贯入或压入过程中，都将桩位处的 土大量排挤开因而使桩周土层受到严重扰动，土的原状结构 遭到破坏，土的工程性质有很大变化。粘性土由于重塑作用 而降低了抗剪强度，孔隙水压力升高（土体固结后强度会更 高）；而非密实的无粘性土则由于振动挤密而使抗剪强度提
第四章
4.1 概述
桩基础
4.2 桩的类型
4.3 桩的竖向承载力 4.4 桩基础沉降的计算 4.5 桩的负摩擦问题 4.7 桩的平面布置原则
4.8 桩承台的设计
4.9 桩基础设计的一般步骤
2015-6-9 基础工程课件
一、桩基础的特点
桩是竖直或微倾斜的基础构件， 横截面尺寸远小于长度方向。 荷载传递：桩侧摩擦阻力+桩端阻力
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建设部行业标准《预应力砼空心方桩》JG197-2006
预应力砼空心方桩KFZ，C60 预应力高强砼空心方桩HKFZ，C80 薄壁预应力砼空心方桩TKFZ，C60
边长300~1000mm
相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩。
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钢桩
高。
在饱和粘性土中挤土桩若设置过密，会使土体产生横向 位移和竖向隆起，致使先打入的桩被推移或被抬起，或对邻
2015-6-9 基础工程课件 近的结构物造成重大影响。“植桩”法施工
钻孔植桩法： 放样定桩位→钻机就位钻孔→测量孔深、孔径及孔底虚 土沉渣→泥浆护壁→植入预制桩，桩尖达设计标高→拔送 桩管、回填送桩内孔虚土。 此新工艺将排挤土桩改善为低排挤土桩，减少超空隙水 压力上升和土体隆起及位移，从而排除了沉桩时对邻近建 筑物、马路、构筑物等不良影响，解决了穿越硬夹土层等 的特定条件下的施工难度。
柱插筋
插筋 箍筋 主筋
桩长宜小于30m。
加劲筋
护壁
h1 h
b
d D
b
b
d D
b
h1 h
图4-6 扩底桩构造
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图4－5 人工挖孔桩示例
挖孔桩的优点： 可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪
声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性强，桩端可以
入岩，又较经济； 缺点： 桩孔内空间狭小、劳动条件差，可能遇到流砂、塌孔、 有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等危险而造成伤亡事
特点： 适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层； 桩径可较大，配筋量小；
桩长可按要求确定；
桩身质量相对较差。
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1)沉管灌注桩
沉桩方式： 锤击、振动、振动冲击。 桩径：300~500mm。 桩长：20m以内。
特点：
施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易产生
缩颈（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离 析和强度不足等质量问题。
③ 重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、 料仓等； ④ 软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑 物；
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⑤ 作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟
囱、水塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力
的其它情况； ⑥ 需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩 基作为地震区建筑物的抗震措施； ⑦ 地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础； ⑧ 需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物
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预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺和离心成型
法制作。经高压蒸气养护生产的为预应力高强混凝土管桩
（代号为PHC桩），其桩身离心混凝土强度等级不低于C80； 未经高压蒸气养护生产的为预应力混凝土管桩（代号为PC 桩），其桩身离心混凝土强度等级C60～ C80 。 常用的 PHC、PC管桩的外径为300～600mm，分节长度为7～13m， 沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。桩的下端设置十字型 桩尖、圆锥型桩尖或开口型桩尖。
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端承型桩：其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，
或位于中风化、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧摩阻力 虽属次要，但不可忽略。 端承桩：桩的长径比较小（一般l／d≤10），桩身穿越软弱 土层，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中风化、
微风化及未风化硬质岩石顶面（即入岩深度hr≤0.5d）。
工程实例－－杭州湾跨海大桥全长36km，打设钢管桩5475
根，桩径1500~1600mm，壁厚20~23mm，l=71~89.35m。 砼预制桩主要优缺点： 桩身质量好，施工工期短。 桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大。
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（2）灌注桩（4类） 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放 钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成。
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Байду номын сангаас
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桩基设计内容
① 桩的类型和几何尺寸的选择； ② 单桩竖向（和水平向）承载力的确定； ③ 确定桩的数量、间距和平面布置；
④ 桩基承载力和沉降验算；
⑤ 桩身结构设计； ⑥ 承台设计； ⑦ 绘制桩基施工图。
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4.2 桩的类型
1. 根据桩的性状和竖向受力情况划分 2. 根据施工方法划分 3. 根据挤土效应划分
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工程实例－－广州海珠区新窖镇瑞宝村某民宅
北
软土 剖面图
沉桩施工要点： (1) 桩帽与桩接触的表面应平整，与桩身应在同一直线上。 (2) 当桩吊起就位后，要缓缓放下，插入土中，进行桩位 和垂直度校正后，并在桩身侧面或桩架上设置标尺，做好记 录，才能开始施打，开始时应起锤轻压或轻击数锤，待锤以 及桩身等垂直度一致后，即可转入正常施打。 (3) 沉桩时如桩顶不平，可用麻袋或厚纸板等垫平。 (4) 打桩顺序； (5) 桩停止锤击的控制原则：①桩端位于一般土层时，以控 制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；②桩端过到坚硬、 硬塑的粘性土、粉土、中密以上砂土、碎石类土以及风化岩 时，以贯入度控制为主，桩端标高作参考。
国内工程中常用的大致为400～1200mm，壁厚为9～20mm。 端部开口的钢管桩易于打入（沉桩困难时，可在管内取土
2015-6-9 基础工程课件 以助沉），但端部承载力较闭口的钢管桩小。
钢桩的穿透能力强，自重轻、锤击沉桩的效果好，承
载能力高，无论起吊、运输或是沉桩、接桩都很方便。但 钢桩的耗钢量大，成本高，抗腐蚀性能较差，须做表面防 腐蚀处理，目前我国只在少数重要工程中使用。
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1、端承型桩和摩擦型桩
桩侧阻力，桩端阻力 端承型桩是指桩顶竖向荷载主要由 桩端阻力承受的桩。端承型桩包括 端承桩和摩擦端承桩两类。当桩侧 阻力很小可以忽略不计时，称为端
承桩。
摩擦型桩是指桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受的桩。摩 擦型桩包括摩擦桩和端承摩擦桩。当桩端阻力很小可以忽 略不计时,称为摩擦桩。
基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气
管道支架等。
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桩基设计原则：
荷载效应组合与浅基础相同。 桩基设计应满足下列基本条件： 单桩承受的竖向荷载不应超过单桩竖向承载力特征 值； 桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值； 对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。
特殊土地基上的桩基：软土、湿陷性黄土、岩溶……
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桩的施工工艺分类表
主要针对钢筋混凝土桩，机具设备、制桩工艺
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预制桩：
在地面上预先制作好钢筋混凝土桩身，然后通过锤击、静压或振动等 方法将预制桩沉入地基内到达的深度，形成桩基础。 桩径较小0.6m以下；地基土为砂性土、粉土、细砂及松散的不含大卵 石的土。
嵌岩桩：当桩端嵌入完整和较完整的中风化、微风化及未
风化硬质岩石一定深度以上（hr> 0.5d)时, 称为嵌岩桩。工
程实践中，嵌岩桩一般按端承桩设计。但这并不意味着嵌 岩桩不存在侧阻和嵌岩阻力。
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摩擦型桩：桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类
土，且桩的长径比不很大。
摩擦桩：具备下列条件之一时： ① 桩的长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生
的桩侧阻力传递给桩周土，因而桩端下土层无论坚实与否，
其分担的荷载都很小； ② 桩端下无较坚实的持力层； ③ 桩底残留虚土或残渣较厚的灌注桩； ④ 打入邻桩使先设置的桩上抬、甚至桩端脱空等情 况。 2015-6-9
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2、 预制桩和灌注桩
(1)预制桩
木桩，混凝土预制桩，钢桩。
常用松木，长4~6m，桩径160~260mm， 多用于软弱地基上的民宅和小型建筑物。 应打入地下水位以下0.5m。要确保桩端 进入硬持力层。
OR 通过桩身将横向荷载传递给土体
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桩的工程作用：
(1) 桩侧与土体接触，将荷载传递给桩周土体，或荷载传 给深层的岩(砂、硬粘土)层； (2) 对液化地基，桩穿越液化层，增加结构抗震能力； (3) 桩侧竖向刚度大，桩穿越高压缩土层，沉降要求高的 结构满足安全和使用要求； (4) 桩具有很大的侧向刚度和抗拔力，抵抗台风、地震等 巨大水平力； (5) 改变地基基础的动力特性，提高地基基础自振频率， 减少振幅，保证结构及设备正常运行。
故，在松砂层（尤其是地下水位下的松砂层）、极软弱土层、
地下水涌水量多且难以抽水的地层中难以施工或无法施工。
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4）爆扩灌注桩（自学）
我国常用灌注桩的适用范围见表4-1。
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3、 按挤土效应分类
(1)挤土桩－－实心的预制桩，下端封闭的管桩，木桩， 沉管灌注桩 挤土桩在锤击、振动贯入或压入过程中，都将桩位处的 土大量排挤开因而使桩周土层受到严重扰动，土的原状结构 遭到破坏，土的工程性质有很大变化。粘性土由于重塑作用 而降低了抗剪强度，孔隙水压力升高（土体固结后强度会更 高）；而非密实的无粘性土则由于振动挤密而使抗剪强度提
第四章
4.1 概述
桩基础
4.2 桩的类型
4.3 桩的竖向承载力 4.4 桩基础沉降的计算 4.5 桩的负摩擦问题 4.7 桩的平面布置原则
4.8 桩承台的设计
4.9 桩基础设计的一般步骤
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一、桩基础的特点
桩是竖直或微倾斜的基础构件， 横截面尺寸远小于长度方向。 荷载传递：桩侧摩擦阻力+桩端阻力
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建设部行业标准《预应力砼空心方桩》JG197-2006
预应力砼空心方桩KFZ，C60 预应力高强砼空心方桩HKFZ，C80 薄壁预应力砼空心方桩TKFZ，C60
边长300~1000mm
相比管桩，承载力更高，成本低，抗震性好，更易成桩。
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钢桩
高。
在饱和粘性土中挤土桩若设置过密，会使土体产生横向 位移和竖向隆起，致使先打入的桩被推移或被抬起，或对邻
2015-6-9 基础工程课件 近的结构物造成重大影响。“植桩”法施工
钻孔植桩法： 放样定桩位→钻机就位钻孔→测量孔深、孔径及孔底虚 土沉渣→泥浆护壁→植入预制桩，桩尖达设计标高→拔送 桩管、回填送桩内孔虚土。 此新工艺将排挤土桩改善为低排挤土桩，减少超空隙水 压力上升和土体隆起及位移，从而排除了沉桩时对邻近建 筑物、马路、构筑物等不良影响，解决了穿越硬夹土层等 的特定条件下的施工难度。
柱插筋
插筋 箍筋 主筋
桩长宜小于30m。
加劲筋
护壁
h1 h
b
d D
b
b
d D
b
h1 h
图4-6 扩底桩构造
2015-6-9 基础工程课件
图4－5 人工挖孔桩示例
挖孔桩的优点： 可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪
声小，场区各桩可同时施工，桩径大，适应性强，桩端可以
入岩，又较经济； 缺点： 桩孔内空间狭小、劳动条件差，可能遇到流砂、塌孔、 有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等危险而造成伤亡事
特点： 适用于各种地基土，桩端可进入中、微风化岩层； 桩径可较大，配筋量小；
桩长可按要求确定；
桩身质量相对较差。
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1)沉管灌注桩
沉桩方式： 锤击、振动、振动冲击。 桩径：300~500mm。 桩长：20m以内。
特点：
施工设备简单，沉桩进度快，成本最低，但很易产生
缩颈（桩身截面局部缩小）、断桩、局部夹土、混凝土离 析和强度不足等质量问题。
③ 重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、 料仓等； ④ 软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑 物；
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⑤ 作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟
囱、水塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力
的其它情况； ⑥ 需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩 基作为地震区建筑物的抗震措施； ⑦ 地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础； ⑧ 需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物
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预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺和离心成型
法制作。经高压蒸气养护生产的为预应力高强混凝土管桩
（代号为PHC桩），其桩身离心混凝土强度等级不低于C80； 未经高压蒸气养护生产的为预应力混凝土管桩（代号为PC 桩），其桩身离心混凝土强度等级C60～ C80 。 常用的 PHC、PC管桩的外径为300～600mm，分节长度为7～13m， 沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。桩的下端设置十字型 桩尖、圆锥型桩尖或开口型桩尖。
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端承型桩：其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，
或位于中风化、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧摩阻力 虽属次要，但不可忽略。 端承桩：桩的长径比较小（一般l／d≤10），桩身穿越软弱 土层，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中风化、
微风化及未风化硬质岩石顶面（即入岩深度hr≤0.5d）。
工程实例－－杭州湾跨海大桥全长36km，打设钢管桩5475
根，桩径1500~1600mm，壁厚20~23mm，l=71~89.35m。 砼预制桩主要优缺点： 桩身质量好，施工工期短。 桩径较小，穿透能力有限，配筋量较大。
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（2）灌注桩（4类） 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内加放 钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成。
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桩基设计内容
① 桩的类型和几何尺寸的选择； ② 单桩竖向（和水平向）承载力的确定； ③ 确定桩的数量、间距和平面布置；
④ 桩基承载力和沉降验算；
⑤ 桩身结构设计； ⑥ 承台设计； ⑦ 绘制桩基施工图。
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4.2 桩的类型
1. 根据桩的性状和竖向受力情况划分 2. 根据施工方法划分 3. 根据挤土效应划分
2015-6-9
基础工程课件
工程实例－－广州海珠区新窖镇瑞宝村某民宅
北
软土 剖面图