第十一章.桩基础

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(四)按桩基础成桩方法分类
成桩过程中对地基土结构有扰动，并产生挤土效应， 引发施工环境问题。
1.非 挤 土 桩：取土成孔，干作业法、泥浆护壁法、 套管护壁法施工； 2.挤 土 桩：未取土成孔，沉管灌注桩、锤击等法施工 的实心预制桩，桩位处土完全被挤开，土 结构受破坏； 3.部分挤土桩：部分取土，如预钻孔打入式预制桩、灌 注桩及打入式敞口预制（管）桩等。 提示：成桩方法应根据地基土特性，视挤土后对地基与 桩身结构是否有利，一般饱和软土不宜，料的收集
1.上部结构的类型、尺寸、构造和使用要求； 2.工程地质勘察报告； 3.当地建材与施工能力、条件（包括施工机 具、方法、经验等）； 4.施工场地及周围环境（包括交通、进出场 条件、周围建筑要求、环境要求等）。
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二、桩型、桩身断面尺寸及桩长的选择
（一）桩型的选择
圆形管桩 H形桩
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2.沉桩施工工艺
锤击式 锤 击 方 式 •蒸汽锤 •柴油锤 •液压锤 特 点 •产生振动、挤土、噪音； •引起地面附加沉降或隆起； •应采取监控与防护措施； •适于松软土质和空旷地区。
静压式 •采用液压或机械方法对桩顶施加静压沉桩。
•特点：无振动和噪音，适于软土地带城区。 振动式 •采用振动锤使桩周围土受扰动或液化， 地基强度与 阻力降低而沉桩入土，有噪音与挤土影响。
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7.配筋长度：按计算确定，同时考虑地形地质条件 情况； 8.桩顶嵌入承台内的长度≥ 50mm，主筋深入承台 内的锚固长度：(HPB235级)≥30d（主筋直径）， （HRB335、400级）≥30d（主筋直径）。
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第二节
桩基破坏类型
桩的承载力
桩材料强度：端承桩控制因素 地基承载力：主要控制因素
低承台：其底面低于地面 高承台：其底面高于地面
工业与民用建筑中常用低承台桩基础 桩基础作用：将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬 土层，或通过桩身周围的摩擦力传给地基，以满足 承载力、稳定性和变形的要求。
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上部结构 承台
桩
坚硬土层
(a)低承台桩基础
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上部结构 承台
桩
坚硬土层
(a)低承台桩基础
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(b)高承台桩基础
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二、桩基础的类型
(一)按桩基础承载性状分类
按桩侧与桩端阻力大小及分担比例差异，分为如下两大类：
端 承 型 桩 摩 擦 型 桩
•摩擦端承桩：荷载主要由桩端阻力承担，桩侧 阻力承担部分荷载； •端 承 桩：（l/d≤10）荷载绝大部分由桩端 阻力承担，桩侧阻力不计。
•端承摩擦桩：荷载主要由桩侧阻力承担，桩端 阻力承担部分荷载； •摩 擦 桩：（l/d 较大）荷载绝大部分由桩侧 阻力承担，桩端阻力不计。
2.混凝土桩竖向抗压承载力设计值 Q≤ψcfcAp ψc—工作条件系数，预制取0.75，
灌注取0.6~0.7。
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二、单桩水平承载力
•单桩水平承载力取决于桩的材料与断面尺寸、 入土深度、土质条件及桩顶约束条件等因素。 •桩水平承载力一般通过现场荷载试验确定， 亦可用理论方法确定。 三、单桩抗拔承载力 •高耸建（构）筑物、受地下水浮力作用 的地下结构物等桩基受上拔力作用。
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一、桩基础的适用范围： 一、桩基础的适用范围
•当建筑场地浅层地基土比较软弱，不能满足地基承 载力和变形要求时，又不宜采用地基处理措施时可考 虑选择桩基础，利用深层坚实的岩土层作持力层； •桩基可承受大而复杂的荷载，适宜各种地质条件； •减少沉降与不均匀沉降，适于沉降要求严格的高层 建筑、重型工业厂房、高耸构筑物等； •抗震性好，平面布置灵活，对结构体系适应性强； •造价高，施工复杂，有噪音、卫生等环境问题。
•单桩抗拔承载力由抗拔静载荷试验确定。 34
四、群桩竖向承载力 （一）群桩的特点
•当桩距较小时，桩间 摩擦力叠加，承载作 用相互削减； •桩端应力叠加，地基 受力大； •结论：群桩承载力小 于单桩承载力之和。
(a)单桩受力
(b)群桩受力
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（二）群桩地基承载力验算
•把群桩连同周围土体 作为一实体深基础来 分析。 Pl+h=γ(l+h)+ (N+G0+W0)/ab ≤faz G0、W0—承台及桩体的超重
•考虑因素：承载力与沉降量
注意：
1.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≤d； 3.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(挖孔)。
(2)Q~s曲线呈缓变形时，
取s=40mm所对应的Qu 。
陡降点 s=40mm Qu 荷载Q
2 1 沉降量s
•单桩竖向承载力特征值： Ra= Qu /2
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（二）静力触探法
预制单桩极限承载力标准值：
静力加压装置
Quk =u∑Liβifsi +αqcAp
fsi —桩侧摩阻力平均值； 探 电 qc—桩端阻力平均值； 头 测 装 α—桩端阻力修正系数； 置 βi —第i层土摩阻力修正系数； fsi u —桩身周长； qc Li—第i层土内桩身长度。 静力触探试验
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第三节
设 计 要 求
桩基础设计
1.桩基有足够的竖向与水平承载力； 2.桩基的沉降与水平位移在允许范围内； 3.桩身挠曲在允许范围内； 4.设计方案在技术与经济上应合理可行。 1.调研、搜集设计资料； 2.确定桩基持力层； 3.选定桩材、桩型、尺寸、确定基本构造； 4.计算并确定单桩垂直承载力； 5.初拟桩的平面布置和数量； 6.拟定承台尺寸和底面高程； 7.验算，结构设计； 8.绘结构施工图。
Ra =up∑liqsia +qpaAp
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（四）桩身材料验算 1.钢筋混凝土桩竖向抗压承载力设计值 Q=φ（fcAp +fyAs)
fc—桩身混凝土轴心抗压强度设计值； fy—主受力钢筋抗压强度设计值； Ap 、As—桩身及桩纵向钢筋断面积； φ—桩纵向弯曲系数，一般φ=1.0， 高承台桩φ=0.25~1.0 。
土力学与地基基础
第十一章 .桩基础简介
• 土木系
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第十章
第一节
桩基础简介
概 述
第二节 第三节
桩的承载力 桩基础设计
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回顾与思考
方 案 选 择 方 案 组 合
•造价低； •易施工； •安全合理； •技术先进。
天然地基
人工地基
?
浅基础
深基础
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第十一章
桩基础设计
第一节 概 述
桩基础： （桩基） •桩体（基桩） •承台
空心桩
预制桩接头工艺： •浆锚接头：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。
•焊接接头：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。 •法兰盘接头：预埋管法兰盘螺栓连接或焊接。
贴板 法兰盘 内插管
预埋件
浆锚接头
焊接接头
法兰盘接头 16
预应力钢筋砼桩（预制桩） 特点：利用桩的主筋作预应力张拉钢筋，通 过预应力减小桩身砼的拉应力和弯拉 应力，提高抗冲击力、抗弯能力。 钢桩 特点：强度高，抗冲击疲劳，贯入能力强， 便于加工运输，挤土效应小，但， 造价高宜腐蚀，慎重选用。
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(五)按桩基础桩身材料分类
1.混凝土桩：
预制桩：工厂或现场预制成型（预应力） 灌注桩：现场挖孔就地浇筑 配 筋：可配筋；可不配筋；预应力（预制）； 截面形式：圆形、方形 、三角形（预制)、实心、 空心（预制） 。
工 艺
2.钢桩：
形状：钢管桩与H形桩。 特点：抗弯压，宜施工，造价高，腐蚀。
3.复合材料桩：用两种材料组合而成的桩
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(二)按桩基础使用功能分类
1. 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； 3. 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。
(三)按桩径大小分类
1.小桩径：d≤250mm，基础加固，复合基础； 2.中等桩径：250mm＜d＜800mm， 工业与民用建筑工程中应用较多； 3.大桩径：d≥800mm，用于单独基础。
活瓣圆台 形模板
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四、桩及桩基础的构造要求
1.摩擦型桩中心距≥3d，扩底灌注桩中心距≥3D； 2.扩底直径D≤3d（桩身直径）； 3.桩进入持力层深度为1~3d，嵌岩灌注桩嵌入硬 质岩层深度≥0.5m； 4.布置桩时，桩基承载力合力点应与荷载标准组合 合力作用点重合； 5.预制桩混凝土≥C30，灌注桩≥C20，预应力桩 ≥C40； 6.桩的主筋应按计算确定。打入式预制桩最小配筋 率0.8%，静压式预制桩最小配筋率0.8%，灌注 桩最小配筋率0.2~0.65%（小径取大值）。
（超过同体积土重部分）
N G0 h
W0
φ φ
l
φ—各土层摩擦角平均值 a=a0+2ltanφ/4
b0 b a0 a
b=b0+2ltanφ/4
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（三）群桩地基软弱下卧层验算 •当桩端持力层下存在软弱下卧层时，
必须验算其强度是否满足要求。计算方 法同浅基础。 （四）群桩地基沉降计算与变形验算 •将群桩地基作为一实体深基础来分析； •采用荷载效应准永久组合，不计风载与 地震荷载； •变形特征：沉降量、沉降差、倾斜与 水平位移。
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•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。 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。 缺点：泥浆沉淀不易清除，承载力降低， 沉降量增大。
防治措施：浇灌前清底，夯填或注水泥浆。
尺寸：一般600~800mm，较大3000mm 。
一、单桩竖向承载力