8.7 群桩的承载力
桩基容许承载力-2007规范
完整、 较完整 较破碎 破碎、 极破碎
52.5
350
2003.5
注：土层厚度 为承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度； 桩径(m) 桩底面积 (m2) 岩石饱和单 桩的周长(m) 桩嵌岩深度(m) 轴抗压强度 (MPa) C1 C2 桩尖以上土的 容重（kN/m3)
1.5
1.76714438
4.7123851.5 Nhomakorabea3.67
0.5
0.04
19
土层号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 合计
土层厚度 (m) 0.6 2.2 14 8.8 8.6 2 4 5.1 5.7 1.5
极限摩阻力 (kPa) 0 50 0 70 60 35 30 45 60 0
B*C 0 110 0 616 516 70 120 229.5 342 0
注：1.面积，周长对于钻孔桩和管柱按设计直径采用; 2.嵌岩深度不包括风化层; 3.本表只能算嵌入一层岩石,若嵌多层岩石则请按规范手算。 发挥系数 ξ s 0.8 覆盖层承载 岩层承载力 力（kN) （kN) 3777 4280 容许承载力 （kN) 8057 2007新 规范 嵌岩桩 桩顶荷载 4800 桩重土重差 要求的承载力 557 5357
注：桩底面积，用设计直径计算；桩的周长，按成孔直径计算，当无试验资料时，成孔直径可按下列规定采用： 1. 旋转钻按钻头直径增大3--5cm; 2. 冲击钻按钻头直径增大5--10cm; 3. 冲抓钻按钻头直径增大10--20cm;
规范中的参数取值: 系数 C1 C2 值 条 件 C1 0.6 0.5 0.4 C2 0.05 0.04 0.03
群桩基础(地震)竖向、水平向承载力计算
7.35 0.27 0.040999741 8 0.155085847 0.594529409 2.05 1.373871135 1.414870876 710.120 298.556 满足
b0=0.9（1.5d+0.5）
α
Mpa Mpa
5
mb0 EI
换填了粘土 液性指数IL III级钢 低液限粉粘3-1 桩基侧面影响深度hm 级配良好砂4-3 含砾低液限粉粘3-2 加权m 8.92 0.58 m（MN/m4） 8 10 8
3 5 2 0.06 120 116.865 7.854 784.879 8.35
承台宽度Bc（m） 承台底与基土间的摩擦系数μ 承台底摩阻效应系数η b 承台侧面土水平抗力系数的比例系数m 承台侧向土抗力效应系数η l 桩的相互影响效应系数ηi 桩顶约束效应系数η r 考虑地震作用且Sa/d<=6时，η h= 其他情况，η h= Rh—复合桩基水平承载力特征值 按单桩验算水平承载力N/n
估算最小配筋率
4
I0=W0d0/2
8.48380972
大于4取4
验算实际水平位移
0.0045 mm 0.0000045
χoa'—桩顶容许水平位移（m）
敏感结构取6mm kN kN 10 根
含砾低液限粘土
可塑0.58 换填了地基土
按位移控制
kN kN
hi（m） 1.5 1.6 0.9
α 桩的水平变形系数（o
W0（m3）
桩深换算截面惯性距I0 EI=0.85ECI0 换算埋深α h νx—桩顶水平位移系数 χoa—桩顶容许水平位移（m） Rha—单桩水平承载力特征值 按单桩验算水平承载力N/n
以下按群桩验算水平承载力 群桩效应计算 Sa/d n1 n2 承台效应系数η c 承台下土承载力特征值fak（kPa） A承台总面积m2 n1*n2*Aps桩身总截面积m2 承台底地基土分担的竖向总荷载标准值Pc（kN） 承台受侧向土抗力一边的计算宽度（m）B'c
桩基础水平承载力的概念及计算方法(二)
桩基础水平承载力的概念及计算方法(二)群桩中基桩表现出与单桩承载特性明显不同，群桩水平承载力会受到更多因素影响。
现行的相关规范新规定，在进行群桩基础水平承载设计时应考虑群桩集合效应问题。
大量研究试验表明，桩径、桩数、桩距、桩的布置方式、地基土性质等都是都影响群桩发展水平承载力的主要原因，悬臂此外桩与承台连接的约束嵌固作用、承台底与地基土的摩擦作用以及承台侧面正向土抗力作用等也影响群桩水平承载力。
本节主要结合既往试验资料分析群桩效应问题，水平荷载下的群桩效应主要表现在以下几方面：1、桩与桩的相互影响效应（1）桩的相互影响导致地基管理水平反力系数降低由于群桩中桩与桩之间的相互影响，产生了土中的应力重叠现象，主要表现次要为地基水平反力系数降低，从而引起群桩的升高水平位移增大，水平承载力降低。
桩距越小，桩数越多，桩与桩的相互干涉影响越显著，群桩效应也越明显。
这种距的影响沿荷载方向远大于垂直于荷载方向。
在考虑桩的相互影响方式上才上，大部分国家主要通过对桩侧土水平反力系数的降低对数考虑桩与桩的相互影响，并且给出了产生群桩效应的临界桩距。
如日本铁道总合技术研究所（2000），铁道构造物等设计标准、同解说（基础结构物、抗土压结构物）（简称JNR，2000）中规定，考虑群桩效应，群桩之水平地基反力系数需进行折减。
《港口工程桩基完善》JTS167-4-2021中对按群桩设计的全直径桩基，在而非往复水平力作用下，可按水平地基反力系数折减后的单桩设计，其折减系数按下表取值。
kN为采用NL法的单桩水平地基反力系数，m为采用m法的单桩水平地基比率反力系数随深度线性增加的比例系数。
其单桩最小间距有关规定为6D~8D。
《公路桥涵地基基础设计规范》JTGD63-2007考虑在水平外力作用平面内有数排桩时，前后排桩将产生相互遮挡作用，各桩间的受力将会产生影响，因而更进一步提出了各桩间的相互影响k，即通过对桩计算宽度的修正来进一步考虑桩间相互影响系数，并新规定对单排桩或L1（平行于受力方向的桩间净距）＜0.6h1（桩的计算埋入深度h1=3（d+1））时，对其计算宽度的折减系数为加拿大方法论工程手册（CanadianGeotechnicalSociety，1978）及AASHTO（1996）公路铁路桥标准规范中均规定，水平力沿桩排列方向，桩中心距为8D时其群桩效应为1.0，即地基土水平反力系数不予折减，而桩中心距为3D时其群桩效应为0.25，即地基土水平反力系数折减为原来的0.25，水平力沿垂直两条道路排列方向时，桩中心距为2.5D时可不考虑群桩效应。
单桩(群桩基础基桩)水平承载力特征值
注：1、验算永久荷载控制的桩基的水平承载力，需乘以调整系数0.80；
2、验算地震作用桩基的水平承载力时需乘以调整系数1.25
表5.7.2桩顶（身）最大弯矩系数νm 和桩顶水平位移系数νx
注：1、铰接（自由）的νm系桩身的最大弯矩系数，固接的νm系桩顶的最大弯矩系数2、当αh>4时取4.0
表5.7.5地基土水平抗力系数的比例系数m值
注：1 当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时， m 值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于10mm 时， m 值可适当提高；
2 当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以0.4 降低采用；
3 当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表5.3.12 中相应的系数ψl
4、附录C.0.2 基桩侧面为几种土层组成时，应求得主要影响深度h = 2(d +1) m 米范围内的m值作为计算值当 m深度内存在两层不同土时，m=m1h1^2+m2(2h1+h2)/hm^2
当 m深度内存在三层不同土时，m=m1h1^2+m2(2h1+h2)+m3(2h1+2h2+h3)/hm^2
灌
桩的换算埋深αhνmνx 140.768 2.441
2 3.5
0.750 2.502
4.0000.768 2.441
当降低；当预制桩的水平向
米范围内的m值作为计算值。
桩承载力总结、群桩效应、减沉桩精编版
取决于两个方面： 桩身材料强度 地层支承力
极限承载力： Qu Qsu Qbu
承载力特征值： Ra Qu / K Qsu / K s Qbu / K p 安全系数K=2
单桩竖向承载力总结 单桩竖向承载力特征值确定方法: 静载荷试验 按土的抗剪强度指标确定 按经验公式确定
①一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、 标准贯入试验等原位测试方法综合确定；
②二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入试验、经验参数 等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。无可参 照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；
③三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力经验公 式。
1. 静载荷试验
获得单桩承载力最可靠的方法
主梁
千斤顶 百分表
次梁
锚筋 锚桩
基准柱
2. 按土的抗剪强度指标确定
公式： Qu up cai li cu Nc Ap
3. 按经验公式确定 见《地基基础规范》、《桩基规范》规定。
《地基基础规范》规定
《地基基础规范》指出：单桩竖向承载力特征值的确定应符合 下列规定：
公式： Quk Qsk Qpk up si qsik lsi pq pk Ap
（3）嵌岩桩
嵌岩单桩的极限承载力标准值Quk 是由桩周土总侧阻力 Qsk 、嵌
岩段总侧阻力 Qrk和总端阻力Q pk 三部分组成。
公式：
Quk Qsk Qrk Qpk up si qsik li upr frc hr p frc Ap
补充： 按静力触探法确定
公式： Quk aqc Ap up lii fai
式中：qc 桩端平面上、下探头阻力（KPa），取桩端平面以上4d范围内
单桩、群桩承载力基本概念
单桩、群桩承载力基本概念
（二）群桩承载力
单桩、群桩承载力基本概念
群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承 台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。
（1）端承群桩 群桩承载力=单桩承载力之和
单桩、群桩承载力基本概念
（2）摩擦群桩 1）桩距s>6d(d为桩径)，
桩端平面处各桩传来的压力 互不重叠或重叠不多。 群桩承载力=单桩承载力之和。 2）桩距s=(3~4)d(d为桩径)，
单桩、群桩承载力基本概念
（一）单桩承载力的确定方法
桩、土体系的荷载传递 桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程： （1）在桩顶施加竖向荷载后，桩身压缩而向下位移。
桩身荷载与桩身压缩变形随深度递减。 （2）随着荷载增加，桩端出现竖向位移和桩端反力。
桩侧阻力进一步发挥。
一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥， 而侧阻力先于端阻力发挥出来。
单桩、群桩承载力基本概念
（三）承台下土对荷载的分担作用。
承台下土的抗力，由于存在群桩效应，要比平板基础底 面下土的抗力低。
地基基础
（一）单桩承载力的确定方法
单桩抗拔承载力
桩的抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力、桩体自重以及 桩身材料强度。
单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确 定，并应加载至破坏。 试验数量，同条件下的桩不应少于3根且不应少于总抗拔 桩数的1%。
单桩、群桩承载力基本概念
（一）单桩承载力的确定方法
桩的负摩阻力
负摩阻力——桩周土层由于某种原因产生了相对于桩的 向下位移，从而在桩侧产生向下的摩阻力。
1）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； 2）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)时； 3）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。
桩承载力总结、群桩效应、减沉桩
S＞D
一般大于6d 一般大于6d
> 6d
承载力： R 群 承载力： 沉降： 沉降：
= nR 单
α
l
S群 = S 单
群桩效应系数： 群桩效应系数：
η =1
D = d + 2l ⋅ tan α
（2）承台底面贴地的情况（复合桩基） 承台底面贴地的情况（复合桩基）
复合基桩：桩基在荷载作用下， 复合基桩：桩基在荷载作用下，由桩和 承台底地基土共同承担荷载， 承台底地基土共同承担荷载，构成复合 桩基。 桩基。复合桩基中基桩的承载力含有承 台底的土阻力。称之为复合基桩。 台底的土阻力。称之为复合基桩。 复合基桩 影响因素：桩顶荷载、 、土质、 影响因素：桩顶荷载、l/d、土质、承台 刚度、及桩群的几何特征。 刚度、及桩群的几何特征。
4.3.3 竖向荷载下的群桩效应
问题
单桩承载力加 起来等于群桩 承载力？ 承载力？
群桩基础中桩的极限承载力确定极为复杂，与桩的间距、 群桩基础中桩的极限承载力确定极为复杂，与桩的间距、 土质、桩数、桩径、 土质、桩数、桩径、入土深度以及桩的类型和排列方式等因 素有关。 素有关。
群桩效应概念： 群桩效应概念：
的影响： 主要影响因素 ③桩距s的影响：→主要影响因素 桩距 的影响 s=3~4d
η ≥1
桩侧土应力叠加，提高侧阻。 桩侧土应力叠加，提高侧阻。 桩端土应力叠加,提高端阻; 桩端土应力叠加,提高端阻;但总 的沉降增加。 的沉降增加。
η p1 桩侧土应力叠加严重， 桩侧土应力叠加严重，桩侧土 下移，降低侧阻。 下移，降低侧阻。 桩端土应力叠加严重,降低端阻; 桩端土应力叠加严重,降低端阻; 总的沉降加剧。 总的沉降加剧。
群桩承载力分析
群桩承载力分析摘要：本文主要是根据前人对群桩效应的研究，归纳总结出横竖向作用力下群桩的承载力特性，展示了现有研究方法的优势与不足，并指出群桩研究今后的发展方向和展望。
关键词：群桩横竖向作用力群桩效应系数桩基础凭借着其承载力高、受力合理、安全可靠的优点，在基础工程中得到了广泛地应用。
鉴于此，对桩基础承载力的研究显得尤为必要。
本文通过总结前人对群桩的破坏机理的试验和理论研究，分析群桩效应的影响因素，指出横竖向作用力下群桩效应系数的计算方法，这样既可以清晰罗列出已有研究成果，也可以分析有横竖向力共同作用的群桩承载力，而不是单一的对只受横向或者竖向力的桩群的研究。
1群桩效应的影响因素制约群桩效应的主要因素,一是群桩自身的几何特征,包括承台的设置方式、桩距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数;二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺。
具体来说，有以下几点：土质，一般说来，土的内摩擦角较小时，土中应力扩散角也相应较小。
土中应力在纵向上的影响加剧，而在横向上的影响则减弱。
但试验表明，土的类型和密度与群桩效应系数无明显关系。
桩距、桩数的影响，随着桩距的增加群桩效应的影响在减弱，美国《钻孔桩基础设计与施工规范》以及德国《大口径钻孔灌注桩规范》都规定，当沿荷载方向的桩距大于8D时，不考虑群桩效应。
群桩效应还受到桩数的影响，桩数越多,群桩沉降越大,其沉降增幅也越大;桩数越少,其沉降越小。
桩身位移的影响，以前学者们认为群桩效应受到入土深度的影响，桩间土体松动，产生较大的群桩效应；在地基的深层，虽然荷载较大，但是由外荷载引起的变形较小，产生较小的群桩效应。
尤其埋深在大于10倍的桩径以上，在工程上往往可以忽略。
伴随着桩长的增加，群桩中桩与桩之间的相互影响越来越严重，群桩效应也就得到相应地加强，群桩中基桩的极限承载力下降。
桩顶边界条件的影响，由于试验数据的局限性，还不可能评估桩顶的约束条件的影响，研究得很不够。
2群桩效应系数计算方法大多数的工程实际中，往往是群桩和承台共同承担水平荷载。
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七、群桩的承载力
1.群桩的共作原理
(1)群桩基础定义:
桩数不只一根的桩基称为群桩基础，群桩中的每根桩称为基桩。
(2)对列情况的桩基竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之总和。
端承桩一一持力层坚硬上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层上，而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故群桩中各桩的共作和单桩工作一样；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承载，单桩竖向承载力为各单桩之和；群桩的降量也与单桩基本相同。
●桩数少于9根(s>6根)的摩擦桩基一桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩土作一样。
●条形基础下桩不超过两排者。
2.桩的平面布置
(1)布置的原则
宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载的合力作用点相重合，使各桩受力均匀，在纵横交接处宜布桩，避免布置在墙体洞口下。
(2)要求
独立桩基的桩：对称布置：如三桩承台、四桩承台、六桩承台等。
柱下条基及墙下条基：桩可采用一排或多排布置。
整片基础下的桩：采用行列式或交叉式布置。
预制桩:s>3d(d为桩径)
灌注桩:s>4d
扩底灌注桩:s> 1.5d' （d'为扩底直径)。
(3)桩底进入持力层的深度宜为桩身直径的1～3倍。
嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的末风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m
(4)混凝土强度等级＞C30(预制桩)；＞C20(灌注桩)；＞C40(预应力桩)。
(5)桩的主筋应经计算确定。
最小配筋率＞0.8%(打入式预制桩)；＞0.6%(静压式预制桩)；＞0.2%～0.65%(灌注桩);
(6)配筋长度：
①受水平荷载和弯矩较大的桩，计算确定。
②桩径大于600 mm的灌注桩，构造钢筋的长度不小于桩长的2/3 。
(7)桩顶嵌入承台的长度不小于50mm。
主筋伸入承台内的锚固长度不小于钢筋直径的30倍（I级钢)和35倍（II级钢III级钢)。
3.群桩中单桩桩顶坚向力
(1)轴心受压
n——桩数
——桩基承台自重和承台上的土自重标准值(KN)
(2)偏心受压
单桩承受的外力为:
一一单桩坚向承载力特征值。
4.桩基软弱卜卧层验算
当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算。
桩数＞9根
（1）对于的群桩基础，用下列公式验算下卧层承载力
一一软弱下卧层经深度修正的地基极限承载力标准值；
一一地基承载力分项系数。
取1.6。
(2)单桩软弱下卧层承载力验算
对于即硬持力层群桩基础以及单桩基础，这时每根桩下面的软弱下卧层的附加应力按下式计算
5.桩基础的沉降计算一分层总和法，对以下建筑物的桩基应进行沉降验算：
●地基基础的设计等级为甲级；
●体形复杂、荷载不均匀或桩端以卜存在软弱卜卧层的设计等级为乙级；
●摩擦桩基。
按浅基础的沉降公式计算在桩尖平面以下压缩层范围内的地基沉降量，
——桩端平ICI h第j层土的第i个分层数；
——桩端平面下h压缩层范围内土层总数；
——桩端平面下第j层土的第i个分层厚度；
——桩端平面下第j层土的第i个分层的竖向附加应力。