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4 桩基础桩基础基础工程课件：桩基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望桩基础桩基础 4 桩基础桩基础如何设计地基与基础？如何设计地基与基础？三种方案都可以三种方案都可以,要做方案的要做方案的技术技术经济比较。经济比较。杂填土杂填土软土软土天然地基Natural ground桩基 Pile好土好土地基处理地基处理Ground improvement承载力承载力变形变形 4 桩基础桩基础本章内容本章内容n n1 概述概述n n2 桩的类型桩的类型n n3 桩的竖向承载力桩的竖向承载力n n4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算n n5 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题n n6 桩的水平承载力桩的水平承载力n n7 桩的平面布置原则桩的平面布置原则n n8 桩承台的设计桩承台的设计n n9 桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤 4 桩基础桩基础1 概述概述软 土 层将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承载力高、变形小承载力高、变形小承台承台桩桩侧阻侧阻端阻端阻 4 桩基础桩基础1 概述概述早期：早期：木桩木桩后来：后来：钢筋混凝土桩、钢桩钢筋混凝土桩、钢桩优点优点承载力大，沉降小承载力大，沉降小抗震性能好抗震性能好能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、横向力（护坡桩）横向力（护坡桩）缺点缺点比浅基、复合地基造价高比浅基、复合地基造价高 4 桩基础桩基础1.1 桩基础的使用桩基础的使用n n天然地基不能满足要求的高、重建筑物；天然地基不能满足要求的高、重建筑物；天然地基不能满足要求的高、重建筑物；天然地基不能满足要求的高、重建筑物；n n利用桩基减少沉降的建筑物；利用桩基减少沉降的建筑物；利用桩基减少沉降的建筑物；利用桩基减少沉降的建筑物；n n重型工业厂房和荷载很大的建筑物；重型工业厂房和荷载很大的建筑物；重型工业厂房和荷载很大的建筑物；重型工业厂房和荷载很大的建筑物；n n软弱地基或特殊土上的各类永久性建筑物；软弱地基或特殊土上的各类永久性建筑物；软弱地基或特殊土上的各类永久性建筑物；软弱地基或特殊土上的各类永久性建筑物；n n作用较大水平荷载和力矩的高耸结构物的基础；作用较大水平荷载和力矩的高耸结构物的基础；作用较大水平荷载和力矩的高耸结构物的基础；作用较大水平荷载和力矩的高耸结构物的基础；n n动力机器基础或地震区建筑物的抗震措施；动力机器基础或地震区建筑物的抗震措施；动力机器基础或地震区建筑物的抗震措施；动力机器基础或地震区建筑物的抗震措施；n n可能被水流冲刷的桥梁基础；可能被水流冲刷的桥梁基础；可能被水流冲刷的桥梁基础；可能被水流冲刷的桥梁基础；n n穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物的基础穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物的基础穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物的基础穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物的基础 4 桩基础桩基础1.2 桩基础的类型桩基础的类型按承台与地面的相对位置按承台与地面的相对位置高承台桩高承台桩低承台桩低承台桩承台在地面以上承台在地面以上,桥桩桥桩,码头码头,栈桥栈桥常用于桥梁、港常用于桥梁、港湾及海洋构筑物湾及海洋构筑物承台在地面以下承台在地面以下,承台本身可以承承台本身可以承担部分荷载担部分荷载常用于工民建中常用于工民建中竖直桩竖直桩斜桩斜桩 4 桩基础桩基础低承台桩基低承台桩基 4 桩基础桩基础高承台桩基高承台桩基 4 桩基础桩基础杭州湾跨海大桥的桩基杭州湾跨海大桥的桩基螺旋钢管桩基础 4 桩基础桩基础杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥 4 桩基础桩基础1.3 桩基设计原则桩基设计原则n n设计依据设计依据修订中修订中 4 桩基础桩基础1.3 桩基设计原则桩基设计原则n n设计要求设计要求承载力要求：承载力要求：承载力要求：承载力要求：单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；征值；征值；征值；变形要求：变形要求：变形要求：变形要求：桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；稳定性要求：稳定性要求：稳定性要求：稳定性要求：位于坡地岸边的桩基础应进行桩基础稳定性验算。位于坡地岸边的桩基础应进行桩基础稳定性验算。位于坡地岸边的桩基础应进行桩基础稳定性验算。位于坡地岸边的桩基础应进行桩基础稳定性验算。按变形控按变形控制设计制设计特殊地区的桩基设计要采取特殊措施特殊地区的桩基设计要采取特殊措施减沉桩减沉桩 4 桩基础桩基础1.4 桩基设计内容桩基设计内容1、桩的类型和几何尺寸的选择；、桩的类型和几何尺寸的选择；2、单桩竖向（水平）承载力的确定；、单桩竖向（水平）承载力的确定；3、确定桩的数量、间距和平面布置；、确定桩的数量、间距和平面布置；4、桩基承载力和沉降验算；、桩基承载力和沉降验算；5、桩身结构设计；、桩身结构设计；6、承台设计；、承台设计；7、绘制桩基施工图。、绘制桩基施工图。4 桩基础桩基础2 桩的类型桩的类型按承台按承台高承台桩高承台桩低承台桩低承台桩按形状按形状按纵断面：按纵断面：楔形桩、十字桩、楔形桩、十字桩、X X形桩、树根桩、螺旋桩、形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩多节（分叉）桩、扩底桩.按横断面：按横断面：.4 桩基础桩基础桩身桩身2 桩的类型桩的类型 4 桩基础桩基础桩端桩端dD2 桩的类型桩的类型 4 桩基础桩基础横断面横断面2 桩的类型桩的类型 4 桩基础桩基础按材料按材料木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、组合材料桩组合材料桩 钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、高强混凝土高强混凝土按尺寸按尺寸按桩径：按桩径：大直径桩大直径桩(80cm)、中等、中等直径桩直径桩(2580cm)、小桩小桩(25cm)按长度或相对刚度系数：按长度或相对刚度系数：长桩、短桩长桩、短桩2 桩的类型桩的类型 4 桩基础桩基础按承载性状（荷载传递方式）按承载性状（荷载传递方式）端承桩（嵌岩桩）端承桩（嵌岩桩）端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩按施工工艺按施工工艺预制桩预制桩（实心桩、管桩、预应力管桩）（实心桩、管桩、预应力管桩）灌注桩灌注桩（沉管灌注桩和钻（冲、磨、挖）孔灌注桩）等（沉管灌注桩和钻（冲、磨、挖）孔灌注桩）等2 桩的类型桩的类型摩擦端承桩摩擦端承桩 4 桩基础桩基础预制桩预制桩工厂或现工厂或现场预制场预制锤击锤击 振动振动静压静压成桩成桩特点：特点：强度高，抗裂性好，施工方便强度高，抗裂性好，施工方便地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂桩径受限桩径受限噪音扰民噪音扰民2 桩的类型桩的类型 4 桩基础桩基础预制桩的施工预制桩的施工 4 桩基础桩基础现场成孔现场成孔浇注混凝土浇注混凝土成桩成桩特点：特点：无噪音，桩径、桩长不受限无噪音，桩径、桩长不受限泥浆护壁泥浆护壁泥皮，桩端虚土泥皮，桩端虚土缩颈、断桩缩颈、断桩钻孔钻孔冲孔冲孔沉管沉管夯扩夯扩挖孔挖孔后压浆后压浆动测法检测动测法检测灌注桩的施工灌注桩的施工 4 桩基础桩基础灌注桩的施工灌注桩的施工 4 桩基础桩基础灌注桩的施工灌注桩的施工 4 桩基础桩基础人工挖孔桩人工挖孔桩 4 桩基础桩基础桩的质量检验桩的质量检验n n开挖检查n n钻孔取芯法n n声波检测法n n动测法 大应变检测（大应变检测（PDAPDA）小应变检测（小应变检测（PITPIT）4 桩基础桩基础超声波检测法 4 桩基础桩基础大应变检测大应变检测 4 桩基础桩基础小应变检测 4 桩基础桩基础2 桩的类型桩的类型n n根据成桩方法对桩周土层的影响根据成桩方法对桩周土层的影响挤土桩挤土桩 实心的预制桩、下端封闭的管桩、打入桩实心的预制桩、下端封闭的管桩、打入桩实心的预制桩、下端封闭的管桩、打入桩实心的预制桩、下端封闭的管桩、打入桩部分挤土桩部分挤土桩 开口的钢管桩和预应力砼管桩、开口的钢管桩和预应力砼管桩、开口的钢管桩和预应力砼管桩、开口的钢管桩和预应力砼管桩、H H型钢桩型钢桩型钢桩型钢桩非挤土桩非挤土桩 先钻孔再打入的预制桩、钻（冲、挖）孔桩先钻孔再打入的预制桩、钻（冲、挖）孔桩先钻孔再打入的预制桩、钻（冲、挖）孔桩先钻孔再打入的预制桩、钻（冲、挖）孔桩成桩效应成桩效应成桩效应与土性、饱和状态及密实程度有关成桩效应与土性、饱和状态及密实程度有关 4 桩基础桩基础2.2 桩的成型方式效应桩的成型方式效应n n挤土桩的成桩效应挤土桩的成桩效应粘性土中挤土桩的成桩效应粘性土中挤土桩的成桩效应粘性土中挤土桩的成桩效应粘性土中挤土桩的成桩效应砂土中挤土桩的成桩效应砂土中挤土桩的成桩效应砂土中挤土桩的成桩效应砂土中挤土桩的成桩效应饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力 的时间效应的时间效应的时间效应的时间效应挤土作用使桩周土扰动重塑，侧向挤土作用使桩周土扰动重塑，侧向压应力增加，桩端附近土体也会受压应力增加，桩端附近土体也会受到挤密。到挤密。超孔压超孔压密实度密实度超孔压消散超孔压消散土的触变作用土的触变作用 4 桩基础桩基础2.2 桩的成型方式效应桩的成型方式效应n n非挤土桩的成桩效应非挤土桩的成桩效应粘性土中非挤土桩的成桩效应粘性土中非挤土桩的成桩效应粘性土中非挤土桩的成桩效应粘性土中非挤土桩的成桩效应砂土中非挤土桩的成桩效应砂土中非挤土桩的成桩效应砂土中非挤土桩的成桩效应砂土中非挤土桩的成桩效应粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应随着孔壁侧向应力的解除，桩周土将出现侧向松弛变随着孔壁侧向应力的解除，桩周土将出现侧向松弛变形而产生松弛效应，导致桩周土体强度削弱，桩侧阻形而产生松弛效应，导致桩周土体强度削弱，桩侧阻力随之降低，与土性、护壁、孔径大小等有关。力随之降低，与土性、护壁、孔径大小等有关。土的触变作用土的触变作用泥浆护壁的触变硬化泥浆护壁的触变硬化松弛效应松弛效应比挤土比挤土桩小桩小 4 桩基础桩基础侧阻侧阻端阻端阻主要内容：1、单桩轴向荷载传递机理2、单桩竖向承载力的确定3、竖向荷载下的群桩效应4、减沉桩基3 桩的竖向承载力桩的竖向承载力重点掌握：重点掌握：单桩竖向承载力的确定方法单桩竖向承载力的确定方法 4 桩基础桩基础侧阻侧阻端阻端阻竖向承载竖向承载力的组成力的组成Qs 桩侧摩阻力桩侧摩阻力 Skin，Shaft frictionQp 桩端阻力，端承力桩端阻力，端承力 Point，end resistance 摩阻力发挥所需位移很小；摩阻力发挥所需位移很小；端阻力发挥需要较大位移；端阻力发挥需要较大位移；不同荷载阶段二者分担比不同。不同荷载阶段二者分担比不同。3.1 单桩轴向荷载的传递机理单桩轴向荷载的传递机理 4 桩基础桩基础侧阻侧阻端阻端阻S0SLQqsS0SL各点位移各点位移轴向力轴向力摩阻力摩阻力桩身轴力和截面位移桩身轴力和截面位移?4 桩基础桩基础单桩轴向荷载的传递规律单桩轴向荷载的传递规律n n单桩轴向荷载的传递过程是桩侧阻力与桩端阻力单桩轴向荷载的传递过程是桩侧阻力与桩端阻力单桩轴向荷载的传递过程是桩侧阻力与桩端阻力单桩轴向荷载的传递过程是桩侧阻力与桩端阻力的渐次发挥过程；的渐次发挥过程；的渐次发挥过程；的渐次发挥过程；n n桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥；桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥；桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥；桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥；n n桩侧阻力先于端阻力发挥；桩侧阻力先于端阻力发挥；桩侧阻力先于端阻力发挥；桩侧阻力先于端阻力发挥；n n桩端阻力充分发挥所需的桩底位移明显大于桩身桩端阻力充分发挥所需的桩底位移明显大于桩身桩端阻力充分发挥所需的桩底位移明显大于桩身桩端阻力充分发挥所需的桩底位移明显大于桩身摩阻力达到极限所需的桩身截面位移；摩阻力达到极限所需的桩身截面位移；摩阻力达到极限所需的桩身截面位移；摩阻力达到极限所需的桩身截面位移；n n桩身压缩变形和轴力由上到下逐渐减小；桩身压缩变形和轴力由上到下逐渐减小；桩身压缩变形和轴力由上到下逐渐减小；桩身压缩变形和轴力由上到下逐渐减小；n n桩侧摩阻力是桩截面对桩周土相对位移的函数；桩侧摩阻力是桩截面对桩周土相对位移的函数；桩侧摩阻力是桩截面对桩周土相对位移的函数；桩侧摩阻力是桩截面对桩周土相对位移的函数；n n桩侧摩阻力沿桩身的分布形态与土的类别等有关。桩侧摩阻力沿桩身的分布形态与土的类别等有关。桩侧摩阻力沿桩身的分布形态与土的类别等有关。桩侧摩阻力沿桩身的分布形态与土的类别等有关。4 桩基础桩基础影响单桩轴向荷载的传递的因素影响单桩轴向荷载的传递的因素（1 1 1 1）桩端土和桩周土的刚度比桩端土和桩周土的刚度比桩端土和桩周土的刚度比桩端土和桩周土的刚度比 ：愈小，传递到桩端愈小，传递到桩端愈小，传递到桩端愈小，传递到桩端的荷载愈小。的荷载愈小。的荷载愈小。的荷载愈小。（2）桩土刚度比桩土刚度比 ：愈大，愈大，传递到桩端的荷载愈大。传递到桩端的荷载愈大。传递到桩端的荷载愈大。传递到桩端的荷载愈大。（3）桩端扩底直径与桩身直径之比桩端扩底直径与桩身直径之比 ：愈大，桩端阻力愈大，桩端阻力分担的荷载愈大。分担的荷载愈大。（4）桩的长径比桩的长径比 ：愈大，愈大，传递到桩端的荷载愈小。传递到桩端的荷载愈小。传递到桩端的荷载愈小。传递到桩端的荷载愈小。桩按桩按l/d划分划分40 长桩长桩100 超长桩超长桩10 中长桩中长桩摩擦桩摩擦桩较低时按复合地基考虑较低时按复合地基考虑 4 桩基础桩基础桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力是桩截面对桩桩侧摩阻力是桩截面对桩桩侧摩阻力是桩截面对桩桩侧摩阻力是桩截面对桩周土的相对位移的函数，周土的相对位移的函数，周土的相对位移的函数，周土的相对位移的函数，可用右图中的曲线可用右图中的曲线可用右图中的曲线可用右图中的曲线OCDOCD表表表表示，且常简化为折线示，且常简化为折线示，且常简化为折线示，且常简化为折线OABOAB。ABAB段表示一旦桩土界面相段表示一旦桩土界面相段表示一旦桩土界面相段表示一旦桩土界面相对滑移超过某一极限值，对滑移超过某一极限值，对滑移超过某一极限值，对滑移超过某一极限值，侧摩阻力将保持极限值不侧摩阻力将保持极限值不侧摩阻力将保持极限值不侧摩阻力将保持极限值不变。变。变。变。与土的类别、位置、与土的类别、位置、成桩方法等有关成桩方法等有关极限摩阻力，可用类极限摩阻力，可用类似库伦公式求得似库伦公式求得 4 桩基础桩基础ca和和 a为桩侧表面与为桩侧表面与土土之间的附着力和摩擦角；之间的附着力和摩擦角；x x为深度为深度z z处作用于桩侧表面的法向压力，它与桩侧土的处作用于桩侧表面的法向压力，它与桩侧土的竖向有效应力成正比例。竖向有效应力成正比例。桩侧摩阻力桩侧摩阻力极限摩阻力极限摩阻力极限摩阻力极限摩阻力 Ks为桩侧土的侧压力系数。为桩侧土的侧压力系数。对挤土桩：对挤土桩：K0KsKp 对非挤土桩：对非挤土桩：KaKs 7 天天 粘性土粘性土 15 天天 软粘土软粘土 25 天天承载力：承载力：不丧不丧失稳定；不过失稳定；不过分下沉；桩身分下沉；桩身材料不破坏材料不破坏试桩数量：试桩数量：不宜少于总桩数的不宜少于总桩数的1 且不应少于且不应少于3根根 4 桩基础桩基础载荷试验装置载荷试验装置 4 桩基础桩基础载荷试验装置载荷试验装置 4 桩基础桩基础载荷试验确定单桩承载力载荷试验确定单桩承载力试验成果试验成果 Ra 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 Qu 单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力sQ0QuQs曲线曲线QQu u确定方法确定方法 ：规范附录规范附录QQQ-s曲线曲线s-logt曲线曲线 4 桩基础桩基础2 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定n n单桩承载力的一般表达式单桩承载力的一般表达式经验性公式经验性公式单桩单桩单桩单桩净净净净极限承载力为：极限承载力为：极限承载力为：极限承载力为：式中桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力可根据公式计算式中桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力可根据公式计算单桩竖向承载力特征值：单桩竖向承载力特征值：按不同类别的按不同类别的土分别计算土分别计算 4 桩基础桩基础粘性土中单桩的承载力粘性土中单桩的承载力n n正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩宜按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度估算短期宜按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度估算短期宜按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度估算短期宜按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度估算短期极限承载力：极限承载力：极限承载力：极限承载力：取取假设假设则短期极限承载力表达式：则短期极限承载力表达式：则短期极限承载力表达式：则短期极限承载力表达式：4 桩基础桩基础粘性土中单桩的承载力粘性土中单桩的承载力n n计算参数的确定计算参数的确定计算参数的确定计算参数的确定c cu u 取桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）取桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）取桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）取桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）范围内土的不排水抗剪强度平均值，按试验结果取值。范围内土的不排水抗剪强度平均值，按试验结果取值。范围内土的不排水抗剪强度平均值，按试验结果取值。范围内土的不排水抗剪强度平均值，按试验结果取值。软粘土：软粘土：软粘土：软粘土：=1=1或更大；或更大；或更大；或更大；全长打入硬粘土中的桩：全长打入硬粘土中的桩：全长打入硬粘土中的桩：全长打入硬粘土中的桩：l l2020d d时，时，时，时，桩顶部桩顶部桩顶部桩顶部 =0.4=0.4；打入桩穿过打入桩穿过打入桩穿过打入桩穿过其它土层其它土层其它土层其它土层进入硬土层：进入硬土层进入硬土层：进入硬土层进入硬土层：进入硬土层进入硬土层：进入硬土层 l l1 12020d d时时时时 砂砾层：砂砾层：砂砾层：砂砾层：=1.25=1.25；软土层：；软土层：；软土层：；软土层：=0.4=0.4；其它情况：其它情况：其它情况：其它情况：=0.7=0.7；钻孔桩：钻孔桩：钻孔桩：钻孔桩：=0.45=0.45；扩底桩：扩底桩：扩底桩：扩底桩：桩底上桩底上桩底上桩底上2d2d范围内范围内范围内范围内 =0=0。例题例题4-1涂抹作用涂抹作用 4 桩基础桩基础粘性土中单桩的承载力粘性土中单桩的承载力n n强超固结土或非灵敏粘土中的桩强超固结土或非灵敏粘土中的桩强超固结土或非灵敏粘土中的桩强超固结土或非灵敏粘土中的桩宜按有效应力法取固结不排水抗剪强度估算长期极限承载力宜按有效应力法取固结不排水抗剪强度估算长期极限承载力宜按有效应力法取固结不排水抗剪强度估算长期极限承载力宜按有效应力法取固结不排水抗剪强度估算长期极限承载力取取假设假设则排水条件下的长期承载力表达式：则排水条件下的长期承载力表达式：打入桩：打入桩：Ks=1.5K0钻孔桩：钻孔桩：Ks=0.75K0Ks 4 桩基础桩基础无粘性土中单桩的承载力无粘性土中单桩的承载力因为：因为：如果取：如果取：式中各种参数详见教材。式中各种参数详见教材。4 桩基础桩基础3 规范经验公式法规范经验公式法嵌岩桩：嵌岩桩：岩石饱和单轴抗压强度标准值折减系数，无经验时，完整岩体取0.5；较完整岩体取0.20.5桩端岩石承载力特征值 4 桩基础桩基础n 由打桩公式确定承载力由打桩公式确定承载力n 由波动理论由波动理论小应变动测法小应变动测法大应变动测法大应变动测法主要检查主要检查桩身质量桩身质量4、动测法确定、动测法确定 4 桩基础桩基础3.3 竖向荷载下的群桩效应竖向荷载下的群桩效应n n基本概念基本概念群桩基础：群桩基础：群桩基础：群桩基础：由由由由2 2根以上的桩组成的桩基成为群桩基础。根以上的桩组成的桩基成为群桩基础。根以上的桩组成的桩基成为群桩基础。根以上的桩组成的桩基成为群桩基础。基桩：基桩：基桩：基桩：群桩基础中的单桩。群桩基础中的单桩。群桩基础中的单桩。群桩基础中的单桩。群桩效应：群桩效应：群桩效应：群桩效应：群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，群桩基础的承载力（化而与单桩明显不同，群桩基础的承载力（化而与单桩明显不同，群桩基础的承载力（化而与单桩明显不同，群桩基础的承载力（Q Qg g）往往不等）往往不等）往往不等）往往不等于各单桩承载力之和（于各单桩承载力之和（于各单桩承载力之和（于各单桩承载力之和（Q Qi i），称其为群桩效应。群桩效，称其为群桩效应。群桩效，称其为群桩效应。群桩效，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、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成桩方法等多因素的影响而变化成桩方法等多因素的影响而变化成桩方法等多因素的影响而变化 。群桩效应系数：群桩效应系数：群桩效应系数：群桩效应系数：用以衡量群桩基础中各根单桩的平均承载用以衡量群桩基础中各根单桩的平均承载用以衡量群桩基础中各根单桩的平均承载用以衡量群桩基础中各根单桩的平均承载力因群桩效应比独立单桩而降低或提高幅度的指标。力因群桩效应比独立单桩而降低或提高幅度的指标。力因群桩效应比独立单桩而降低或提高幅度的指标。力因群桩效应比独立单桩而降低或提高幅度的指标。4 桩基础桩基础端承型群桩基础端承型群桩基础端承型群桩基础中的端承型群桩基础中的各单桩的工作性状接各单桩的工作性状接近于独立单桩；群桩近于独立单桩；群桩的承载力等于各单桩的承载力等于各单桩承载力之和，群桩效承载力之和，群桩效应系数应系数 4 桩基础桩基础摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础n n承台底面脱地的情况（非复合桩基）承台底面脱地的情况（非复合桩基）承台底面脱地的情况（非复合桩基）承台底面脱地的情况（非复合桩基）桩端平面附加应力扩散直径：桩端平面附加应力扩散直径：当桩距当桩距 时，桩周扩散时，桩周扩散应力相互叠加而增大。摩擦应力相互叠加而增大。摩擦型群桩的沉降大于独立单桩，型群桩的沉降大于独立单桩，群桩效应系数可能大于群桩效应系数可能大于1，也可能小于也可能小于1。群桩效应的影响因素：群桩效应的影响因素：1）承台刚度的影响）承台刚度的影响2）基土性质的影响）基土性质的影响3）桩距）桩距s的影响的影响 4 桩基础桩基础摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础n n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）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）承台贴地的桩基，除了呈现承台承台贴地的桩基，除了呈现承台脱地的各种效应外，还通过承台脱地的各种效应外，还通过承台底面的反力分担桩基荷载。底面的反力分担桩基荷载。承台分担荷载的作用是随着桩群承台分担荷载的作用是随着桩群相对于基土向下位移幅度的加大相对于基土向下位移幅度的加大而增强的。而增强的。承台贴地引起的群桩效应概括为承台贴地引起的群桩效应概括为1）对桩侧阻力的削弱作用；）对桩侧阻力的削弱作用；2）对桩端阻力的增强作用；）对桩端阻力的增强作用；3）对基土侧移的阻挡作用。）对基土侧移的阻挡作用。4 桩基础桩基础3.4 减沉桩基减沉桩基n n基本概念基本概念基本概念基本概念 减沉桩基减沉桩基减沉桩基减沉桩基是介于天然地基上的浅基础和常规意义上的桩基是介于天然地基上的浅基础和常规意义上的桩基是介于天然地基上的浅基础和常规意义上的桩基是介于天然地基上的浅基础和常规意义上的桩基础之间的一种基础型式，因其考虑了桩土承台的相互础之间的一种基础型式，因其考虑了桩土承台的相互础之间的一种基础型式，因其考虑了桩土承台的相互础之间的一种基础型式，因其考虑了桩土承台的相互作用，实质是属于摩擦型群桩承台贴地时的作用，实质是属于摩擦型群桩承台贴地时的作用，实质是属于摩擦型群桩承台贴地时的作用，实质是属于摩擦型群桩承台贴地时的“复合桩基复合桩基复合桩基复合桩基”。n n设计要求：设计要求：设计要求：设计要求：桩身强度应按桩顶荷载设计值验算；桩身强度应按桩顶荷载设计值验算；桩身强度应按桩顶荷载设计值验算；桩身强度应按桩顶荷载设计值验算；桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定；桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定；桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定；桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定；桩端进入较好的土层，桩端平面处土层应满足下卧层承载桩端进入较好的土层，桩端平面处土层应满足下卧层承载桩端进入较好的土层，桩端平面处土层应满足下卧层承载桩端进入较好的土层，桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求；力设计要求；力设计要求；力设计要求；桩距可采用桩距可采用桩距可采用桩距可采用4d4d4d4d6d6d6d6d（d d d d为桩身直径）。为桩身直径）。为桩身直径）。为桩身直径）。减沉桩基的设计理论尚不成熟减沉桩基的设计理论尚不成熟减沉桩基的设计理论尚不成熟减沉桩基的设计理论尚不成熟 4 桩基础桩基础4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算n n1单桩沉降的计算单桩沉降的计算竖向荷载作用下的单桩沉降的组成竖向荷载作用下的单桩沉降的组成竖向荷载作用下的单桩沉降的组成竖向荷载作用下的单桩沉降的组成FF桩身弹性变形引起的桩顶沉降；桩身弹性变形引起的桩顶沉降；桩身弹性变形引起的桩顶沉降；桩身弹性变形引起的桩顶沉降；FF桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角向下传桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角向下传桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角向下传桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角向下传递，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；递，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；递，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；递，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；FF桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。单桩沉降计算方法单桩沉降计算方法单桩沉降计算方法单桩沉降计算方法FF 荷载传递分析法；荷载传递分析法；荷载传递分析法；荷载传递分析法；FF 弹性理论法；弹性理论法；弹性理论法；弹性理论法；FF 剪切变形传递法；剪切变形传递法；剪切变形传递法；剪切变形传递法；FF 有限单元分析法；有限单元分析法；有限单元分析法；有限单元分析法；FF 其他简单方法。其他简单方法。其他简单方法。其他简单方法。4 桩基础桩基础2 群桩沉降的计算群桩沉降的计算n n群桩沉降的组成群桩沉降的组成桩间土桩间土桩间土桩间土的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变形）；形）；形）；形）；桩端平面以下土层桩端平面以下土层桩端平面以下土层桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用产生的整受群桩荷载共同作用产生的整受群桩荷载共同作用产生的整受群桩荷载共同作用产生的整体压缩变形。体压缩变形。体压缩变形。体压缩变形。n n群桩沉降计算方法群桩沉降计算方法 规范法：规范法：规范法：规范法：不考虑不考虑不考虑不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，桩间土的压缩变形对沉降的影响，桩间土的压缩变形对沉降的影响，桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单向压缩分层总和法计算桩基础的最终沉降采用单向压缩分层总和法计算桩基础的最终沉降采用单向压缩分层总和法计算桩基础的最终沉降采用单向压缩分层总和法计算桩基础的最终沉降量。量。量。量。实体深基础方法实体深基础方法Mindlin公式法公式法 4 桩基础桩基础F l G b0A 实体深基础方法实体深基础方法（s6ds6d）考虑扩散作用考虑扩散作用不考虑扩散作用不考虑扩散作用l 考虑扩散作用（荷载扩散法）考虑扩散作用（荷载扩散法）将桩基础视为天然地基上的实体深将桩基础视为天然地基上的实体深基础，按浅基础的沉降计算方法进基础，按浅基础的沉降计算方法进行计算，将沉降计算的经验系数改行计算，将沉降计算的经验系数改为实体深基础的桩基沉降计算经验为实体深基础的桩基沉降计算经验系数系数 p，即：，即：4 桩基础桩基础F l G b0实体深基础方法实体深基础方法l 不考虑扩散作用时（扣除侧阻法）不考虑扩散作用时（扣除侧阻法）Gk为桩基承台自重及承台上土自重为桩基承台自重及承台上土自重Gfk为实体深基础的桩与桩间土自重为实体深基础的桩与桩间土自重侧摩阻力侧摩阻力 4 桩基础桩基础F lB0采用采用Mindlin解计算地基中竖向附加应力，逐根桩叠加解计算地基中竖向附加应力，逐根桩叠加l 明德林应力公式方法明德林应力公式方法=Q Q Q(1-)Q详见教材或详见教材或2002地基设计规范地基设计规范 附录附录R端阻端阻侧阻侧阻侧阻侧阻作业：作业：4-1，4-2 4 桩基础桩基础桩周附近地面大面积堆载桩周附近地面大面积堆载大面积降低地下水位大面积降低地下水位欠固结土欠固结土,新填土，灵敏土新填土，灵敏土湿陷性黄土遇水湿陷湿陷性黄土遇水湿陷砂土液化、冻土融解砂土液化、冻土融解打桩时使已设置的邻桩抬升打桩时使已设置的邻桩抬升正摩阻正摩阻负摩阻负摩阻负摩阻的产生负摩阻的产生定义：定义：在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下 的摩阻力称为负摩阻力。的摩阻力称为负摩阻力。5 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题 4 桩基础桩基础5.1 负摩阻力的荷载传递负摩阻力的荷载传递中性点中性点正摩阻力的累积值正摩阻力的累积值负摩阻力的累积负摩阻力的累积值或下拉荷载值或下拉荷载时间效应时间效应 4 桩基础桩基础5.2 负摩阻力的计算负摩阻力的计算n n单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算中性点的位置中性点的位置 中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移；中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移；中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移；中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移；原则上根据桩沉降与桩周图沉降相等的条件确定；原则上根据桩沉降与桩周图沉降相等的条件确定；原则上根据桩沉降与桩周图沉降相等的条件确定；原则上根据桩沉降与桩周图沉降相等的条件确定；中性点的稳定深度中性点的稳定深度中性点的稳定深度中性点的稳定深度l ln n按压缩土层深度按压缩土层深度按压缩土层深度按压缩土层深度l l0 0的经验取值的经验取值的经验取值的经验取值（表（表（表（表4-44-4）负摩阻力强度负摩阻力强度 负摩阻力的大小与很多因素有关，已有的计算公式负摩阻力的大小与很多因素有关，已有的计算公式都有近似性和经验性。都有近似性和经验性。4 桩基础桩基础负摩阻力的强度计算负摩阻力的强度计算1 1）对软土和中等强度粘土，按）对软土和中等强度粘土，按）对软土和中等强度粘土，按）对软土和中等强度粘土，按K.K.太沙基建议的方法：太沙基建议的方法：太沙基建议的方法：太沙基建议的方法：2）根据产生负摩阻力的土层中点的竖向有效覆盖压力计算：）根据产生负摩阻力的土层中点的竖向有效覆盖压力计算：式中：式中：桩周土负摩阻力系数，取值见表桩周土负摩阻力系数，取值见表4-5土中有效覆盖压力，取值如下：土中有效覆盖压力，取值如下：当地下水位降低时：当地下水位降低时：当地面有均布荷载时：当地面有均布荷载时：对砂类土，可按下式估算：对砂类土，可按下式估算：4 桩基础桩基础单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算n n下拉荷载的计算下拉荷载的计算下拉荷载为中性点深下拉荷载为中性点深下拉荷载为中性点深下拉荷载为中性点深度范围内负摩阻力的度范围内负摩阻力的度范围内负摩阻力的度范围内负摩阻力的累积值，按下式计算：累积值，按下式计算：累积值，按下式计算：累积值，按下式计算：4 桩基础桩基础群桩负摩阻力的计算群桩负摩阻力的计算群桩效应按等效群桩效应按等效群桩效应按等效群桩效应按等效圆法计算，等效圆法计算，等效圆法计算，等效圆法计算，等效圆半径按下式计圆半径按下式计圆半径按下式计圆半径按下式计算：算：算：算：群桩所发生的摩阻力因群桩效应而降低。群桩所发生的摩阻力因群桩效应而降低。群桩所发生的摩阻力因群桩效应而降低。群桩所发生的摩阻力因群桩效应而降低。4 桩基础桩基础群桩负摩阻力的计算群桩负摩阻力的计算负摩阻力的群桩效应系数：负摩阻力的群桩效应系数：群桩中任一单桩的极限负摩阻力为：群桩中任一单桩的极限负摩阻力为：群桩中任一单桩的下拉荷载为：群桩中任一单桩的下拉荷载为：4 桩基础桩基础5.3 减小负摩阻力的工程措施减小负摩阻力的工程措施n n预制混凝土桩和钢桩预制混凝土桩和钢桩 涂以软沥青涂层的方法减小负摩阻力；涂以软沥青涂层的方法减小负摩阻力；涂以软沥青涂层的方法减小负摩阻力；涂以软沥青涂层的方法减小负摩阻力；n n支撑于坚硬持力层上的灌注桩支撑于坚硬持力层上的灌注桩沉降土层范围内插入比钻孔小沉降土层范围内插入比钻孔小沉降土层范围内插入比钻孔小沉降土层范围内插入比钻孔小50100mm50100mm的预制的预制的预制的预制砼桩，然后用高稠度膨润土泥浆填充预制桩形成砼桩，然后用高稠度膨润土泥浆填充预制桩形成砼桩，然后用高稠度膨润土泥浆填充预制桩形成砼桩，然后用高稠度膨润土泥浆填充预制桩形成隔离层；隔离层；隔离层；隔离层；干作业成孔灌注桩：浇注砼前，在沉降土层范围干作业成孔灌注桩：浇注砼前，在沉降土层范围干作业成孔灌注桩：浇注砼前，在沉降土层范围干作业成孔灌注桩：浇注砼前，在沉降土层范围内的孔壁先铺设双层筒形塑料薄膜，使桩身和孔内的孔壁先铺设双层筒形塑料薄膜，使桩身和孔内的孔壁先铺设双层筒形塑料薄膜，使桩身和孔内的孔壁先铺设双层筒形塑料薄膜，使桩身和孔壁间形成可自由滑动的塑料薄膜隔离层。壁间形成可自由滑动的塑料薄膜隔离层。壁间形成可自由滑动的塑料薄膜隔离层。壁间形成可自由滑动的塑料薄膜隔离层。4 桩基础桩基础5 桩的水平承载力桩的水平承载力n n取决于桩土的取决于桩土的取决于桩土的取决于桩土的相互作用相互作用相互作用相互作用n n承载力大小取承载力大小取承载力大小取承载力大小取决于：土性、决于：土性、决于：土性、决于：土性、桩长和桩断面桩长和桩断面桩长和桩断面桩长和桩断面刚度和桩的约刚度和桩的约刚度和桩的约刚度和桩的约束条件。束条件。束条件。束条件。l 长期作用的水平荷载长期作用的水平荷载长期作用的水平荷载长期作用的水平荷载 反复作用的水平荷载反复作用的水平荷载反复作用的水平荷载反复作用的水平荷载 地震作用产生的水平力地震作用产生的水平力地震作用产生的水平力地震作用产生的水平力可以考虑斜桩，一般水平可以考虑斜桩，一般水平与竖向荷载的合力与竖直与竖向荷载的合力与竖直线夹角小于线夹角小于5时，竖直桩时，竖直桩可以满足设计要求。可以满足设计要求。4 桩基础桩基础6.1 水平荷载下桩的工作性状水平荷载下桩的工作性状（1）刚性桩：短桩或桩周）刚性桩：短桩或桩周土很软弱时，