桩基础再修改.pptx

1 第第1节节 概概 述述如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力地基承载力和和变形变形的要求、而又不宜的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础深基础方方案。案。深基础：埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础深基础：埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础桩基础桩基础是应用最为广泛的一类深基础是应用最为广泛的一类深基础第1页/共107页2 桩基础：是由桩基础：是由基桩基桩和连接于桩顶的和连接于桩顶的承台承台共同共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。然后通过桩传递到地基中去。桩是垂直或微斜埋置于土中的受力桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件杆件，它，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。构的荷载传递给土层或岩层。第2页/共107页3桩基础的适用性桩基础的适用性桩基础通常作为桩基础通常作为荷载较大荷载较大的结构（建筑）物的基础，具有的结构（建筑）物的基础，具有承载力高承载力高、稳定稳定性好性好、沉降量小沉降量小而而均匀均匀、便于、便于机械化施工机械化施工、适应性强适应性强等特点。对下述情况，一般等特点。对下述情况，一般可考虑选用桩基础方案：可考虑选用桩基础方案：地基上层土的土质太差而下层土的土质较好；或地基土软硬不均；或荷载不地基上层土的土质太差而下层土的土质较好；或地基土软硬不均；或荷载不均，不能满足上部结构对均，不能满足上部结构对不均匀变形限制不均匀变形限制的要求；的要求；地基软弱或地基土性特殊，如存在较深厚的软土、可液化土层、自重湿陷性地基软弱或地基土性特殊，如存在较深厚的软土、可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等，采用地基改良和加固措施不合适；黄土、膨胀土及季节性冻土等，采用地基改良和加固措施不合适；第3页/共107页4除承受较大竖向荷载外，尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动力或周期性除承受较大竖向荷载外，尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用；荷载作用；上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积地面超载的上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积地面超载的影响；影响；地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；或位于水中的构筑物基础，地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、采油平台等；如桥梁、码头、采油平台等；需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。第4页/共107页5n 设计计算方法设计计算方法 根据根据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ9494），），建筑桩建筑桩基设计采用以概率理论为基础的基设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法极限状态设计法，并，并按极限状态设计表达式计算。按极限状态设计表达式计算。n 桩基的极限状态分为下列两类：桩基的极限状态分为下列两类：承载能力极限状态承载能力极限状态 桩基受荷达到最大承载能力导致桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形整体失稳或发生不适于继续承载的变形。正常使用极限状态正常使用极限状态 桩基变形达到为保证建筑物正常桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的限值。使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的限值。桩基设计原则桩基设计原则第5页/共107页6n荷载取值荷载取值 上部结构传至承台上的荷载效应组合与浅基础相同，详见上部结构传至承台上的荷载效应组合与浅基础相同，详见2.1.32.1.3节。节。n桩基础设计应满足桩基础设计应满足地基承载力地基承载力和和变形变形两项基本要求两项基本要求单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；单桩承受的竖向荷载不宜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；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。对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。桩基设计原则桩基设计原则第6页/共107页7桩的类型和几何尺寸的选择桩的类型和几何尺寸的选择单桩竖向（和水平向）承载力的确定单桩竖向（和水平向）承载力的确定确定桩的数量、间距和平面布置确定桩的数量、间距和平面布置桩基承载力和沉降验算桩基承载力和沉降验算桩身结构设计桩身结构设计承台设计承台设计绘制桩基施工图绘制桩基施工图桩基设计内容桩基设计内容第7页/共107页8 第第2节节 桩的类型桩的类型n按桩的使用功能分类n按桩承载性能分类n 按桩身材料分类n 按施工方法分类n 按成桩方法的挤土效应分类n 按桩径大小分类n 按承台的位置分类桩基通常可从以下七方面进行分类：第8页/共107页9 一、按桩的使用功能分类一、按桩的使用功能分类竖向抗压桩竖向抗压桩竖向抗拔桩竖向抗拔桩水平受荷桩水平受荷桩复合受荷桩复合受荷桩第9页/共107页10竖向抗压桩竖向抗压桩主要承受竖向下压荷载（简称竖向主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载）的桩荷载）的桩常见的有：一般的建筑工程桩基常见的有：一般的建筑工程桩基 应进行竖向承载力计算，必要时还应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。荷载。第10页/共107页11n主要承受竖向上拔荷载的桩主要承受竖向上拔荷载的桩n如如抗浮桩抗浮桩、板桩墙后的锚桩板桩墙后的锚桩等。拉等。拉拔荷载依靠桩侧摩阻力来承担拔荷载依靠桩侧摩阻力来承担n应进行桩身强度和抗裂计算以及抗应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算拔承载力验算竖向抗拔桩竖向抗拔桩第11页/共107页12n主要承受水平荷载的桩主要承受水平荷载的桩n如港口码头工程中的桩、基坑如港口码头工程中的桩、基坑工程中的桩等工程中的桩等n应进行桩身强度和抗裂验算以应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算及水平承载力和位移验算水平受荷桩水平受荷桩第12页/共107页13n承受竖向、水平荷载承受竖向、水平荷载 均较大的桩均较大的桩n如桥梁工程，尤其是如桥梁工程，尤其是 大跨径桥梁大跨径桥梁n应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。求进行验算。复合受荷桩复合受荷桩第13页/共107页14二、按桩承载性能分类二、按桩承载性能分类端承型桩端承型桩 摩擦型桩摩擦型桩第14页/共107页15摩擦型桩摩擦型桩在竖向荷载作用下，桩顶荷在竖向荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力载全部或主要由桩侧摩阻力承担的桩。承担的桩。根据桩侧摩阻力分担荷载的根据桩侧摩阻力分担荷载的比例：比例：摩擦桩摩擦桩 摩擦型桩摩擦型桩 端承摩擦桩端承摩擦桩第15页/共107页16摩擦桩和端承摩擦桩摩擦桩和端承摩擦桩摩擦桩摩擦桩 当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。端承摩擦桩端承摩擦桩 桩端持力层多为较坚实的粘土层、粉土、砂类土，且桩的长径比不很大桩端持力层多为较坚实的粘土层、粉土、砂类土，且桩的长径比不很大第16页/共107页17端承型桩端承型桩在竖向荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩在竖向荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担、桩侧摩阻力相对于桩端阻力较小端阻力承担、桩侧摩阻力相对于桩端阻力较小或可忽略不计的桩。或可忽略不计的桩。端承桩端承桩端承型端承型 摩擦端承桩摩擦端承桩第17页/共107页18端承桩端承桩 桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。不计。摩擦端承桩摩擦端承桩 桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。担，但主要由桩端阻力承受。端承桩和摩擦端承桩端承桩和摩擦端承桩第18页/共107页19三、按桩身材料分类三、按桩身材料分类天然材料桩天然材料桩混凝土桩混凝土桩钢桩钢桩水泥土桩水泥土桩特种特种(改良改良)型桩型桩 通常：通常：天然材料桩、水泥土桩称为天然材料桩、水泥土桩称为柔性桩柔性桩，一般用于地基处理，一般用于地基处理混凝土桩、钢桩称为混凝土桩、钢桩称为刚性桩刚性桩，桩基础中的桩一般应采用刚性桩，桩基础中的桩一般应采用刚性桩第19页/共107页(1)(1)天然材料桩天然材料桩按桩的制作方式，天然材料桩可分为预制桩和现场灌注桩，包括石桩、砂桩、石灰桩、按桩的制作方式，天然材料桩可分为预制桩和现场灌注桩，包括石桩、砂桩、石灰桩、木桩、竹桩和碎石桩。木桩、竹桩和碎石桩。(2)(2)水泥土桩水泥土桩水泥土桩采用现场搅拌成桩，包括深层粉体喷射搅拌桩、深层水泥搅拌桩、旋喷桩和水泥土桩采用现场搅拌成桩，包括深层粉体喷射搅拌桩、深层水泥搅拌桩、旋喷桩和加筋水泥搅拌桩加筋水泥搅拌桩n这两类桩大多用于地基处理，形成复合地这两类桩大多用于地基处理，形成复合地基基第20页/共107页(3)(3)混凝土桩混凝土桩 混凝土桩是当前使用最广泛的桩，按照施工方法的不同可分为：混凝土桩是当前使用最广泛的桩，按照施工方法的不同可分为：预制混凝土桩预制混凝土桩现场灌注混凝土桩现场灌注混凝土桩预制灌注组合混凝土桩预制灌注组合混凝土桩(4)(4)钢桩钢桩 钢桩一般为预制桩，包括型钢和钢管两大类，主要有钢管桩、钢板桩和钢桩一般为预制桩，包括型钢和钢管两大类，主要有钢管桩、钢板桩和H H形钢桩。形钢桩。第21页/共107页22四、按施工方法分类四、按施工方法分类预制桩：砼预制桩、钢桩、木桩预制桩：砼预制桩、钢桩、木桩灌注桩：直接在设计桩位处成孔，在孔内灌注桩：直接在设计桩位处成孔，在孔内 加放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。加放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。第22页/共107页23预制桩预制桩n预制混凝土桩预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，可在预制厂或现场附近预制多为钢筋混凝土桩，可在预制厂或现场附近预制桩的截面形状有方形、圆形、管形、三角形和桩的截面形状有方形、圆形、管形、三角形和T T形、形、H H形、形、I I形等异形截面形等异形截面为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身裂缝，又发展了预应力钢筋混凝土桩为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身裂缝，又发展了预应力钢筋混凝土桩PHCPHC桩、桩、PCPC桩桩n钢桩钢桩第23页/共107页24预制桩的沉桩方式预制桩的沉桩方式锤击法沉桩锤击法沉桩振动法沉桩振动法沉桩静压法沉桩静压法沉桩预制桩的沉桩方式主要有：预制桩的沉桩方式主要有：第24页/共107页捶击法沉桩捶击法沉桩适用于地基土为松散的碎石土、砂土、粉土以及可塑粘性土情况适用于地基土为松散的碎石土、砂土、粉土以及可塑粘性土情况存在环境问题：沉桩伴有噪声、振动和地层扰动存在环境问题：沉桩伴有噪声、振动和地层扰动振动法沉桩振动法沉桩适用于可塑状粘性土和砂土适用于可塑状粘性土和砂土钢桩的沉桩钢桩的沉桩静压法沉桩静压法沉桩特点：无噪声、无振动、无冲击力、施工应力小、桩顶不易损坏，沉桩精度高特点：无噪声、无振动、无冲击力、施工应力小、桩顶不易损坏，沉桩精度高缺点：分节压入，影响沉桩效率缺点：分节压入，影响沉桩效率第25页/共107页26灌注桩灌注桩n沉管灌注桩沉管灌注桩n钻（冲、磨）孔灌注桩钻（冲、磨）孔灌注桩n挖孔桩挖孔桩n爆扩孔灌注桩爆扩孔灌注桩特点：特点：含钢量低，造价低含钢量低，造价低几乎能在各种地质条件下成孔几乎能在各种地质条件下成孔单桩承载力很大单桩承载力很大能依持力层的起伏相应调整桩长能依持力层的起伏相应调整桩长施工工艺简单施工工艺简单第26页/共107页27沉管灌注桩沉管灌注桩用锤击沉管打桩机或振动沉管打桩机，将钢管沉入土中成孔，边灌注混凝土、边用锤击沉管打桩机或振动沉管打桩机，将钢管沉入土中成孔，边灌注混凝土、边拔除钢管并安放钢筋笼而形成的灌注桩拔除钢管并安放钢筋笼而形成的灌注桩桩长桩长20m20m以内以内可打至硬塑粘土层或中、粗砂层可打至硬塑粘土层或中、粗砂层优点：设备简单，沉桩进度快，成本低优点：设备简单，沉桩进度快，成本低缺点：易产生颈缩、吊脚桩、断桩、局部夹土、混凝土离析、强度不足等问题缺点：易产生颈缩、吊脚桩、断桩、局部夹土、混凝土离析、强度不足等问题第27页/共107页28钻（钻（冲、磨冲、磨）孔灌注桩）孔灌注桩将桩孔位置的土排至地面，然后清理孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇筑混凝土将桩孔位置的土排至地面，然后清理孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇筑混凝土 螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩地下水位以上地下水位以上 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩适用范围广适用范围广优点：能进入岩层，桩刚度大优点：能进入岩层，桩刚度大 承载力高、桩身变形很小承载力高、桩身变形很小第28页/共107页29挖孔桩挖孔桩桩孔由人工挖掘而成。当桩孔直径较大、桩孔较深时，桩孔由人工挖掘而成。当桩孔直径较大、桩孔较深时，采用红砖、混凝土或钢筋混凝土支护孔壁。采用红砖、混凝土或钢筋混凝土支护孔壁。适合在无水及少水的较稳定土层中施工适合在无水及少水的较稳定土层中施工若桩端土层较稳定，可将桩孔下端挖掘成扩大头，使单若桩端土层较稳定，可将桩孔下端挖掘成扩大头，使单桩承载力大幅度提高。桩承载力大幅度提高。桩孔直径一般为桩孔直径一般为8008002000mm2000mm桩深一般不超过桩深一般不超过30m30m。成孔完毕后，进行清孔及混凝土封底工作，再将钢筋笼成孔完毕后，进行清孔及混凝土封底工作，再将钢筋笼吊放入孔内吊放入孔内根据孔内积水情况进行常规混凝土灌注或水下混凝土灌根据孔内积水情况进行常规混凝土灌注或水下混凝土灌注注第29页/共107页30爆扩孔灌注桩爆扩孔灌注桩就地成孔，在孔底放入炸药并灌注适量混凝土后，用炸药爆炸扩大孔底，再安放钢筋笼、灌注桩身混凝土就地成孔，在孔底放入炸药并灌注适量混凝土后，用炸药爆炸扩大孔底，再安放钢筋笼、灌注桩身混凝土而成的桩而成的桩扩大头直径一般取桩身直径的扩大头直径一般取桩身直径的2 23 3倍倍桩长不超过桩长不超过10m10m最适合于在粘土中成型，支撑在坚硬密实土层上最适合于在粘土中成型，支撑在坚硬密实土层上第30页/共107页 钻孔桩施工钻孔桩施工第31页/共107页 挖孔桩施工挖孔桩施工第32页/共107页 挖孔桩施施工挖孔桩施施工第33页/共107页 挖孔桩钢筋笼挖孔桩钢筋笼第34页/共107页CFG桩桩第35页/共107页36五、按成桩方法的挤土效应分类五、按成桩方法的挤土效应分类挤土桩挤土桩部分挤土桩部分挤土桩非挤土桩非挤土桩 不同成桩方法对桩周围土层的扰动程度不同，不同成桩方法对桩周围土层的扰动程度不同，桩承载力的发挥和计算参数的选用也不同。一般桩承载力的发挥和计算参数的选用也不同。一般可分为可分为第36页/共107页37挤土桩挤土桩主要包括主要包括实心预制桩实心预制桩、沉管灌注桩沉管灌注桩及及夯扩桩夯扩桩。在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，使桩周土层受到严重扰动，土的原始结在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，使桩周土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质有很大改变（与原始状态相比）。构遭到破坏，土的工程性质有很大改变（与原始状态相比）。若在饱和软土层中沉桩，会产生很大的超孔隙水压力若在饱和软土层中沉桩，会产生很大的超孔隙水压力使桩周围土体出现隆起及水平位移使桩周围土体出现隆起及水平位移使附近已打设的桩被抬起或产生水平位移使附近已打设的桩被抬起或产生水平位移使邻近建筑物出现开裂或破坏使邻近建筑物出现开裂或破坏施工噪音较大，但不存在泥浆及弃土污染问题施工噪音较大，但不存在泥浆及弃土污染问题方法得当时，单方混凝土材料所提供的承载力较高方法得当时，单方混凝土材料所提供的承载力较高第37页/共107页38部分挤土桩部分挤土桩在成桩过程中，桩周围的土受到相对较少在成桩过程中，桩周围的土受到相对较少的扰动，土的原状结构和工程性质的变化的扰动，土的原状结构和工程性质的变化不明显。不明显。主要有打入小截面的主要有打入小截面的I I型和型和H H型钢桩、钢板型钢桩、钢板桩，开口式的钢管桩桩，开口式的钢管桩(管内土挖除管内土挖除)，和螺，和螺旋桩等。旋桩等。第38页/共107页39非挤土桩非挤土桩在成桩过程中，将与桩体积相同的土挖出，因而桩周围的土受到较轻的扰动。施在成桩过程中，将与桩体积相同的土挖出，因而桩周围的土受到较轻的扰动。施工时，无挤土作用，但有应力松弛现象。工时，无挤土作用，但有应力松弛现象。其设备噪音较挤土桩小，但废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。其设备噪音较挤土桩小，但废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。主要包括各种型式的挖孔桩或主要包括各种型式的挖孔桩或泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩、泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩、井筒管井筒管柱和预钻孔埋桩等。柱和预钻孔埋桩等。第39页/共107页40六、按桩径大小分类六、按桩径大小分类小桩小桩 桩径桩径d250mmd250mm。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。小桩多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。中等直径桩中等直径桩 250mmd800mm250mmd80L/d80）可取）可取S S606080 mm80 mm对应的荷载对应的荷载 一一 单桩轴向荷载的传递机理单桩轴向荷载的传递机理4.4.单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式第63页/共107页64单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：1）桩桩身身的的材材料料强强度度；2）地地层层的的支支承承力力。设设计计时时分分别别按按这这两两方方面面确确定定后后取取其其中中的的小小值值。如如按按桩桩的的静静载载试验就兼顾了这两方面。试验就兼顾了这两方面。按按材材料料强强度度计计算算低低承承台台桩桩基基的的单单桩桩承承载载力力时时，可可视视桩桩作作轴轴心心受受压压杆杆件件，而而不不考考虑虑纵纵向向压压屈屈的的影影响响，这这由由于于桩桩周周存存在在土土的的约约束束；而而对对于于通通过过很很厚厚的的软软粘粘土土层层而而支支承承在在岩岩层层上上的的端端承承桩桩或或承承台台底底面面以以下下存存在在可可液液化化土土层层的的桩桩以以及及高高承承台台桩桩基基，则则应应考考虑虑压压屈屈的的影响。影响。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力二、单桩竖向承载力的确定二、单桩竖向承载力的确定第64页/共107页65单单桩桩极极限限承承载载力力Qu由由总总极极限限侧侧阻阻力力Qsu和和总总极极限限端端阻阻力力Qbu组组成成，若若忽忽略略二二者者间间的的相相互互影影响响，可可表表示示为：为：p单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值Ra:桩周第桩周第i层土厚度层土厚度li内相应的桩身周长内相应的桩身周长桩底面积桩底面积持力层极限持力层极限端阻力端阻力第第i层土的极层土的极限侧阻力限侧阻力安全系数安全系数K=2K=2第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力分项安全系数分项安全系数第第i层土的侧阻层土的侧阻力特征值力特征值持力层端阻持力层端阻力特征值力特征值二、单桩竖向承载力的确定二、单桩竖向承载力的确定第65页/共107页66第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力二、单桩竖向承载力的确定二、单桩竖向承载力的确定p由由于于侧侧阻阻与与端端阻阻呈呈异异步步发发挥挥，工工作作荷荷载载下下，侧侧阻阻已已发发挥挥大大部部分分，而而端端阻阻只只发发挥挥了了很很小小一一部部分分。因因此此，一一般般情况下情况下:p对于短粗的支承在基岩上的桩：对于短粗的支承在基岩上的桩：p分分项项安安全全系系数数的的大大小小与与桩桩型型、桩桩侧侧与与桩桩端端土土的的性性质质、桩桩的的长长径径比比、成成桩桩工工艺艺与与质质量量等等因因素素相相关关，虽虽然然采采用用分分项项安安全全系系数数确确定定比比单单一一安安全全系系数数更更符符合合桩桩的的实实际际工工作作性性状状，但但付付诸诸应应用用，还还有有待待积积累累，现现行行规规范范还还是是采采用单一安全系数。用单一安全系数。第66页/共107页67二、单桩竖向承载力的确定二、单桩竖向承载力的确定建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范对单桩竖向承载力特征值的确对单桩竖向承载力特征值的确定规定如下：定规定如下：n1 1）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜小于总桩数的确定。在同一条件下的试桩数量，不宜小于总桩数的1 1，且不应小于，且不应小于3 3根。根。静载荷试验静载荷试验 将单桩竖向的极限承载力将单桩竖向的极限承载力QuQu除以安全系数除以安全系数2 2，作为单，作为单桩竖向承载力特征值桩竖向承载力特征值RaRan2 2）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定值。探及标贯试验参数确定值。原位测试参数原位测试参数n0 0）按土的抗剪强度指标确定，详见教材）按土的抗剪强度指标确定，详见教材p133p133136136（非（非规范推荐方法）规范推荐方法）第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力(4-22)第67页/共107页4 4）当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估）当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值算单桩竖向承载力特征值：岩石饱和单轴抗岩石饱和单轴抗压强度标准值压强度标准值折减系数，由地区经验确定，折减系数，由地区经验确定，或对完整岩体取或对完整岩体取0.50.5；较完整；较完整岩体取岩体取0.20.2-0.50.5第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力式中式中q qpapa 桩端岩石承载力特征值，可由岩基载荷试验桩端岩石承载力特征值，可由岩基载荷试验确定，也可按下式确定：确定，也可按下式确定：3 3）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：第68页/共107页 Q Qu u、q qsiusiu、q qpupu的确定通常采用下列几的确定通常采用下列几种方法：种方法：原型试验法原型试验法静载荷试验静载荷试验静力学计算法静力学计算法原位测试法原位测试法经验参数法经验参数法第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第69页/共107页701、原型试验法、原型试验法n原型原型静载荷试验静载荷试验是传统的也是最可靠的确定承载力的方法。它不仅可确定桩是传统的也是最可靠的确定承载力的方法。它不仅可确定桩的极限承载力，而且通过埋设各类测试元件可获得桩身轴力、桩侧阻力、桩的极限承载力，而且通过埋设各类测试元件可获得桩身轴力、桩侧阻力、桩端阻力、荷载端阻力、荷载沉降关系等诸多资料。沉降关系等诸多资料。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第70页/共107页71 n对于挤土桩，由于土体因打桩扰动而降低的强度有待随时间而恢复（对于挤土桩，由于土体因打桩扰动而降低的强度有待随时间而恢复（土的触变性土的触变性），因此在桩设置后需间隔一段时间才开始载荷试验。所需的，因此在桩设置后需间隔一段时间才开始载荷试验。所需的间歇时间间歇时间：第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力砂类土砂类土不得少于不得少于1010天天粉土和粘性土粉土和粘性土不得少于不得少于1515天天饱和软粘土饱和软粘土不得少于不得少于2525天天。1、原型试验法、原型试验法第71页/共107页72 n在同一条件下，进行静载荷试验的桩数不宜少于总桩数的在同一条件下，进行静载荷试验的桩数不宜少于总桩数的1%，并不应少于，并不应少于3根根。n关于单桩竖向静载（抗压）试验的方法、终止加载条件以及单桩竖向承载力标准值的确定详见关于单桩竖向静载（抗压）试验的方法、终止加载条件以及单桩竖向承载力标准值的确定详见建筑桩基技建筑桩基技术规范术规范JGJ9494。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力1、原型试验法、原型试验法第72页/共107页73n单桩静载试验结果的极限承载力取值方法：单桩静载试验结果的极限承载力取值方法：1.1.根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力对于陡降型对于陡降型Q QS S曲线取为发生明显陡降的起始点。曲线取为发生明显陡降的起始点。2.2.根据沉降量确定极限承载力根据沉降量确定极限承载力对于缓变型对于缓变型Q QS S曲线一般可取曲线一般可取S S40406060 mm mm对应的荷载；对应的荷载；对于大直径桩可取对于大直径桩可取S S(0.03(0.030.06)D0.06)D所对应的荷载值；所对应的荷载值；对于细长桩（对于细长桩（L/d80L/d80）可取）可取S S60608080 mm mm对应的荷载；对应的荷载；3.3.根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力取取S Slgtlgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力1、原型试验法、原型试验法第73页/共107页742、静力学计算法、静力学计算法 根据桩侧阻力、桩端阻力的破坏机理，按静力学原理，分别对桩侧阻力和桩端根据桩侧阻力、桩端阻力的破坏机理，按静力学原理，分别对桩侧阻力和桩端阻力进行计算。由于计算模式、强度参数实际的某些差异，计算结果的可靠性阻力进行计算。由于计算模式、强度参数实际的某些差异，计算结果的可靠性受到限制，往往只用于一般工程或重要工程的初步设计阶段，或与其他方法综受到限制，往往只用于一般工程或重要工程的初步设计阶段，或与其他方法综合比较来确定承载力。合比较来确定承载力。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第74页/共107页753、原位测试法、原位测试法对地基土进行原位测试，利用桩的静载荷试验与原位测试参数间的关系，确定对地基土进行原位测试，利用桩的静载荷试验与原位测试参数间的关系，确定桩的侧阻力和端阻力。常用的原位测试法有桩的侧阻力和端阻力。常用的原位测试法有静力触探法静力触探法(CPTCPT)、标准贯入试验标准贯入试验法法(SPTSPT)、旁压试验法旁压试验法(PMTPMT)。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第75页/共107页764、经验参数法、经验参数法有关部门通过对大量工程实践及试桩资料统计分析，得出了土的物理指标与各类桩型的摩阻力及端阻力的有关部门通过对大量工程实践及试桩资料统计分析，得出了土的物理指标与各类桩型的摩阻力及端阻力的相应关系经验值，即相应关系经验值，即经验参数经验参数。根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力。根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第76页/共107页77n一级建筑桩基应采用一级建筑桩基应采用现场静载荷试验现场静载荷试验，并给合静力触，并给合静力触探、标准贯入等探、标准贯入等原位测试方法原位测试方法综合确定；综合确定；n二级建筑桩基应根据二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数静力触探、标准贯入、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。等估算，并参照地质条件相同的试桩资料，综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，仍应由当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，仍应由现场静载试验现场静载试验确定；确定；n对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力力经验参数经验参数估算。估算。上述规定明确了静载试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验上述规定明确了静载试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。的补充。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范(JGJ94-94)(JGJ94-94)对单桩竖向极限对单桩竖向极限承载力标准值的确定规定如下：承载力标准值的确定规定如下：第77页/共107页78三、竖向荷载下的群桩效应三、竖向荷载下的群桩效应由两根以上桩组成的桩基称为由两根以上桩组成的桩基称为群桩基础群桩基础，群桩基础中的每根桩称为，群桩基础中的每根桩称为基桩基桩。高层建筑桩基通常为低承台式，群桩基础受竖向荷载后，承台、桩群与土形成一个高层建筑桩基通常为低承台式，群桩基础受竖向荷载后，承台、桩群与土形成一个相互作用、共同工作体系，其变形和承载力均受相互作用的影响。相互作用、共同工作体系，其变形和承载力均受相互作用的影响。群桩中群桩中基桩基桩的工作性状（承载力和沉降）明显不同于（独立）单桩，群桩承载力并的工作性状（承载力和沉降）明显不同于（独立）单桩，群桩承载力并不一定等于各单桩承载力之和，群桩的沉降通常也明显地超过单桩。这种现象称之不一定等于各单桩承载力之和，群桩的沉降通常也明显地超过单桩。这种现象称之为为群桩效应。群桩效应。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第78页/共107页79三、竖向荷载下的群桩效应三、竖向荷载下的群桩效应群桩效应系数群桩效应系数 通常用通常用群桩效应系数群桩效应系数来衡量群桩中各根单桩（基桩）的平均承载力比独立单桩降来衡量群桩中各根单桩（基桩）的平均承载力比独立单桩降低或升高的幅度。低或升高的幅度。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力式中：式中：群桩基础的承载力，群桩基础的承载力，各根单桩的承载力各根单桩的承载力之和。之和。第79页/共107页801.1.端承型群桩端承型群桩由端承桩组成的群桩基础，由端承桩组成的群桩基础，通过承台传递到各桩顶的竖通过承台传递到各桩顶的竖向荷载，其大部分由桩身直向荷载，其大部分由桩身直接传递到桩端。因此，端承接传递到桩端。因此，端承型群桩中基桩（桩群中的单型群桩中基桩（桩群中的单桩）与（独立）单桩相近，桩）与（独立）单桩相近，端承型群桩的承载力可近似端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和，取为各单桩承载力之和，即即=1。第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第80页/共107页812.2.摩擦型群桩摩擦型群桩n由摩擦型桩组成的群桩，由摩擦型桩组成的群桩，其桩顶竖向荷载大部分其桩顶竖向荷载大部分通过桩侧阻力传递到桩通过桩侧阻力传递到桩侧和桩端土层中，其余侧和桩端土层中，其余部分由桩端承受。部分由桩端承受。n低承台群桩，由于桩端低承台群桩，由于桩端的贯入变形和桩身弹性的贯入变形和桩身弹性压缩，压缩，承台底土也产生承台底土也产生一定一定第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力反力反力，使得承台底土、桩间土、桩端土都参与工作，使得承台底土、桩间土、桩端土都参与工作，形成形成承台、桩、土共同工作承台、桩、土共同工作。第81页/共107页n影响群桩效应的主要因素：影响群桩效应的主要因素：群桩自身的几何特征：承台的设置方式（高、低承台）、群桩自身的几何特征：承台的设置方式（高、低承台）、桩间距桩间距、桩长、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数；及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数；桩侧及桩端的土性及其分布、成桩工艺。桩侧及桩端的土性及其分布、成桩工艺。n群桩效应具体反映在以下几个方面：群桩效应具体反映在以下几个方面：群桩的侧阻力、端阻力、承台土反力、桩顶荷载分布、群桩的破坏模式、群桩的侧阻力、端阻力、承台土反力、桩顶荷载分布、群桩的破坏模式、群桩的沉降及其随荷载的变化。群桩的沉降及其随荷载的变化。n摩擦型群桩的沉降大于独立单桩摩擦型群桩的沉降大于独立单桩n摩擦型群桩的群桩效率系数可能大于摩擦型群桩的群桩效率系数可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1第第3 3节节 桩的竖向承载力桩的竖向承载力第82页/共107页83单桩沉降计算单桩沉降计算单桩沉降由以下三部分组成：单桩沉降由以下三部分组成：n桩身弹性压缩桩身弹性压缩n桩侧阻力引起的桩端下土体压缩桩侧阻力引起的桩端下土体压缩n桩端荷载引起的桩端下土体压缩桩端荷载引起的桩端下土体压缩单桩沉降计算方法较多，可参考相关参考书。单桩沉降计算方法较多，可参考相关参考书。第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第83页/共107页84群桩的沉降主要是由桩间土的压缩变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用群桩的沉降主要是由桩间土的压缩变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用产生的整体压缩变形两部分组成。产生的整体压缩变形两部分组成。通常不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响。采用通常不考虑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单向压缩分层总和法。群桩沉降计算群桩沉降计算第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第84页/共107页85群桩沉降计算群桩沉降计算单向压缩分层总和法单向压缩分层总和法桩端平面下第桩端平面下第j j层土第层土第i i个分层在个分层在自重应力至自重应力加附加应力自重应力至自重应力加附加应力作用段作用段的压缩模量的压缩模量(MPa)(MPa)：桩端平面以下压缩桩端平面以下压缩层范围内土层总数层范围内土层总数竖向附加应力竖向附加应力经验系数经验系数第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第85页/共107页86群桩的沉降主要是由桩间土的压缩变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用群桩的沉降主要是由桩间土的压缩变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用产生的整体压缩变形两部分组成。产生的整体压缩变形两部分组成。通常不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响。采用通常不考虑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单向压缩分层总和法。地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论，按下列方法计算：地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论，按下列方法计算：实体深基础实体深基础(柱距不大于柱距不大于6d)6d)明德林应力公式明德林应力公式群桩沉降计算群桩沉降计算单向压缩分层总和法单向压缩分层总和法第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第86页/共107页87群桩沉降计算群桩沉降计算单向压缩分层总和法单向压缩分层总和法按实体深基础计算：考虑扩散作用考虑扩散作用(a(a图图)公式（公式（4-274-27）不考虑扩散作用不考虑扩散作用(b(b图图)公式（公式（4-284-28）两者不同在于：是否考两者不同在于：是否考虑桩侧土中应力的扩散虑桩侧土中应力的扩散作用。作用。第第4 4节节 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算第87页/共107页88注意：出现负摩阻力的原因及预防措施。第第5 5节节 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题第88页/共107页当土体相对于桩身向下位移时，土体不仅不能起扩散桩身轴向力的作用，反而会当土体相对于桩身向下位移时，土体不仅不能起扩散桩身轴向力的作用，反而会产生下拉的摩阻力，使桩身的轴力增大，该下拉的摩阻力称为产生下拉的摩阻力，使桩身的轴力增大，该下拉的摩阻力称为负摩阻力负摩阻力。负摩阻力的存在，负摩阻力的存在，增大增大了桩身荷载和桩基的沉降了桩身荷载和桩基的沉降负摩阻力概念负摩阻力概念Fn第第5 5节节 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题第第5 5节节 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题第89页/共107页90产生负摩阻力的条件产生负摩阻力的条件土相对桩向下的位移土相对桩向下的位移桩周土在自重作用