桩基基础及其它深挖基础.pptx

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1、据古籍据古籍法苑珠林法苑珠林记载，塔基记载，塔基是在淤泥中打下木桩而形成的。是在淤泥中打下木桩而形成的。超化寺塔，位于郑州新密县原超化寺遗址上，建超化寺塔，位于郑州新密县原超化寺遗址上，建于唐开元二年（公元于唐开元二年（公元714714年）。平面呈正方形，年）。平面呈正方形，共十三层，高约共十三层，高约2828米。米。第1页/共94页建于北宋天圣年间建于北宋天圣年间1023-10321023-1032的山西太原晋祠圣母殿，是采的山西太原晋祠圣母殿，是采用桩基的古建筑，至今保存完好。用桩基的古建筑，至今保存完好。第2页/共94页 （1 1 1 1）地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均

2、或荷载不均，不能）地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变满足上部结构对不均匀变 形的要求。形的要求。（2 2 2 2）地基软弱，采用地基加固措施不合适，或地基土性特殊，如存在可液化土）地基软弱，采用地基加固措施不合适，或地基土性特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土层、自重湿陷性黄土、膨胀土 及季节性冻土等。及季节性冻土等。（3 3 3 3）除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷）除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用。载作用。（4 4 4 4）上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；

3、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。（5 5 5 5）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、钻采平台。如桥梁、码头、钻采平台。（6 6 6 6）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。桩基础的适用性 第3页/共94页（1 1 1 1）选择桩的类型和几何尺寸；）选择桩的类型和几何尺寸；（2 2 2 2）确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值；）确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值；（

4、3 3 3 3）确定桩的数量、间距和布桩方式；）确定桩的数量、间距和布桩方式；（4 4 4 4）验算桩基的承载力和沉降；）验算桩基的承载力和沉降；（5 5 5 5）桩身结构设计；）桩身结构设计；（6 6 6 6）承台设计；）承台设计；（7 7 7 7）绘制桩基施工图。）绘制桩基施工图。桩基设计内容第4页/共94页桩基设计原则 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94-94JGJ94-94JGJ94-94JGJ94-94）规定：建筑桩基采用以概率理论为基础）规定：建筑桩基采用以概率理论为基础的极限状的极限状 态设计法，并按极限状态设计表达式计算。态设计法，并按极限状态设计表达式计算。（1 1

5、 1 1）承载能力极限状态：应于桩基受荷达到最大承裁能力导致整体失稳或）承载能力极限状态：应于桩基受荷达到最大承裁能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变发生不适于继续承载的变 形；形；（2 2 2 2）正常使用极限状态：对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规）正常使用极限状态：对应于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定的限值或桩基达到耐久性要 求的某项限值。求的某项限值。第5页/共94页4.2 4.2 4.2 4.2 桩的分类与质量检测桩的分类与质量检测 低承台桩：低承台桩基的承低承台桩：低承台桩基的承台底面位于地面以下台底面位于地面以下高承台桩：承台底面位于

6、地高承台桩：承台底面位于地面以上面以上第6页/共94页按承载性状分类按承载性状分类摩擦型桩摩擦型桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承型桩端承型桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩第7页/共94页按施工方法分类按施工方法分类 锤击打入振动打入静压预制桩预制桩混凝土预制桩混凝土预制桩钢桩钢桩木桩木桩预制桩预制桩打入方式第8页/共94页实心方桩：截面实心方桩：截面300-500mm300-500mm300-500mm300-500mm 桩长桩长25-30m25-30m25-30m25-30m 分节长度分节长度12m12m12m12m配筋：主要受起吊、运输、吊立配筋：主要受起吊、运输、吊立和沉桩等各阶

7、段的应力控制和沉桩等各阶段的应力控制 预应力混凝土管桩：预应力混凝土管桩：先张法离心成型法制作先张法离心成型法制作高压蒸汽养护（高压蒸汽养护（PHC PHC PHC PHC 管桩）管桩）混凝土强度等级混凝土强度等级 C80C80C80C80未经高压蒸汽养护（未经高压蒸汽养护（PCPCPCPC管桩）管桩）混凝土强度等级：混凝土强度等级：C60-C80C60-C80C60-C80C60-C80外径为外径为300-600mm300-600mm300-600mm300-600mm，节长节长5-13m5-13m5-13m5-13m。第9页/共94页三股钢绞线大管桩与其它大管桩系列产品技术参数一览表三股钢

8、绞线大管桩与其它大管桩系列产品技术参数一览表 C2 型 号 A0 A1 A2 B1 B2 C1 新型桩 外 径（mm）1000 1200 1200 1200 1200 1400 1400 1200 壁 厚（mm）130 130 130 145 145 150 150 145 预留孔数 18 20 20 16 18 18 20 16 钢绞线数量（束）18 20 20 32 36 36 40 48 轴向承载力（kN）8514 10646 10105 10887 10554 13610 13280 9600 含混凝土拉应力抗裂弯矩（kNm）719 1032 1250 1435 1571 2200 2

9、139 1944 破坏弯矩（kNm）1055 1468 1846 2180 2360 3000 3148 2767 第10页/共94页第11页/共94页上海宝山钢铁集团马迹山港的上海宝山钢铁集团马迹山港的2525万吨级海上钢桩万吨级海上钢桩 图一：电弧喷涂图一：电弧喷涂图二：防腐施工后图二：防腐施工后图三：打桩现场图三：打桩现场图四：防腐处理图四：防腐处理第12页/共94页锤击法锤击法 135135桩机桩机+D100+D100柴油桩锤施工柴油桩锤施工桩锤桩锤桩桩斜撑斜撑立柱立柱立柱支撑立柱支撑车体车体第13页/共94页导杆式柴油打桩锤导杆式柴油打桩锤筒式柴油打桩锤筒式柴油打桩锤第14页/共94

10、页液压桩锤具有桩锤短，打击力大，回跳次数多，噪音低，无油烟，燃料液压桩锤具有桩锤短，打击力大，回跳次数多，噪音低，无油烟，燃料省等特点省等特点 第15页/共94页第16页/共94页静压法第17页/共94页沉桩深度一般应根据地质资料及结构设计要沉桩深度一般应根据地质资料及结构设计要求估算，施工时以最后贯入度和桩尖设计标求估算，施工时以最后贯入度和桩尖设计标高两方面控制。高两方面控制。最后贯入度系指沉至某标高时，每次锤击的最后贯入度系指沉至某标高时，每次锤击的沉入量，通常以最后每阵的平均贯入量表示。沉入量，通常以最后每阵的平均贯入量表示。锤击法常以锤击法常以1010次锤击为一阵次锤击为一阵 振动沉

11、桩以振动沉桩以minmin为一阵为一阵 最后贯入度则根据计算或地区经验确定，一最后贯入度则根据计算或地区经验确定，一般可取最后两阵的平均贯入度为般可取最后两阵的平均贯入度为10-50mm/10-50mm/阵。阵。第18页/共94页 灌注桩 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下设钢筋笼（也有直接插筋或省去钢筋的)再浇灌混凝土而成。其横截面呈圆形，可以做成大直径和扩底桩；保证灌注桩承载力的关键在于桩身的成型及混凝土质量第19页/共94页（1 1）沉管灌注桩）沉管灌注桩打桩机就位打桩机就位灌注混凝土灌注混凝土沉管沉管边拔管边振动边拔管边振动安放钢筋笼继续浇安放钢筋笼继续浇灌混凝土灌混凝土成型

12、成型沉管灌注桩沉管灌注桩锤击锤击：直径：直径300-500mm300-500mm，桩长，桩长20m20m 振动振动：直径：直径300-500mm300-500mm，内击式沉管灌注桩（弗朗基桩）内击式沉管灌注桩（弗朗基桩）吊脚桩缩颈桩第20页/共94页（2 2 2 2）钻）钻(冲冲)孔灌注桩孔灌注桩 钻（冲）孔灌注桩用钻机钻（冲）孔灌注桩用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻、旋转水冲钻等）钻如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻、旋转水冲钻等）钻土成孔，然后清除孔底残渣，安土成孔，然后清除孔底残渣，安 放钢筋笼，浇灌混凝土。放钢筋笼，浇灌混凝土。有的钻机成孔后，可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇注混

13、凝有的钻机成孔后，可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇注混凝土后在底土后在底 端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于3 3 3 3倍桩身直径。倍桩身直径。泥浆护壁，泥浆应选用膨润土或高塑性粘土在现场加水搅拌制成，一般要泥浆护壁，泥浆应选用膨润土或高塑性粘土在现场加水搅拌制成，一般要 求求其比重为其比重为1.1-1.151.1-1.151.1-1.151.1-1.15，粘度为，粘度为10-25s10-25s10-25s10-25s，含砂率，含砂率66695%95%95%95%。施工时泥浆水面。施工时泥浆水面应高出地下水面应高出地下水面lm lm lm lm

14、以上，清孔后在水下浇灌混凝土。以上，清孔后在水下浇灌混凝土。常用桩径：为常用桩径：为800800800800、1000100010001000、1200mm1200mm1200mm1200mm等。等。最大优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方最大优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。便地进行水下施工。第21页/共94页TS-22TS-22型长螺旋钻机型长螺旋钻机YCJF-25YCJF-25型全液压冲击反循环钻机型全液压冲击反循环钻机 1.2-1.5m1.2-1.5m400-600mm400-600mm第22页/共94页第23页/

15、共94页（3 3 3 3）挖孔桩）挖孔桩 挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，逐段边挖孔桩可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、安装钢开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌筋笼及浇灌 混凝土而成。混凝土而成。内径应内径应 800mm800mm800mm800mm，开挖直径开挖直径 1000mm1000mm1000mm1000mm，护壁厚护壁厚 100mm100mm100mm100mm，每节高每节高500-1000mm500-1000mm500-1000mm500-1000mm，桩身长度宜限制在桩身长度宜限制在40m40m40m40m以内。以内。特点：特点

16、：直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单、噪音小、场区内各桩可同时施工，且桩径简单、噪音小、场区内各桩可同时施工，且桩径大，适大，适 应性强，比较经济。应性强，比较经济。第24页/共94页第25页/共94页按桩的设置效应分类按桩的设置效应分类 排挤作用将使土的天然排挤作用将使土的天然 结构、应力状态和性质发生很大变化，从而影响桩的结构、应力状态和性质发生很大变化，从而影响桩的承载力和变形性质。这些影响统称为桩的设置效应。承载力和变形性质。这些影响统称为桩的设置效应。按设置效应可分为下列三类：按设置效应可分为下列三类：（1 1 1 1）非挤土桩：如钻）非

17、挤土桩：如钻(冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩，因设冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩，因设置过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作置过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作 用，并可能向桩孔内移动，使土的抗用，并可能向桩孔内移动，使土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。（2 2 2 2）小量挤土桩：）小量挤土桩：冲击成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩、H H H H型钢桩、开口钢管桩和开口预应力型钢桩、开口钢管桩和开口预应力混凝土管桩等。在桩的设置过程中对桩周土体稍混凝土管桩等。在桩的设置过程中对桩周土体稍 有排挤作用，但土的强度荷变形有排挤作用，但土的强度荷

18、变形性质变化不大。性质变化不大。（3 3 3 3）挤土桩）挤土桩 ：实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等在：实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等在锤击和振动贯人过程中都要将桩位处的土体锤击和振动贯人过程中都要将桩位处的土体 大量排挤开，使土体结构严重扰动破大量排挤开，使土体结构严重扰动破坏，对土的强度及变形性质影响较大。坏，对土的强度及变形性质影响较大。第26页/共94页 单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基础。通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力途径础。通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力途径和和 单桩承载力的构

19、成及其发展过程，以及单桩的破单桩承载力的构成及其发展过程，以及单桩的破坏机理等，对正确评价单桩轴向承载力设计值具有一坏机理等，对正确评价单桩轴向承载力设计值具有一定的指导意义。定的指导意义。4.3 4.3 竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能第27页/共94页N0=Q由深度由深度z z处微元处微元dzdz上静力平衡：上静力平衡：z z与与N NZ Z关系：关系：桩端阻力桩端阻力=桩底轴力桩底轴力桩侧总阻力：桩侧总阻力：u up p桩周长桩周长桩顶位移桩顶位移 0 0=s=sZ Z截面：截面：Z=lZ=l时：时：桩的荷载传递桩的荷载传递第28页/共94页若通过沿桩身若干截面预先埋设应

20、力量测元件（传感器）可获得桩身轴力若通过沿桩身若干截面预先埋设应力量测元件（传感器）可获得桩身轴力N Ns s分布分布图，可利用上式求出图，可利用上式求出 z z和和 z z分布图。分布图。传感器传感器第29页/共94页桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力和桩端阻力 桩侧土压力系数桩侧土压力系数“拱作用拱作用”。vcvc 不一定等于覆盖应力不一定等于覆盖应力uu粘性土粘性土 46mm46mm砂土砂土 610mm.610mm.第30页/共94页单桩的破坏模式：单桩的破坏模式：单桩在轴向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、单桩在轴向荷载作用下，其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪

21、强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型桩的尺寸以及桩的类型 屈曲破坏屈曲破坏 桩底坚埂、桩侧软弱，无约束；桩桩底坚埂、桩侧软弱，无约束；桩在轴向荷裁作用在轴向荷裁作用 下如同一细长压杆出现下如同一细长压杆出现纵向挠曲破坏。纵向挠曲破坏。“陡降型陡降型”破坏破坏整体剪切破坏整体剪切破坏 当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到强度较高的土层，且桩的低的土层，达到强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩底土层不能阻止滑动土楔长度不大时，桩底土层不能阻止滑动土楔的形成，发生整体剪切破坏。的形成，发生整体剪切破坏。第31页/共94页刺入破坏刺入破坏 当桩的入土深度较

22、大或桩周土层抗剪当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向力作用下将出现强度较均匀时，桩在轴向力作用下将出现刺入破坏。刺入破坏。桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受、桩端桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受、桩端阻力极微，桩的沉降量较大。阻力极微，桩的沉降量较大。当桩周土质较弱时，当桩周土质较弱时，Q-sQ-sQ-sQ-s曲线曲线“渐进破渐进破坏坏”的缓变型，无明显拐点，极限荷载难的缓变型，无明显拐点，极限荷载难以判断，承载力主要由以判断，承载力主要由s s s su u u u确定；确定；当桩周土抗剪强度较高时、当桩周土抗剪强度较高时、Q-sQ-sQ-sQ-s曲线可曲线可能为陡降型，有明显能为陡

23、降型，有明显 拐点、桩的承载力主拐点、桩的承载力主要取决要取决 于桩周土的强度。于桩周土的强度。第32页/共94页桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力（1 1）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；（2 2）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。（3 3）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。QQN Nl l负摩阻力负摩阻力正摩阻力正摩阻力第33页/共94页中性点深度中性点深度l

24、la a应按桩周土层沉降与桩的沉降相等的条件确定应按桩周土层沉降与桩的沉降相等的条件确定单桩负摩阻力标准值：单桩负摩阻力标准值：桩周负摩阻力系数桩周负摩阻力系数桩周第桩周第i i层土平均竖向有效上覆压力层土平均竖向有效上覆压力(KPa)(KPa)第34页/共94页经验公式：经验公式：软土或中等强度粘土：软土或中等强度粘土：砂土：砂土：土的不排水抗剪强度土的不排水抗剪强度桩周第桩周第i i层土经钻杆长度修层土经钻杆长度修正后的平均标准贯入实验击正后的平均标准贯入实验击数数桩侧总的负摩阻力：桩侧总的负摩阻力：桩的周长桩的周长中性点以上各土层厚中性点以上各土层厚度度第35页/共94页4.4 4.4

25、4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定 按材料强度确定按材料强度确定 按材料强度确定单桩竖向求载力时，可将桩视为轴心受压杆件，根据桩材相按材料强度确定单桩竖向求载力时，可将桩视为轴心受压杆件，根据桩材相应按应按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 或或钢结构设计规范钢结构设计规范计算。计算。混凝土桩：混凝土桩：按地基土的支承能力确定按地基土的支承能力确定 静载荷试验方法静载荷试验方法试桩数量试桩数量.不宜少于总数不宜少于总数1%1%，并不少于，并不少于3 3根。根。预制桩间歇时间：预制桩间歇时间：砂类土：砂类土：1010天；粉土、粘性土：天；粉土、粘性土：1515天；饱和粘性

26、土：天；饱和粘性土：2525天天施工工艺系数施工工艺系数第36页/共94页（1 1）实验装置）实验装置加荷稳压装置加荷稳压装置提供反力装置提供反力装置沉降观测装置沉降观测装置第37页/共94页 试验时加载方式常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法以及试验时加载方式常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法以及循环加载法。工程中最常用的是慢速维持荷载法即逐级加载，每级荷载值约循环加载法。工程中最常用的是慢速维持荷载法即逐级加载，每级荷载值约为单桩承载力设计值的为单桩承载力设计值的1/5-1/81/5-1/8。当每级荷载下桩顶沉降量小于。当每级荷载下桩顶沉降量小于0.1mm/h0.

27、1mm/h时，时，加下一级荷载直到试桩破坏，再分级卸载引零。加下一级荷载直到试桩破坏，再分级卸载引零。（2 2）终止加载条件）终止加载条件某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的5 5倍；倍；某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2 2倍，倍，且经且经24h24h尚未达尚未达到稳定到稳定已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时；已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时；第38页/共94页（3 3）按试验结果确定单桩承载力）按试验结果确定单桩承载力根据沉降随荷载的根据沉降随荷载的变化特征确定

28、变化特征确定QQUU根据沉降量确定根据沉降量确定QQUU一般：一般：S=40-60S=40-60大直径桩：大直径桩：S=0.03-0.06dS=0.03-0.06d细长桩（细长桩（l/d80)l/d80)：S=60-80S=60-80第39页/共94页根据沉降随时间的变化特征确定根据沉降随时间的变化特征确定QQn n，取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为极限荷载取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为极限荷载QQn n。第40页/共94页计算平均值计算平均值QQn n统计：统计：桩极限承载历实测值与平均值之比：桩极限承载历实测值与平均值之比：i i的标准差：的标准差：折减系数，查桩

29、规范折减系数，查桩规范第41页/共94页按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定以土力学原理为基础，在土的杭剪强度指标的取值上考虑理论公式无法概括的某以土力学原理为基础，在土的杭剪强度指标的取值上考虑理论公式无法概括的某些影响因素，例如：土的类别和排水条件、桩的类型和设置效应等，所以仍是经些影响因素，例如：土的类别和排水条件、桩的类型和设置效应等，所以仍是经验性公式。验性公式。单桩极限承载力：单桩极限承载力：QQsusu、QQpu pu 桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力：桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力：由于桩的设置附加于地基上的重力，常设相等由于桩的设置附加于地基上的重力，常设相等上式简

30、化为：上式简化为：第42页/共94页静力触探法静力触探法 静力触探是将圆锥形的金属探头，以静力方式按一定速率均匀压入土中，借助静力触探是将圆锥形的金属探头，以静力方式按一定速率均匀压入土中，借助探头的传感器，测出探头侧阻探头的传感器，测出探头侧阻f fs s及端阻及端阻q qc c。探头由浅入深测出各种土层的这些参数。探头由浅入深测出各种土层的这些参数后，即可算出单桩承载力。后，即可算出单桩承载力。经验公式法经验公式法 利用经验公式确定单桩竖向极限承载力标准值利用经验公式确定单桩竖向极限承载力标准值QQukuk，是一种沿用多年的传统方法，是一种沿用多年的传统方法，桩基规范桩基规范在在地基规范地

31、基规范基础上，积累了丰富的资料，使其适用于各类基桩，基础上，积累了丰富的资料，使其适用于各类基桩，并以极限状态设计形式表示。并以极限状态设计形式表示。(1)(1)一般预制桩及灌注桩一般预制桩及灌注桩第43页/共94页第44页/共94页第45页/共94页(2)(2)大直径征大直径征(d0.8m)(d0.8m)大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破坏，其大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破坏，其Q-sQ-s曲线呈缓变型，单桩承载力的取曲线呈缓变型，单桩承载力的取值常以沉降控制，极限端阻随桩径的增大而减少，且以持力层为无粘性土时为甚。值常以沉降控制，极限端阻随桩径的增大而减少，且以持力层为无粘性土时为甚。

32、由于大直径桩一般为钻、冲、挖孔灌注桩，在无粘性土的成孔过程中将使孔壁因应由于大直径桩一般为钻、冲、挖孔灌注桩，在无粘性土的成孔过程中将使孔壁因应力解除而松弛使侧阻降幅随孔径的增大而增大。力解除而松弛使侧阻降幅随孔径的增大而增大。(3)(3)嵌岩桩嵌岩桩一般情况下，只要嵌岩桩不是很短，上覆土层的侧阻力就能部分发挥；此外，嵌一般情况下，只要嵌岩桩不是很短，上覆土层的侧阻力就能部分发挥；此外，嵌岩深度内也有侧阻力作用，故传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩岩深度内也有侧阻力作用，故传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩深度达深度达5d5d时，该应力接近于零。所以桩端嵌岩深度一般不是很大

33、，超过某一界限时，该应力接近于零。所以桩端嵌岩深度一般不是很大，超过某一界限则无助于提高桩的竖向承载力。则无助于提高桩的竖向承载力。第46页/共94页动力试桩法动力试桩法H HQQe e土对桩的抗力土对桩的抗力回跳高度回跳高度能量损耗能量损耗材料的非弹性变形材料的非弹性变形能量消耗系数能量消耗系数确定十分复杂，与桩的材料、确定十分复杂，与桩的材料、打桩方式、土的性质有关，采打桩方式、土的性质有关，采用不同的假定得出不同的用不同的假定得出不同的 第47页/共94页4.5 4.5 桩基竖向承载力设计值桩基竖向承载力设计值第48页/共94页 国内外大量工程实践和试验研究结果表明，采用单一的群桩效率系

34、数不能正确国内外大量工程实践和试验研究结果表明，采用单一的群桩效率系数不能正确反映群桩基础的工作状况，其低估了群桩基础的承载能力。反映群桩基础的工作状况，其低估了群桩基础的承载能力。目前工程上考虑群桩效应的方法有两种：目前工程上考虑群桩效应的方法有两种：以概率极限设计为指导，通过实测资料的统计分析对群桩内每根桩的侧阻力和以概率极限设计为指导，通过实测资料的统计分析对群桩内每根桩的侧阻力和端阻力分别乘以群桩效应系数；端阻力分别乘以群桩效应系数；把承台、桩和桩间土视为一假想的实体基把承台、桩和桩间土视为一假想的实体基 础，进行基础下地基承载力和变形验础，进行基础下地基承载力和变形验算。算。第49页

35、/共94页承台下土对荷载的分担作用承台下土对荷载的分担作用 桩基在荷载作用下，由桩和承台底地基桩基在荷载作用下，由桩和承台底地基土共同承担荷载，构成复合桩基，复合桩基土共同承担荷载，构成复合桩基，复合桩基中基桩的承载力含有承台底的土阻力，故称中基桩的承载力含有承台底的土阻力，故称为复合基桩。承台底分担荷载的作用随桩群为复合基桩。承台底分担荷载的作用随桩群相对于基土向下位移幅度的加大而增强，为相对于基土向下位移幅度的加大而增强，为了保证台底与土保持接触而不脱开并提供足了保证台底与土保持接触而不脱开并提供足够的上阻力，则桩端必须贯入持力层促使群够的上阻力，则桩端必须贯入持力层促使群桩整体下沉。此外

36、，桩身受荷压缩，产生桩桩整体下沉。此外，桩身受荷压缩，产生桩-土相对滑移，也使底反力增加。土相对滑移，也使底反力增加。第50页/共94页按规范确定桩基竖向承载力设计值按规范确定桩基竖向承载力设计值 桩基的群桩效应难以通过承台一桩一土相互作用分析的理论方法求解，桩基的群桩效应难以通过承台一桩一土相互作用分析的理论方法求解，桩基桩基规规根据大量试验，经统计分析，给出了随基土类别、桩距根据大量试验，经统计分析，给出了随基土类别、桩距-桩径比桩径比s sa a/d/d、承台宽、承台宽-桩桩长比长比B Bc cl l等因素而变化的各项群桩效应系数值。其分别定义为：等因素而变化的各项群桩效应系数值。其分别

37、定义为：侧阻群桩效应系数：侧阻群桩效应系数：端阻群桩效应系数：端阻群桩效应系数：侧阻端阻综合群桩效应系数：侧阻端阻综合群桩效应系数：承台土阻力群桩效应系数：承台土阻力群桩效应系数：第51页/共94页复合基桩或基桩的竖向承载力设计值复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R R为：为：静载荷试验确定竖向承载力标准值时：静载荷试验确定竖向承载力标准值时：QQckck相应于任一复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值；相应于任一复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值；q qckck承台底承台底1/21/2承台宽度深度范围（承台宽度深度范围（=5m=5m）内地基土极限阻力标准值）内地基土极限阻力标准值;A

38、Ac c承台底地基土净面积；承台底地基土净面积；s s p p sp sp c c分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻瑞阻综合抗力及承分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻瑞阻综合抗力及承 台底土台底土 阻抗力分项系数，可按表阻抗力分项系数，可按表8.128.12采用；采用；s s p p spsp分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻端阻综合群桩效应系分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻端阻综合群桩效应系 数，可按表数，可按表8.138.13取值；取值；c c台底土阻力群桩效应系数，可按下式计算：台底土阻力群桩效应系数，可按下式计算：其中：其中：第52页/共94页 当承台底面与土脱开当承台底面与土脱开(非复合桩基非复合桩基)时

39、，不应考虑承台效应，即取时，不应考虑承台效应，即取 c co o，s s、p p、spsp取表取表8.138.13中中Bc/l=0.2Bc/l=0.2一栏的对应值；一栏的对应值；对端承桩基和桩数不超过对端承桩基和桩数不超过3 3根的非端承桩基，也不考虑群桩效应，根的非端承桩基，也不考虑群桩效应，c co o，s s=p p=spsp=1=1.0.0第53页/共94页第54页/共94页4.6 4.6 桩基承载力和沉降验算桩基承载力和沉降验算桩顶作用效应桩顶作用效应荷载效应荷载效应地震作用效应地震作用效应作用效应作用效应相应基本组合相应基本组合荷载效应基本组合荷载效应基本组合地震作用效应地震作用效

40、应基本组合基本组合基桩桩顶荷载效应的计算基桩桩顶荷载效应的计算假定：假定：承台是刚性的承台是刚性的各桩刚度相同各桩刚度相同x,yx,y是桩平面惯性主轴是桩平面惯性主轴第55页/共94页轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下:偏心竖向力作用下偏心竖向力作用下:水平力水平力:当基桩承受较大水平力，或为当基桩承受较大水平力，或为高承台桩基时，桩顶作用效应的计高承台桩基时，桩顶作用效应的计算应考虑承台与基桩协同工作和土算应考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力。的弹性抗力。自重荷载分项系数自重荷载分项系数取取1.21.2，有利时，有利时1.01.0第56页/共94页地震作用效应地震作用效应 对主要承受竖向荷载

41、的抗震设防区低承台桩，下列条件不考虑地震作用对主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩，下列条件不考虑地震作用1 1、按、按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算的建筑物。的建筑物。2 2、不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物。、不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物。3 3、桩端及桩身周围无可液化土层；、桩端及桩身周围无可液化土层；4 4、承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土。、承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土。对位于对位于8 8度和度和8 8度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的度以

42、上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的作用效应和桩身内力时可考虑承台与基桩共同工作和土的弹性抗力作用。作用效应和桩身内力时可考虑承台与基桩共同工作和土的弹性抗力作用。第57页/共94页基桩竖向承载力验算基桩竖向承载力验算荷载效应基本组合荷载效应基本组合轴心荷载：轴心荷载：偏心荷载：偏心荷载：地震作用效应组合地震作用效应组合 地震灾害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩承载力均可提高地震灾害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩承载力均可提高25%25%。轴心荷载：轴心荷载：偏心荷载：偏心荷载：第58页/共94页桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算第59页/共94页软弱下卧层经

43、深度修软弱下卧层经深度修正后的地基承载力标正后的地基承载力标准值准值地基承载力分项系数，地基承载力分项系数，可取可取1.651.651.1.桩距桩距s sa a=6d6d6d，且硬持力层厚度，且硬持力层厚度t(st(sa a-d-dc c)ctan)ctan/2/2的群桩基础，以及单桩基础，的群桩基础，以及单桩基础，应作基桩冲剪破坏计算应作基桩冲剪破坏计算圆桩圆桩d de e=d=d方桩方桩d de e=1.13b=1.13b第60页/共94页 当建筑物对桩基的沉降有特殊要求，或桩端存在有软弱下卧层，或为摩擦型当建筑物对桩基的沉降有特殊要求，或桩端存在有软弱下卧层，或为摩擦型群桩基础时，尚应考

44、虑桩基的沉降验算。群桩基础时，尚应考虑桩基的沉降验算。目前在工程中计算桩基沉降量，仍假定桩群为一假想的实体深基础，按与浅基础目前在工程中计算桩基沉降量，仍假定桩群为一假想的实体深基础，按与浅基础相同的计算方法和步骤计算桩尖平面以下由附加应力引起的压缩层范围内地基的变相同的计算方法和步骤计算桩尖平面以下由附加应力引起的压缩层范围内地基的变形量，但计算过程中各土层的压缩模量，按实际的自重应力和附加应力由实验曲线形量，但计算过程中各土层的压缩模量，按实际的自重应力和附加应力由实验曲线确定，同时，基底边长取承台底面边长确定，同时，基底边长取承台底面边长(a(ac c、b bc c)；最后引入桩基等效沉

45、降系数；最后引入桩基等效沉降系数e e对对沉降计算结果加以修正，沉降计算结果加以修正，桩基沉降验算桩基沉降验算桩基最终沉降量桩基最终沉降量按分层总和法计算按分层总和法计算的桩基沉降量的桩基沉降量桩基等效沉降系数，可按桩基等效沉降系数，可按桩桩基规基规有关规定计算有关规定计算。桩基沉降计桩基沉降计算经验系数算经验系数第61页/共94页桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算 群桩中任一基桩：下拉荷载标准值群桩中任一基桩：下拉荷载标准值QQg gn n，可取单桩下拉荷载，可取单桩下拉荷载QQn n乘以负摩阻乘以负摩阻力桩群桩效应系数力桩群桩效应系数 n n（单桩（单桩 n n=1=1）当土层不均匀和建筑物

46、对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下当土层不均匀和建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。验算基桩竖向承载力设计值验算基桩竖向承载力设计值R R时时:端承型基桩：应计入下拉荷载端承型基桩：应计入下拉荷载QQg gn n ，摩擦型基桩：取桩身计算中性点以上侧阻力为零摩擦型基桩：取桩身计算中性点以上侧阻力为零QQN Nl l负摩阻力负摩阻力正摩阻力正摩阻力第62页/共94页4.7 4.7 桩的水平承载力与位移桩的水平承载力与位移 建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主，但在风荷载、地震荷载、机械建筑工程中的桩基础大

47、多以承受竖向荷载为主，但在风荷载、地震荷载、机械制动荷载或土压力、水压力等作用下，也将承受一定的水平荷载。尤其是桥梁工程制动荷载或土压力、水压力等作用下，也将承受一定的水平荷载。尤其是桥梁工程中的桩基，除了满足桩基的竖向承载力要求之外，还必须对桩基的水平承载力进行中的桩基，除了满足桩基的竖向承载力要求之外，还必须对桩基的水平承载力进行验算。验算。确定单桩水平承载力的方法，以水平静载荷试验最能反映实际情况，所得确定单桩水平承载力的方法，以水平静载荷试验最能反映实际情况，所得到的承载力和地基土水平抗力系数最符合实际情况，若预先埋设量测元件，还能到的承载力和地基土水平抗力系数最符合实际情况，若预先埋

48、设量测元件，还能反映出加荷过程中桩身截面的内力和位移。此外，也可采用理论计算，根据桩顶反映出加荷过程中桩身截面的内力和位移。此外，也可采用理论计算，根据桩顶水平位移容许值，或材料强度、抗裂度验算等确定，还可参照当地经验加以确定。水平位移容许值，或材料强度、抗裂度验算等确定，还可参照当地经验加以确定。第63页/共94页单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验第64页/共94页 桩和承台：足够的强度、刚度和耐久性桩和承台：足够的强度、刚度和耐久性 地基（主要桩端持力层地基（主要桩端持力层)：足够的承载力和不产生过量的变形：足够的承载力和不产生过量的变形4.8 4.8 桩基础设计桩基础设计进行调查研究，

49、场地勘察，收集有关资料；进行调查研究，场地勘察，收集有关资料；综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件确定桩基持力层；综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件确定桩基持力层；选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；确定单桩承裁力设计值；确定单桩承裁力设计值；根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；根据桩的平面布置，初步拟订承台轮廓尺寸及承台底标高；根据桩的平面布置，初步拟订承台轮廓尺寸及承台底标高；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算承台尺寸及结构

50、强度；验算承台尺寸及结构强度；必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，验算软弱下卧层地基承载力；必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，验算软弱下卧层地基承载力；单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。第65页/共94页 设计桩基之前必须充分掌握设计原始资料，包括建筑类型、荷载、工程地质勘察设计桩基之前必须充分掌握设计原始资料，包括建筑类型、荷载、工程地质勘察资料、材料来源及施工技术设备等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。资料、材料来源及施工技术设备等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。收集设计资料收集设计资料桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择