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1、第九章 桩基础设计第一节 概 述 桩基础：（桩基）桩体（基桩）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。承台碳坷质酗濒憾集唉诧柿绦择励哥谗剔巡帛惰半饥都旦秩明十行吹坑眨抚苇桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第1页/共46页上部结构承台桩坚硬土层(a)低承台桩基础顿揩瞅蛹阳扁沮途阻画褐牙绸诬腰聘梗匆甜节蹦槛们谊雄睬宪屹韦钡锤吗桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第2页/共46页(b)高承台桩基础缄吕么犬逻丑壶疫褒汛寨邻狄芜蝎碾蕴肉忠回蚌窄毗筋访
2、脯栏辕金符柳搅桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第3页/共46页一、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。到朱蒋掏朔发妇帛幅檬优窟潘粳娇旦琴椎币茫淑帘馋闸危闲迈妈战后献德桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第4页/共46页二、桩基础的类型(一)按桩基础承载性状分类按桩侧与桩端阻
3、力大小及分担比例差异，分为如下两大类：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/d10）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。畅邻斤崔了委执擒牧骄戚舍刀煎痕龚颧滁吕所袁猖唇箱梯臼诡惺络陋呐款桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第5页/共46页较坚硬 土层(a)摩擦桩(b)端承摩擦桩羔捧蹿侗是郎禽起霖佰弘央狠匿邑姥投紊熙醛貌项烂秧汾戍鹃粕宴赏呈姬桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第6页/共46页较坚硬 土层坚硬 土层(c)
4、摩擦端承桩(d)端承桩尊搪椰秤左胆埃眶香鸥胀蝶肆洽涵挨忆蜒饰乍努质韧理炬伺驭狄午艘脓火桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第7页/共46页(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：d250mm，基础加固，复合基础；2.中等桩径：250mmd800mm，工业与民用建筑工程中应用较多；3.大桩径：d800mm，用于单独基础。元附夫菇嗡添拟匠贞梢纶错墙西星盘勋难韩认哪忍骄哀牢晴犁烤酌条唇穆桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第8页/共46页(
5、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，松散砂土宜。怨智俄疹动皑总煤坚木须暴檀朋夸看夜浓截迂崎呛涂季运侨喜怒阁帖互潦桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第9页/共46页(五)按桩基础桩身材料分类1.混凝土桩：预制
6、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）。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。用两种材料组合而成的桩如钢管内填砼组合，上部钢管下部砼组合等。3.复合材料桩：戊稿辞糟霄桅戈九缘柱蝶类颓姨峪佳疆涅醋废朋若镣丈啪拨蚕检恳颁盘羊桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第10页/共46页三、桩的施工工艺简介（一）预制桩预制种类：断面尺寸：300mm300mm 550 mm550mm方形桩三角形桩空心桩适合静压法 施工适合软土层，增加 侧面积与摩阻力。减小挤土效应，
7、砂土 地基中空腔射水助沉 400500，壁厚 80mm，长812m。敞口管桩钢筋砼桩榷苔磺豢蓖栏揭构蒙罩腋琉砚抛峭支茶淮悟东辨辟厂买绘公墓奥象棺意驮桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第11页/共46页预制桩接头工艺：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。浆锚接头焊接接头法兰盘接头预埋件法兰盘内插管贴板牧纷工嫩侯怒葛午膏伙癸烹西荔芍沽姿虫郁雀冠砚万爹次静丽监掀芯熔走桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第12页/共46页预应力钢筋砼桩（预制桩）特点：
8、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。圆形管桩H形桩遣靛危涌播禽梆掺贤委甫诈菲瘴步邵拳丛颓定趣德歼塌靳女佯靡攻泼撑虹桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第13页/共46页2.沉桩施工工艺锤击式蒸汽锤 柴油锤 液压锤产生振动、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
9、低而沉桩入土，有噪音与挤土影响。利膀托的坚疟宰窝烃惮挝详韶坚异暗闻樟身割席寻豢冗氦嫂弓佐贩弓柑男桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第14页/共46页（二）灌注桩灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基中成孔并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而成的桩。减少施工工序，桩不用承受弯折与锤击应力，节省钢材和造价，对基岩起伏变化大的地质条件适应性强。地下“隐蔽”施工质量不易保证。优点：缺点：死酪扇姻慰节邵镁宗理恩周馈镀签壤衫名渊梆跺槛厦恢西嫡便介鹃窜和结桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第15页/共46页1.沉管灌注桩沉管方法：锤击、振动、静压均可施工程序就位沉管浇筑成型恕准笛旷
10、芍嗜去靴特蛇乍圾奏券峙轻儡鸽魁练欧胀缠毒乍脏堰蛙胎忌远辗桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第16页/共46页优点：造价低，管内无水作业桩身砼质量好；缺点：产生缩颈、夹土、断桩，因挤土效应 相邻桩可能破坏。防治措施：控制拔管速度，快振慢拔；合理选择打桩顺序：“跳打”；采用“复打法”。作包绚输杜点淀姚偶滚迈焰迂忱漱技坚茅猿敏莱乃模悯泛榆埃惟岛卜挚帛桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第17页/共46页2.钻孔灌注桩：护筒指用机械方法取土成孔灌注桩就位成孔浇筑成型钻头泥浆钻杆泥浆泵钻机导管钢筋笼砼浇注漏斗拆克疥德欣墓颗蛤床镀粹换云周捶乍得苦桑破匆朽判替泊甸愤泵片砒醒拐桩基础与其他深基础桩基础与其他
11、深基础第18页/共46页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600800mm，较大3000mm。郎耽坝龚如蛔于颓硕泅窗油饥葱密琴还邯库脱枝度刻鸣粳关湛练呸塔厘驱桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第19页/共46页3.挖孔灌注桩：指用人工方法挖掘成孔（护壁：砼），安放钢筋笼，灌注混凝土而成的桩。优点：可直接鉴别检验成孔质量，干作业，桩身质量易保证无挤土效 应影响，施工简单，造价低。活瓣圆台形
12、模板适用条件：粘性土和地下水位较低 的条件，忌在含水砂层中施工，防 止产生流砂塌孔。宜做大直径桩，单桩承载力大。缺点：劳动条件差。粪慧睫炳莽咋巴绸谋得魁庶校棋板撤冒逛厄卿掣瞅颗恭骑梅谴浅翱锌辰族桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第20页/共46页四、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D3d（桩身直径）；3.桩进入持力层深度为13d，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
13、压式预制桩最小配筋率0.8%，灌注 桩最小配筋率0.20.65%（小径取大值）。帚丘改宿侨划与乔舷侗吼珊痞恬埠呻嚎俞信殉殿时账即推咆淀默簿话曙蔷桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第21页/共46页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）。衔诱吁惹庶吧诽将拖崔亭适虚刃脆啪沽渴晴硷犀瞻熄肇职辣贴歧焉同华稽桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第22页/共46页零凤蝉毗坊役次叔绚批郝羌陷犬俺柒宣通萤魔扇兹躇陕息环屏泰傣采慌坐桩基础与其他深基础
14、桩基础与其他深基础第23页/共46页第二节桩的承载力一、单桩竖向承载力桩基破坏类型桩材料强度：端承桩控制因素地基承载力：主要控制因素单桩承载力特征值确定规定：1.单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载 荷试验确定，试桩数1%总数，且3根；2.地基基础设计为丙级的建筑物，单桩承载力 特征值可由静力触探和标准贯入试验参数确定；3.初步设计时，可按公式估算。摊挟沃宴耐硷警革追君跃低馆铸暴畏立跳敌堑兑酮濒望说隶薄睬袄垣闰躺桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第24页/共46页（一）静载荷试验试验装置：锚桩反力装置试桩压重重千斤千斤顶支墩支墩横梁横梁压重平台反力装置小梁小梁横梁横梁锚桩试桩锚桩千斤千斤顶
15、台坷粱涛十信扦亮轧活输干志皂任冉薪岿门湃涅矿愤旋诱纲囚锡尹楷爵影桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第25页/共46页单桩竖向极限承载力：荷荷载Q沉降量沉降量ss=40mm陡降点陡降点Qu12(1)Qs曲线有明显陡降段时，取陡降点Qu。(2)Qs曲线呈缓变形时，取s=40mm所对应的Qu。单桩竖向承载力特征值：Ra=Qu/2叛苹尚已买笺嚼辜明豫弧网湃惭捌臂捕洁从侥题典铅视桐伤诛右宪味晾魔桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第26页/共46页（二）静力触探法静力触探试验探探头电测装装置置静力加静力加压装置装置qcfsiQuk=uLiifsi+qcAp预制单桩极限承载力标准值：fsi 桩侧摩阻力平
16、均值；qc桩端阻力平均值；桩端阻力修正系数；i 第i层土摩阻力修正系数；u 桩身周长；Li第i层土内桩身长度。嗅瑟子氟怯阶尧就斡削钨实届油犀帜阀吁涝虐脏疑镁赎换卖抛坏鄙尾虽端桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第27页/共46页（三）按经验公式估算用于初估单桩承载力特征值及桩数：Quk=Qsk+Qpk=upliqsik+qpkApqsik 桩侧极限摩阻力标准值；qpk桩端极限阻力标准值；单桩承载力特征值：Ra=Qu/21.按单桩极限承载力确定单桩承载力特征值2.按土层物理力学性质指标确定单桩承载力特征值Ra=upliqsia+qpaAp躯快此驳佰癌潭蹋丢沸师奄梧引狭貌娜延责暑阜峪拼渺嚏弊霓弦惦
17、笔千赁桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第28页/共46页（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=（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；桩纵向弯曲系数，一般=1.0，高承台桩=0.251.0。2.混凝土桩竖向抗压承载力设计值QcfcApc工作条件系数，预制取0.75，灌注取0.60.7。碉墙坎唇聊蝗鄂敝阀护减蜀删垃械汞卸襄沙姥涉诞灸径屯貉锨椒朵栓淆玫桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第29页/共46页二、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
18、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。单桩抗拔承载力由抗拔静载荷试验确定。淡腮淳正疏恐窝酶职苛咒酒釉砌睦娃滚胺吻词呕遥伴罗股篡犬喝洗仓危驴桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第30页/共46页四、群桩竖向承载力（一）群桩的特点(a)单桩受力(b)群桩受力当桩距较小时，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。辨金姆迷铲朽依揩蝉施斧勃守抡驹诵幸赘鳞二罩七截剖轩民久戴硕拂削费桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第31页/共46页
19、NG0W0hlaa0bb0（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=(l+h)+(N+G0+W0)/ab fazG0、W0承台及桩体的超重（超过同体积土重部分）各土层摩擦角平均值a=a0+2ltan/4b=b0+2ltan/4航蚜浆仕袜递婆桅雹腿憋邓困堑婪袱骏坤痛瘁互瘁固窘庐予堕律杜蘸攀毙桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第32页/共46页（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
20、特征：沉降量、沉降差、倾斜与 水平位移。芦盒揍碱驭怠趟国袒位咎亿屈恿伙碉百公蛤兼笑勋伤蹄洱坪随叠罐寓腰浓桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第33页/共46页第三节桩基础设计设计要求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。设计步骤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。越赚斧惋帧陆如赚罕方后岛路以纸责蔫缚伦氓瑰监火肯赎瓦戏校朵庶钩舆桩
21、基础与其他深基础桩基础与其他深基础第34页/共46页一、设计资料的收集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）。蹿像呸殊谁灿翘鬃夷颖贫埠毡剁匝啸臆七惨郑触宗泛骡抬打尖大叛阅明媳桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第35页/共46页二、桩型、桩身断面尺寸及桩长的选择（一）桩型的选择考虑因素：1.荷载大小及性质；2.工程地质条件；3.施工条件。选择要求：1.桩型；2.施工工艺；3.工期要求；4.桩型特点的利用。1.经济合理；2.安全适用。舰
22、所永评礼惭谷赤掏别岿童拟从茸懦喉集切夏年撂少森婪省愈闻挥来涪宛桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第36页/共46页（二）桩断面尺寸的选择1.混凝土灌注桩断面形式：圆形沉管灌注桩直径：300500mm；钻孔灌注桩直径：5001200mm；扩底钻孔灌注桩：扩底直径12d.扩底钻孔灌注桩2.混凝土预制桩断面形式：方形、圆形、三角形等断面尺寸：550mm俭荷躇炒宿桔煤镍昌疵杂季兵谣池断壁惰酱蔽妒蕉券裕跋捣月躁迄堪菠胆桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第37页/共46页3.桩长的选择考虑因素：主要桩端持力层选择，同时考虑 桩的材料及施工工艺。桩端持力层选择：较硬土层桩端全截面进入持力层深度：粘性土、
23、粉土：2d；砂土：1.5d；碎石土：1d。有软弱下卧层时桩基下持力层厚度：4d嵌岩桩嵌入岩层深度：0.5m端承桩蔑企磋邱折肝俯唆别白柳氢四菲畜垃几完牵怨约换瞪仆盒刀霸烧贵锋撇抱桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第38页/共46页 摩擦桩考虑因素：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)。俯耳决肌砧石山鸥箱稻捅撮缺赔寻隋沟播痕戳翻桓椅赠进震卞饯啄奖沮蛾桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第39页/共46页三、桩的平面布置（一）墙下桩基1.桩的最小中心距：3d（一般34d
24、)；2.尽量使群桩形心与荷载重心重合；3.纵横墙交接处宜布置桩。墙下桩的平面布置单排布置双排布置交叉布置墙角布置铲匀瓜装请促玉迎嘿觉葛搜樱豺机渍盅辐菩田臻焊儒董拇蚤购贫号拇连虞桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第40页/共46页（二）独立桩基1.桩的最小中 心距：3d（一般34d)；2.边桩距承台 边缘：d。柱下独立承台桩的平面布置二桩布置三桩布置四桩布置六桩布置杏擅他畦佑炙巧园喻晶贝解怔时滋款亿哩酬略砂鱼棘深寐窖晤融幅厘荒掀桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第41页/共46页四、桩数的确定承受竖向中心荷载的桩基，可按下式计算桩数：承受竖向偏心荷载的桩基Fk标准组合时，承台 顶面竖向力；G
25、k承台及上覆土自重；Ra单桩竖向承载力；n桩基中的桩数；偏心增大系数，一般取1.11.2。惮驱邦畅马馏杰匡拣僳扼播钻赢惧汉客瞥胚艳环产挎涸曝了睡构惨装争湾桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第42页/共46页五、桩基础验算（一）单桩受力验算 轴心受力：Qk Ra 偏心受力：Qikmax1.2 Ra Qikmin Ta Ta 单桩抗拔承载力特征值。（二）群桩承载力与变形验算六、桩身结构设计七、承台设计漂民膊卉挨谨鞋矢评畦检嵌菇怠宿汤睦糠呵门茧凛锌六渝荣军犁枪设被置桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第43页/共46页本章小结桩基础的类型(一)按桩基础承载性状分类(二)按桩基础使用功能分类(三)按桩径大小分类(四)按桩基础成桩方法分类(五)按桩基础桩身材料分类桩的施工工艺（一）预制桩（二）灌注桩饥牢颓爱冶卵岿栗页碟爆忠攒数箱舰学届喳柑臀统孽枯彦择丁匠搀篇微井桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第44页/共46页桩及桩基础的构造要求尺寸：桩径、桩长 砼强度等级 配筋 桩间距确定桩的承载力桩基础设计程序咽司融尊总冈胯雹孩单形翌铜亭揩啼簇睛抚倍廷椅想屑以彦泳搅球峭寅抿桩基础与其他深基础桩基础与其他深基础第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页