第八章桩基础

1.非挤土桩
包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）
孔桩、人工挖孔桩等。
这类在成桩过程中基本对桩相邻土不
产生挤土效应的桩，称为非挤土桩。其设
备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输
等可能会对周围环境造成影响。
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2.部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小 孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法， 也可打入敞口桩。 3.挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥 浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法 得当时，其单方混凝土材料所提供的承载 力较非挤土桩及部分挤土桩高。ຫໍສະໝຸດ 28三、单桩的破坏模式（图6）
1.屈曲破坏
2.整体剪切破坏
3.刺入破坏
四、桩侧负摩阻力
桩土之间相对位移的方向决定了桩侧摩阻
力的方向，当桩周围土层相对于桩侧向下位移
时，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻力。
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通常以下情况需考虑桩侧摩阻力作用：
（1）软土地区，大范围地下水位下降；
（2）桩侧地面承受局部较大的长期荷载；
轴心荷载作用下：
偏心荷载作用下：
Nk R Nk R
和
Nkmax 1.2R
（2）地震作用效应组合 轴心荷载作用下： 偏心荷载作用下：
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一． 单桩轴向荷载的传递 1．桩身轴力和截面位移 在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩 变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到 桩底，致使桩底土层发生压缩变形，这两 部分压缩变形之和构成桩顶轴向位移。 由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩 相对于土向下位移时，桩侧表面受到土向 上的摩阻力。
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在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中， 必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面 的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面 的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力， 并与桩底支承反力（即桩端阻力）大小相 等、方向相反。 桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传 递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力 和桩端阻力两部分组成。
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端承型群桩基础
摩擦型群桩基础
1
1
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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。刚性
承台底面土反力呈马鞍形分布。
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一、群桩的竖向承载力设计值 侧阻群桩效应系数
群桩中基桩平均极限侧 阻力 s 单桩平均极限侧阻力
端阻群桩效应系数
p
群桩中基桩平均极限 端阻力 单桩平均极限端阻力
不考虑群桩效应，可取
c 0,s、p、sp 1.0
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二、桩顶作用效应简化计算
轴心竖向力作用下：
Fk Gk Ni n
偏心竖向力作用下：
Fk Gk M x k yi M y k xi Ni 2 n yi xi2
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三、基桩竖向承载力验算
（1）荷载效应基本组合
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2.竖向抗拔桩
主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行
桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。
3.水平受荷桩
主要承受水平荷载的桩，应进行桩身
强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验
算。
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4.复合受荷桩
承受竖向、水平荷载均较大的桩，应
按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的
要求进行验算。
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二、按桩承载性能分类（图2）
二、桩侧摩阻力和桩端阻力
桩侧摩阻力是桩截面对桩周土的相对
位移的函数[ qs= f(s)]，可用下图中的曲线
OCD表示，且常简化为折线OAB。AB段表 示一旦桩土界面相对滑移超过某一极限值， 侧摩阻力将保持极限值不变。
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极限摩阻力可用类似于土的抗剪强度 的库伦表达式：
qu ca x tan a
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五、按桩径大小分类 1.小桩 桩径d≤250mm。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。 2.中等直径桩 250mm<d<800mm。这类桩长期以来 在工业与民用建筑物中大量使用，成桩方 法和工艺繁多。
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3.大直径桩 桩径d≥800mm。近年来的发展较快， 应用范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还 可以扩大，因此，单桩承载力较高。此类 桩除大直径钢管桩外，多数为钻、冲、挖 孔灌注桩。通常用于高层或重型建（构） 筑物的基础，并可实现柱下单桩的结构型 式。正因为如此，也决定了大直径桩施工 质量的重要性。
按行业标准《建筑桩基技术规范》
（JGJ94－2008），建筑桩基设计与建筑
结构设计一样，应采用以概率理论为基础
的极限状态设计法，并按极限状态设计表 达式计算。桩基的极限状态分为下列两类：
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1.承载能力极限状态
对应于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；
2.正常使用极限状态
式中ca和a为桩侧表面与土之间的附 着力和摩擦角，x为深度z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 v 成正比例，即：
x K s v
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式中Ks为桩侧土的侧压力系数，对挤
土桩，K0<Ks<Kp；对非挤土桩，因桩孔中
土被清除，而使Ka<Ks<K0 。此处， Ka 、
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（1）常数法（2）k法（3）m法（4）c法
桩的水平位移较大时，“m”法计算结果接近
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实际；当水平位移较小时，“c”法接近实际。
第6节 群桩基础设计
桩基一般由多根桩和连接上部结构的 承台组成，群桩中的每根桩称为基桩。竖 向荷载作用下的群桩基础，由于承台、桩、 土相互作用，其桩的承载力和沉降与单桩 有显著差别（承载力小于各单桩承载力之 和，沉降量大于单桩的沉降量），这种现 象为群桩效应。
（3）桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、
欠固结土层进入相对较硬土层；
（4）冻土地区，温度升高引起桩侧土的缺陷。
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第4节 单桩竖向承载力的确定
单桩承载力是指单桩在外荷作用下，不
丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力。
一、按材料强度确定
竖向承载力设计值
R ( c fc Ap f yAg )
（2）大直径桩
Quk Qsk Qpk up si qsik lsi p qpk Ap
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六、单桩的竖向承载力特征值。
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例1：P235 T8.1。
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第5节 桩的水平承载力与位移
建筑工程中的桩基础大多数以承受竖 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。
侧阻端阻综合群桩效应系数
群桩中各基桩平均极限 承载力 sp 单桩极限承载力
承台土阻力群桩效应系数
c
群桩承台底平均极限土 阻力 承台底地基土极限承载 力标准值
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经验参数法确定复合桩基或基桩的竖
向承载力设计值为：
R sQsk / s pQpk / p cQck / c
静载试验法确定复合桩基或基桩的竖 向承载力设计值为：
R spQuk / sp cQck / c
其中
Qck qck Ac / n
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对于复合桩基，不考虑承台效应，取
c 0,s、p、sp按表8.17中bc / l 0.2 所对应的值；
对于桩基和桩数不超过3根的非端承桩基，也
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第3节 竖向荷载下单桩的工作性能
孤立的一根桩称为单桩，群桩中性能不 受邻桩影响的一根桩可视为单桩。 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 桩土间的传力途径和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具有一定的指导意义。
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由桩底土层的压缩变形导致的桩端位 移加大了由于桩身的压缩变形引起的桩身 各截面的位移，并促使桩侧摩阻力进一步 发挥。一般来说，靠近桩身上部土层的摩 阻力先于下部土层发挥出来，桩侧阻力先 于桩端阻力发挥出来。 单桩在轴向荷载作用下，桩身的截面 位移、桩侧的摩阻力分布以及轴力分布见 下图。
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但是，桩侧摩阻力达到极限值所需的
桩土滑移极限值则与土的类别有关、而与
桩径大小无关，根据试验资料约为4~6mm
（对粘性土）或6~10mm（对砂类土）。
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单桩受荷过程中桩端阻力的发挥不仅 滞后于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的 桩底位移值比桩侧摩阻力达到极限所需的 桩身截面位移值大的多。根据小型桩试验 所得的桩底极限位移值，对砂类土约为 d/12~d/10，对粘性土约为d/10~d/4（d为桩 径）。因此，对工作状态下的单桩，其桩 端阻力的安全储备一般大于桩侧摩阻力的 安全储备。
1.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。
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2.端承桩
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
尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧
摩擦力很小，可以忽略不计。
3.摩擦端承桩
第8章 桩基础
第1节 概述 第2节 桩和桩基的分类与质量检测 第3节 竖直荷载下单桩的工作性能 第4节 单桩竖向承载力的确定 第5节 桩的水平承载力与位移 第6节 群桩基础计算 第7节 桩基础设计
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第1节 概 述
如果建筑场地浅层的土质不能满足建 筑物对地基承载力和变形的要求、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深基础方 案。桩基础是应用最为广泛的一类深基础。
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二、按单桩竖向抗压静载试验确定
原型静载荷试验（图7）是传统的也是
最可靠的确定承载力的方法。它不仅可确