第3章桩基础组成及构造
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桥梁工程的桩基础
桩基础的构造
桩基础的概述
讨论
不同类型的桩基础 适用于那些情况？
桩基础的受力计算
摩擦系数f1 摩擦系数f2 摩擦系数f3 摩擦系数f4F直源自为D设计桩长承载力为δ
桩基础的施工
主要内容
沉入桩施工 灌注桩施工
沉入桩施工
❖ 锤击沉桩
施工流程图 （仅供参考）
场地清理
测量放样
桩机就位
吊桩
插桩 检 查 桩 位 锤击沉桩
❖静力压桩 静力压桩系采用静压力将桩压入土中，
即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力。
怎么计算压桩阻力？
水中沉桩
❖主要通过搭设施工便桥、土岛和各类脚手架 组成的工作平台，进行水中沉桩作业。
❖主要有哪些方法？都有哪些特点？
先筑围堰后沉桩基法 先沉桩基后筑围堰法 用吊箱围堰修筑水中桩基法
灌注桩
❖灌注桩的分类
桩基础
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主要内容
1 桩基础的概述 2 桩基础的构造 3 桩基础的受力计算 4 桩基础的施工
桩基础的概述
❖什么是桩基础？ ❖为什么要用桩基础？ ❖桩基础的类型
按材料分为木桩、钢筋混凝土桩、预应力混 凝土桩及钢桩；按照制作方法分为预制桩和灌注 桩；按照施工方法分为沉入桩（包括锤击沉桩、 振动沉桩、射水沉桩、静力沉桩等）和灌注桩； 桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩 ；桩按 成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和
最后一阶段锤击
抽检试验
运桩
沉入桩施工
❖锤击沉桩
主要沉桩设备：桩锤、桩架及动力装置。 施工要点有哪些？ 锤击沉桩的停锤控制指标？
沉入桩施工
❖振动沉桩
设计一下振动 沉桩的施工流程
施工过程要注意哪些？
第三章桩基础
( 二 ) 灌注桩
灌注桩是在现场地基中钻挖桩孔, 然后浇筑 灌注桩 钢筋混凝土或混凝土而成的桩。灌注桩可选 择适当的钻具设备和施工方法而适用于各种 类型的地基土, 并可做成较大直径以提高桩 的承载力, 可避免预制桩打桩时对周围土体 的挤压影响和振动及噪声对周围环境的影响。 但在成孔成桩过程中应采取相应的措施和方 法保证孔壁的稳定和提高桩体的质量。
一、按承载性状分类
结构物荷载通过桩基础传递给地基。
垂直荷载一般将由桩底土层抵抗力和桩侧与 垂直荷载 土产生的摩阻力来支承。由于地基土的分层 和其物理力学性质不同 , 桩的尺寸和设置在 土中方法不同 , 都会影响桩的受力状态。 水平荷载一般由桩和桩侧土的水平抗力来支 水平荷载 承 , 而桩承受水平荷载能力 桩承受水平荷载能力是与桩轴线方向 桩承受水平荷载能力 的倾斜度有关 。
第二节 桩和桩基础的分类
为满足结构物的要求 , 适应地基的特点 , 随着科学技术的发展 , 在工程实践中已 形成了各种类型的桩基础 , 它在本身构 造上和桩土相互作用性能上都具有各自 的特点。 学习桩和桩基础 分类及其构造 , 目的是 掌握其特点以使设计和施工时更好地注 意发挥桩基础的特长。
一、按承台位置分类
以上情况也可以采用其他型式的深基础 , 但桩基础由于耗用 材料少、施工快速简便 , 达到坚 实土层时, 就需要用较多、较长的桩来传 递荷载 , 且这时的桩基础沉降量较大 , 稳定性也稍差 ; 当覆盖层很薄时 , 桩的稳定性也会有问 题 , 就不一定是最佳的基础形式 , 应经 过多方面的比较才能确定优选的方案。
二、按施工方法分类
基桩的施工方法不同 , 不仅在于采用的 机具和工艺过程的不同 , 而且将影响桩 与桩周土接触边界处的状态 , 也影响桩 土间的共同作用性能。桩的施工方法种 类较多 , 但基本形式为沉桩(预制桩 ) 和 灌注桩。
第三章桩基础p资料教程
了解各类桩基础的特点及适用条件。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
当确定采用桩基础后，合理地选 择桩的类型是桩基设计中很重要的 环节。分类的目的是为了掌握其不 同的特点，以供设计桩基时根据现 场的具体条件选择适当的桩型。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
按承载性状
按使用功能
桩基础
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
三、按桩身材料分类
（2）混凝土桩 目前使用最广泛的桩。从承载性状 可承压，抗拔和抗弯以及承受水平荷载。从经济 上取材方便，价格便宜，耐久性好。施工上混凝 土桩既可以预制也可以现浇，还可以采用预制与 现浇组合，适用于各种地层，成桩直径和长度可 变范围大。
第三章 桩基础
因设置过程中清除空中土体，桩周土不受 排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗 剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
六、按施工方式分类
按照施工方式的不同可分为预制桩(沉桩) 、灌注桩。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
（1）预制桩
（1）预制桩：是在预制构件厂或 施工现场预制，用沉桩设备在设计 位置上将其沉入土中。
特点：承载力较高，受地下水变化 影响小；制作便利，既可以现场制 作，也可以工厂化生产；可根据不 同地质条件，生产各种规格和长度 的桩；桩身质量可靠，施工质量比 灌注桩易于保证，施工速度快。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
二、按使用功能分类
根据桩的使用功能可分为竖向抗压桩、竖向抗 拔桩、水平受荷桩及复合受荷桩等。
图3-5 竖直桩和斜桩 a)竖直桩；b)单向斜桩；c）多向斜桩
第三章 桩基础
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
当确定采用桩基础后，合理地选 择桩的类型是桩基设计中很重要的 环节。分类的目的是为了掌握其不 同的特点，以供设计桩基时根据现 场的具体条件选择适当的桩型。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
按承载性状
按使用功能
桩基础
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
三、按桩身材料分类
（2）混凝土桩 目前使用最广泛的桩。从承载性状 可承压，抗拔和抗弯以及承受水平荷载。从经济 上取材方便，价格便宜，耐久性好。施工上混凝 土桩既可以预制也可以现浇，还可以采用预制与 现浇组合，适用于各种地层，成桩直径和长度可 变范围大。
第三章 桩基础
因设置过程中清除空中土体，桩周土不受 排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗 剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
六、按施工方式分类
按照施工方式的不同可分为预制桩(沉桩) 、灌注桩。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
（1）预制桩
（1）预制桩：是在预制构件厂或 施工现场预制，用沉桩设备在设计 位置上将其沉入土中。
特点：承载力较高，受地下水变化 影响小；制作便利，既可以现场制 作，也可以工厂化生产；可根据不 同地质条件，生产各种规格和长度 的桩；桩身质量可靠，施工质量比 灌注桩易于保证，施工速度快。
第三章 桩基础
第二节 桩与桩基础的分类
二、按使用功能分类
根据桩的使用功能可分为竖向抗压桩、竖向抗 拔桩、水平受荷桩及复合受荷桩等。
图3-5 竖直桩和斜桩 a)竖直桩；b)单向斜桩；c）多向斜桩
第三章 桩基础
第三章桩基础工程量的计算 (1)
式中：成孔长度——自然地坪至设计桩底标高； 入岩长度——实际进入岩石层的长度。
b冲孔钻：卷扬机冲抓（击）锤冲孔工程量分别按进入各类 土层、岩石层的成孔长度乘设计桩径截面面积，以m3为单 位计算。 V砂黏土层＝桩径截面面积×砂黏土层长度 V碎卵石层＝桩径截面面积×碎卵石层长度 V岩石层＝桩径截面面积×岩石层长度 式中：砂黏土层长度＋碎卵石层长度＋岩石层长度＝成孔 长度
• B 护壁工程量：护壁工程量按设计图示实体积计算，计量单位为 m3。（材料？） • C 灌注桩芯混凝土工程量：灌注桩芯混凝土工程量按设计图示实 体积以m3为单位计算，加灌长度按0.25m计算。护壁工程量按设 计图示实体积以立方米计算，护壁长度按自然地坪至设计桩底标 高（不含入岩长度）另加0.2m计算。（记！！） • V＝桩径截面面积×（设计桩长＋加灌长度）－相应高度护壁 混凝土体积 • 式中：加灌长度——设计有规定按规定，无规定按0.25m计取。
• 8）地下连续墙：地下连续墙工程量的计算规则如下： • A 导墙开挖按设计长度乘开挖宽度及深度，以m3为单位计 算，浇捣按设计图示，以m3计算； • B 成槽工程量按设计长度乘墙厚及成槽深度（自然地坪至 连续墙底加0.50m），以m3计算。泥浆池建拆、泥浆外运 工程量按成槽工程量计算； • C 连续墙混凝土浇筑工程量按设计长度乘墙厚及墙深加 0.50m，以m3为单位计算； • D 清底置换、接头管安拔按分段施工时的槽壁单元，以段 计算。 • 9）重锤夯实按设计图示夯击范围面积，以m2为单位计算。
• D 沉管灌注桩空打部分：空打部分工程量 按照自然地坪至设计桩顶标高的长度减去 加灌长度，乘截面面积计算。
2）钻（冲）孔混凝土灌注桩 A 成孔工程量 a钻孔桩：钻孔桩成孔工程量按成孔长度乘设 计桩径截面面积(m3)。成孔长度为自然地坪至 设计桩底的长度。岩石层增加费工程量按实际 入岩数量以m3为单位计算。 V＝桩径截面面积×成孔长度 V入岩增加＝桩径截面面积×入岩长度
b冲孔钻：卷扬机冲抓（击）锤冲孔工程量分别按进入各类 土层、岩石层的成孔长度乘设计桩径截面面积，以m3为单 位计算。 V砂黏土层＝桩径截面面积×砂黏土层长度 V碎卵石层＝桩径截面面积×碎卵石层长度 V岩石层＝桩径截面面积×岩石层长度 式中：砂黏土层长度＋碎卵石层长度＋岩石层长度＝成孔 长度
• B 护壁工程量：护壁工程量按设计图示实体积计算，计量单位为 m3。（材料？） • C 灌注桩芯混凝土工程量：灌注桩芯混凝土工程量按设计图示实 体积以m3为单位计算，加灌长度按0.25m计算。护壁工程量按设 计图示实体积以立方米计算，护壁长度按自然地坪至设计桩底标 高（不含入岩长度）另加0.2m计算。（记！！） • V＝桩径截面面积×（设计桩长＋加灌长度）－相应高度护壁 混凝土体积 • 式中：加灌长度——设计有规定按规定，无规定按0.25m计取。
• 8）地下连续墙：地下连续墙工程量的计算规则如下： • A 导墙开挖按设计长度乘开挖宽度及深度，以m3为单位计 算，浇捣按设计图示，以m3计算； • B 成槽工程量按设计长度乘墙厚及成槽深度（自然地坪至 连续墙底加0.50m），以m3计算。泥浆池建拆、泥浆外运 工程量按成槽工程量计算； • C 连续墙混凝土浇筑工程量按设计长度乘墙厚及墙深加 0.50m，以m3为单位计算； • D 清底置换、接头管安拔按分段施工时的槽壁单元，以段 计算。 • 9）重锤夯实按设计图示夯击范围面积，以m2为单位计算。
• D 沉管灌注桩空打部分：空打部分工程量 按照自然地坪至设计桩顶标高的长度减去 加灌长度，乘截面面积计算。
2）钻（冲）孔混凝土灌注桩 A 成孔工程量 a钻孔桩：钻孔桩成孔工程量按成孔长度乘设 计桩径截面面积(m3)。成孔长度为自然地坪至 设计桩底的长度。岩石层增加费工程量按实际 入岩数量以m3为单位计算。 V＝桩径截面面积×成孔长度 V入岩增加＝桩径截面面积×入岩长度
桩基的基本理论知识
3.2.2桩基承载力
（1）桩基竖向承载力及计算方法
1）桩基竖向承载力概念
竖向承载桩是将竖向荷载传递到深部土层，以满足上部结构物对于基础的承载力和变形的要求。竖向承载桩可以分为单桩与群桩。
由桩基竖向承载力基本概念可知，对于摩擦桩而言，桩侧摩阻力起决定性作用。桩侧阻力得以发挥的前提是装土逐渐产生相对位移。同样地，要使桩端阻力得以发挥，也必须使其产生一定的相对位移。一般说来，桩侧阻力发挥所需要的位移量要远小于桩端阻力发挥所需要的位移量。
(2)桩基水平承载力及计算方法
1）桩基水平承载力概念
桩基在收到弯矩作用后，产生能够满足桩材允许强度的盈利，此时相对应的水平荷载就成为单桩的水平承载力。
在水平荷载作用下，桩作为受弯构件，桩身产生水平位移和弯曲应力。外力的一部分由桩的本身承担，另一部分则是传递到桩侧的土层中，随着水平荷载的不断增加，桩的水平位移和弯矩也不断增大。当桩顶与地面之间的变位过大时，将会引起上部结构的破坏，当弯矩过大的时候，会引起桩身的断裂。
3.3 桩基的破坏模式
桩基的破坏，是在竖向荷载的作用下，桩与隧洞之间形成一个桩—岩土层—结构之间相互共同作用的复杂过程，施加的桩基的荷载以及桩的施工都将会引起周围的岩土体之间的应力—应变的变化，从而影响到隧洞的安全性。隧道施工对于桩基来说，一般达不到破坏的程度，但是会在一定程度上使桩基产生部分甚至较大的变形，是上部结构在一定程度上的使用功能降低。研究桩基的传统破坏模式以及其形成的过程，可以为隧道施工中的桩基变形模式的提出提供有力的理论基础[44][45]。
3.1.1竖向受荷桩
(1)摩擦桩：在竖向荷载作用下，桩基承载力主要是有桩侧阻力提供的，桩端仅承担部分荷载，一般不超过受力的10%。如遇桩端无持力层且不扩底或者桩端位于持力层但是具有较大的桩径，这两种情况的桩基均称为摩擦桩。
（1）桩基竖向承载力及计算方法
1）桩基竖向承载力概念
竖向承载桩是将竖向荷载传递到深部土层，以满足上部结构物对于基础的承载力和变形的要求。竖向承载桩可以分为单桩与群桩。
由桩基竖向承载力基本概念可知，对于摩擦桩而言，桩侧摩阻力起决定性作用。桩侧阻力得以发挥的前提是装土逐渐产生相对位移。同样地，要使桩端阻力得以发挥，也必须使其产生一定的相对位移。一般说来，桩侧阻力发挥所需要的位移量要远小于桩端阻力发挥所需要的位移量。
(2)桩基水平承载力及计算方法
1）桩基水平承载力概念
桩基在收到弯矩作用后，产生能够满足桩材允许强度的盈利，此时相对应的水平荷载就成为单桩的水平承载力。
在水平荷载作用下，桩作为受弯构件，桩身产生水平位移和弯曲应力。外力的一部分由桩的本身承担，另一部分则是传递到桩侧的土层中，随着水平荷载的不断增加，桩的水平位移和弯矩也不断增大。当桩顶与地面之间的变位过大时，将会引起上部结构的破坏，当弯矩过大的时候，会引起桩身的断裂。
3.3 桩基的破坏模式
桩基的破坏，是在竖向荷载的作用下，桩与隧洞之间形成一个桩—岩土层—结构之间相互共同作用的复杂过程，施加的桩基的荷载以及桩的施工都将会引起周围的岩土体之间的应力—应变的变化，从而影响到隧洞的安全性。隧道施工对于桩基来说，一般达不到破坏的程度，但是会在一定程度上使桩基产生部分甚至较大的变形，是上部结构在一定程度上的使用功能降低。研究桩基的传统破坏模式以及其形成的过程，可以为隧道施工中的桩基变形模式的提出提供有力的理论基础[44][45]。
3.1.1竖向受荷桩
(1)摩擦桩：在竖向荷载作用下，桩基承载力主要是有桩侧阻力提供的，桩端仅承担部分荷载，一般不超过受力的10%。如遇桩端无持力层且不扩底或者桩端位于持力层但是具有较大的桩径，这两种情况的桩基均称为摩擦桩。
桩基础的组成及构造
5、桩的混凝土强度等级应该符合下表要求。 6、桩的配筋率应该符合下表要求。
序 1 2 3 桩 型 灌 注 桩 预 制 桩 预应力桩 混凝土强度等级 应≮Ｃ20 应≮Ｃ30 应≮Ｃ40 序 １ 桩 型 配 筋 率 灌 注 桩 宜≮0.2—0.65%（小直径桩 取高值） 宜≮0.8% 宜≮0.6%
２ 打入式预制桩 3 静压式预制桩
(一)桩基础按承台位置分类
桩基础按承台位
置可分为高桩承 台基础和低桩承 台基础如图所示。
高桩承台基础的结构特点：是基桩部分
桩身埋人土中，部分桩身外露在地面以 上(称为桩的自由长度); 低承台基础的结构特点：是基桩则全部 埋人土中(桩的自由长度为零)。
高桩承台基础特点
高桩承台基础由于承台位置较高或设在
7、配筋长度 8、桩身主筋伸入承台的长度
序 1 2 桩身主筋级别、桩的受力特点、桩型、 Ⅰ级钢筋 Ⅱ级钢筋 桩身主筋伸入承台长度 不宜＜30d 不宜＜35d
3
4
抗拔桩基
一柱一大径桩
40 d
柱子纵筋插入桩身≥锚固长度
注：表中d为桩身主筋直径。
二、桩与桩基础的构造
1、就地灌注钢筋混凝土桩的构
造 钻(挖)孔桩是采用就地灌注的 钢筋混凝土桩，桩身常为实心 断面，混凝土标号不低于C20， 对仅承受竖直力的桩基础可用 C15(但水下混凝土仍不应低于 C20)。 2、钻孔桩设计直径一般为0.80 一1. 50m，挖孔桩的直径或最小 边宽度不宜小于1. 20m。
若干根桩在平面排列上可成为一排或几
排，所有桩的顶部由承台联成一整体。 在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。 桩可以先预制好，再将其运至现场沉人 土中;也可以就地钻孔(或人工挖孔)，然 后在孔中浇筑水泥混凝土或置人钢筋骨 架后再浇灌混凝土而成桩。
序 1 2 3 桩 型 灌 注 桩 预 制 桩 预应力桩 混凝土强度等级 应≮Ｃ20 应≮Ｃ30 应≮Ｃ40 序 １ 桩 型 配 筋 率 灌 注 桩 宜≮0.2—0.65%（小直径桩 取高值） 宜≮0.8% 宜≮0.6%
２ 打入式预制桩 3 静压式预制桩
(一)桩基础按承台位置分类
桩基础按承台位
置可分为高桩承 台基础和低桩承 台基础如图所示。
高桩承台基础的结构特点：是基桩部分
桩身埋人土中，部分桩身外露在地面以 上(称为桩的自由长度); 低承台基础的结构特点：是基桩则全部 埋人土中(桩的自由长度为零)。
高桩承台基础特点
高桩承台基础由于承台位置较高或设在
7、配筋长度 8、桩身主筋伸入承台的长度
序 1 2 桩身主筋级别、桩的受力特点、桩型、 Ⅰ级钢筋 Ⅱ级钢筋 桩身主筋伸入承台长度 不宜＜30d 不宜＜35d
3
4
抗拔桩基
一柱一大径桩
40 d
柱子纵筋插入桩身≥锚固长度
注：表中d为桩身主筋直径。
二、桩与桩基础的构造
1、就地灌注钢筋混凝土桩的构
造 钻(挖)孔桩是采用就地灌注的 钢筋混凝土桩，桩身常为实心 断面，混凝土标号不低于C20， 对仅承受竖直力的桩基础可用 C15(但水下混凝土仍不应低于 C20)。 2、钻孔桩设计直径一般为0.80 一1. 50m，挖孔桩的直径或最小 边宽度不宜小于1. 20m。
若干根桩在平面排列上可成为一排或几
排，所有桩的顶部由承台联成一整体。 在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。 桩可以先预制好，再将其运至现场沉人 土中;也可以就地钻孔(或人工挖孔)，然 后在孔中浇筑水泥混凝土或置人钢筋骨 架后再浇灌混凝土而成桩。
第三章桩基承台基础识图与钢筋构造
第三章：桩基承台第一节：桩基承台的分类第二节：承台的平法识图第三节：承台的钢筋构造第四节：承台的钢筋翻样(1)手工翻样(2)E筋翻样第一节桩基础及承台的分类定义：桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动静荷载的一种深基础，而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上，我们通常将桩基础中的桩称为基桩。
预制管（圆孔）桩预制方桩混凝土灌注桩第二节承台的种类定义：承台是指当建筑物采用桩基础时，在群桩基础上将桩顶用钢筋混凝土平台或者平板连成整体基础，以承受其上荷载的结构。
承台分类：独立承台（CT)和承台梁(CTL)独立承台分：单桩承台、两桩承台、三桩承台、矩形承台、多边形承台，异性承台矩形承台三桩承台两桩承台多边形承台第三节桩基承台的平法识图1.灌注桩制图规则参考图集16G101-3第44页桩一般采取列表注写+大样图2.承台的平法制图规则参考图集16G101-3第46页独立承台平法标注：平面标注和截面标注独立承台编号平面标注方式（矩形承台）平面图上集中标注：代号+竖向尺寸配筋信息截面面标注方式（矩形承台）平面图上，只标注代号，平面尺寸截面大样图给出竖向尺寸，与配筋信息截面面标注方式（单桩承台笼）截面面标注方式（两桩承台）3.平面标注（三桩承台）参考图集16G101-3第46页4.截面标注（三桩承台）5.截面标注（多边形承台）6.平面标注（承台梁）第四节桩基承台的钢筋构造1.承台弯钩取值参考图集16G101-3第46页一般图纸未注明情况下，按照图集要求取值2.桩头伸入承台高度取值参考图集16G101-3第46页注意：①在做两桩承台、承台梁时，箍筋保护层的扣减，需要看桩的大小。
②在做双层配筋承台时，马镫高度的计算。
3.三桩承台钢筋如何排布绘制施工图时应注意排布，且最好给出间距，免得施工人员还需要查找柱大小，定钢筋间距，这是设计方的义务。
第三章桩基础一二节
（4）施工应力：预制桩的配筋往往由搬运起吊和锤击时 的施工工况控制，因此，桩身需用高标号混凝土、高 含筋率，主筋要求通长配置，用钢量大；灌注桩省去 了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序，桩不承 受这些过程中的弯折和锤击应力，混凝土标号较低， 配筋也少。
（5）质量稳定性：预制桩预制质量易保证，但接头往往 是薄弱环节；钻（冲）孔灌注桩桩身的混凝土质量不 易控制和保证，易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥等现 象，钻进时用泥浆护壁会影响桩的承载能力；挖孔桩 一般为无水作业，因而施工质量比钻孔桩更有保证。
三、桩基检测
桩基础属于地下隐蔽工程，尤其是灌注桩，很易出现缩 颈、夹泥、断桩或沉渣过厚等质量缺陷，影响桩身结构 完整性和单桩承载力，因此必须进行施工监督、现场记 录和质量检测，以保证质量，减少隐患。
桩基检测的目的主要有两个：一是为桩基的设计提供合 理的依据；二是检验工程桩的施工质量。其中第一个是 在设计阶段进行；第二个是在施工阶段桩基施工过程中 以及施工完毕后。 承载力检测。
嵌岩桩：桩端嵌入岩层一定深度（要求桩的周边 嵌入微风化或中等风化岩体的深度不小于0.5 m） 的桩基。
二、桩的分类 （2）
（ 2 ） 根据施工方法，桩可分为预制桩和 灌注桩。 预制桩可以在施工现场预制，也可以在工 厂制作，然后运至施工现场。常用预制桩 有：木桩、钢桩、混凝土预制桩（含预应 力混凝土桩）等。施工方法有：锤击、震 动、静压或旋入等。
点是设备简单、打桩进度快、成本低。但易发生缩颈 （桩身截面局部缩小）现象。 振动沉管灌注桩：钢管底端带有活瓣桩尖，或套 上预制混凝土桩头。桩横截面尺寸一般为400-500mm。 承载力也比锤击沉管灌注桩要低。
在粘性土中，其沉管穿透能力比锤击沉管灌注桩稍差，
桩基础的构造及分类、及常见桩基础施工技术
桩基础的构造及分类、及常见桩基础施工技术关于桩基础，这些可谓是最基础最通用的知识，可是偏偏总也记不牢。
这篇文章包括了.桩基础的构造及分类、及常见桩基础施工技术,赶紧来复习一遍吧。
桩基础构造及分类桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。
若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基，若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。
建筑桩基通常为低承台桩基础，而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。
一、按受力情况分为端承桩、摩擦桩端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。
摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。
二、按挤土状况分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入（或静压）的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩属于挤土桩。
冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土(预应力混凝土)管桩、H型钢桩、敞口钢管桩等属于部分挤土桩。
干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。
三、按施工方法分为预制桩、灌注桩预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。
根据沉入土中的方法，可分打入桩（锤击沉桩）、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，放入钢筋骨架，然后在孔内灌注混凝土而成。
根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，套管成孔灌注桩（沉管灌注桩）及爆扩成孔灌注桩等。
预制桩施工方法预制桩包括混凝土预制桩、钢桩两种。
混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管桩。
桩基础_土力学
u—
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(二)双桥探头法
双桥探头可同时测出探头侧阻力 f s 和端阻 力 qc ，该法较多采用，可按下式计算： 式中：
Quk uliifsi qcAp
— li — f si — i — qc — Ap —
u
桩身周长； 第 i层土层厚度； 第 i层土的探头平均阻力； 第 i层土桩侧阻力综合修正系数； 桩端平面上、下探头阻力； 桩端面积。
四、桩基水平承载力与位移
《建筑桩基技术规范》规定，考虑到土层厚度与 性质的不均匀、荷载差异、体型复杂等因素， 桩基的变形指标按如下规定选用： (1) 砌体承重结构应由局部倾斜控制； (2) 框架结构，应由相邻柱基的沉降差控制； (3) 多层或高层和高耸结构则应由倾斜值控制。 (4) 建筑物桩基，容许变形值应根据上部结构 对桩基变形的适应能力和使用要求予以确定。
一、 按材料强度确定单桩竖向承载力 二、 按静荷载试验确定单桩轴向承载力 三、 静力触探法确定单桩轴向承载力 1、 单桥探头法 2、 双桥探头法 四、 经验参数法
一、按材料强度确定单桩竖向承载力
按材料强度计算单桩竖向承载力时，将桩视为 一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设 计值公式： R ( fc Ac f y' As' ) （1） 式中：R — 单桩竖向承载力设计值； — 混凝轴心受压构件的稳定系数； fc — 混凝土轴心抗压强度设计值； f y' — 纵向受力钢筋的抗压强度设计值； Ac — 桩身横截面面积； As' — 纵向受力钢筋的截面面积。
二、承台下土的作用
承台下的地基土与桩共同承担荷载形成复合桩基。 遇到下列情况之一，不应考虑承台的荷载分担效应： (1) 承受经常出现的动力作用； (2) 承台下可能产生负摩擦力的土层； (3) 饱和软土中沉入密集群桩，引起超静孔隙水压 力和土体隆起，随时间推移，桩间土逐渐固结下 沉与承台底脱开等。 (4) 若建筑物对沉降敏感或对沉降限制严格或承台 下为软土时，不应考虑这一作用。
桩基础
N0 Q
Qn
Fs Nl
8-11
Q n 中性点以上桩身负摩阻力累计值 Fs 中性点以下正摩阻力累计值
中性点处桩身轴力最大 Q Q n 桩端总摩阻力 桩端轴力Nl Q (Q - Fs )
n
• 桩侧负摩阻力的产生，使桩的竖向承载力减小， 桩身轴力加大。不利。 • 可能出现负摩阻力的桩基础，原则： （1）对填土建筑场地，先填土保证密实度，沉 降稳定后成桩。 （2）地面大面积堆载的建筑物，预压等处理， 减少引起的地面沉降。 （3）中性点以上的桩身进行处理（如涂沥青） 减少负摩阻力。 （4）自重湿陷性黄土地基，强夯、挤密土桩等 处理，消除土层自重湿陷性。 （5）其他有效合理措施
步骤：成桩后7~25天后选试桩、安装加载设备和仪器并锚桩、分 级加载并记录、绘Q-S曲线图，出现ABCDEF情况之一停止加载、 卸载，据试验记录和曲线图计算 , 《建筑地基基础规范》单桩竖 向承载力特征值Ra=Qu/K ,K=2
Quk
试验成果 极限载荷
其他情况 桩基 Quk n根试桩平均值 40mm
大直径扩底桩 护壁构造示意
• 钻孔灌注桩
用钻机，在钻进时不用下钢套筒， 利用泥浆保护孔壁
各种灌注桩适用范围—— 表8.1 Wt: 后注浆灌注桩？P188
单桩轴向荷载的传递
。一、桩身轴力和截面位移
Q
s s
桩端阻力Qp=桩端轴力N l 桩侧总阻力 Q Q Q s p
u
p
li
z
低承台 桩基础
高承台 桩基础
桩基础优点：适用于各种不同地质条件、荷载性质和上部结构
一般当建筑场地浅层地基土比较软弱，不能满足建筑物对地基 承载力的要求，又不适宜采取人工地基加固处理措施时，或采 用人工地基加固不经济时，考虑桩基础。 桩基础的适用性：高层建筑物及其他重要建筑物，荷载很大的建筑 物，软弱及特殊土地基永久建筑物；高耸结构物，减弱震动影响 的大型精密机械设备基础，抗震措施
基础工程 第三章 桩基础与深基础
二、单桩竖向承载力特征值
Ra Q uk K
式中 K ——安全系数，取 K 2 。
三、单桩抗拔极限承载力标准值
(1)对甲级和乙级建筑桩基，应按单桩抗拔静载荷试验确定其抗拔极限 承载力标准值； (2)如无当地试验时，对丙级建筑的群桩基础，可按以下规定计算： 1)群桩呈非整体破坏时：
T uk
图3.13桩的负摩阻力分布与位移、轴力的关系
3、减小负摩阻力的措施
i 1
(1)控制大面积地面堆载； (2)避免大量抽取地下水； (3)当桩穿越深厚欠固结土层时，可采取曾滑措施。
10
3.4 桩基础设计
桩基础设计主要包括选择桩型及几何尺寸、确定桩数和桩基承载力，并进行必要的桩基承载力 验算和沉降验算，进行桩和承台构件的截面及配筋计算。
i 1
p0 e
n
z i i z i 1
i 1
八、桩的负摩阻力
1、产生负摩阻力的条件和原因
土对桩产生向下的摩阻力称为负 摩阻力。其产生条件和原因如下： (1)土对桩产生向下的沉降位移； (2)桩周围欠固结土在自重作用 下产生沉降； (3)大面积地面堆载引起桩周围 土体沉降； (4)地下水位降低引起桩周围土 体沉降。
T gk
1
u l i q sik l i
图3.6单桩抗拔承载力计算简图
Nk
式中
T gk 2
Gp
5
G p ——基桩自重。
四、单桩水平承载力特征值
(1)对甲级和乙级建筑桩基，单桩水平承载力特征 值应通过单桩水平静载荷试验确定； (2)对于混凝土预制桩、钢桩、配筋率大于 0 . 65 % 的灌注桩，取静载荷试验测得的桩顶位移 6 ~ 10 mm 所对应荷载为水平承载力特征值； (3)对于配筋率小于 0 . 65 % 的灌注桩，取单桩水平 静载荷试验测得的临界荷载为单桩水平承载力特征 值： Ha H cr ； R (4)当缺少单桩水平静载荷试验资料时，按下式估算 桩身配筋率小于 0 . 65 % 的灌注桩的单桩水平承载力特 征值：R
第三章桩基础
s (mm)
s (mm)
单桩承载力确定
Osterberg法
p (kN)
0
千斤顶
单桩承载力确定
多动式
单桩承载力确定
深层平板载荷试验－确定桩端承载力
承载力特征值： 1 比例界限 2 极限荷载之半 3 s/d＝0.01~0.05对
应荷载
千
斤
> 0.8 m
顶
刚性板直径800mm
单桩承载力确定
二 确定单桩竖直向承载力的方法
饱和软粘土
预制单桩静载试验 前，砂土中7天， 粘性土的15天， 饱和软粘土25天
桩的侧摩阻力
(2) 桩的侧摩阻力影响因素
打入预制桩,挤土使qs增加 (1) 挤密 (2) 残余应力 钻孔预制桩,使qs减少 (1)泥皮 (2)应力松弛
(3) 水泥浆渗入土中使表面粗糙，增加侧摩阻力
其他施工因素
挤土桩
非挤土桩
桩的承载机理
桩的竖向承载力发挥的特点
• 随着荷载增加，桩身上部 侧阻力先于下部侧阻力的 发挥
• 一般摩擦桩，侧阻力先于 端阻力发挥，侧阻发挥的 比例明显高于端阻
上 部
侧 阻 力
下
• 对于长桩，即使桩端土很
部
好，工作荷载下端阻力也
很难发挥。
端阻力
2 桩侧摩阻力
(1) 单位侧摩阻力qs的分布
S0
Q
qs
3 桩的端承力
(1)常作为基础承载力问题(太沙基解)
很小
q pu
B
2
N
cNc
qNq
太沙基
q pu cNc qNq
(1)很难达到整体破坏 梅耶霍夫型 (2)端承力与深度有关
(3)存在临界深度
桩基础工程
a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行 图2-4 打桩顺序
b．减小后施工的桩对先施工的桩的影响 根据设计标高及桩的规格， 应遵循以下原则： 宜先深后浅、先大后小、先长后短
锤 击 打 入
预 制 桩
（３） 打桩方法
a．控制入土时的垂直度
插入土中的垂直度偏差不得超过0.5%，桩、桩帽、桩锤在同 一铅垂线上，确保桩身垂直下沉。
② 对长度大于21m的端承摩擦型静压桩，应以设 计桩长控制为主，终压力值作对照。
③ 对一些设计承载力较高的桩基，终压力值宜尽 量接近压桩机满载值。
④ 对长14～21m的静压桩，应以终压力达满载值 为终压控制条件。
⑤ 对桩周土质较差且设计承载力较高的，宜复压 1～2次为佳，对长度小于14m的桩，宜连续多 次复压，特别对长度小于8m的短桩，连续复 压的次数应适当增加。
（2）施工方法
准备工作：场地平整，设排水沟，制备泥 浆，做试桩成孔，设置桩基轴线定位点和 水准点，放线定桩位等工作。
开始钻孔：安装桩架及水泵设备，桩位处 挖土埋设孔口护筒。桩架就位后，钻机进 行钻孔。
护筒的作用：定位、保护孔口、存贮泥浆 泥浆的作用：护壁、携渣、润滑钻头、降低
钻头发热、减少钻进阻力
起吊吊点： 应符合设计要求，一般
吊点的设置如图2-1所示。
0.707L a)
0.293L
0.207L
0.568L b)
0.207L
0.145L
0.355L l
c)
0.355L 0.145L
a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊 图2-1 桩的合理吊点
（三）堆放
堆放桩的地面必须平整、坚实； 垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同 一垂直线上； 堆放层数不宜超过4层； 不同规格的桩，应分别堆放。
桩基础组成与桩基础分类总结
组合材料桩
由两种以上材料组成的桩
桩基础的分类
按施工工艺分
预制桩
借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚
桩
度与构造的桩打入、压入或振入土中去的桩型。
灌注桩
在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的 桩
预制桩
预制桩
钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工 现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其 沉入土中。
稍密及中密的碎石土地基。 复打法：⑴目的：提高桩的质量或使桩径扩大，提高桩的承载能力。
⑵要求：①二次沉管的轴线一致； ②必须在第一次灌注的砼初凝以前全部完成。
检查方法：用吊砣检查管内有无泥浆或渗水，并测孔深。 用测锤或浮标检查砼的下降。
常遇问题及处理方法： 断桩 缩颈桩 吊脚桩 桩尖进水进泥
灌注桩
施工工艺
Φ300~600mm
8~20m
适用范围：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、 砂土层和粒径不大的砾砂层。
施工工艺：确定成孔顺序 →桩机就位 →成孔→ 钢筋笼→ 浇砼 →桩承台
钻头的类型：锥式钻头、平底钻头、耙式钻头。 成孔方法：长螺旋、短螺旋（正转钻进、反转提土）
动画
灌注桩
施工工艺
灌注桩 泥浆护壁钻孔灌注桩：
施工工艺
泥浆的作用：护壁、携渣、冷却、润滑。 施工工艺：测定桩位→ 埋设护筒 →桩基就位→ 成孔 →清孔 → 钢筋笼
→浇砼 成孔机械：回转钻机、冲击钻、潜水钻机。 泥浆循环：正循环、反循环。
水下浇筑砼：导管法
正潜转钻孔灌注桩
反潜转钻孔灌注桩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
灌注桩
正循环回转钻机成孔工艺原理图
桩基础的作用
Ø 更加有效地传递荷载； Ø 可以满足结构对地基变形的严格要求； Ø 使结构能抵抗水平力、上拔力和倾覆力的作用； Ø 改善地基基础的动力特性。
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第3章桩基础组成及构造
桩基础的作用
将承台以上结构物传来的外力通过承 台，由桩传到较深的地基持力层中。 承台将外力传递给各桩并箍住桩顶使 各桩共同承受外力。 各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的 摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递 到地基土中
第3章桩基础组成及构造
优点：
具有承载力高、稳定性好、沉降量小而 均匀等特点。 在深水河道中，桩基础可以借桩群穿过 水流将荷载传到地基中，避免(或减少)水 下工程，简化施工设备和技术要求，加 快施工速度并改善劳动条件。
适用于各种砂性土、粘性土，也适用于 碎、卵石类土层和岩层。 但对于淤泥及可能发生流沙或有承压水 的地基，施工较为困难，常常易发生塌 孔或埋钻等情况。 一般钻孔灌注桩人土深度由几米至几百 米。
第3章桩基础组成及构造
挖孔灌注桩
依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖 出桩孔，然后与钻孔桩一样灌注混凝土 成桩称为挖孔灌注桩。 适用：无水或渗水量小的地层，或地形 狭窄、山坡陡峻处施工 对可能发生流沙或含厚的软粘土层施工 较困难，需要加强孔壁支撑确保安全
第3章桩基础组成及构造
若干根桩在平面排列上可成为一排或几 排，所有桩的顶部由承台联成一整体。 在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。 桩可以先预制好，再将其运至现场沉人 土中;也可以就地钻孔(或人工挖孔)，然 后在孔中浇筑水泥混凝土或置人钢筋骨 架后再浇灌混凝土而成桩。
第3章桩基础组成及构造
第3章桩基础组成及构造
1、高桩承台基础是指承台底面位于地面 (或冲刷线)以上 2、低桩承台基础的承台底面位于地面 (或冲刷线)以下。
第3章桩基础组成及构造
(一)桩基础按承台位置分类
桩基础按承台位 置可分为高桩承 台基础和低桩承 台基础如图所示。
第3章桩基础组成及构造
高桩承台基础的结构特点：是基桩部分 桩身埋人土中，部分桩身外露在地面以 上(称为桩的自由长度); 低承台基础的结构特点：是基桩则全部 埋人土中(桩的自由长度为零)。
第一节桩基础的 组成、作用及适用条件
第3章桩基础组成及构造
第3章桩基础组成及构造
桩基础简介
桩基础是常用的桥梁基础类型，是埋于 地基土中的若于根桩及将所有桩联成一 个整体的承台(或盖梁)两部分所组成的一 种基础型式。 :桩身可以全部或部分埋人地基土中，当 桩身外露在地面上较高时，在桩之间还 应加横系梁，以加强各桩之间的横向联 系。
５、当施工水位或地下水位较高时，采 用其他的深基础不合理或不经济时。 6、在地震区可增加建筑物的抗震性能， 减少地震的危害。
第3章桩基础组成及构造
第二节 桩和桩基拙的 类型与构造
桩与桩基础的分类： 桩和桩基础可按承台位置、沉入土中的 施工方法、受力条件的不同而进行分类
第3章桩基础组成及构造
高桩承台基础和低承台基础
第3章桩基础组成及构造
特点：不受设备和地形限制，施工简单。 靠人工挖土，桩径较大，一般大于1.4m
第3章桩基础组成及构造
沉管灌注桩
施工工艺：钢套筒沉入土中成孔 适用：黏性土，砂性土，砂土地基 常用尺寸：60cm以下 优点：避免流沙、塌孔、泥浆的排渣等 弊端 缺点：容易造成缩颈现象
第3章桩基础组成及构造第3源自桩基础组成及构造高桩承台基础特点
高桩承台基础由于承台位置较高或设在 施工水位以上，可减少墩台圬工数量， 可避免或减少水下作业，施工较为方便。 大直径钻孔灌注桩，桩的刚度、强度都 较大，因而高桩承台在桥梁基础工程中 也得到广泛应用。
第3章桩基础组成及构造
高桩承台在水平力作用下，由于承台及 基桩露出地面的一段自由长度周围无土 体来共同承受水平外力，基桩的受力情 况较为不利，桩身内力和位移都将大于 在同样水平外力作用下的低桩承台，在 稳定性方面低桩承台也较高桩承台要好。 低桩承台要比高桩承台美观
灌注桩的优点：
１、噪声和震动： 2、任意桩长： ３：穿透软硬土层，将桩端放在坚硬的 图层或者嵌入岩石； ４、配筋率低（和打入桩比）
第3章桩基础组成及构造
2.沉桩基础
将打入桩及振动下沉桩和静压桩均称 为沉桩基础。
打入桩是通过锤击(或以高压射水辅助) 将各种预先制好的桩(主要是钢筋混凝土 实心桩或管桩，打入地基内达到所需要 的深度而成为桩基础。
第3章桩基础组成及构造
(二)按施工方法分类
主要的是灌注桩和沉桩、管注基础。
第3章桩基础组成及构造
1.灌注桩基础
1、用钻(冲)孔机械在土体中先钻成桩孔， 然后在孔内放人钢筋骨架，灌注桩身混 凝土而成钻孔灌注桩，最后在桩顶浇筑 承台(或盖梁)，称为灌注桩基础。 特点：是施工设备简单、操作方便，
第3章桩基础组成及构造
第3章桩基础组成及构造
适用：桩径较小(直径在0.60m以下)， 地基土质为砂性土、软塑性粘土、粉土、 细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎 卵石类土质。
第3章桩基础组成及构造
静力压桩
在软塑性土质中也可以用重力将桩压人 土中称为静力压桩。 这种压桩施工方法免除了锤击打人的振 动影响，是在软土地区，特别是在不允 许有强烈振动的条件下建造桩基的一种 适用的施工方法。
当地基浅层土质不良时，它能穿越浅层土发挥 地基深层土承载力的作用，以满足桥梁上部结 构物荷载的要求。
第3章桩基础组成及构造
桩基础主要适用于下列条件:
1、荷载较大，地基上部土层软弱，适宜 的地基持力层位置较深，采用浅基础或 人工地基在技术上、经济上不合理时; 2、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深 度不易计算正确，如采用浅基础施工困 难或不能保证基础安全时;
第3章桩基础组成及构造
振动下沉桩
振动下沉桩是将大功率的振动打桩机 安装在桩顶(预制的钢筋混凝土桩或钢管 桩)，利用振动力以减少土对桩的阻力， 使桩沉入土体中。
适用于桩径较大、土的抗剪强度振动 时有较大降低的砂土等地基。
第3章桩基础组成及构造
第3章桩基础组成及构造
3、当地基计算沉降过大或结构物对不均 匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高 压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩 性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均 匀。另外桩基础还能增强结构物的抗震 能力;
4、当建筑物受到较大的水平荷载，需要 减少水平位移和倾斜时
第3章桩基础组成及构造