基础工程第4章桩基础资料
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基础工程-桩基础-(史上最全面)
5）、按现行抗震设计规范规定进行抗震验算。
2、 下列桩基应进行变形验算：
1)、桩端持力层为软弱土的一,二级桩基以及 桩端持力层为粘土,粉土或存在软弱下卧层 一级建筑桩基,应验算沉降并考虑上部结构 与基础共同作用.沉降不超过建筑沉降允许 值；
2）、受水平荷载较大或对水平变位要求严格 的一级建筑桩基应验算水平位移。
第四章 桩基础
本章教学目标： 1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、
设计原则、分类及成桩效应； 2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础
竖向承载力的确定，熟悉群桩效应； 3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减
小桩负摩阻力的措施。 4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤
及施工图绘制。
4.1概述
桩基按极限状态设计法设计，应满足承载 能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
建筑桩基分三个安全等级。 桩基设计应进行下列计算和验算：
1、所有桩基础都应进行承载能力计算,计算内容包括：
1)、按使用功能，受力特征进行 竖向(压.拔)和水平承载 力计算,不宜超过承载力特征值。 某些条件下群桩基 础宜考虑桩.土、承台共同作用；
3、 下列桩基应进行桩身和承台抗裂和 裂缝宽度验算：
根据使用条件要求混凝土不得出现裂 缝的桩基应进行抗裂验算；使用上需 限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度 验算。
4、建于软土上的一、二级建筑桩基施 工 过程和使用期间必须进行沉降观
测直到 稳定。
4.1.4 桩基设计内容
桩基设计包括下列基本内容： 1、桩的类型及几何尺寸的选择； 2、单桩竖向（和水平向）承载力的
载的桩基。 桩基应用：以有百年历史，承载力高、稳 定性好，沉降均匀的特点，在不良土上修 建建筑，普遍应用的基础形式。
2、 下列桩基应进行变形验算：
1)、桩端持力层为软弱土的一,二级桩基以及 桩端持力层为粘土,粉土或存在软弱下卧层 一级建筑桩基,应验算沉降并考虑上部结构 与基础共同作用.沉降不超过建筑沉降允许 值；
2）、受水平荷载较大或对水平变位要求严格 的一级建筑桩基应验算水平位移。
第四章 桩基础
本章教学目标： 1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、
设计原则、分类及成桩效应； 2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础
竖向承载力的确定，熟悉群桩效应； 3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减
小桩负摩阻力的措施。 4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤
及施工图绘制。
4.1概述
桩基按极限状态设计法设计，应满足承载 能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
建筑桩基分三个安全等级。 桩基设计应进行下列计算和验算：
1、所有桩基础都应进行承载能力计算,计算内容包括：
1)、按使用功能，受力特征进行 竖向(压.拔)和水平承载 力计算,不宜超过承载力特征值。 某些条件下群桩基 础宜考虑桩.土、承台共同作用；
3、 下列桩基应进行桩身和承台抗裂和 裂缝宽度验算：
根据使用条件要求混凝土不得出现裂 缝的桩基应进行抗裂验算；使用上需 限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度 验算。
4、建于软土上的一、二级建筑桩基施 工 过程和使用期间必须进行沉降观
测直到 稳定。
4.1.4 桩基设计内容
桩基设计包括下列基本内容： 1、桩的类型及几何尺寸的选择； 2、单桩竖向（和水平向）承载力的
载的桩基。 桩基应用：以有百年历史，承载力高、稳 定性好，沉降均匀的特点，在不良土上修 建建筑，普遍应用的基础形式。
桩基础工程施工资料
桩基础工程施工资料一、工程概况1.1 工程名称：某某大厦桩基础工程施工1.2 项目地点：某某市某某区1.3 建设单位：某某建设集团1.4 设计单位：某某设计院1.5 施工单位：某某施工集团1.6 监理单位：某某监理公司1.7 工程概况：某某大厦位于某某区，是一栋高层建筑，总建筑面积约为XXXX平方米，地上X层，地下X层，是一栋综合性商务写字楼。
由于建筑场地地质条件复杂，土层较软，所以选择桩基础作为承台系统。
二、施工方案2.1 前期准备工作根据设计要求，施工单位组织开展现场勘测和测量工作，确定桩基位置和规格，开展施工技术交底和安全教育培训，做好施工方案的制定和审核工作，明确施工进度计划和质量要求。
2.2 施工工艺（1）桩基础施工的准备工作a. 搭建施工现场临时设施，包括施工厂房、办公室、休息室等。
b. 采购及检验施工用材料，包括钢筋、混凝土、灰土等。
c. 就位设备，包括打桩机、混凝土搅拌车、输送泵等。
d. 安全消防检查，确保施工现场的安全生产。
（2）桩基础施工工艺a. 审查桩基础设计图纸和方案，确定施工技术路线和方法。
b. 开挖桩基础孔洞，根据设计要求和土层特点，确定钻孔直径和深度。
c. 钢筋加工和安装，按照设计要求和规格，进行钢筋的加工和安装。
d. 浇筑混凝土，根据设计要求和地质条件，选择合适的混凝土配合比，进行浇筑工作。
（3）质量和安全控制a. 严格按照设计要求和规范要求，进行施工质量控制。
包括施工材料的验收、施工过程中的监督和管理、施工质量检测等。
b. 加强施工现场安全管理，做好施工安全教育培训，确保施工过程中的安全生产。
2.3 施工进度安排根据设计要求和施工实际情况，合理编制施工进度计划，保证施工工程按时按质完成。
2.4 施工人员安排组织合格的施工队伍，合理分工，分工明确，确保施工质量和施工进度。
三、质量控制3.1 原材料质量监督严格按照设计要求和规范要求，对施工所用的各类材料进行质量检测和管理。
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-4
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
单桩承载力：指单桩在外荷（桩顶或沿桩身）作用下，不 丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力。 竖向极限承载力Quk：指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状 态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。通 常等于总极限侧阻力Qsk和总极限端阻力Qpk之和
Quk Qsk Qpk 竖向承载力设计值R：JGJ94-94 (已废止) 考虑承载能力极限状态，以分项系数表述的基桩承载力值
A's— 全部纵向钢筋的截面积
j — 稳定系数，≤1.0，查规范表格
yc— 成桩工艺（工作条件）系数，由桩型按规范取值
4.3 单桩竖向承载力的确定
三、按单桩竖向静载试验确定
优缺点：直观、可靠，但费时费力 。 基本要求 试验数量：不宜小于总数的1％，且不少于3根 对象：地基条件复杂、桩施工质量可靠性低及本地区采用的
新桩型或新工艺等情况下的桩基 试验时间：灌注桩待桩身砼达设计强度；预制桩考虑一定休
止期（砂类土≮7天；粉土≮10天，非饱和粘性土≮15天， 饱和粘性土≮25天） 取值方法：按现行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003) 进行，取各试桩的平均值（极差≤平均值的30%）作为Quk值， 将其除以2得承载力特征值Ra
R Qsk Qpk
s p
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
竖向承载力特征值Ra：单桩竖向极限承载力标准值除以安全系 数后的承载力值
JGJ94-2008
Ra Quk / K (K 2)
GB50007-2011规定，初步设计时可按经验公式进行预估
Ra qpa Ap up qsiali Ra qpa Ap (桩底嵌入完整及较完整硬质岩)
4 桩基础(第4节 单桩承载力确定)
4.4.3按设计规范经验公式确定
1.一般预制桩及其中小直径灌注桩
Quk＝Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk Qpk u
q
sik li
q pk Ap
qsik和qpk按表取值
21
桩侧极限摩阻力标准值
22
桩侧极限端阻力标准值
23
4.4 单桩竖向承载力的确定
4.4.3按设计规范经验公式确定
2.大直径灌注桩 要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛
Qu k Qsk Qgsk Qgpk
u qsjk l j u si qsik l gi p q pk Ap
土层名称 淤泥 淤泥质土 1.2~1.3 黏性土 粉土 1.4~1.8 2.2~2.5 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 2.0~2.5 3.0~3.5 砾石 卵石 2.4~3.0 3.2~4.0 全风化岩 强风化岩 1.4~1.8 2.0~2.4
18
3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
（1）P-S曲线明显转折点法 在由静载试验绘制的P-S 曲线上，以曲线出现明显下 弯转折点所对应的作用荷载 作为极限荷载。 P-S曲线的转折点不明显 ，此时极限荷载就难以确定 ，需借助其他方法辅助判定 ，例如用对数坐标绘制 logP-logS曲线，可能使转折 点显得明确些。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩竖向承载力特征值： 单桩在轴向荷载作用下，地基土和桩本身 的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许 范围之内所容许承受的最大荷载，它是以单桩 轴向极限承载力(极限桩侧摩阻力与极限桩底阻 力之和）考虑必要的安全度后求得的。 确定方法有多种 ，考虑地基土具有多变性 、复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分 析，合理地确定。
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3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
1.一般预制桩及其中小直径灌注桩
Quk＝Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk Qpk u
q
sik li
q pk Ap
qsik和qpk按表取值
21
桩侧极限摩阻力标准值
22
桩侧极限端阻力标准值
23
4.4 单桩竖向承载力的确定
4.4.3按设计规范经验公式确定
2.大直径灌注桩 要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛
Qu k Qsk Qgsk Qgpk
u qsjk l j u si qsik l gi p q pk Ap
土层名称 淤泥 淤泥质土 1.2~1.3 黏性土 粉土 1.4~1.8 2.2~2.5 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 2.0~2.5 3.0~3.5 砾石 卵石 2.4~3.0 3.2~4.0 全风化岩 强风化岩 1.4~1.8 2.0~2.4
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3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
（1）P-S曲线明显转折点法 在由静载试验绘制的P-S 曲线上，以曲线出现明显下 弯转折点所对应的作用荷载 作为极限荷载。 P-S曲线的转折点不明显 ，此时极限荷载就难以确定 ，需借助其他方法辅助判定 ，例如用对数坐标绘制 logP-logS曲线，可能使转折 点显得明确些。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩竖向承载力特征值： 单桩在轴向荷载作用下，地基土和桩本身 的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许 范围之内所容许承受的最大荷载，它是以单桩 轴向极限承载力(极限桩侧摩阻力与极限桩底阻 力之和）考虑必要的安全度后求得的。 确定方法有多种 ，考虑地基土具有多变性 、复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分 析，合理地确定。
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3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
《基础工程》教案(四1——单桩承载力)
黏性土
1 软塑 0.75 I L 1 可塑、硬塑 0 I L 0.75 坚硬 I L 0
中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实
黑龙江工程学院
粉土 粉砂、细砂 中砂 粗砂、砾砂 圆砾、角砾 碎石、卵石 漂石、块石
本表采用。
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
表 4-2 修正系数 值
hd
桩端土情况 透水性土 不透水性土
4～20 0.70 0.65
20～25 0.70～0.85 0.65～0.72
>25 0.85 0.72
注： h 为桩的埋置深度，取值同式(4-4)； d 为桩的设计直径。
表 4-3 清底系数 m0 值
黑龙江工程学院
23
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
②
S n 1 2 ，且24h未稳定 Sn
黑龙江工程学院
13
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
3、极限荷载和轴向容许承载力的确定 直接计算法 曲线分析法
黑龙江工程学院
14
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
①直接计算法——P-S曲线明显转折
破坏荷载
极限荷载 P j 容许荷载
黑龙江工程学院
4
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
单桩承载力之单桩轴向容许承载力的确定
计算目的： 1、确定桩长 2、验算桩长
黑龙江工程学院
5
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
4.1.1 单桩工作机理
(一) 荷载传递与土对桩的支承力 1、桩顶轴向位移（沉降）=桩身弹性压缩+桩底土层压缩 桩身弹性压缩桩与侧土的相对位移
桩基础设计计算
第四章桩基础的设计和计算桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降变形小、抗震能力强，以及能适应各种复杂地质条件的显著优点，是桥梁工程的常用基础结构。
在受到上部结构传来的荷载作用时，桩基础通过承台将其分配给各桩，再由桩传递给周围的岩土层。
当为低承台桩基础时，承台同时也将部分荷载传递给承台周边的土体。
由于桩基础的埋置深度更大，与岩土层的接触界面和相互作用关系更为复杂，所以桩基础的设计计算远比浅基础繁琐和困难。
本章主要依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5-2005（以下简称《铁路桥涵地基规范》）的相关规定介绍铁路桥涵桩基础的设计与计算。
第一节桩基础的设计原则设计桩基础时，应先根据荷载、地质及水文等条件，初步拟定承台的位置和尺寸、桩的类型、直径、长度、桩数以及桩的排列形式等，然后经过反复试算和比较将其确定下来。
在上述设计过程中，设计者必须注意遵守相关设计规范的基本原则和具体规定，因此，在讨论设计计算方法之前，先将桩基础的设计原则介绍如下。
一、承台座板底面高程的确定低承台桩基和高承台桩基在计算原理及方法上没有根本的不同，但将影响到施工难易程度和桩的受力大小，故在拟定承台座板底面高程时，应根据荷载的大小、施工条件及河流的地质、水文、通航、流冰等情况加以决定。
一般对于常年有水且水位较高，施工时不易排水或河床冲刷深度较大的河流，为方便施工，多采用高承台桩基。
若河流不通航无流冰时，甚至可以把承台座板底面设置在施工水位之上，使施工更加方便。
但若河流航运繁忙或有流冰时，应将承台座板适当放低或在承台四周安设伸至通航或流冰水位以下一定深度的钢筋混凝土围板，以避免船只、排筏或流冰直接撞击桩身。
对于有强烈流冰的河流，则应将承台底面置于最低流冰层底面以下且不少于0.25m处。
低承台桩基的稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流。
若承台位于冻胀性土中时，承台座板底面应置于冻结线以下不少于0.25m处。
地基基础讲义基础工程桩基础部分
原因：施工不当、桩身材料问题、地下水位变化等
处理方法：加固桩基、更换桩身材料、降低地下水位等
桩基不均匀沉降：采用桩基加固措施，如压力注浆、扩大桩基等
桩基承载力不足：采用补桩、扩大基桩或增加桩基配筋等措施
桩基侧移：采用桩基加固或纠偏措施，如桩基托换、桩基静压等
桩基质量缺陷：采用补强、加固或返工重做等措施
静载试验法：通过加载重物检测桩基础承载力的方法
动力检测法：利用振动原理检测桩基础的完整性和承载力的方法
声波透射法：通过声波传播特性检测桩内是否存在缺陷的方法
钻芯法：通过钻取桩身芯样检测桩基础的混凝土强度和桩身质量的方法
桩身完整性：采用低应变法或声波透射法检测，要求桩身完整、无缺陷
承载力：根据静载试验或高应变法检测，要求达到设计要求的承载力
在城市改造和桥梁工程中，桩基础可以减小对周围环境的影响
适用于各种类型的建筑物，如高层建筑、工业厂房、公路桥梁等
特别适用于地质条件复杂、软弱土层较厚的情况
PART THREE
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
优化设计方案：根据地质勘察资料、荷载要求等因素，优化桩基设计方案，选择合适的桩型、桩径和桩长。
确定单桩承载力特征值
确定桩型与桩径
确定桩的长度与桩数
确定桩身混凝土强度等级
PART Байду номын сангаасOUR
预制桩施工：通过打桩机将预制的桩体打入地下，适用于硬土层和岩层。
树根桩施工：采用小直径钻孔，插入钢筋笼并浇筑混凝土，适用于已有建筑物加固和改造。
锚杆桩施工：将锚杆一端固定在岩层或土层中，另一端与桩体连接，适用于边坡加固和隧道支护。
桩基础由一组或多组桩组成，每根桩通过桩身和桩帽连接在一起
第4章工程量计算3-桩基础
[例]现场打孔灌注混凝土桩，桩长15m，钢 管管箍外径377mm，采用振动打桩机施 工。二类土，100根，计算打孔灌注桩工 程量。 V= ∏/4*0.377*0.377*15*100=167m3
若上例中设计要求复打1次，复打深度为 8m,计算打桩工程量.
V=单桩体积*(1+复打次 数) V1= ∏/4*0.377*0.377*7*100 =78.14m3 V2= ∏/4*0.377*0.377*8*(1+ 1)*100=178.6m3 V=256.74m3
5.打拔钢板桩
按钢板桩重量以吨计算。
查表得单根重量为90.8kg/m，每块钢板 桩长7.5m，重量为90.8*7.5=681kg 又查表得每根U型钢板桩宽0.5m，基坑 围护共48m需要96块，总重量为 681kg*96=65376kg=65.376t 或者直接查表得每米宽重181.60kg/m， 有7.5m长，48m宽，重量为 181.6*7.5*48=65376kg=65.376t
四、桩基础的计算
桩的分类 桩基础工程量的计算规则
四、桩基础的计算
（一）桩的分类 （1）预制桩 预制桩有钢筋混凝土预制桩和钢桩两大 类。钢筋混凝土预制桩常见有实心方桩、 空心管桩，如图所示。钢桩有钢管桩和 钢板桩两种。
（2）现浇钢筋混凝土桩 ①沉管灌注桩：先将钢管打人土中，然后在钢管中放 置捆扎好的钢筋笼，灌注混凝土，并逐步拔除钢管。 施工中一般是边浇、边拔、边夯实。 ②钻孔灌注桩：先用螺旋钻孔机或其他成孔机械打(冲) 桩孔，安放钢筋笼，灌注混凝土。 ③爆扩桩：用适量炸药对地基进行爆扩，然后往孔洞 中浇注混凝土。用爆扩方法可以扩大桩的头部，增加 桩的承载能力。 （3）现场灌注灰土砖、碎石桩 现场灌注灰土砖、碎石桩的基本工艺与现浇钢筋混凝 土桩类似，只不过以灰土、碎石代替混凝土。它能使 土壤挤压密实，一般用于地基加固。
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-3
五、桩侧负摩阻力
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩 周土强度均匀，荷载主要 由桩测摩阻力承受，桩端 阻力可忽略不计。 Q-s曲 线可能为缓变型或陡变型。 承载力以桩侧阻力为主， 由桩顶容许沉降量控制设 计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概 述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算 桩端平面以下软弱下卧层验算 桩基抗震承载力计算 桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等） 桩基尚应进行变形验算 桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土 间的相对位移，并与桩端阻 所占荷载比例有关，通常可 取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基 岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线 摩阻力分
桩下沉 布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩 周土强度均匀，荷载主要 由桩测摩阻力承受，桩端 阻力可忽略不计。 Q-s曲 线可能为缓变型或陡变型。 承载力以桩侧阻力为主， 由桩顶容许沉降量控制设 计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概 述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算 桩端平面以下软弱下卧层验算 桩基抗震承载力计算 桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等） 桩基尚应进行变形验算 桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土 间的相对位移，并与桩端阻 所占荷载比例有关，通常可 取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基 岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线 摩阻力分
桩下沉 布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递
基础工程-第4章 桩基础-
桩顶荷载一般包括轴向力、水平力和力矩，为简化 起见，在研究桩的受力性能及计算桩的承载力时，对 竖向受力情况单独进行研究。
4.3.1 桩的荷载传递
竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部 首先受到压缩而发生相对于土的向下位 移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上 的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程 就是不断克服这种摩阻力并通过它向土 中扩散的过程 。 如果桩侧摩阻力不足以抵抗竖向荷载， 一部分竖向荷载将传递到桩底，桩底持 力层也将产生压缩变形，故桩底土也会 对桩端产生阻力。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩的承载力： 是指单桩在竖向荷载作用下，不丧失稳定性、不产生过 大变形时的承载能力。 单桩的竖向承载力主要取决于两方面： 一是地基土对桩的支承能力； 二是桩身的材料强度。 一般情况下，桩的承载力由地基土的支承能力所控制， 材料强度往往不能充分发挥，只有对端承桩、超长桩以及 桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。
（1）静载荷试验装置及其方法：
试验装置主要由加荷稳压、提供反力和沉降观测三部分组成。
主梁
千斤顶 百分表 次梁 锚筋 锚桩
基准柱
试验时加载方式通常 有慢速维持荷载法、快 速维持荷载法、等贯入 速率法、等时间间隔加 载法以及循环加载法。 锚桩桁架法 工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级 加载值为单桩承载力特征值的1/8-1/5，当每级荷载下桩顶 沉降量小于0.1mm/h时，则认为已趋于稳定。然后施加下 一级荷载直到试桩破坏，再分级卸载到零。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
本节重点： 竖向荷载作用下单桩的工作性能。
本节难点： 单桩的破坏模式已及单桩承载力的确定。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
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，对正确评价单桩承载力设计值具有一定的指导意 义。
第四章桩基础三
验资料时可按表4.4-2取值；
21
x0 a—桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控
制时，可取 =10mm（对水平位移敏感的结构物 取 =6mm）；当以桩身强度控制（低配筋率灌注 桩）时，可近似按前述式（4.4.2-9）确定；
Bc— ' 承台受侧向土抗力一边的计算宽度；
Bc— 承台宽度；
hc— 承台高度；
终止试验的条件：
当桩身折断或水平位移超过30～40mm(软土取 40mm)或水平位移达到设计要求的水平位移允许 值时，可终止试验。
6
3.单桩水平临界荷载和极限荷载的确定
根据试验数据可绘制荷载一时间一位移H t Y曲0 线(图 6-12)和荷载一位移梯度 H 曲Y0线H(图6-13)，据此
可综合确定单桩水平临界荷载 与极限H荷cr 载 。
5
桩的水平变形系数 (1/m): mb0
EI
(4.4.2-2)
m --桩侧土水平抗力系数的比例系数
(MNm/ 4 ),该系数为地面以下2(d+1) m深度内各土 层的综合值;宜通过单桩水平静载试验确定,当桩 顶自由且水平力作用位置位于地面处,计算公式 为:
13
m
(
H cr xcr
x
b0 (EI )2
r— 桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度50～
100mm时），按表4.4-3取值；
l— 承台侧向土抗力效应系数（承台侧面回填土为
松散状态时取 ）0；
— b
l
承台底摩阻效应系数；
sa / d— 沿水平荷载方向的距径比；
n，1 n—2 分别为沿水平荷载方向与垂直水平荷载方
向每排桩中的桩数；
m— 承台侧面土水平抗力系数的比例系数，当无试
桩基础
五、按桩径大小分类：
1、小直径桩。d≤250mm，多用于基础加固的数根桩或静压 锚杆托换桩及复合桩基础。 2、中等直径桩。 250< d<800mm 3、大直径桩。d≥800mm。
六、按承台位置分类
高承台桩 低承台桩
单桩基础
群桩基础
• 基桩
复合基桩
七、质量检验 • • • • 开挖检查 抽芯法 声波检测法 动测法
2、灌注桩。 在现场开孔，灌注成型。材料使用混凝土或钢筋混凝土。 a.优点： 1）不需预先制作和运输。适用于当地无砼预制厂和交通不便 的地区。 2）可根据桩身内力大小，分段配筋或不配筋以节约钢材。 3）可做成大直径灌注桩提高承载力。 4）无如预制桩打桩时的振动和噪音。 b.缺点：易造成缩颈。
c.据开孔方法和所用机具不同，可分为：
4.3 单桩轴向荷载的传递
1. 桩身轴力和截面位移 2. 桩侧负摩阻力和桩端阻力 3. 端承型桩和摩擦型桩
4. 桩侧负摩阻力
一.桩身轴力和截面位移
• 长度为L的竖直单桩在桩顶轴向力N0=Q作用下，于桩身任一深 度Z处横截面上所引起的轴力Nz将使截面下桩身压缩、桩端下 沉δl ，致使该截面向下位移了δz。由于桩顶轴力Q沿桩身向下通 过桩侧摩阻力逐步传给桩周土，因此轴力Nz就随深度递减。桩 底轴力Nl,即桩端轴力Qp ＝ Nl，而桩侧总阻力Qs＝Q- Qp。桩身 截面位移δz应为桩顶位移δ0 =s与Z深度范围内的桩身压缩量之 差。
第4章 桩基础及其他深基础
4.1. 概述 4.2. 桩的类型 4.3. 单桩轴向荷载的传递 4.4. 单桩竖向承载力的确定 4.5. 群桩效应 4.6. 桩基承载力和沉降验算 4.7. 桩的水平承载力与位移 4.8. 桩基础设计
基础工程第四章桩基础(1)
方法1. 静载荷试验（实图） 静载荷试验是评价单桩
承载力诸法中可靠性较高的 一种方法。
缺点： 时间长；费用高。 广东最大可加载3000t。
主梁
次梁
加压
千斤顶 沉降 观测点
试验桩
(a)
锚桩 (4根)
重物
支墩
千斤顶 加压
沉降 观测点
试验桩
(b)
图4－11 单桩静载荷试验的加荷装置
(a)锚桩横梁反力装置；(b)压重平台反力装置
甲级、丙级以外的建筑；
丙级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑 。
功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大 荷载和刚场度地分、布环极境为条不件均特，殊对差异沉降适应能力差
第4章 桩基础
（三）桩基计算规定 1、应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的
竖向承载力和水平承载力计算； 2、桩身（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和承台结构
二、桩基设计原则 （一）桩基的极限状态
1.承载能力极限状态 ：对应于桩基达到最大承载力导致整体 失稳或发生不适于继续承载的变形。
2.正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定 的变形限值或达到耐久性要求的某项 限值。
第 4章 桩 基 础
（二）建筑桩基设计等级划分
设计
建筑类型
等级
甲级 乙级
承载力计算； 3、软弱下卧层验算； 4、坡地、岸边桩基整体稳定性验算；
5、抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力（基桩和群桩）验算；
6、抗震设防区抗震承载力验算。
第4章 桩基础
（四）应计算沉降的桩基 1、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层
的建筑桩基 ； 2、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀
第4章__桩基础-3(4-7)
预制桩、钢桩
灌注桩
序 号
地基土类别
m (MN/m 4 )
相应单桩在地 面 处水平位移 (mm)
m (MN/m 4 )
相应单桩在 地 面处水平 位移 (mm)
1
淤泥、淤泥质土，饱和湿陷性黄土
2-4.5
10
2.5-6
6-12
流塑 (I L ＞ 1) 、软塑 (0.75 ＜ I L ≤
4.5-6.0
10
2 1) 状粘性土， e ＞ 0.9 粉土，松散粉细 砂，松散填土
身不发生破坏。
24
(2)弹性桩
2.5< h <4时为半刚性桩。h ≥ 4 时为柔性桩。半刚性桩
和柔性桩统称为弹性桩。
• 在水平荷载作用下桩身发生挠曲变形， 桩的下段可视为嵌固于土中而不能转 动，随着水平荷载的增大，桩周土的 屈服区逐步向下扩展，桩身最大弯矩 截面也因上部土抗力减小而向下部转 移，
• 半刚性桩的桩身Байду номын сангаас移曲线只出现一个 位移零点
8
4．5 桩的负摩擦问题
一、 产生负摩擦的条件和原因
在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧 土体向下位移时，土对桩产生的向上作用 的摩阻力，称为正摩阻力。
当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下 沉量大于桩的沉降(即桩侧土体相对于桩 向下位移)时，土对桩产生的向下作用 的摩阻力，称为负摩阻力。
9
产生负摩阻力的情况
• 为了简化，可根据桩顶荷载H0、M0及桩的变形
系数a计算如下系数：
• 由得系相数应的CI从换表算4深—度7查
h z
• 则桩身最大变 弯矩的深度为：
zmax
h
37
第四章 桩基础
第四章桩基础§4.1概述4.1.1桩基础的使用深基础：埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础。
深基础的作用：把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。
深基础何时采用：建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求；又不适于采取地基处理措施时。
深基础的类型：桩基础，地下连续墙，沉井等。
承台:将几个桩结合起来传递荷载4.1.2桩基础的类型桩基础的类型（按承台与地面相对位置的高低）：①高承台桩基础承台底面位于地面以上,桥桩,码头,栈桥②低承台桩基础承台底面位于地面以下,承台本身承担部分荷载（注：工民建，低承台桩基础，竖直桩；桥梁港湾海洋构筑物，高承台，斜桩，承受较大水平荷载）4.1.3桩基设计原则桩基础的设计应按变形控制设计。
桩基础设计时，上部结构传至承台上的荷载效应组合与浅基础相同。
桩基础设计满足的基本条件：①单桩承受的竖向承载力不应超过单桩竖向承载力特征值；②桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；③对位于坡地岸边的桩基础应进行稳定性验算。
4.1.4桩基设计内容七个基本内容：①桩基础的类型和几何尺寸的选择；②单桩竖向（和水平向）承载力的确定；③确定桩的数量、间距和平面布置；④桩基础承载力和沉降验算；⑤桩身结构设计；⑥承台设计；⑦绘制桩基础施工图。
§4.2桩的类型4.2.1桩的分类（三种分类方式）①按承载性状分类（荷载传递方式）和竖向受力情况：分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例的不同。
摩擦型桩——摩擦型桩——端承摩擦桩端承型桩——端承型桩：桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担较多，其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，或位于中等风化、微风化及新鲜基岩顶面。
（此类桩侧摩阻力属次要，不可忽略）——摩擦端承型桩②按施工方法分类：预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，如锤击桩、振动桩、静压桩等。
灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土而成。
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-7
抗弯拉 按梁板验算承台正截面受弯承载力。
破坏面
≥45 ≥45
破坏面
aox hc
aoy bc
4.6 桩基础设计
四、设计算例
例题4-2
解题思路：首先根据场地施工条件等选取基桩持力层、桩 型、桩径，进而确定单桩承载力、所需根数、布桩及承台 尺寸，再验算桩基承载力及承台的强度。
确定基桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩 承载力特征值；
再按剪切复核；强度计算包括抗冲、抗剪、局部承压及抗弯。
抗冲切 破坏方式可分沿柱(墙)边的冲切(向下)和边桩 或角桩对承台的冲切(向上)两类。柱边冲切破 坏锥体斜面与承台底面的夹角≥45(桥梁35)。
抗剪切 剪切破坏面为一通过柱（墙）边与桩边连线所 形成的斜截面。
局部受压 验算最大轴向荷载桩桩顶与承台砼局部受压。
Mx、My—垂直x，y轴方向计算截面处弯矩设计值； xi、yi—垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni—扣除承台和承台上土自重设计值后i桩竖向净反力设计值， 当不考虑承台效应时，则为i桩竖向总反力设计值。
4.6 桩基础设计
三、承台梁板计算
ho1 ho
承台厚度及强度计算
承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，
4.5 群桩基础设计
三、复合基桩的竖向承载力特征值
建筑桩基规范(JGJ 94-2008)：分两类情况先计算基桩或复 合基桩的竖向承载力特征值R，再乘以桩数即为群桩基础的 总承载力 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基，和由于地层 土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力 特征值取单桩竖向承载力特征值，即:
i i
h0
Ni
xi
y
x
h0 x
破坏面
≥45 ≥45
破坏面
aox hc
aoy bc
4.6 桩基础设计
四、设计算例
例题4-2
解题思路：首先根据场地施工条件等选取基桩持力层、桩 型、桩径，进而确定单桩承载力、所需根数、布桩及承台 尺寸，再验算桩基承载力及承台的强度。
确定基桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩 承载力特征值；
再按剪切复核；强度计算包括抗冲、抗剪、局部承压及抗弯。
抗冲切 破坏方式可分沿柱(墙)边的冲切(向下)和边桩 或角桩对承台的冲切(向上)两类。柱边冲切破 坏锥体斜面与承台底面的夹角≥45(桥梁35)。
抗剪切 剪切破坏面为一通过柱（墙）边与桩边连线所 形成的斜截面。
局部受压 验算最大轴向荷载桩桩顶与承台砼局部受压。
Mx、My—垂直x，y轴方向计算截面处弯矩设计值； xi、yi—垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni—扣除承台和承台上土自重设计值后i桩竖向净反力设计值， 当不考虑承台效应时，则为i桩竖向总反力设计值。
4.6 桩基础设计
三、承台梁板计算
ho1 ho
承台厚度及强度计算
承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，
4.5 群桩基础设计
三、复合基桩的竖向承载力特征值
建筑桩基规范(JGJ 94-2008)：分两类情况先计算基桩或复 合基桩的竖向承载力特征值R，再乘以桩数即为群桩基础的 总承载力 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基，和由于地层 土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力 特征值取单桩竖向承载力特征值，即:
i i
h0
Ni
xi
y
x
h0 x
桩基础.12
桩基技术现状
（1）单桩设计承载力越来越大
（2）向小桩发展
（3）复合地基理论、疏桩理论、桩基与上部结
构共同作用理论等 （4）新品种、新工艺不断发展
桩基技术发展趋势
（1）．可靠而有效的方法将代替费时、费钱的现场 静载试验，无公害施工技术将代替现在伴随有振动、 噪音、排土以及污染等的成桩工艺，特别是自动化将 在桩基施工中显示它的非凡作用。 （2）．工程实践中涌现出新的支护结构和深基础， 例如桩墙、格栅状群桩护壁、圆筒式环型支护结构等 将在桩基设计和施工中被进一步分析、论证和完善。
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；
2）钻（冲）孔灌注桩：
先用机械方法取土成孔，然后清除孔底残渣土，安放钢筋笼，浇 灌混凝土而形成灌注桩。 它包括各种钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩和 干作业法（螺旋钻、钻斗及人工挖孔等）。 （1）适合各类地层成桩，钻孔桩的桩长、桩径不受限，但沉管桩 因挤土量大桩长、桩径将受到一定限制； （2）没有接桩的问题，桩的耐久性好； （3）桩身配筋比钢筋混凝土预制桩少，单桩承载力高； （4）可实施扩底或支盘，以增大单桩的竖向承载力； （5）对于水下导管法灌注桩，混凝土灌注工艺及操作技术较复杂。 如需要提高单桩承载力，可采用扩底桩，即在钻机成孔后，撑开 钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩 大桩端，但扩底直径不宜大于3倍桩身直径。
本节 结 束
ξ4-2 桩的分类
1桩基础的分类：桩基础按桩的数量可分为单桩基础、群桩
基础；按承台位置分：低承台及高承台桩基础.
2 桩的分类 1.按承载性状可分 2.施工方法可分
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部分风化及 不风化泥岩
风化砂岩及粉砂岩
大直径钻孔 桩
新加坡发展银行, 四墩7.3m
桩的应用
现场灌注 护坡桩
造价低
桩的应用
8、下列情况易采用桩基础
1）天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑 物；
2）承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩 基础减少沉降的建筑物；
3）重型工业厂房和荷载很大的建筑物； 4）软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑； 5）作用有较大水平力和力矩的高耸结构物的基础或
需以桩承受水平力或上拔力的其他情况； 6）需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基
作为地震区建筑物的抗震措施； 7）地基土有可能被水冲刷的桥梁基础； 8）需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋建筑物基础。
4.1.3 桩基设计原则
桩基是由桩、土和承台共同组成的基础， 设计时应考虑三者共同作用。各部分作用 起多大，取决于桩变形。
第四章 桩基础
本章教学目标：
1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、 设计原则、分类及成桩效应；
2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础 竖向承载力的确定，熟悉群桩效应；
3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减 小桩负摩阻力的措施。
4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤 及施工图绘制。
4.1概述
4、建于软土上的甲、乙级建筑桩基施 工过程和使用期间必须进行沉降观
测直到 稳定。
4.1.4 桩基设计内容
桩基设计包括下列基本内容： 1、桩的类型及几何尺寸的选择； 2、单桩竖向（和水平向）承载力的确定； 3、确定桩的数量、间距和平面布置； 4、桩基承载力和沉降验算； 5、桩身结构设计； 6、承台设计； 7、绘制桩基施工图。
桩基按极限状态设计法设计，应满足承载 能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
建筑桩基分三个安全等级。 桩基设计应进行下列计算和验算：
➢桩基设计等级
根据建筑物规模和功能特征以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或 影响正常使用的程度区分。
设计等级
建筑类型
甲级 乙级
（1）重要的工业与民用建筑 （2）30层以上或高度超过100m的高层建筑 （3）体型复杂,层数相差超过10层的高低层连体建筑物 （4）对桩基变形有特殊要求的建筑物 （5）场地和地基条件复杂的一般建筑物 （6）对相邻既有工程影响较大的建筑物
5）、按现行抗震设计规范规定进行抗震验算。
2、 下列桩基应进行沉降验算：
1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基 2）体型复杂荷载不均匀或桩端以下存在软弱
土层的设计等级为乙级的建筑物桩基 3）摩擦型桩基
桩基沉降不超过建筑沉降允许值；
3、 下列桩基应进行桩身和承台抗裂和 裂缝宽度验算：
根据使用条件要求混凝土不得出现裂 缝的桩基应进行抗裂验算；使用上需 限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度 验算。
根据所用材料的不同，预制桩可分为混凝土预制 桩、钢桩和木桩三类。
4.1.1 桩基础的使用
1、桩：是设置于土中的竖直或倾斜的柱型基 础构件。
2、桩基：桩与连接桩顶和承接上部结构的承 台组成的深基础，简称桩基。
3、基桩：群桩中的单桩。 4、承台：将各桩联成一整体，把上部结构传
来的荷载转换、调整分配于各桩，由桩传 到深部较坚硬的桩周土层桩侧摩阻力和桩端阻力来 承受； 桩水平力由桩侧土层侧向阻力来支承。
5、单桩基础：采用一根桩，以承受上部结构(柱)荷 载的基础。
6 、群桩基础：由2根以上桩组成的基础。 7、复合桩基：由桩和承台底地基共同承担荷载的桩
基。
桩基应用：已有百年历史，承载力高、稳定性好， 沉降均匀的特点，在不良土上修建建筑，普遍应 用的基础形式。
4.1 概述
早期：木桩 后来：钢筋混凝土桩
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。
作用：把所承受的荷载相对集中地传到 深部土层。
适用：当浅层土质不满足承载力和变形 要求，不适宜采取地基处理方法。
深基类型：桩基础，地下连续墙，沉井。
沉井基础
桩Pile：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较 小的杆状构件。
桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传 递到深处的地基上。
2)、桩身及承台进行承载力计算
桩身露出地面或桩侧为可液化土、极限承载小于50KPa （或不排水抗剪强度小于10KPa）土层中的细长桩尚 应进行桩身压屈验算；对混凝土预制桩尚应按施工阶
段,吊装.运输,锤击作用进行强度验算；
3）、柱端平面以下存在的软下卧层时应验算软弱下卧 车层承载力；
4 )、对位于坡地、岸边的桩基应进行桩基稳定性验算；
除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物
丙级
场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下的民用建 筑及一般工业建筑物
1、所有桩基础都应进行承载能力计算,计算内容包括：
1)、按使用功能，受力特征进行 竖向(压.拔)和水平承载 力计算,不宜超过承载力特征值。 某些条件下群桩基 础宜考虑桩.土、承台共同作用；
4.2 桩的类型
4.2.1 桩基的分类 1、按承台与地面相对位置分：
低承台桩基：承台底面位于地面以下。 用于工业与民用建筑 高承台桩基：承台底面高出地面。用 于桥梁、水利。
2、按桩性状分
1）摩擦型桩：是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力 与桩端阻力共同承受，但侧阻力分担荷载 较多的桩。一般摩擦型桩的桩端持力层多 为较坚实的粘性土、粉土和砂类土，
• 优点
1. 将荷载传递到下部好土层,承载力大，沉降小 2、抗震性能好,穿过液化层 3、能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、
横向力（护坡桩）
4、与其他深基础比较,施工造价低
缺点
比浅基础造价高 施工环境影响,
预制桩施工噪音, 钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时,有一定干扰, 深基坑中做桩
桩的应用
新加坡发展银行,四墩, 每墩 直径7.3m 将荷载传递到下部好土层,承 载力高
且桩的长径比很大。
例 桩长径比很大，桩端土软弱，桩端有残 留虚土，打桩时桩上抬。为摩擦桩。
2）端承型桩：荷载由侧阻力和端阻力共同承 担，端阻力大，持力层以中砂土、碎石土、 风化岩。
L/d<10 入岩深hr≤0.5d为端承桩。 hr>0.5d嵌岩桩
3、根据施工方法的不同，可分为预制桩和灌注桩 两大类。