桩基础施工设计与沉降计算
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桩基础
主要内容
1 概述 2 桩基础的类型及构造 3 桩基础的施工 4 轴向荷载下的单桩 5 横向荷载下的单桩 6 群桩基础内力及位移分析 7 单桩承载力的确定 8 群桩作用和桩基的竖向承载力 9 桩基沉降计算 10 建筑桩基承台计算 11 桩基础设计
1 概述
1.1 定义
桩基础：通过承台把若干根桩 的顶部联结成整体，共同承受 动静荷载的深基础。
2 桩基础类型及构造
③ 缺点
单价较灌注桩高，配筋按起吊、打入应力设 计，用钢量大，较长则接头用钢量增大
一般锤击、震动法下沉，施工噪音大，污染 环境，若采用静压受设备等限制
挤土桩 受起吊设备限制，单桩长不超过10m，接头
处为薄弱环节 不易穿透较厚坚硬土层 桩超长时，截桩困难
2 桩基础类型及构造
① 优点
可适用于各种地层 桩长可随持力层顶面起伏而改变，不需截
桩，无接头 仅受轴压时，不用配钢筋，需配钢筋笼时，
按工作荷载要求布置 采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时，单桩承载
力高 一般说来，比预制桩经济
2 桩基础类型及构造
② 缺点 桩身质量不易控制和保证
缩颈 断桩 夹泥 沉渣
桩身直径变化较大，孔底沉积物不易清除干净 单桩承载力变化较大
大直径灌注桩做单桩承载力费用过高 一般情况下，不宜用于水下桩基
2 桩基础类型及构造
3 按功能分
抗轴向压力的桩
抗侧向压力的桩
摩擦桩 端承桩 端承摩擦桩
港口、码头工程中的 板桩，基坑支护桩
抗拔桩
抵抗作用于桩上的拉 拨荷载
2 桩基础类型及构造
4 按桩轴方向分
竖直 桩
水平外力或弯矩不大，桩 不长或桩身直径较大时
倾斜桩
水平外力较大且方向不 变时，可采用单向斜桩
水平外力较大且作用在两 个方向时，采用多向斜桩
1 概述
1.5 桩基础设计内容和步骤
收集资料 选桩型、确定桩的基本尺寸 确定单桩承载力 确定群桩承载力 相关检算 绘制施工图纸
2 桩基础类型及构造
2.1 桩基础的分类标准
按桩身材料分 按承台位置高低分 按功能分 按桩轴方向分 按成桩方法分 按成桩方法对土层影响分
2 桩基础类型及构造
临近地面开裂、地下管线位移、破坏
2 桩基础类型及构造
2.2 桩型及其特点
1 预制桩类型、特点及适用条件
① 分类;木、钢筋砼、预应力钢筋砼 、钢桩
② 优点 桩单位面积承载力较高，预制桩属挤土桩，
打入土层使松软土挤密，提高承载力 桩身质量易于保证和控制 易于在水上施工 桩身砼密度大，抗腐蚀性能强 施工效率高
应用：武汉长江大桥首先采用
2 桩基础类型及构造
预应力钢筋混凝土桩
预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为 预应力张拉，对桩身混凝土施加预压应力，以提 高桩的抗冲击能力和抗弯能力。
强度重量比高 含钢率低 耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高 穿透能力强 制作工艺较复杂（缺点）
2 桩基础类型及构造
适用情况 超长桩 （L＞50m ) 需要穿越夹砂层 （高层建筑的理想桩型）
1 按桩身材料分
钢筋混凝土桩 混凝土桩 预应力钢筋混凝土桩 钢桩 木桩
2 桩基础类型及构造
2 按承台位置高低分
类型
特点
用途
高承台 桩基础
低承台 桩基础
承台底面位于 地面或局部冲 刷线以上
桥梁、码头、 海洋工程
承台底面位于 地面或局部冲 刷线以下
Βιβλιοθήκη Baidu房建工程
2 桩基础类型及构造 低承台桩基
2 桩基础类型及构造 高承台桩基
预钻孔的钢筋混凝土桩 钻（挖、冲）孔灌注桩
2 桩基础类型及构造
挤土效应
在饱和软土中进行密集桩群施工将导致
• 土中超孔隙水压的剧增（可达上覆土压力的 1.4倍，甚至更高）
• 地表隆起 • 浅层土体水平位移（影响范围1倍桩长以上） • 深层土体位移 • 先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂
原有建筑物下沉、局部抬起
1 概述
1.3 发展历史
7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 十九世纪以前，木桩
西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔
十九世纪开始，材料和动力进步
铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸 汽动力
十九世纪末，现场钻孔桩
1 概述
1.4 适用范围
软弱地基或特殊土地基 高重建筑物，满足承载力 承受水平和抗拔力建筑 抗震地基 对沉降非常敏感的建筑 水上基础
注意：先采用竖直桩，检算通不过时 再改用倾斜桩
2 桩基础类型及构造
5 按成桩的方法分
锤击
预
静压
制 震动
桩
螺旋
灌
机械成孔
注
桩
人力挖掘
打入桩 压入桩 震入桩 螺旋桩 钻孔桩 冲孔桩 挖孔桩
2 桩基础类型及构造
6 按成桩方法对土层影响分
挤土桩 部分挤土桩 非挤土桩
预制桩 沉管灌注桩
粘性土 无粘性土
开口钢管桩 H型钢桩 开口预应力钢筋混凝土桩
制作方法
普通立模浇制——预应力空心方桩 常见规格：500mm×500mm,600mm×600mm
离心法制作——圆环形的高强预应力管桩(PHC桩） 常见规格：外径Φ500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚90~130mm,桩段长4~15m,C60~C80
2 桩基础类型及构造
2 灌注桩类型、特点及适用条件
④ 适用条件
不需要考虑噪音污染、震动环境的影响（新 开发区、郊外等场地）
持力层上覆盖为松软土层，无坚硬夹层 持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制 水下桩基工程 大面积打桩工程，工效高
2 桩基础类型及构造
钢筋混凝土桩
普通钢筋 混凝土桩
空心 实心
桩长 接桩方法 断面尺寸
现场制作——25~30m 工厂预制—— ≤12m 钢板角钢焊接
基桩：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、 更密或压缩性更小的地基持力 层上。
承台
软弱土 层
基桩
1 概述
1.2 特点
将荷载传递到下部好土层,承载力高 沉降量小 抗震性能好 承受抗拔及横向力 与其他深基础比较,施工造价低
法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等 200mm×200mm~600mm×600mm
2 桩基础类型及构造
钢筋混凝土管桩
钢筋混凝 土管桩
普通钢筋混凝土管桩 预应力钢筋混凝土管桩
离心旋转法制造：Φ40， Φ50，管节长度固定
普通钢筋混凝土管桩 特大直径
入土
钢筋管桩 预应力钢筋混凝土管桩 深度
≤25m ＞25m
能承受较大的震动力，抗裂性能好
主要内容
1 概述 2 桩基础的类型及构造 3 桩基础的施工 4 轴向荷载下的单桩 5 横向荷载下的单桩 6 群桩基础内力及位移分析 7 单桩承载力的确定 8 群桩作用和桩基的竖向承载力 9 桩基沉降计算 10 建筑桩基承台计算 11 桩基础设计
1 概述
1.1 定义
桩基础：通过承台把若干根桩 的顶部联结成整体，共同承受 动静荷载的深基础。
2 桩基础类型及构造
③ 缺点
单价较灌注桩高，配筋按起吊、打入应力设 计，用钢量大，较长则接头用钢量增大
一般锤击、震动法下沉，施工噪音大，污染 环境，若采用静压受设备等限制
挤土桩 受起吊设备限制，单桩长不超过10m，接头
处为薄弱环节 不易穿透较厚坚硬土层 桩超长时，截桩困难
2 桩基础类型及构造
① 优点
可适用于各种地层 桩长可随持力层顶面起伏而改变，不需截
桩，无接头 仅受轴压时，不用配钢筋，需配钢筋笼时，
按工作荷载要求布置 采用大直径钻孔或挖孔灌注桩时，单桩承载
力高 一般说来，比预制桩经济
2 桩基础类型及构造
② 缺点 桩身质量不易控制和保证
缩颈 断桩 夹泥 沉渣
桩身直径变化较大，孔底沉积物不易清除干净 单桩承载力变化较大
大直径灌注桩做单桩承载力费用过高 一般情况下，不宜用于水下桩基
2 桩基础类型及构造
3 按功能分
抗轴向压力的桩
抗侧向压力的桩
摩擦桩 端承桩 端承摩擦桩
港口、码头工程中的 板桩，基坑支护桩
抗拔桩
抵抗作用于桩上的拉 拨荷载
2 桩基础类型及构造
4 按桩轴方向分
竖直 桩
水平外力或弯矩不大，桩 不长或桩身直径较大时
倾斜桩
水平外力较大且方向不 变时，可采用单向斜桩
水平外力较大且作用在两 个方向时，采用多向斜桩
1 概述
1.5 桩基础设计内容和步骤
收集资料 选桩型、确定桩的基本尺寸 确定单桩承载力 确定群桩承载力 相关检算 绘制施工图纸
2 桩基础类型及构造
2.1 桩基础的分类标准
按桩身材料分 按承台位置高低分 按功能分 按桩轴方向分 按成桩方法分 按成桩方法对土层影响分
2 桩基础类型及构造
临近地面开裂、地下管线位移、破坏
2 桩基础类型及构造
2.2 桩型及其特点
1 预制桩类型、特点及适用条件
① 分类;木、钢筋砼、预应力钢筋砼 、钢桩
② 优点 桩单位面积承载力较高，预制桩属挤土桩，
打入土层使松软土挤密，提高承载力 桩身质量易于保证和控制 易于在水上施工 桩身砼密度大，抗腐蚀性能强 施工效率高
应用：武汉长江大桥首先采用
2 桩基础类型及构造
预应力钢筋混凝土桩
预先将钢筋混凝土桩的部分或全部主筋作为 预应力张拉，对桩身混凝土施加预压应力，以提 高桩的抗冲击能力和抗弯能力。
强度重量比高 含钢率低 耐冲击、耐久性和抗腐蚀性能高 穿透能力强 制作工艺较复杂（缺点）
2 桩基础类型及构造
适用情况 超长桩 （L＞50m ) 需要穿越夹砂层 （高层建筑的理想桩型）
1 按桩身材料分
钢筋混凝土桩 混凝土桩 预应力钢筋混凝土桩 钢桩 木桩
2 桩基础类型及构造
2 按承台位置高低分
类型
特点
用途
高承台 桩基础
低承台 桩基础
承台底面位于 地面或局部冲 刷线以上
桥梁、码头、 海洋工程
承台底面位于 地面或局部冲 刷线以下
Βιβλιοθήκη Baidu房建工程
2 桩基础类型及构造 低承台桩基
2 桩基础类型及构造 高承台桩基
预钻孔的钢筋混凝土桩 钻（挖、冲）孔灌注桩
2 桩基础类型及构造
挤土效应
在饱和软土中进行密集桩群施工将导致
• 土中超孔隙水压的剧增（可达上覆土压力的 1.4倍，甚至更高）
• 地表隆起 • 浅层土体水平位移（影响范围1倍桩长以上） • 深层土体位移 • 先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂
原有建筑物下沉、局部抬起
1 概述
1.3 发展历史
7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 十九世纪以前，木桩
西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔
十九世纪开始，材料和动力进步
铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸 汽动力
十九世纪末，现场钻孔桩
1 概述
1.4 适用范围
软弱地基或特殊土地基 高重建筑物，满足承载力 承受水平和抗拔力建筑 抗震地基 对沉降非常敏感的建筑 水上基础
注意：先采用竖直桩，检算通不过时 再改用倾斜桩
2 桩基础类型及构造
5 按成桩的方法分
锤击
预
静压
制 震动
桩
螺旋
灌
机械成孔
注
桩
人力挖掘
打入桩 压入桩 震入桩 螺旋桩 钻孔桩 冲孔桩 挖孔桩
2 桩基础类型及构造
6 按成桩方法对土层影响分
挤土桩 部分挤土桩 非挤土桩
预制桩 沉管灌注桩
粘性土 无粘性土
开口钢管桩 H型钢桩 开口预应力钢筋混凝土桩
制作方法
普通立模浇制——预应力空心方桩 常见规格：500mm×500mm,600mm×600mm
离心法制作——圆环形的高强预应力管桩(PHC桩） 常见规格：外径Φ500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚90~130mm,桩段长4~15m,C60~C80
2 桩基础类型及构造
2 灌注桩类型、特点及适用条件
④ 适用条件
不需要考虑噪音污染、震动环境的影响（新 开发区、郊外等场地）
持力层上覆盖为松软土层，无坚硬夹层 持力层顶面起伏变化不大，桩长易于控制 水下桩基工程 大面积打桩工程，工效高
2 桩基础类型及构造
钢筋混凝土桩
普通钢筋 混凝土桩
空心 实心
桩长 接桩方法 断面尺寸
现场制作——25~30m 工厂预制—— ≤12m 钢板角钢焊接
基桩：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、 更密或压缩性更小的地基持力 层上。
承台
软弱土 层
基桩
1 概述
1.2 特点
将荷载传递到下部好土层,承载力高 沉降量小 抗震性能好 承受抗拔及横向力 与其他深基础比较,施工造价低
法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等 200mm×200mm~600mm×600mm
2 桩基础类型及构造
钢筋混凝土管桩
钢筋混凝 土管桩
普通钢筋混凝土管桩 预应力钢筋混凝土管桩
离心旋转法制造：Φ40， Φ50，管节长度固定
普通钢筋混凝土管桩 特大直径
入土
钢筋管桩 预应力钢筋混凝土管桩 深度
≤25m ＞25m
能承受较大的震动力，抗裂性能好