基础工程桩基础和深基础

Ac—— 承台底面与土接触的净面积（m2）
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ηs、ηp、ηc——分别为桩的侧阻、端阻、承台 底土阻力的群桩效应系数
基桩平均极限侧阻力
S 单桩平均极限侧阻力
基桩平均极限端阻力
p 单桩平均极限端阻力
群桩承台底面平均极 土限 阻力
c 承台底面土极限承载 标力 准值
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Ac
Aci
Ace
c
ci
Aci Ac
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人工挖孔桩
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（三）扩底桩（墩） 1. 施工方法
• 机械成孔人工扩底 • 人工挖孔人工扩底 • 机械成孔机械扩底
2.优点 • 承载力成倍提高 • 高层建筑下一柱一桩，节省桩承台
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五、按挤土效应分类 （一）非挤土桩
钻孔灌注~、挖孔灌注~ （二）部分挤土桩
预制空心~、不封端口的薄壁钢管~
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MF G
Gf
qsk p
d
实体深基础模型
ac×bc×l
l
ac(bc)
桩端
持力层
实体深基础模型2
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a.验算群桩地基强度 1. 中心荷载下：
2. 偏心荷载下：
pNG f A
pma xNA GM W xxM W yy 1.2f
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b. 群桩中各桩受力验算 1.中心受压时 2.偏心受压时
Qk
Fk
Gk n
（三）挤土桩 1.桩型 预制实心~、沉管灌注~、冲孔灌注~、 封端孔的空心~、爆扩~ 2. 挤土效应 对粘性土 —— 扰动 τf ↓ 对无粘性土 —— 产生挤密 τf ↑
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六、按桩径分类
桩径 d (mm) d≤ 250
250 ＜ d ＜ 800 d ≥ 800
桩型 小直径桩 中等直径桩 大直径桩
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3. 沉桩方法 锤击法、振动法、静力压桩法
4. 特点 优点——桩的质量较好 工厂化生产效率高 缺点——施工过程浪费较大 不经济
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（二）灌注桩（Driven cast-in-place pile） 1. 施工方法
钻(冲)孔 、挖孔 、沉管 、夯扩 、孔底压浆成桩 2. 特点 优点——因地制宜 施工方便 不浪费 缺点——易颈缩、断桩
二、桩基础的适用条件 1.天然地基软弱 2.地下水位较高，采用其它基础型式不 经济或有困难时 3.不允许有过大沉降或不均匀沉降的多 高层和重要建筑物 4.承受上拔力或很大水平荷载的高耸 结构物 5.需进行抗震设防的建筑物
3
第二节 桩的分类与质量检测 一、按承台底面位置
（一）高承台桩 （High-cap pile）
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二、确定单桩竖向和水平承载力 （设计值） 仅当： 水平荷载 / 竖向荷载≥1 /10 时 才需计算水平承载力
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三、确定桩数和布桩方式 （一）桩数 ——n 中心受压时：
偏心受压时：
N G N——承台上竖向荷载（kN） n R——基桩承载力设计值（ kN）
G——承台及土重（ kN）
R
μ ——桩基偏心受压系数，取1.1～1.2
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（二）选择桩的截面形状及尺寸 按荷载、楼层数、施工设备、地质条件等 预制桩常用：■ 灌注桩常用：● 上海地区桩基经验数据
楼层数（层） <10 10～20 20～30 30～40 >40
预制桩 bp(mm) 400 450～500 ≥500 500～550 预应力 ≥550 预应力
灌注桩 dp(mm) 500 800～1000 1000～1200 ≥1200 挖孔 最大可达 5 m
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七、按使用功能分类 （一）竖向抗压桩 （二）竖向抗拔桩 （三）水平受荷桩 （四）复合受荷桩
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第三节 单桩竖向承载力
单桩竖向承载力 单桩在不发生破坏时桩顶能承受的 竖向荷载值（kN）
R —— 设计值 Quk —— 标准值 Ra —— 特征值
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确定单桩竖向承载力的方法： 静荷载试验、经验公式、静力触探、打桩公式、动力试验、理论公式等。 对各级建筑物的规定： 1.一级建筑物通过现场静荷载试验确定。
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1. 群桩承载力≠各基桩的单桩承载力之和
Rn nR
2. 群桩沉降量≠各基桩的单桩沉降量
sn si
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引起群桩效应的主要原因: (以端承摩擦桩为例）s ＜D = d + 2ltgθ
Q
Q QQ
θθ θ
θ
D
s
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1. 若使： 群桩沉降量=单桩沉降量（s = si） 则桩基中各基桩的承载力得不到充分发挥 →→基桩的实际承载力＜单桩承载力
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（2）考虑群桩效应和承台效应 a.桩数n>3的非端承桩
R s Q s/ksp Q p/k pc Q c/kc
b.据静载试验确定Quk时
R sQ pu/ksp cQ c/kc
Qck—— 一根基桩所受承台底地基土的总极限阻力 标准值（kN）， Qck = qck Ac / n
qck—— 承台底以下 B/2 深度范围内地基土的极限 阻力标准值（kPa）
Rn nR
2. 若使：桩基中的各基桩受荷载相同 则 基桩沉降量＞单桩沉降量
sn si
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效应系数 η
Rn
nR
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（二）桩承台效应 承台底面压力 传递部分荷载→→桩基承载力↑
复合桩基中承台底面的作用： 1. 分担作用 →→群桩基础总承载力↑ 2. 对侧摩阻力的削弱 承台压力下周土沉降 →→ 桩土间相对位移↓ →→ Qs ↓ →→ 基桩承载力↓
n N G
R
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（二）桩距
sa —— 中心距 1. 构造要求
s0 —— 净距
最小桩距samin： 最小边距：≥d 且≥300
2. 常用桩距：s = ( 3 ~ 4 )d
3. 最佳桩距：s = 3.5 d
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（三）布桩 1. 原则： （1）各桩受力均衡，双心重合 （2）尽量减少 n （3）使承受M、H的方向有较大抵抗矩 （4）在墙、柱下对应布桩，减小承台的弯矩 （5）门窗洞口处桩布置于两侧，以防不均匀 沉降开裂 （6）布桩方式力求统一
Ra
Q ma xF k nG kM xy y m i2a xM yx x m i2a x 1.2R a
y
x ii y i x
F + Gy
M y
M x x 40
三、桩的负摩阻力 （一）规定
对桩身：
P
+ τs
P
τs
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（二） 出现负侧摩阻力的情况 当桩周土为下列情况时： 1. 欠固结土或新填土 2. 大面积地面堆载时 3. 地下水位大面积或大幅度下降时 4. 自重湿陷性黄土遇水浸湿后
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（三）负侧摩阻力的分布
中性点位置：
大多在桩长的70％～75 ％（靠下方）处。
q sn -
中性点
+ qs
z
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（四）影响
P
τ
负侧摩阻力的出现，直接将 地面下沉后的土层自重应力、地 面堆载传给桩身，相当于对桩身 施加了向下的竖向附加荷载，故 降低了桩的实际承载能力，使桩 产生附加沉降。
-
s
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（五）考虑负摩阻力基桩承载力验算 (1)摩擦型基桩 取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算基桩承载力
结合静力触探、标准贯入等原位测试方法。 2. 二级建筑物参照试验方法定。 3. 三级建筑物利用承载力经验参数估算。
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经验公式《建筑地基基础设计规范》 摩擦桩：
R a q pA a p u p q sliia
端承桩：
Ra qpaAp
qpa——桩端土的承载力特征值（kPa) Ap ——桩身的横截面积（m2） up ——桩身的周边长度（m） qsia——桩周土的摩阻力特征值（kPa) li ——按土层划分的各段桩长（m）
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2）《建筑地基基础设计规范》法 (1)中心荷载作用
(2)偏心荷载作用
Qk
Fk
Gk n
Ra
Q ma x F k n G kM xy y m i2a x M yx x m i2a x 1 .2 R a
承台 桩
4
（二）低承台桩（Low-cap pile）
承台 桩
5
二、按桩身材料分类 （一）木桩 （二）混凝土桩 （三）钢筋混凝土桩 （四）钢桩 （五）组合材料桩
6
三、按受力情况分类 （一）摩擦型桩 （Friction pile）
（1）摩擦桩 《建筑地基基础设计规范》 ——由桩侧摩阻力和桩端
阻力共同分担荷载； 《建筑桩基技术规范》 ——由桩侧摩阻力承担荷载；
(2)端承型基桩 尚应计入下拉荷载Q，按下式验算基桩承载力：
0N R
（ 0N1.2Q 71.6R
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第五节 桩基础设计
桩基础的设计内容： 1. 选择桩的类型和几何尺寸 2. 确定单桩的竖向和水平承载力 3. 确定桩数、间距和布置方式 4. 验算桩基的承载力和沉降 5. 进行单桩结构设计 6. 桩承台设计 7. 绘制桩基础施工图
第3章
桩基础与深基础
1桩基础的适用性 2桩的分类与质量检测 3单桩竖向承载力 4群桩竖向承载力 5桩基础设计 6其他深基础简介
主要内容
1
第一节 桩基础的适用性 一、桩基础的优点
1. 竖向承载力高 2. 沉降小，沉降速度慢 3. 能承受较大的水平荷载和上拔力 4. 抗震性能好 5. 便于机械化施工
2
49
（三）选择桩长—— l 1. 按持力层深度 H 确定
H
lc
持力层
Z
l Hlc
lc—— 桩尖嵌入持力层深度
l
粘性土、粉土持力层： lc≥2d
砂土持力层： lc≥1.5d
碎石土持力层： lc≥d
中等、微风化岩石持力层： lc≥0.5m
软弱下卧层
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2. 当桩尖持力层下有软弱下卧层或土洞时 坚实土层持力层：
Z4d
岩层持力层：
Z3d
Hl
lc
持力层
Z
软弱下卧层
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（1）具体 Z 值还应按软弱下卧层验算确定； （2）桩尖嵌入持力层深度 lc不宜太大； （3）为满足Z的要求，宜采用小直径桩； （4）同一承台下的基桩长度不宜相差过大
端承桩：≤ d 摩擦桩： ≤ l/10
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（四）初选承台埋深d 低承台桩基础，一般初选 d =1~2 m
P
软土
Qs
7
（2）端承摩擦桩
P
软土
P=Qp+Qs Qs
中坚土
Qp
8
（二）端承型桩（End-bearing pile） （1）端承桩
P
软土
P=Qp
坚硬土 Qp
9
（2）摩擦端承桩
P
软土
P=Qp+Qs Qs
中坚土
Qp
10
11
四、按施工工艺分类 （一）预制桩（Precast pile） 1. 截面形式 实心：■ ▲ ● 空心：○ □ 2. 材料 木、素混凝土、钢筋混凝土、钢
As'—— 纵筋总面积（m2）
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几个名词的区别
第四节 群桩竖向承载力
群桩和桩群 构成桩基础的若干根单桩的集合体称为~
单桩和基桩 构成桩基础的每一根单桩称为基桩
桩基（础）
由两根以上的基桩构成的群桩基础称为~
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一、群桩的特点 （一）群桩效应
群桩效应 （Action of pile group） 由于承台、桩、土的相互作用，致使 在竖向荷载作用下，群桩基础中的基桩与 同种地质条件下的同样单桩相比承载力出 现明显差别的现象。
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3. 对桩端阻力的增强 承台压力有利于约束桩端土的侧向挤出 →→ Qp ↑ →→基桩承载力↑
4. 对桩侧向压力的增强 承台压力在周土中扩散→→形成侧向挤压力 →→阻止桩侧移，但同时使桩身产生附加弯矩
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二、群桩承载力计算 （一）《建筑桩基技术规范》法
（1）不考虑群桩效应和承台效应 适用于：
端承桩 桩数n≤3的非端承桩
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一、选择桩的类型、几何尺寸 （一）选择桩型 1. 先依据地质条件、土层分布、荷载、 施工条件等，选择预制桩或灌注桩； 2. 再依据地基条件确定端承桩或摩擦桩。
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1.地基土分布极不均匀时，或土中有孤石、 土洞及金属残片时，不宜采用预制桩；
2.在同一建筑物下，不宜同时采用端承桩 和摩擦桩。否则须用沉降缝隔开。
ce
Ace Ac
ηci、ηce—— 内、外区土阻力群桩效应系数 Aci、 Ace、Ac——内区、外区、总面积
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（二）《建筑地基基础设计规范》法 （1）不考虑群桩效应
适用于： • 端承桩 • 桩数n≤8的摩擦桩 • 条形基础下的摩擦桩不超过两排者
Rn nR
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（2）按假想实体深基础计算 适用于: sa<6d的摩擦桩,且桩数n>9
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2. 布桩方式： （1）墙下—— 梁式承台下：
单排：
双排： 并列式
错列式
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（2）柱下—— 板式承台下： 行列式
梅花式
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四、桩基础验算 1.单桩承载力验算 1）《建筑桩基技术规范》法 (1)中心荷载作用
(2)偏心荷载作用
N0
百度文库
FGR n
N ma x 0 F nG M xy y m i2a xM yx x m i2a x 1 .2 R
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桩身材料强度计算 钢筋混凝土桩
QApfccfy'As'
Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值 Ap—— 桩身横截面积（m2） fc—— 混凝土轴心抗压设计强度( kPa) ψc —— 基桩施工工艺系数，预制桩取0.75，灌注桩取
0.6~0.7。
fy’——钢筋的抗拉设计强度（ kPa）