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。如挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔灌注桩等。

③按桩的设置效应分类：

非挤土桩——成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效应的桩。

如钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩；

部分挤土桩——对桩周土体稍有排挤，但土的强度和变形性质变化不大。

包括冲击成孔灌注桩、开口的钢管桩、H型钢桩等。

挤土桩——设置过程中使土的结构严重扰动破坏，对土的强度和变形性质影响较大。

实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。

4.2.2桩的成型方式效应

挤土桩的成桩效应

1、粘性土中

2、砂土中

3、饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力的时间效应

非挤土桩的成桩效应

粘性土中

2、砂土中

3、粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应

§4.3桩的竖向承载力

桩顶沉降=桩端沉降+桩身沉降

桩顶轴力Q=桩侧阻力Qs+桩端阻力Qp

4.3.1单桩轴向荷载的传递机理

一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥，侧阻力先于端阻力发挥。

桩的荷载传递的一般规律：

①不是同时发挥，同时到达极限（通常，侧阻早于端阻）。

②与桩土间的相对位移有关（通常，端阻达到极限状态所需位移高于侧阻所需位移）。

③深度效应（当桩入土深度达到某一临界深度后，端阻、侧阻侧阻均不随深度增加）。

④与桩的长径比及桩端土与桩侧土的相对刚度等有关。

影响单桩荷载传递的因素（2刚度比，1长径比，直径）

①桩端土与桩周土的刚度比

②桩土刚度比

③桩端扩底直径与桩身直径之比

④桩的长径比

桩侧极限阻力影响因素：

所在的深度，土的类别和性质，成桩方法等。（主要因素：土的性质）

桩端极限阻力影响因素：

土的性质，桩端持力层上覆土层厚度，桩径，桩端进入持力层厚度等（主：土性质）。

4.3.2单桩竖向承载力的确定

单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：（设计时取两者的小值）

①桩身的材料强度；（混凝土R=ΨcfcAp 钢筋混凝土R=ΨcfcAp +fyAg ）

②地层的支承力。

单桩竖向承载力的确定方法：

①按材料强度计算；

②静载荷试验；——最可靠

③按照土的抗剪强度指标确定；——国内少用，国外常用

④规范经验公式。

按材料强度计算——计算低承台桩基时，把桩视为轴心受力构件，且不考虑纵向压屈影响；

——计算通过很厚的软黏土层且支承在岩层上的端承型桩或承台地面以

下存在可液化土层的高承台桩基；应考虑压屈影响。

u su bu

Q Q Q =+单桩竖向极限承载力桩侧总极限摩阻力桩端总极限阻力su =+=2u bu a s p

Q Q Q K K K K =单桩竖向极限承载力特征值R ；（）（一般情况Ks

静载荷试验——（优点，可靠性较高，广泛采用；

缺点，设置后须隔一段时间才开始加载时间长，费用高）

按土的抗剪强度指标确定——（1）单桩承载力一般表达式：

su =+ =2u bu Q Q Q K 单桩承载力的一般表达式-G；（）

——（2）粘性土中的单桩极限承载力：

①对于正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩——

短期极限承载力按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度。

②对于超固结粘土或非灵敏粘土中桩——