建筑桩基技术规范下ppt课件

1、同济大学同济大学 高大钊高大钊20192019年年9 9月济南月济南l5-1 桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算l5-2 桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算l5-3 基桩竖向承载力取值基桩竖向承载力取值l5-4 设计中考虑承台效应按复合桩基设计设计中考虑承台效应按复合桩基设计的条件的条件l5-5 桩土共同作用承台效应桩土共同作用承台效应l5-6 单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力l5-7 后注浆灌注桩承载力后注浆灌注桩承载力l5-8 软弱下卧层验算软弱下卧层验算l5-9 负摩阻力负摩阻力l5-10 抗拔桩承载力和裂缝控制验算抗拔桩承载力和裂缝控制验算l5-11 等效作用分层总和法沉降计算桩等

2、效作用分层总和法沉降计算桩距小于和等于距小于和等于6d的群桩的群桩l5-12 单桩、单排桩、疏桩基础沉降计算单桩、单排桩、疏桩基础沉降计算l5-13 软土地区减沉复合疏桩基础设计软土地区减沉复合疏桩基础设计l5-14 桩基水平承载力不讲）桩基水平承载力不讲）l5-15 桩身受压承载力计算桩身受压承载力计算l5-16 承台计算承台计算l对于一般建筑物和受水平力包括力矩对于一般建筑物和受水平力包括力矩和水平剪力较小的高层建筑群桩基础和水平剪力较小的高层建筑群桩基础，按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩，按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应。中基桩或复合基桩的桩顶作用效应。l1

3、) 考虑竖向力的设计状况考虑竖向力的设计状况l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下nGFNkkk l偏心竖向力作用下偏心竖向力作用下 l式中式中 Fk Fk荷载效应标准组合下，作用荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；于承台顶面的竖向力；lGkGk桩基承台和承台上土自重标准值，桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力；浮力；lNkNk荷载效应标准组合轴心竖向力下，荷载效应标准组合轴心竖向力下，基桩或复合基桩的平均竖向力；基桩或复合基桩的平均竖向力；22jiykjikxkkkixxMyyMnGFN lNik荷载效应标准组合轴心竖向力

4、下，荷载效应标准组合轴心竖向力下，第第i基桩或复合基桩的竖向力；基桩或复合基桩的竖向力；lMxk 、Myk荷载效应标准组合下，作荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过群桩形心的用于承台底面，绕通过群桩形心的x、y主轴的力矩主轴的力矩xi、xj、yi、yj第第i、j基桩或基桩或复合基桩至复合基桩至y、x轴的距离；轴的距离；ln桩基中的桩数。桩基中的桩数。l必须注意，上述桩顶作用效应的计算结必须注意，上述桩顶作用效应的计算结果，只适用于根据基桩的承载力特征值果，只适用于根据基桩的承载力特征值计算桩数；如果用于验算桩身承载力，计算桩数；如果用于验算桩身承载力，桩顶作用的形式不变，但所有的荷载均桩

5、顶作用的形式不变，但所有的荷载均对应于荷载效应基本组合，计算得到的对应于荷载效应基本组合，计算得到的基桩竖向力均为设计值。基桩竖向力均为设计值。l桩基竖向承载力就是群桩基础的承载力桩基竖向承载力就是群桩基础的承载力，在不考虑群桩效应的条件下，基桩或，在不考虑群桩效应的条件下，基桩或复合基桩的平均竖向力与基桩或复合基复合基桩的平均竖向力与基桩或复合基桩的承载力特征值的关系必须满足下列桩的承载力特征值的关系必须满足下列设计表达式：设计表达式：l（1荷载效应标准组合荷载效应标准组合l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下RNk l偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下

6、式要求：应满足下式要求：l（2地震作用效应和荷载效应标准组合地震作用效应和荷载效应标准组合l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下RNk2 . 1max RNEk25. 1 l偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式要求：满足下式要求：l式中式中 Nk荷载效应标准组合轴心竖向力荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；lNkmax荷载效应标准组合偏心竖向力下荷载效应标准组合偏心竖向力下，桩顶最大竖向力；，桩顶最大竖向力；lR基桩或复合基桩竖向承载力特征值。基桩或复合基桩竖向承载力特征值。RNEK5 . 1

7、max l建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范规定，单桩竖向承载力规定，单桩竖向承载力特征值应由下式确定：特征值应由下式确定：l l l式中式中 Quk单桩极限承载力标准值；单桩极限承载力标准值；lK安全系数，取安全系数，取K2；ukaQKR1 ppkisikukAqlquQ l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范规定，初步设计时规定，初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：单桩竖向承载力特征值可按下式估算：l l式中式中 Ra单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；lqpa、qsia桩端阻力、桩侧阻力特征值，由桩端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得；当地静载荷试验

8、结果统计分析算得；lAp桩底端横截面面积；桩底端横截面面积；lup桩身周边长度；桩身周边长度；lli第第i层岩土厚度。层岩土厚度。isiapppaalquAqR l1） 单桩承载力的特征值，就是取安全系单桩承载力的特征值，就是取安全系数为数为2的单桩容许承载力；的单桩容许承载力；l2） 按照按照的术语和的术语和符号规定，对单桩的端阻力和侧阻力，符号规定，对单桩的端阻力和侧阻力，只定义力单桩极限端阻力标准值和单桩只定义力单桩极限端阻力标准值和单桩极限侧阻力标准值，不定义桩端阻力和极限侧阻力标准值，不定义桩端阻力和桩侧阻力的特征值；桩侧阻力的特征值；l3） 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范

9、在其术语在其术语和符号的规定中没有定义桩端阻力和桩和符号的规定中没有定义桩端阻力和桩侧阻力的特征值的条文，但规定了桩端侧阻力的特征值的条文，但规定了桩端阻力和桩侧阻力特征值是由静载荷试验阻力和桩侧阻力特征值是由静载荷试验结果统计分析得到的；结果统计分析得到的；l5） 根据根据附录附录Q中的规定：中的规定：“将单桩极限承载力除以安将单桩极限承载力除以安全系数全系数2，为单桩竖向承载力特征值，为单桩竖向承载力特征值Ra”；l6） 由此可见，建筑地基基础设计规由此可见，建筑地基基础设计规范范实际上规定了桩端阻力特征值、桩实际上规定了桩端阻力特征值、桩侧阻力的特征值与桩的极限端阻力标准侧阻力的特征值与

10、桩的极限端阻力标准值及桩的极限侧阻力标准值之间存在下值及桩的极限侧阻力标准值之间存在下列的关系：列的关系：l ? ?pkpaqKq1 siksiaqKq1 l7)7)建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 的桩基设计的桩基设计方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同步方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同步发挥假定的基础上，而这个假定已为桩发挥假定的基础上，而这个假定已为桩的荷载传递机理的研究所否定。的荷载传递机理的研究所否定。 l单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩在荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还在荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还可以测定桩的轴向力随深度的变化，根可以测

11、定桩的轴向力随深度的变化，根据试验结果能进行单桩荷载传递的分析、据试验结果能进行单桩荷载传递的分析、单桩破坏机理的分析和单桩承载力的分单桩破坏机理的分析和单桩承载力的分析。析。 l地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用l不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化l单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律l超长桩的试验超长桩的试验l 地基土对桩的支承由两部分组成：地基土对桩的支承由两部分组成：桩端阻力和桩侧摩阻力。桩端阻力和桩侧摩阻力。l 如果认为两者是同步增大的，那么如果认为两者是同步增大的，那么对任何的荷载阶段，这个表达式都是正对任何的荷载阶段，这个表达式都是正确的：确的：i

12、sippplquAqR l 而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力不是同步发挥的。不是同步发挥的。l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部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就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程中扩散的过程 。l对对1010根桩长为根桩长为272746m46m的大直径灌注桩的的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试

13、验表明，荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，粘性土为粘性土为1 13mm3mm，无粘性土为，无粘性土为5 57mm7mm；除；除两根支承于岩石的桩外，其余各桩桩端两根支承于岩石的桩外，其余各桩桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土在设计工作荷载下，端承力都小于桩土在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷载的顶荷载的1010。 l最近的试验资料最近的试验资料l哈大线高速铁路鞍辽特大桥桩径哈大线高速铁路鞍辽特大桥桩径1m，桩，桩长长43ml单桩荷载传递试验结果：单桩荷载传递试验结果：l达到

14、极限承载力达到极限承载力9600kN时，极限桩端阻时，极限桩端阻力力2400kN，占，占25%l工作荷载时，容许承载力工作荷载时，容许承载力4800kN，端阻，端阻力力400kN，占，占8.5%l端阻力的安全系数为端阻力的安全系数为l 基础的功能在于把荷载传递给地基基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（小部分（ 一般低于一般低于1%1%），这就意味着），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要

15、的，桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚至是主要的途径。甚至是主要的途径。 l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上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程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程 。l 设桩身轴力为设桩身轴力为Q Q，桩身轴力是桩，桩身轴力是桩顶荷载顶荷载N N与深度与深度Z Z的函数，的函数，Q Qf fN N、Z Z）l桩身轴力沿深

16、桩身轴力沿深度分布的实测度分布的实测资料资料l 桩身轴力桩身轴力Q Q 沿着深度而逐渐减小；沿着深度而逐渐减小；在桩端处在桩端处Q Q 则与桩底土反力则与桩底土反力QpQp相平衡，相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力同时桩端持力层土在桩底土反力QpQp作用作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载着桩顶荷载N N 的逐级增加，对于每级荷的逐级增加，对于每级荷载，上述过程周而复始地进行，直至变载，上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载传递过程结束。形稳定为止，于是荷载传递过程结

17、束。 l 由于桩身压缩量的累积，上部桩身由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，因此上部的摩阻的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变；随着荷载的达到极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就完全由桩端持力层土继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停极限承载力时，桩

18、便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。滞的下沉而破坏。l 桩的长径比桩的长径比L/d是影响荷载传递的主是影响荷载传递的主要因素之一，随着长径比要因素之一，随着长径比L/d增大，桩端增大，桩端土的性质对承载力的影响减小，当长径土的性质对承载力的影响减小，当长径比比L/d接近接近100时，桩端土性质的影响几时，桩端土性质的影响几乎等于零。乎等于零。 发现这一现象的重要意义在发现这一现象的重要意义在于纠正了于纠正了“桩越长，承载力越高的片桩越长，承载力越高的片面认识。希望通过加大桩长，将桩端支面认识。希望通过加大桩长，将桩端支承在很深的硬土层上以获得高的端阻力承在很深的硬土层上以获得高的端阻力的方法是很

19、不经济的，增加了工程造价的方法是很不经济的，增加了工程造价但并不能提高很多的承载力。但并不能提高很多的承载力。 l如果要用安全系数来表示的话，桩端阻如果要用安全系数来表示的话，桩端阻力的安全系数力的安全系数KbKb必然大于必然大于2 2，而桩侧摩阻，而桩侧摩阻力的安全系数力的安全系数KfKf则必然小于则必然小于2 2。 pkpaqKq1 siksiaqKq1 l1984年，同济大学洪毓康教授根据年，同济大学洪毓康教授根据17根根桩长为桩长为862m的试桩资料和的试桩资料和5根模型桩根模型桩的试验结果，通过分析研究，提出了的试验结果，通过分析研究，提出了“考虑到桩侧摩阻力和桩尖抵抗力发挥考虑到桩

20、侧摩阻力和桩尖抵抗力发挥的过程不同，在确定桩的轴向容许承载的过程不同，在确定桩的轴向容许承载力时，应该采用两个承载力安全系数力时，应该采用两个承载力安全系数Kb与与Kf的结论并给出了桩端阻力和桩侧的结论并给出了桩端阻力和桩侧摩阻力取用不同安全系数的建议如表所摩阻力取用不同安全系数的建议如表所示。示。 桩端阻力和桩侧摩阻力取用不同安全系数的建议 桩 型 桩端阻力的安全系数 Kb 桩侧摩阻力的安全系数 Kf 打入桩 2.6 1.9 钻孔桩 5.8 1.7 l 90年代末，陕西省建筑科学研究院年代末，陕西省建筑科学研究院等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的试验研究，陕

21、西信息大厦地上试验研究，陕西信息大厦地上51层，总层，总高度高度191m，地下，地下3层，深层，深17.6m，基础采，基础采用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注桩，直径桩，直径1.0m。 l 场地内第四系土层厚度场地内第四系土层厚度700700800m800m，勘探深度勘探深度150m150m，在地面下，在地面下30m30m范围内为黄范围内为黄土和古土壤，在土和古土壤，在30m30m至至54m54m范围内为可塑范围内为可塑状态的粉质粘土，在状态的粉质粘土，在54m54m以下为含钙质结以下为含钙质结核的硬塑粉质粘土层。试桩直径核的硬塑粉质粘土层。试桩直径1.0m1.0

22、m，桩长桩长82.2m82.2m，进行了单桩竖向承载力及桩，进行了单桩竖向承载力及桩身荷载传递机理的测试与研究，还作了身荷载传递机理的测试与研究，还作了压浆前后的承载性状的对比试验研究。压浆前后的承载性状的对比试验研究。 l 研究成果不仅对黄土地区的桩基础研究成果不仅对黄土地区的桩基础设计有指导的意义，而且对其他地区的设计有指导的意义，而且对其他地区的桩也有参考作用。实测荷载传递资料表桩也有参考作用。实测荷载传递资料表明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻力，在桩长力，在桩长6070m处桩身轴力已经趋于处桩身轴力已经趋于零，说明在这个深度以下的桩侧阻力也零，说明在

23、这个深度以下的桩侧阻力也得不到发挥；在压浆以后，由于提高了得不到发挥；在压浆以后，由于提高了浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明显减小。显减小。 l不考虑承台效应：端承型桩基、桩数少不考虑承台效应：端承型桩基、桩数少于于4根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条件等因素不宜考虑承台效应时：件等因素不宜考虑承台效应时：aRR l不考虑地震作用不考虑地震作用l考虑地震作用考虑地震作用cakcaAfRR cakcaaAfRR25. 1 承台效应系数c Sa/d Bc/l 3 4 5 6 6 0.4 0.120.14 0.180.21 0.250

24、.29 0.320.38 0.40.8 0.140.16 0.210.24 0.290.33 0.380.44 0.8 0.160.18 0.240.26 0.330.37 0.440.50 单排桩条基 0.200.30 0.300.40 0.400.50 0.500.60 0.500.80 注： 表中 Sa/d 为桩中心距与桩径之比；Bc/l 为承台宽度与桩长之比。 对于桩布置于墙下的箱、筏承台，c可按单排桩条基取值。 对于单排桩条基，当承台宽度小于 1.5d 时，c按非条基取值。 对于采用后注浆灌注桩的承台，c宜取低值。 对于挤土基桩、软土地基上的基桩承台，c宜取低值的 0.8 倍。 l群

25、桩效应及其工程意义群桩效应及其工程意义l建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范考虑群桩效应的设考虑群桩效应的设计方法的定量依据是群桩试验的结果。计方法的定量依据是群桩试验的结果。l规范方法过于复杂，与桩基设计的误差水规范方法过于复杂，与桩基设计的误差水平不一致。平不一致。l具体计算方法退出规范不等于群桩效应不具体计算方法退出规范不等于群桩效应不存在。存在。l1. 桩的平面布置对于单桩承载力发挥的桩的平面布置对于单桩承载力发挥的作用，桩的中心距的影响；作用，桩的中心距的影响；l2. 载荷试验的沉降在什么条件下才具有载荷试验的沉降在什么条件下才具有工程意义？工程意义？l3. 有没有变形控制的单桩承载力？

26、有没有变形控制的单桩承载力？l 群桩在竖向荷载作用下，由于承台群桩在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土之间相互影响和共同作用，群、桩、土之间相互影响和共同作用，群桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩沉降也明显地大于单桩，这之和，群桩沉降也明显地大于单桩，这种现象就是群桩效应。群桩效应可用群种现象就是群桩效应。群桩效应可用群桩效率系数桩效率系数和沉降比和沉降比表示。表示。 l群桩效率群桩效率和沉降比和沉降比sgQnQ sg

27、ss l 由端承桩组成的群桩，通过承台分由端承桩组成的群桩，通过承台分配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由桩身直接传递到桩端。因而通过承台土桩身直接传递到桩端。因而通过承台土反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、土之间的相互影响较小，其工作性状与土之间的相互影响较小，其工作性状与独立单桩相近。因而端承型群桩的承载独立单桩相近。因而端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和，即群力可近似取为各单桩承载力之和，即群桩效率桩效率和沉降比和沉降比 可近似取为可近似取为1

28、1。 l 由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在过桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在桩端平面处产生应力重叠。承台土反力也传桩端平面处产生应力重叠。承台土反力也传递到承台以下一定范围内的土层中，从而使递到承台以下一定范围内的土层中，从而使桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。就一般情况桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。就一般情况而言，在常规桩距而言，在常规桩距34d34d下，粘性土中的下，粘性土中的群桩，随着桩数的增加，群桩效率明显下降群桩，随着桩数的增加，群桩效率明显下降，且，且111；而沉降比则除了端承桩；而沉降比则除了端承桩 =1 =1

29、外外，均为，均为 1 1；同时承台下土反力分担上部；同时承台下土反力分担上部荷载可使群桩承载力增加。荷载可使群桩承载力增加。 群桩应力的重叠作用群桩应力的重叠作用l新版规范有新版规范有4个变化：个变化：l群桩效应退出群桩效应退出l承台效应有条件地保留承台效应有条件地保留l荷载设计值标准值荷载设计值标准值l分项系数改为安全系数分项系数改为安全系数RQQQssksppkpcckc cakcaAfRR ukaQKR1 l1.上部结构整体刚度较好、体型简单的建上部结构整体刚度较好、体型简单的建构筑物；构筑物；l2.对差异沉降适应性较强的排架结构和柔对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；性构筑物；

30、l3.按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；弱化区；l4.软土地基的减沉复合疏桩基础。软土地基的减沉复合疏桩基础。l1. 桩距越大，承台下土反力越大；桩距越大，承台下土反力越大；l2. 承台分担荷载比随承台宽度与桩长之承台分担荷载比随承台宽度与桩长之比增大而增大。比增大而增大。l3. 承台分担荷载比随桩数增加而降低；承台分担荷载比随桩数增加而降低；l4. 承台分担荷载比随荷载的变化，一种承台分担荷载比随荷载的变化，一种是趋于稳定，另一种是持续增大。是趋于稳定，另一种是持续增大。l1. 桩距越大，承台下土反力越大；桩距越大，承台下土反力越大；l桩周土受桩侧剪

31、应力作用而产生的竖向桩周土受桩侧剪应力作用而产生的竖向位移为：位移为：l位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。当中心距达到当中心距达到nd时，位移为零。时，位移为零。rnddqEwssrln10 l2. 承台分担荷载比随承台宽度与桩长之承台分担荷载比随承台宽度与桩长之比增大而增大。比增大而增大。l3. 承台分担荷载比随桩数增加而降低；承台分担荷载比随桩数增加而降低；l4. 承台分担荷载比随荷载的变化，一种承台分担荷载比随荷载的变化，一种是趋于稳定，另一种是持续增大。是趋于稳定，另一种是持续

32、增大。l94规范的试桩资料规范的试桩资料229根；根；l本次修订增加资料本次修订增加资料416根；根；l桩的极限端阻力增加了全风化、强风化桩的极限端阻力增加了全风化、强风化等土类；等土类；l桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻力。力。建筑桩基技术规范2008版新增的桩侧极限摩阻力 土类 密实度 动力触探击数 预制桩 钻孔灌注桩 干作业 砾砂 稍密 5N63.515 70110 5090 60100 圆砾、角砾 中密、密实 N63.510 160200 135150 135150 碎石、卵石 中密、密实 N63.510 200300 140170 150170 全

33、风化软质岩 30N50 100120 80100 80100 全风化硬质岩 30N50 140160 120140 120150 强风化软质岩 N63.510 160240 140200 140220 强风化硬质岩 N63.510 220300 160240 160260 建筑桩基技术规范2008版新增的桩端极限阻力 土类 混凝土预制桩 泥浆护壁钻孔灌注桩 干作业钻孔桩 全风化软质岩 30N50 40006000 10001600 12002000 全风化硬质岩 30N50 50008000 12002000 14002400 强风化软质岩 N63.510 60009000 14002000

34、16002600 强风化硬质岩 N63.510 700011000 18002800 20003000 ppkpisiksipkskukAqlquQQQ. 大直径桩尺寸效应系数 土类型 粘性土、粉土 砂土、碎石类土 si 518 . 0d 318 . 0d p 418 . 0D 318 . 0D lhb/d5 p=0.16 hb/dlhb/d5 p =0.8l桩端进入持力层深度桩端进入持力层深度lAj 桩端净面积桩端净面积lAp1空心桩敞口面积空心桩敞口面积1(ppjpkisikpkskukAAqlquQQQ l 通过对比试验和对桩端阻力所占比通过对比试验和对桩端阻力所占比例的分析可以得到嵌岩

35、桩不一定是端承例的分析可以得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念，从而改变了人们对嵌岩桩承桩的概念，从而改变了人们对嵌岩桩承载性状的认识；载性状的认识；l 其实质是认识嵌岩桩的侧阻力的存其实质是认识嵌岩桩的侧阻力的存在和作用的问题，也是研究侧阻力的发在和作用的问题，也是研究侧阻力的发挥条件的问题。挥条件的问题。l A2和和A3进入中风化泥岩进入中风化泥岩2.2m，B3和和B4进入中风化泥岩进入中风化泥岩0.4m。嵌岩桩与非嵌岩桩试验结果 A区 B区 桩号 A1 A2嵌岩 A3嵌岩 B1 B2 B3嵌岩 B4嵌岩 桩长(m) 55 60 60 45 45 50 50 桩径(m) 1.2 1.0 设计承载

36、力 (kN) 4800 4200 极限承载力 (kN) 14600 14400 13500 7000 7700 9700 10400 l增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力并增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力并没有显著提高；没有显著提高；l 桩身轴力随深度明显地减小；桩身轴力随深度明显地减小；l 说明侧摩阻力得到了比较充分地发说明侧摩阻力得到了比较充分地发挥；挥；l 嵌岩与不嵌岩的条件并不影响侧阻嵌岩与不嵌岩的条件并不影响侧阻力的发挥；力的发挥；l 嵌入新鲜岩石和强风化岩石的嵌入新鲜岩石和强风化岩石的桩的荷载传递规律也惊人地相似；桩的荷载传递规律也惊人地相似；l 嵌入强风化岩嵌入强风化岩5d，d0.

37、6m；l 嵌入风化泥质砂岩嵌入风化泥质砂岩3.7m、新鲜、新鲜泥质砂岩泥质砂岩2.0m，d1.0m；l 两者的轴力都随深度递减；两者的轴力都随深度递减；l 其端阻力都比较小；其端阻力都比较小；l1. 大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之比都超过了比都超过了60，大部分在，大部分在80以上；以上；l2. 桩侧阻力的分担比例随长径比桩侧阻力的分担比例随长径比l/d的的增大而增大；增大而增大；l3. 当桩的长径比较大（当桩的长径比较大（ l/d 35），而覆盖），而覆盖层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载的比例很小（的比例很小（30

38、MPa。介于两者之间的。介于两者之间的可以内插取值。可以内插取值。l深径比非表内数值时也可以内插取值。深径比非表内数值时也可以内插取值。l后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。l根据注浆的目的，可以分成如下不同的根据注浆的目的，可以分成如下不同的注浆类型：注浆类型：l1 1桩端

39、注浆桩端注浆l2 2桩侧注浆桩侧注浆l3 3复式注浆复式注浆l4) 4) 压浆修补桩的缺损部位压浆修补桩的缺损部位l新版新版 将灌注桩后注将灌注桩后注浆纳入规范，规定了施工的要求和设计浆纳入规范，规定了施工的要求和设计参数的取法。参数的取法。l后注浆装置的设置后注浆装置的设置l浆液水灰比浆液水灰比l注浆终止压力注浆终止压力l单桩注浆量单桩注浆量l注浆顺序注浆顺序l终止注浆的条件终止注浆的条件l后注浆装置的设置：后注浆装置的设置：l1.后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；筋绑扎固定或焊接；l2.注浆导管数量，直径小于注浆导管数量，直径小于1200

40、mm的用的用2根，根，12002500mm的用的用3根；根；l3.桩长超过桩长超过15m，且对承载力增幅要求较，且对承载力增幅要求较高时，采用桩端桩侧复式注浆；高时，采用桩端桩侧复式注浆；l4.桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在桩端在桩端515m以上，桩顶以上，桩顶8m以下，每隔以下，每隔612m设置一道注浆阀。设置一道注浆阀。l浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：l饱和土：饱和土：0.450.65l非饱和土：非饱和土：0.70.9l松散碎石土、砂砾：松散

41、碎石土、砂砾：0.50.6l注浆终止压力根据土层性质及注浆点的注浆终止压力根据土层性质及注浆点的深度确定：深度确定：l风化岩、非饱和粘性土、粉土：风化岩、非饱和粘性土、粉土：310MPa；l饱和土层：饱和土层：1.24MPa。l单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定：是否复式注浆等因素确定：l注浆量经验系数注浆量经验系数ln桩侧注浆断面数桩侧注浆断面数l注浆量以水泥质量计注浆量以水泥质量计t）nddGspc l注浆顺序：注浆顺序：l饱和土中，先桩侧后桩端；饱和土中，先桩侧后桩

42、端；l非饱和土中，先桩端后桩侧；非饱和土中，先桩端后桩侧；l桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2小时。小时。l成桩后两天才可以注浆；成桩后两天才可以注浆；l注浆作业点距其他成孔作业点的距离不注浆作业点距其他成孔作业点的距离不宜小于宜小于810m。l终止注浆的条件：终止注浆的条件：l1.注浆总量和注浆压力已达到设计要求；注浆总量和注浆压力已达到设计要求；l2.注浆总量已达到设计值的注浆总量已达到设计值的75，且注浆，且注浆压力超过设计值；压力超过设计值；l检测条件：检测条件：l在注浆后在注浆后20天进行；天进行；l掺入早强剂的可在注浆后掺入早强剂的可在注浆后15天进行检测。

43、天进行检测。l1在事故处理、补强中的应用；在事故处理、补强中的应用；l单桩承载力不足时的补强；单桩承载力不足时的补强；l此时只能在桩体外下管注浆。此时只能在桩体外下管注浆。l2设计时承载力不能满足要求，事先在桩设计时承载力不能满足要求，事先在桩体中预设压浆管的加强措施。体中预设压浆管的加强措施。l 后压浆技术推广应用中的问题主要是如何后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的

44、关键；工程中应用的关键；l后压浆技术推广应用中的问题主要是如后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；定性是在工程中应用的关键；l标准化将有助于这一技术的推广应用。标准化将有助于这一技术的推广应用。ppkpgisiksijsjkukAqlqulquQ 后注浆侧阻力增强系数si、端阻力增强系数p 土层 名称 淤泥 淤泥质土 粘性土 粉土 粉砂 细纱 中砂 粗砂 砾砂 砾石 卵石

45、 全风化 强风化 si 1.21.3 1.41.8 1.62.0 1.72.1 2.02.5 2.43.0 1.82.2 p 2.22.5 2.42.8 2.63.0 3.03.5 3.24.0 2.63.0 注：干作业桩、挖孔桩，按表列的值乘以小于 1.0 的折减系数，当桩端持力层为粘性土和粉土时，折减系数取 0.6，为砂土和碎石土时，取 0.8。 l后注浆增强系数系通过数十根不同土层后注浆增强系数系通过数十根不同土层中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而且变化很大。且变化很大。l总的变化规律是

46、：端阻的增幅高于侧阻，总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧复式注浆高于单一注浆。复式注浆高于单一注浆。l根据北京、上海、天津、河南、山东、根据北京、上海、天津、河南、山东、西安、武汉、福州等地西安、武汉、福州等地106份资料验证。份资料验证。l当桩端持力层下存在软弱下卧层时，需当桩端持力层下存在软弱下卧层时，需要验算其强度是否满足。此时桩基作为要验算其强度是否满足。此时桩基作为实体深基础，假设作用于桩基的竖向荷实体深基础，假设作用于桩基的竖向荷载全部传到持力层顶面并作用于桩群外载全部传到持力层顶面并作用于桩群外包线所围的面积上

47、，该荷载以包线所围的面积上，该荷载以角扩散角扩散到软弱下卧层顶面。到软弱下卧层顶面。 azmzftl tgtBtgtAlqBAGFisikkkz2220000 l z作用于软弱下卧层顶面的附加应力；作用于软弱下卧层顶面的附加应力；lm软弱层顶面以上各土层重度地下水位软弱层顶面以上各土层重度地下水位以下取浮重度的厚度加权平均值；以下取浮重度的厚度加权平均值；ll 硬持力层的厚度；硬持力层的厚度；lfaz软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征值，深度修正系数取值，深度修正系数取1.0；lA0、B0桩群外缘矩形面积的长、短边长；桩群外缘矩形面积的长、短边长；lqsi

48、k桩周第桩周第I层土的极限侧阻力标准值；层土的极限侧阻力标准值；l压力扩散角压力扩散角 ，按表取用。，按表取用。桩端硬持力层 Es1/ Es2 t=0.25 B0 t0.50 B0 1 4 12 3 6 23 5 10 25 10 20 30 注：Es1、Es2分别为硬持力层、软弱下卧层的压缩模量； 当 t0.25 B0时，取低值； l负摩阻力是指桩周土层由于某种原因而产生超负摩阻力是指桩周土层由于某种原因而产生超过桩身沉降量的下沉时，作用于桩身的向下的过桩身沉降量的下沉时，作用于桩身的向下的摩阻力。作用于一根桩上的负摩阻力之和称为摩阻力。作用于一根桩上的负摩阻力之和称为下拉荷载，记为下拉荷载

49、，记为Qn，由于负摩阻力的作用可，由于负摩阻力的作用可能导致基础和上部结构的沉降和破坏，不少建能导致基础和上部结构的沉降和破坏，不少建筑物桩基因负摩阻力而产生过大的沉降、倾斜筑物桩基因负摩阻力而产生过大的沉降、倾斜或建筑物开裂等过程事故，需要花费大量资金或建筑物开裂等过程事故，需要花费大量资金进行加固，甚至无法使用而拆除。负摩阻力已进行加固，甚至无法使用而拆除。负摩阻力已称为基础工程界的一个技术热点，设计时必须称为基础工程界的一个技术热点，设计时必须充分予以注意。充分予以注意。l1) 桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚硬土层硬粘性土、中密以上砂土、

50、硬土层硬粘性土、中密以上砂土、 卵石层或岩卵石层或岩层时；层时；l2) 在桩周地面有大面积堆载或超填土时；在桩周地面有大面积堆载或超填土时；l3) 由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周土下沉时：土下沉时：l4) 挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的或挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的或扰动的土体逐渐固结下沉时；扰动的土体逐渐固结下沉时；l5) 自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。 中性点有三个特征：所在断面处桩土位移中性点有三个特征：所在断面处桩土位移相等、摩阻力为零、轴力最大。相等、摩阻力为零、轴力

51、最大。 中性点的深度中性点的深度ln与桩周土的压缩性和持力与桩周土的压缩性和持力层的刚度等因素有关；且在桩、土沉降稳层的刚度等因素有关；且在桩、土沉降稳定之前，它始终处于变动中。例如上海宝定之前，它始终处于变动中。例如上海宝钢支承于砂层的钢管桩，随着地面堆载从钢支承于砂层的钢管桩，随着地面堆载从2m加到加到8m，中性点的深度从，中性点的深度从0.22L逐渐下逐渐下移至移至0.85LL为桩的入土深度）。为桩的入土深度）。l中性点深度应按桩周土层沉降与桩沉降中性点深度应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可按表确定：相等的条件计算确定，也可按表确定： 中性点深度 Ln 持力层性质 粘性土、

52、粉土 中密砂以上 砾石、卵石 基 岩 中性点深度比Ln/L0 0.50.6 0.70.8 0.9 1.0 lln自桩顶算起的中性点深度；自桩顶算起的中性点深度；ll0桩周软弱土层的下限深度；桩周软弱土层的下限深度；l桩穿过湿陷性黄土时，可增大桩穿过湿陷性黄土时，可增大10；l桩周土的固结与桩基的固结沉降同时完桩周土的固结与桩基的固结沉降同时完成时成时ln0；l当桩周土计算沉降小于当桩周土计算沉降小于20mm时，时， ln应按应按0.40.8折减。折减。l中性点以上单桩桩周第中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标层土负摩阻力标准值由上式计算。准值由上式计算。qsinni 负摩阻力系数 n 土 类

53、n 饱 和 软 土 0.150.25 粘 性 土、粉 土 0.250.40 l负摩阻力对于桩基承载力和沉降的影响负摩阻力对于桩基承载力和沉降的影响，随侧阻力和端阻力的分担荷载比、建，随侧阻力和端阻力的分担荷载比、建筑物各桩基周围土层沉降的均匀性、建筑物各桩基周围土层沉降的均匀性、建筑物对不均匀沉降的敏感程度而异，因筑物对不均匀沉降的敏感程度而异，因此，应区别不同情况，分别处理：此，应区别不同情况，分别处理：l1） 对于摩擦型桩基，当出现负摩阻力对对于摩擦型桩基，当出现负摩阻力对桩基施加下拉荷载时，由于桩端持力层桩基施加下拉荷载时，由于桩端持力层的压缩性较大，随之引起桩的下沉，这的压缩性较大，随

54、之引起桩的下沉，这种沉降有减小相对位移、降低负摩阻力种沉降有减小相对位移、降低负摩阻力的作用，直至负摩阻力降为零。因此，的作用，直至负摩阻力降为零。因此，一般情况下对于摩擦型桩基，可近似将一般情况下对于摩擦型桩基，可近似将理论中性点以上的侧阻力作为零近似验理论中性点以上的侧阻力作为零近似验算桩基承载力；算桩基承载力；l2） 对于端承型桩基，由于其桩端持力层对于端承型桩基，由于其桩端持力层比较坚硬受负摩阻力引起的下拉荷载后比较坚硬受负摩阻力引起的下拉荷载后不致产生沉降或沉降量较小，负摩阻力不致产生沉降或沉降量较小，负摩阻力将长期作用于桩身中性点以上侧表面。将长期作用于桩身中性点以上侧表面。因此，

55、应计算中性点以上负摩阻力形成因此，应计算中性点以上负摩阻力形成的下拉荷载，并以下拉荷载作为外荷载的下拉荷载，并以下拉荷载作为外荷载的一部分验算其承载力。的一部分验算其承载力。Quqlgnnsiniin1 naXaYsnmssdqd4 l式中式中 n中性点以上的土层数；中性点以上的土层数；l li中性点以上各土层的厚度中性点以上各土层的厚度 (m)；l n负摩阻力桩群效应系数负摩阻力桩群效应系数l saX,saY分别为纵、横向桩的中心距分别为纵、横向桩的中心距(m)；l qsn中性点以上桩的平均负摩阻力中性点以上桩的平均负摩阻力标准值；标准值；l m中性点以上桩周土的加权平中性点以上桩周土的加权

56、平均有效重度均有效重度(kN/m3)。 实测下拉荷载值 桩型 桩长 /m 桩径 /mm 产生条件 下拉荷载 /kN 沉降量 /mm 测试地 KP24钢桩 55 450 吹填 10m砂砾料 4000 2000 挪威， 奥斯陆 钢管桩 57 500 同上 3000 270 同上 钢管混凝土桩 41 500 同上 2500 70 同上 钢管桩 30 300 同上 1200 200 同上 钢管桩 43 600 地面沉降 3020 127 日本，东京 钢管桩 43 600 同上 2540 127 同上 灌注桩 31 600 同上 1600 127 同上 钢管桩 43 600 同上 1760 127 同上

57、 预应力桩 55 320 粘土扰动后再固结 400 瑞典， 哥顿堡 钢管混凝土桩 90 1000 8400 180 加拿大， 蒙特利尔 钢管桩 49 300 路堤填方 1400 530 同上 实测下拉荷载值 桩型 桩长 /m 桩径 /mm 产生条件 下拉荷载 /kN 沉降量 /mm 测试地 钢管桩 30 760 3.3m 填方 1800 澳大利亚， 墨尔本 H型钢桩 30 1140 美国， 波士顿 钢管桩 25 1000 50 同上 混凝土桩 25 530 填土 1090 25 同上 混凝土桩 16 300 堆砂 450 前苏联 混凝土桩 22 500 浸水 286 前苏联，湿陷性黄土 灌注桩

58、 20 800 同上 334. 4 335.0 336.9 156.5 445 924 1026 815 中国，兰州 湿陷性黄土 预制桩 7.7 400 同上 285 400500 同上 灌注桩 10.5 350 同上 189 400500 同上 l1.电渗法电渗法 在相邻两根桩中，以一根为阴极在相邻两根桩中，以一根为阴极，以另一根为阳极，通以直流电，使土中水，以另一根为阳极，通以直流电，使土中水流向阴极的桩，从而降低该桩的负摩阻力。流向阴极的桩，从而降低该桩的负摩阻力。但此法只适用于钢桩，且费用比较贵；但此法只适用于钢桩，且费用比较贵；l2.扩大桩端以减少桩身摩阻力，但此法将正扩大桩端以减少

59、桩身摩阻力，但此法将正、负摩阻力都降低，只适用于端承桩；、负摩阻力都降低，只适用于端承桩；l3.套管法套管法 在中性点以上桩段的外面，套在中性点以上桩段的外面，套上尺寸较大的套管，隔离负摩阻力，但上尺寸较大的套管，隔离负摩阻力，但此法需多用钢材，费用较高；此法需多用钢材，费用较高；l4. 涂层法涂层法 在桩的中性点以上部分涂以薄在桩的中性点以上部分涂以薄层涂料，以降低负摩阻力，常用沥青涂层涂料，以降低负摩阻力，常用沥青涂层，价格便宜，效果比较好。层，价格便宜，效果比较好。 使用沥青涂层的效果 国 家 荷 兰 挪 威 挪 威 澳大利亚 土 类 沉降速率 (cm/y) 平均地温 /C 桩型 截面直

60、径 /mm 桩长 /m 埋桩方法 沥青类型(Per25C) 涂层厚度 /mm 填土、砂及粘土 12 10 灌注桩 53 25 预打套管 20/30 10 填土及粉质粘土 16 6 钢管桩 30 26 扩大桩端 80/100 1.2 填土及粉土 1015 6 钢管桩 50 40 扩大桩端 60/100 1.2 砂及粉质粘土 3 17 钢管桩 76 25 打入 60/70 1.5 实测下拉荷载 / kN 无涂层桩 有涂层桩 涂层效果 (%) 700800 5070 92 1200 100 92 3000 150 95 1800 30 98 l1. 塔式高耸结构物包括海洋石油平台及系塔式高耸结构物包