第五章桩基础

1、1第第5章章 桩基础桩基础 pile foundation5.1 概述概述5.2 轴向荷载下桩基的工作性能和承载力轴向荷载下桩基的工作性能和承载力5.3 桩的水平承载力和位移桩的水平承载力和位移5.4 桩基础设计桩基础设计2 5.1 概述概述 如果建筑场地浅层的土质不能满足建如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对筑物对地基承载力地基承载力和和变形变形的要求、而又不的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的部坚实土层或岩层作为持力层的深基础深基础方方案（案（桩基础桩基础、沉井沉井、地下连续墙地下连续墙等）。等）。 桩基础桩基

2、础是应用最为广泛的一类深基础。是应用最为广泛的一类深基础。至今至少有至今至少有1200012000年至年至1400014000年历史年历史 3软 土 层45桩桩6新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩, 每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好土层土层,承载力高承载力高大直径钻孔大直径钻孔桩桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩桩桩7新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m8现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低桩桩9桩桩10111213地下连续墙地下连续墙diaphragm其他深基础其他深基础14上海市上海市环球金环球金融中心融

3、中心地下连地下连续墙施续墙施工工15161718192021caissons2223江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥 24地下连续墙地下连续墙diaphragm深基础深基础桩基础特点桩基础特点优点 将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好土层土层,承载力高承载力高 沉降量小沉降量小 抗震性能好抗震性能好,穿过液穿过液化层化层 承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及及横向力横向力(如风载荷如风载荷)1.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低缺点缺点 施工环境影响施工环境影响, , 预制桩施工噪音预制桩施工噪音, , 钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时有地下室时, ,有一有一定干

4、扰定干扰, ,深基坑中深基坑中做桩做桩26桩基础适用条件桩基础适用条件(1)水上建筑物水上建筑物(2)深持力层深持力层,高地下高地下水位水位(3)抗震地基抗震地基(4)对沉降非常敏感对沉降非常敏感的建筑的建筑,如精密仪如精密仪器器275.1.1 桩的定义与分类桩的定义与分类 桩（桩（pilepile）：垂直或微斜埋置于土中：垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。层或岩层。 桩基础（桩基础（pile foundationpile foundation）：由基桩：

5、由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去过桩传递到地基中去28 分类：分类： 1、按、按使用功能使用功能分：分： 竖向抗压桩竖向抗压桩竖向抗拔桩竖向抗拔桩水平受荷桩水平受荷桩复合受荷桩复合受荷桩主要承受竖向下压荷载（简称主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载竖向荷载）的桩，）的桩，应进行应进行竖向承载力竖向承载力计算，必要时还需计算计算，必要时还需计算桩基沉桩基沉降降，验算，验算软弱下卧层软弱下卧层的承载力以及的承载力以及负摩阻力负摩阻力产生产生的下拉荷载。的下拉荷载。主

6、要承受竖向上拔荷载的桩，应进行主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度桩身强度和和抗抗裂计算裂计算以及以及抗拔承载力抗拔承载力验算。验算。主要承受水平荷载的桩，应进行主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度桩身强度和和抗裂验抗裂验算算以及以及水平承载力水平承载力和和位移验算位移验算。承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压（竖向抗压（或抗拔）桩或抗拔）桩及及水平受荷桩水平受荷桩的要求进行验算。的要求进行验算。29 2、按、按承载性能承载性能分：分： 摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围桩顶的极限荷载主要靠

7、桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩端处土层之间的摩擦力来支承，桩端处土层反力很小，可忽略不计。土层反力很小，可忽略不计。桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但但主要由桩侧阻力主要由桩侧阻力承受。承受。桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。摩擦力很小，可以忽略不计。桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但但主要由桩端阻力主要由桩端阻力承受。承受。PsPsP303、按、按桩身材料桩身材料分：分：

8、木桩（木桩（timber piles） 混凝土桩（混凝土桩（concrete piles） 钢桩（钢桩（steel piles） 组合桩（组合桩（composite piles）314、按、按成桩排土方式成桩排土方式分：分：非挤土桩非挤土桩（干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法）：（干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法）：人工挖孔桩，干钻孔灌注桩，湿钻孔灌注桩人工挖孔桩，干钻孔灌注桩，湿钻孔灌注桩； 部分挤土桩：部分挤土桩：预钻孔（引孔）预制静压（或打入）预钻孔（引孔）预制静压（或打入）桩，开口预制混凝土管桩钢桩桩，开口预制混凝土管桩钢桩 挤土桩：挤土桩：沉管灌注桩、预制实心静压（或打入）桩，沉管灌注

9、桩、预制实心静压（或打入）桩，闭口预应力砼管桩、钢管桩，闭口预应力砼管桩，钢闭口预应力砼管桩、钢管桩，闭口预应力砼管桩，钢管桩，锚杆静压桩。管桩，锚杆静压桩。 325、按、按桩径桩径大小分：大小分：小直径桩：小直径桩：d250d250中直径桩：中直径桩：250250d d800800大直径桩：大直径桩：d800d800（dd桩身设计直径桩身设计直径）335.1.2 桩型和成桩方式的选择（表桩型和成桩方式的选择（表5-1）5.1.3 桩基设计内容桩基设计内容（1）选择桩型和几何尺寸）选择桩型和几何尺寸（2）确定单桩承载力设计值）确定单桩承载力设计值（3）确定桩的数量、间距和布置方式）确定桩的数量

10、、间距和布置方式（4）验算桩基承载力和沉降）验算桩基承载力和沉降（5）桩身结构设计）桩身结构设计（6）承台设计）承台设计（7）绘制施工图）绘制施工图 设计桩基应先根据建筑物的特点和有关要求，进行岩土工程勘设计桩基应先根据建筑物的特点和有关要求，进行岩土工程勘察和场地施工条件等资料的收集工作；设计时应考虑桩的设置察和场地施工条件等资料的收集工作；设计时应考虑桩的设置方法及其影响方法及其影响。345.1.4 桩基设计原则桩基设计原则 桩基础设计也应满足桩基础设计也应满足地基承载力地基承载力和和变变形形这两项基本要求。这两项基本要求。 按行业标准按行业标准建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94

11、94），建筑桩基设计与建筑结），建筑桩基设计与建筑结构设计一样，采用以概率理论为基础的极构设计一样，采用以概率理论为基础的极限状态设计法，并按极限状态设计表达式限状态设计法，并按极限状态设计表达式计算。桩基的极限状态分为计算。桩基的极限状态分为两类两类：351.承载能力极限状态承载能力极限状态 对应于桩基受荷达到最大对应于桩基受荷达到最大承载能力承载能力导导致整体失稳或发生不适于致整体失稳或发生不适于继续承载的变形继续承载的变形；2.正常使用极限状态正常使用极限状态 对应于桩基变形达到为保证建筑物正对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要常使用所规定的限值或桩基达到

12、耐久性要求的某项限值。建筑桩基的安全等级见表求的某项限值。建筑桩基的安全等级见表5-2。36建筑桩基安全等级建筑桩基安全等级安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的工业与民用建筑物；重要的工业与民用建筑物；对桩基变形有特殊要求的工对桩基变形有特殊要求的工业建筑物业建筑物二级二级严重严重一般的工业与民用建筑物一般的工业与民用建筑物三级三级不严重不严重次要的建筑物次要的建筑物37按按极限状态设计极限状态设计桩基须进行下列计算和验算：桩基须进行下列计算和验算：（1 1）所有桩基均应进行承载能力极限状态计算，）所有桩基均应进行承载能力极限状态计算，内容内容包包括：

13、括： 根据桩基的使用功能和受力特征进行基桩的根据桩基的使用功能和受力特征进行基桩的竖向竖向（抗压或抗拔）承载力和水平承载力计算（抗压或抗拔）承载力和水平承载力计算；对某些条件下；对某些条件下的群桩基础宜考虑由桩、土、承台相互作用产生的承载力的群桩基础宜考虑由桩、土、承台相互作用产生的承载力群桩效应；群桩效应； 当桩端平面以下存在当桩端平面以下存在软弱下卧层软弱下卧层时，应验算其承时，应验算其承载力；载力； 按按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范要求验算要求验算桩基抗震承载桩基抗震承载力力； 承台及桩身承台及桩身的承载力计算（包括对混凝土预制桩的承载力计算（包括对混凝土预制桩吊、运、锤击时的强度验

14、算和软土、液化中细长桩身的屈吊、运、锤击时的强度验算和软土、液化中细长桩身的屈曲验算等）。曲验算等）。 桩基承载力极限状态计算应采用作用效应的桩基承载力极限状态计算应采用作用效应的基本组合基本组合和地震作用效应组合和地震作用效应组合。38（2 2）下列建筑桩基应进行变形验算）下列建筑桩基应进行变形验算： 桩端持力层为桩端持力层为软弱土软弱土的的一、二级建筑桩基一、二级建筑桩基以及桩端持力层为以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下粘性土、粉土或存在软弱下卧层卧层的的一级建筑桩基一级建筑桩基，应验算沉降，并宜考虑，应验算沉降，并宜考虑上部结构与桩基的相互作用；上部结构与桩基的相互作用； 承受较大

15、水平荷载或对水平变位要求严格承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基应验算其的一级建筑桩基应验算其水平变位水平变位。 此外，对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽此外，对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台应进行度的混凝土桩身和承台应进行抗裂或裂缝宽度抗裂或裂缝宽度验算。验算。39 验算桩基验算桩基沉降沉降时应采用荷载的时应采用荷载的长期效应组长期效应组合合；验算；验算桩基的水平变位、抗裂和裂缝宽度桩基的水平变位、抗裂和裂缝宽度时，时，根据使用要求和裂缝控制等级应分别采用作用根据使用要求和裂缝控制等级应分别采用作用效应的效应的短期效应组合或短期效应组合考虑长期短期效应组合或短期效

16、应组合考虑长期荷载的影响荷载的影响。 对对软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、岩溶土、岩溶等地区的桩基，坡地岸边上的桩基，等地区的桩基，坡地岸边上的桩基，抗震设防区桩基以及可能出现负摩阻力的桩基，抗震设防区桩基以及可能出现负摩阻力的桩基，应按各自不同的特殊条件，遵循相应的设计原应按各自不同的特殊条件，遵循相应的设计原则。则。405.1.5 桩基技术现状与发展趋势桩基技术现状与发展趋势（1）单桩设计承载力越来越大）单桩设计承载力越来越大（2）向小桩发展）向小桩发展（3）复合地基理论、疏桩理论、桩基与上）复合地基理论、疏桩理论、桩基与上部结构共同作用理论等部结构

17、共同作用理论等（4）新品种、新工艺不断发展）新品种、新工艺不断发展41桩身桩身42 金屋大厦基坑南侧连拱式组合拱结构立面图金屋大厦基坑南侧连拱式组合拱结构立面图 43 堆 载 测 试 法44 锚锚 桩桩 测测 试试 法法 45自平衡试验法自平衡试验法46桩基技术发展趋势桩基技术发展趋势（1 1）可靠而有效的方法将代替费时、费钱）可靠而有效的方法将代替费时、费钱的的现场静载试验现场静载试验，无公害施工技术将代替现，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桩工艺，特别是自动化将在桩基施工中显示它的非凡作

18、用。它的非凡作用。（2 2）工程实践中涌现出新的支护结构和深）工程实践中涌现出新的支护结构和深基础，例如基础，例如桩墙、格栅状群桩护壁、圆筒式桩墙、格栅状群桩护壁、圆筒式环型支护结构环型支护结构等将在桩基设计和施工中被进等将在桩基设计和施工中被进一步分析、论证和完善。一步分析、论证和完善。47（3 3） 化学灌浆处理与桩基工程紧密结合，如化学灌浆处理与桩基工程紧密结合，如桩侧桩端土层加固桩侧桩端土层加固等将为桩基技术的发展开创一等将为桩基技术的发展开创一个新时代。个新时代。（4 4） 桩基技术中一系列的特殊问题，例如膨胀桩基技术中一系列的特殊问题，例如膨胀土中桩的设计与施工、基岩埋藏很深的软土

19、地基土中桩的设计与施工、基岩埋藏很深的软土地基中大荷载桩承载力的提高与保证、桩承载力的时中大荷载桩承载力的提高与保证、桩承载力的时间效应、沉桩施工控制的简单可靠的方法、特殊间效应、沉桩施工控制的简单可靠的方法、特殊桩型（桩型（树根桩、斜桩、桩墙、桩与其他构件联合树根桩、斜桩、桩墙、桩与其他构件联合结构等结构等）的工作机理和应力与位移的计算、用以）的工作机理和应力与位移的计算、用以描述打桩性状的波动方程的困惑、桩基施工的环描述打桩性状的波动方程的困惑、桩基施工的环境效应，以及桩的压屈分析等，其中的大部分可境效应，以及桩的压屈分析等，其中的大部分可获得满意的解决获得满意的解决。485.2 轴向荷载

20、下桩基的工作性能和轴向荷载下桩基的工作性能和 承载力承载力5.2.1 抗压单桩抗压单桩 孤立的一根桩称为孤立的一根桩称为单桩单桩，群桩中性能，群桩中性能不受邻桩影响的一根桩可视为不受邻桩影响的一根桩可视为单桩单桩。 单桩工作性能的研究是单桩承载力分单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基础。析理论的基础。49S0SZdsSbdzS0LZ zQ zdQzQ bQbS zS zqs zQ0QbQSQ0Q一、一、 单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递 zsdzzqUQzQ00 zppdzzQAESzS001任意截面的荷载任意截面的荷载任意截面的位移任意截面的位移 dzzdQUzqs1任意截面的摩阻

21、力任意截面的摩阻力50 桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，即土对桩的支承力由土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力桩侧阻力和和桩端桩端阻力阻力两部分组成。两部分组成。 在轴向荷载作用下，桩身将发生在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形压缩变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生桩底土层发生压缩变形压缩变形，这两部分压缩变形之，这两部分压缩变形之和构成和构成桩顶轴向位移桩顶轴向位移。 一般来说，靠近一般来说，靠近桩身上部土层桩身上部土层的摩阻力的摩阻力先于先于下部土层发挥出来，下部土层发挥出来，桩侧阻力

22、桩侧阻力先于先于桩桩端阻力端阻力发挥出来。发挥出来。51 极限摩阻力可用类似极限摩阻力可用类似于土的抗剪强度的库伦表于土的抗剪强度的库伦表达式：达式：vsx Kaxautg cq 式中式中ca和和 a为桩侧表面与土之间的为桩侧表面与土之间的附附着力着力和和摩擦角摩擦角， x为深度为深度z处作用于桩侧处作用于桩侧表面的法向压力，它与桩侧土的竖向有效表面的法向压力，它与桩侧土的竖向有效应力应力 成正比例，即：成正比例，即：(5-4)(5-5)2、桩侧摩阻力和桩端、桩侧摩阻力和桩端阻力阻力 桩截面位移桩截面位移桩侧摩阻桩侧摩阻力力OCDABv 52 则侧阻将随深度线性增大。然而砂土中则侧阻将随深度线

23、性增大。然而砂土中的模型桩试验表明，当桩入土深度达到某的模型桩试验表明，当桩入土深度达到某一临界值后，侧阻就不随深度增加了，这一临界值后，侧阻就不随深度增加了，这个现象称为个现象称为侧阻的深度效应侧阻的深度效应。 综上所述，综上所述，桩侧极限摩阻力桩侧极限摩阻力与所在的与所在的深度深度、土的类别和性质土的类别和性质、成桩方法成桩方法等许多等许多因素有关。因素有关。z v计算深度计算深度z处的单位侧阻时，如取处的单位侧阻时，如取53 单桩静载荷试验所得的荷载单桩静载荷试验所得的荷载沉降沉降（Qs）关系曲线可大体分为）关系曲线可大体分为陡降型陡降型（A）和和缓变型缓变型（B）两类形态。）两类形态。

24、uABuu/单 桩 荷 载 沉 降 曲 线图 5 - 3QsOQsQA - 陡 降 型 ； B 缓 变 型54二二 单桩承载力的确定单桩承载力的确定 单桩极限承载力单桩极限承载力Qu由总极限侧阻力由总极限侧阻力Qsu和总极限端和总极限端阻力阻力Qpu组成，若忽略二者间的相互影响，可表示为：组成，若忽略二者间的相互影响，可表示为： pupsuiiipusuuqAqlUQQQ（5-6）式中式中 li 、Ui桩周第桩周第i层土厚层土厚 度和相应的桩身周长；度和相应的桩身周长； Ap桩底面积；桩底面积； qsui、qpu第第i层土的极限侧阻力和持力层极限端层土的极限侧阻力和持力层极限端阻力。阻力。 5

25、52、静力学计算法、静力学计算法 根据桩侧阻力、桩端阻力的破坏机理，根据桩侧阻力、桩端阻力的破坏机理，按静力学原理，分别对按静力学原理，分别对桩侧阻力桩侧阻力和和桩端阻桩端阻力力进行计算。进行计算。 由于计算模式、强度参数实际的某些差异，由于计算模式、强度参数实际的某些差异，计算结果的可靠性受到限制，往往计算结果的可靠性受到限制，往往只用于只用于一般工程或重要工程的初步设计阶段一般工程或重要工程的初步设计阶段，或，或与其他方法综合比较来确定承载力。与其他方法综合比较来确定承载力。563、原位测试法、原位测试法 对地基土进行原位测试，利用桩的静对地基土进行原位测试，利用桩的静载荷试验与原位测试参

26、数间的关系，确定载荷试验与原位测试参数间的关系，确定桩的侧阻力和端阻力。常用的原位测试法桩的侧阻力和端阻力。常用的原位测试法有有静力触探法静力触探法、标准贯入试验法标准贯入试验法、旁压试旁压试验法验法。574、经验法、经验法（1 1）中小直径桩）中小直径桩 Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp (5-14)（2 2）大直径桩）大直径桩 (5.2.8)(5.2.8) Quk=Qsk+Qpk=usi qsik li+ p qpkAp (5-15)（3 3）嵌岩桩）嵌岩桩 (5.2.9)(5.2.9) Quk=Qsk+Qrk +Qpk (5-16a) (5.2.11-1) (5.2.1

27、1-1) 58 Qsk= usi qsik li (5-16b) (5.2.11-2) (5.2.11-2) Qrk = u s frc hi (5-16c) (5.2.11-3) (5.2.11-3)Qrk = p frc Ap (5-16d) (5.2.11-4) (5.2.11-4) si覆盖层第覆盖层第i i层土的侧阻力发挥系数；当桩的长径比层土的侧阻力发挥系数；当桩的长径比不大（不大（l/d30l/d 6d63应力叠加应力叠加 桩底应力增加桩底应力增加, ,使承载力不足使承载力不足; ;总的总的沉降增加沉降增加64一、端承型群桩基础一、端承型群桩基础端承型群桩中基桩（桩群中的端承型群

28、桩中基桩（桩群中的单桩）与（独立）单桩相近，单桩）与（独立）单桩相近，桩与桩的相互作用、承台与土桩与桩的相互作用、承台与土的相互作用，都小到可忽略不的相互作用，都小到可忽略不计，端承型群桩的承载力可近计，端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和。似取为各单桩承载力之和。 岩石土65二、摩擦型群桩基础二、摩擦型群桩基础 承台底面脱离地面的情况承台底面脱离地面的情况（非复合桩基）（非复合桩基） 摩擦型群桩的沉降大于单摩擦型群桩的沉降大于单桩，对非条型承台下、按常桩，对非条型承台下、按常用桩距布桩的群桩，桩数越用桩距布桩的群桩，桩数越多则群桩与单桩沉降量之比多则群桩与单桩沉降量之比越大。越大。

29、摩擦型群桩基础的荷载沉摩擦型群桩基础的荷载沉降曲线属缓变型，群桩效应降曲线属缓变型，群桩效应系数可能小于系数可能小于1 1，也可能大于，也可能大于1 1。66刚性承台底面土反力呈刚性承台底面土反力呈马鞍型马鞍型分布。分布。如以桩群外围包络线为界，将台底面积分为内外两如以桩群外围包络线为界，将台底面积分为内外两区，则区，则内区反力比外区小而且比较均匀内区反力比外区小而且比较均匀，桩距增大时，桩距增大时内外区反力差明显降低。内外区反力差明显降低。台底分担的荷载总值增加时，反力的塑性分布不显台底分担的荷载总值增加时，反力的塑性分布不显著而保持反力图基本不变。著而保持反力图基本不变。利用台底反力分布的

30、上述特征，可以通过利用台底反力分布的上述特征，可以通过加大外区加大外区与内区的面积比（与内区的面积比（A Ae ec cA Ai ic c）来提高承台分担荷载的来提高承台分担荷载的份额。份额。ecAicA承台底面贴地的情况承台底面贴地的情况 （复合桩基）（复合桩基）67三、按规范确定基桩竖向承载力设计值三、按规范确定基桩竖向承载力设计值(一) 群桩中单桩承载力设计值对于3根以上,非端承桩的桩基础,要考虑群桩效应,考虑承台承载能力1 单桩承载力设计值cckcppkpssksQQQRcpsspcps 群桩效应系数抗力分项系数 根据静载试验确定出根据静载试验确定出Quk时：时： R = spQuk

31、/sp + cQck / c 68 根据静载试验确定出根据静载试验确定出Quk时：时： R = spQuk /sp + cQck / c (5-20) (5.2.2-4) (5.2.2-4)69侧阻群桩效应系数侧阻群桩效应系数：端阻群桩效应系数端阻群桩效应系数：侧阻端阻综合群桩效应系数侧阻端阻综合群桩效应系数：承台土阻力群桩效应系数承台土阻力群桩效应系数： 单桩平均极限侧阻力阻力群桩中基桩平均极限侧s单桩平均极限端阻力阻力群桩中基桩平均极限端p单桩极限承载力载力群桩中各基桩平均极承sp力标准值承台底地基土极限承载阻力群桩承台底平均极限土ccececciciccAAAA70 对对端承桩基端承桩基

32、和和桩数不超过桩数不超过3根的非端承桩基根的非端承桩基，不考虑群桩效应，其基桩的竖向承载力设计值不考虑群桩效应，其基桩的竖向承载力设计值按下式计算：按下式计算： （5-21） 当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，基桩的竖向承载力设计值为：力标准值时，基桩的竖向承载力设计值为： （5-22）spukQRppksskQQR71侧阻、端阻群桩效应系数、及侧阻端阻综合群桩效应系数侧阻、端阻群桩效应系数、及侧阻端阻综合群桩效应系数表5-8效应系数 土名称 粘 性土 粉 土、砂 类 土 3 4 5 6 3 4 5 6 0.204.404.604.801.00

33、 0.80 0.90 0.96 1.000.80 0.90 0.96 1.000.79 0.90 0.96 1.000.73 0.85 0.94 1.000.67 0.78 0.86 0.93 1.20 1.10 1.05 1.001.20 1.10 1.05 1.001.09 1.10 1.05 1.000.93 0.97 1.03 1.000.78 0.82 0.89 0.95 0.204.404.604.801.00 1.64 1.35 1.18 1.061.68 1.40 1.23 1.111.72 1.44 1.27 1.161.75 1.48 1.31 1.201.79 1.52

34、1.35 1.24 1.26 1.18 1.11 1.061.32 1.25 1.20 1.151.37 1.31 1.26 1.221.41 1.36 1.32 1.281.44 1.40 1.36 1.33 0.204.404.604.801.00 0.93 0.97 0.99 1.010.93 0.97 1.00 1.020.93 0.98 1.01 1.020.89 0.95 0.99 1.030.84 0.89 0.94 0.97 1.21 1.11 1.06 1.011.22 1.12 1.07 1.021.13 1.13 1.08 1.031.01 1.03 1.07 1.040

35、.88 0.91 0.96 1.00 lbcdsaspsp72承台内、外区土阻力群桩效应系数 表5-9 3456 3456 0.20.40.60.81.0 0.110.140.180.210.150.200.250.300.190.250.310.370.210.290.360.430.240.320.400.48 0.630.750.881.00lbcdsaicec73 桩基竖向承载力抗力分项系数桩基竖向承载力抗力分项系数 表5-10注：1根据静力触探方法确定预制桩、钢管桩承载力时，取 2抗拔桩的侧阻抗力分项系数 可取表列数值。桩型与工艺 静载试验法 经验参数法 预制桩、钢管桩 1.60 1

36、.651.70大直径灌注桩（清底干净） 1.601.651.65泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩 1.621.671.65干作业钻孔灌注桩（0.8m） 1.651.701.65沉管灌注桩 1.701.751.70csppss60. 1sppss74【例【例5-15-1】承台下预制桩截面为】承台下预制桩截面为350mm350mm350mm,350mm,长度为长度为12.5m12.5m，打穿厚度，打穿厚度5m5m的淤泥质土的淤泥质土, , 进入硬可塑粘性土层的长度进入硬可塑粘性土层的长度7.5m, 7.5m, 硬可塑粘性土液性指数硬可塑粘性土液性指数 0.2750.275，同一承台中拟采用，同一承台中拟采

37、用3 3根桩，试按式根桩，试按式（5-145-14）确定该预制桩的竖向极限承载力）确定该预制桩的竖向极限承载力标准值和基桩竖向承载力设计值。标准值和基桩竖向承载力设计值。lI75【解】 从表5-3查取 的标准值： 淤泥层： 11kPa； 粘土层： 0.275，按0.25 0.50相应的 8266 kPa栏内 插法得 80.4 kPa。 从表查取的值： 粘土层：按 0.275从0.25 0.50和 30002300 kPa栏内 插得： 2930 kPa。 于是，单桩竖向极限承载力标准值为： 0.354（11580.47.5）29300.352 921.30358.93 1280.13kN 本题属

38、桩数不超过3根的非端承桩基，可按式（5-21）计算基桩竖向承载力设计值，为此从表5-10查得抗力分项系数 。 kNsikqksq1lIlIsikqksq2lIlIpqpkqukQskQpkQisiklquPpkAq65. 1sppsspukppksskQQQR77665. 113.2801765.2.3 桩基承载力验算桩基承载力验算 一、桩顶作用效应一、桩顶作用效应1 1 基桩桩顶荷载效应计算基桩桩顶荷载效应计算 以承受竖向力为主的群桩以承受竖向力为主的群桩基础的基桩（包括复合基础的基桩（包括复合桩基）桩顶荷载效应可按下式桩基）桩顶荷载效应可按下式计算：计算： 桩顶荷载的计算简图maxxixi

39、ymaxyxyxyGF yMxM77轴心荷载轴心荷载下的轴向力下的轴向力 （5-23）偏心荷载偏心荷载下的轴向力下的轴向力 （5-24）水平力水平力 22iiyiixixxMyyMnGFNnHHinGFNiMyMx987216345XYx7y7实实际际分分布布假设的分布假设的分布FG G78二、基桩竖向承载力验算二、基桩竖向承载力验算1 1荷载效应基本组合荷载效应基本组合 RNsafRNsaf2 . 1max轴心荷载轴心荷载 偏心荷载偏心荷载 RNsaf79 建筑桩基重要性系数 表5-11注：对柱下单桩基础应提高一级考虑；对一级建筑物下单桩取注：对柱下单桩基础应提高一级考虑；对一级建筑物下单桩

40、取 1.2。2 2地震作用效应组合地震作用效应组合建筑桩基安全等级一 级二 级三 级1.11.00.9safsafRN25. 1RN5 . 1max轴心荷载轴心荷载 偏心荷载偏心荷载 RN25. 1805.2.4 5.2.4 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算 对于桩距对于桩距S Sa a=6d6d 大于桩距大于桩距6倍桩径倍桩径 n9 独立基础的独立基础的 m 2 条形基础条形基础 某些单层工业厂房桩基某些单层工业厂房桩基89 桩基沉降四个指标桩基沉降四个指标 1)1)沉降量沉降量 2)2)沉降差沉降差 3)3)倾倾斜斜 4)4)局部倾斜局部倾斜对于桩中心距小于或等于对于桩中心

41、距小于或等于6 6倍桩倍桩径的桩基，其最终沉降量计算径的桩基，其最终沉降量计算可采用可采用等效作用分层总和法等效作用分层总和法。等效作用面等效作用面位于位于桩端平面桩端平面，等效作用面积等效作用面积为为桩承台投影面积桩承台投影面积，等效作用附加应力等效作用附加应力近似取近似取承台底承台底平均附加压力平均附加压力。等效作用面以下的应力分布等效作用面以下的应力分布采用采用各向同性均质直线变形体理论各向同性均质直线变形体理论。桩基内任一点的最终沉降量桩基内任一点的最终沉降量s s可可用用角点法角点法计算：计算：F F l lA A0 0G G 90CCABA AGFpdppm0计算计算S= SiS=

42、 e S :沉降计算经验系数，沉降计算经验系数， e等效等效沉降系数，由于沉降系数，由于布氏解作用在布氏解作用在弹性体表面，现在是作用在弹弹性体表面，现在是作用在弹性体内部性体内部。dG0F lG dBCA91 计算矩形桩基变形时，桩基沉降计算式可简计算矩形桩基变形时，桩基沉降计算式可简化为下式：化为下式： 矩形基础中点沉降矩形基础中点沉降： 式中式中 、 根据矩形长宽比及深宽比根据矩形长宽比及深宽比 ， 由规范由规范JGJ94-94JGJ94-94确定。确定。 矩形基础角点沉降矩形基础角点沉降 110114mniiiieejisizzsspE i1i11011mniiiieejisizzss

43、pE ciiBzbz11ciiBzbz92式中式中平均附加压力；平均附加压力； 、 根据矩形长宽比根据矩形长宽比 及深比及深比 ， 由规范由规范JGJ94-94JGJ94-94确定。确定。 地基沉降计算深度地基沉降计算深度 （图（图5-125-12），按），按应力比法应力比法确定，且确定，且 处的附加应力处的附加应力 与土的自重应力应符合下式要求：与土的自重应力应符合下式要求： （5-455-45） （5-465-46） 式中附加应力系数式中附加应力系数 根据角点法划分的矩形长宽比及根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比由规范深宽比由规范JGJ94-94JGJ94-94确定。确定。0pi1ibac

44、iiBzbzciiBzbz11nznzz0.2zc0ziipj935.3 5.3 桩的水平承载力和位移桩的水平承载力和位移 作用于桩顶上的作用于桩顶上的水平荷载水平荷载包括：包括：长期作用的水平荷载（来自地下室外墙上的土和水的侧长期作用的水平荷载（来自地下室外墙上的土和水的侧压力以及拱的推力等），压力以及拱的推力等），反复作用的水平荷载（来自风荷载和机械制动荷载等）反复作用的水平荷载（来自风荷载和机械制动荷载等）地震作用所产生的水平力。地震作用所产生的水平力。 设计承受水平荷载的桩基，首先必须解决下列一些设计承受水平荷载的桩基，首先必须解决下列一些问题问题：单桩的水平承载力和位移如何确定单桩的

45、水平承载力和位移如何确定?桩基中各桩桩顶所受的荷载如何分配桩基中各桩桩顶所受的荷载如何分配?单桩的内力怎样计算等单桩的内力怎样计算等? 94横向受力桩的承载力确定横向受力桩的承载力确定 静力载荷试验静力载荷试验 理论公式计算理论公式计算 弹性地基梁挠度方程弹性地基梁挠度方程 kx 抗力系数抗力系数 常数法、常数法、 m m法、法、k k法、法、c c法法044xbkppdzxdEJx95常数法m法k法C法k kh h 抗力系数抗力系数桩的位移xxkx965.3.35.3.3单桩计算单桩计算 确定桩顶荷载确定桩顶荷载N N0 0、H H0 0、M M0 0单桩的桩顶荷载可分别按下列各式确定（式中

46、为同单桩的桩顶荷载可分别按下列各式确定（式中为同一承台中的桩数）：一承台中的桩数）： （5-485-48） 桩的挠曲微分方程桩的挠曲微分方程 000;FGHMNHMnnn4004xxd xEIbk xbdz 97或或(5-49) 在上列方程中，按不同在上列方程中，按不同 的图式求解，就得到不同的计的图式求解，就得到不同的计算方法。算方法。m法假定法假定 ，代入上式得到：，代入上式得到： (5-50)令令 (5-51) 称为称为桩的水平变形系数桩的水平变形系数，其单位是，其单位是1/m。将式。将式(5-51)代代入式入式(5-50)，则得：，则得： (5-52)4040 xk bd xxdzEI

47、xkkmz4040mbd xzxdzEI05mbEI4540d xzxdz98 zzltM0H0 x0 xxVM/maxM0MVH=00o(b)(c)(d)x(a)（a）x图;(b)M图;（c）V图;（d） 分布图单桩的挠度、弯矩、剪力和水平抗力的分布曲线图514x993 3 单桩水平承载力设计值单桩水平承载力设计值 （1 1）对于受水平荷载较大的）对于受水平荷载较大的一级建筑桩一级建筑桩基，基，其桩的水平承载力设计值应通过其桩的水平承载力设计值应通过单桩静力水平荷载单桩静力水平荷载试验试验确定。确定。 （2 2）对于混凝土预制桩、钢桩、桩身）对于混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面全截面配筋率大于

48、配筋率大于0.65%0.65%的灌注桩的灌注桩，根据，根据静载试验结果静载试验结果取取地面处地面处水平位移为水平位移为10mm10mm（对于水平位移敏感的建筑（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移为物取水平位移为6mm6mm）所对所对应的荷载为单桩水平承载力设计值。应的荷载为单桩水平承载力设计值。 （3 3）对于）对于桩身配筋率小于桩身配筋率小于0.65%0.65%的灌注桩的灌注桩，取，取单桩水平静载试验的单桩水平静载试验的临界荷载临界荷载为单桩水平承载力设为单桩水平承载力设计值。计值。 （4 4）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算列公式估算桩身

49、配筋率小于桩身配筋率小于0.65%0.65%的灌注桩的灌注桩的单桩的单桩水平承载力设计值水平承载力设计值R Rh h：100 （5-53）式中式中号根据桩顶竖向力性质确定，压力取号根据桩顶竖向力性质确定，压力取“”，拉力，拉力 取取“”；桩的水平系数，见式桩的水平系数，见式（5-51）； 桩截面抵抗系数，圆形截面桩截面抵抗系数，圆形截面 =2，矩形截面，矩形截面 =1.75； 桩身混凝土抗拉强度设计值；桩身混凝土抗拉强度设计值； 桩身换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；桩身换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩； 桩身最大弯矩系数，按表桩身最大弯矩系数，按表5-19取值，单桩基础取值，单桩基础 和单排桩基纵向

50、轴线与水平力方向相垂直的情和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直的情 况，按桩顶铰接考虑；况，按桩顶铰接考虑； 桩身配筋率；桩身配筋率；ntmNgmtmhAfNWfR12225. 10mmmtf0Wmg101 桩身换算截面面积；桩身换算截面面积； 桩顶竖向力影响系数，竖向压力取桩顶竖向力影响系数，竖向压力取 =0.5；竖向拉力取竖向拉力取 =1.0。 （5）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%0.65%的灌注桩的灌注桩等的单桩水等的单桩水平承载力设计值：平承载力设计值： （5-54）

51、式式中中 EI 桩身抗弯刚度；桩身抗弯刚度； 桩顶允许水平位移；桩顶允许水平位移； 桩顶水平位移系数，按表桩顶水平位移系数，按表3-193-19取值，取值方法取值，取值方法 同同 。nANNN30haxEIRa0 xm1025.3.4 5.3.4 群桩基础计算群桩基础计算 群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的复合基桩水平承载力设计值应考虑由较大的情况）的复合基桩水平承载力设计值应考虑由承台、承台、桩群、土相互作用桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下式确定：产生的群桩效应，可按下式确定： （5-55）式中式中 可按规范可

52、按规范JGJ9494有关条文计算。有关条文计算。hhhRR1h1035.4 桩基础设计桩基础设计5.4.1 基本设计资料基本设计资料5.4.2 桩的类型、截面和桩长选择桩的类型、截面和桩长选择5.4.3 桩的根数和布置桩的根数和布置5.4.4 桩身结构设计桩身结构设计5.4.5 承台设计承台设计5.4.6 逆作法桩基设计（自学）逆作法桩基设计（自学）104No结构与地质资料结构与地质资料桩型、桩长、桩距桩型、桩长、桩距确定桩数确定桩数n=P/R桩基中单桩承载力验算桩基中单桩承载力验算软弱下卧层验算软弱下卧层验算实体深基础验算实体深基础验算承台设计承台设计沉降计算沉降计算桩桩基基础础的的设设计计

53、步步骤骤105 建筑物类型及其规模建筑物类型及其规模 岩土工程勘察报告岩土工程勘察报告 施工机具和技术条件施工机具和技术条件 环境条件环境条件 当地桩基工程经验当地桩基工程经验 5.4.1 基本设计资料基本设计资料1065.4.2 桩的类型、截面和桩长的选择桩的类型、截面和桩长的选择 桩基设计的第一步就是根据结构类型及层数、桩基设计的第一步就是根据结构类型及层数、荷载情况、地层条件和施工能力，选择荷载情况、地层条件和施工能力，选择桩型（预制桩或灌注桩）桩型（预制桩或灌注桩）桩的截面尺寸和长度桩的截面尺寸和长度桩端持力层。桩端持力层。107对于桩端进入坚实土层的深度和桩对于桩端进入坚实土层的深度

54、和桩端下坚实土层的厚度，应该有所要端下坚实土层的厚度，应该有所要求。一般可以这样考虑：求。一般可以这样考虑：对碎石类土不宜小于对碎石类土不宜小于1 1倍桩径。倍桩径。桩端以下坚实土层的厚度，一般桩端以下坚实土层的厚度，一般不宜小于不宜小于4 4倍桩径。倍桩径。对粘性土、粉土进入的深度不宜对粘性土、粉土进入的深度不宜小于小于2 2倍桩径，砂类土不宜小于倍桩径，砂类土不宜小于1.51.5倍桩径；倍桩径；穿越软弱土层而支撑在倾斜岩层穿越软弱土层而支撑在倾斜岩层面上的桩，当风化层厚度小于面上的桩，当风化层厚度小于2 2倍倍桩径时，桩端应进入新鲜或微风化桩径时，桩端应进入新鲜或微风化基岩。基岩。端承桩嵌

55、入微风化或中等风化岩端承桩嵌入微风化或中等风化岩体的深度不宜小于体的深度不宜小于0.5m0.5m，以确保桩以确保桩端与岩体接触。端与岩体接触。粘土粘土 2d砂土砂土 1.5d碎石碎石 1.0d 4d要求桩端进入持力层一要求桩端进入持力层一定深度，桩端下持力层定深度，桩端下持力层留有一定厚度留有一定厚度1085.4.3 桩的根数与布置桩的根数与布置 1 1、桩的根数、桩的根数当桩基为轴心受压时，桩数当桩基为轴心受压时，桩数n应满足下式要应满足下式要求：求： （5-56）式中式中F 作用在承台上的轴向压力设计作用在承台上的轴向压力设计值；值； G 承台及其上方填土的重力。承台及其上方填土的重力。R

56、GFn109偏心受压时偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的重心与如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合，则仍可按上式估荷载合力作用点重合，则仍可按上式估算桩数，否则，桩的根数应按上式确定算桩数，否则，桩的根数应按上式确定的的增加增加10102020。对桩数对桩数超过超过3 3根的非端承群桩基础根的非端承群桩基础，在求，在求得基桩承载力设计值后应重新估算桩数，得基桩承载力设计值后应重新估算桩数，如有必要，还要通过桩基如有必要，还要通过桩基软弱下卧层承软弱下卧层承载力和桩基沉降验算载力和桩基沉降验算才能最终确定。才能最终确定。1102

57、2 桩的间距桩的间距桩的间距（中心距）一般采用桩的间距（中心距）一般采用3 34 4倍桩倍桩径径。间距太大会增加承台的体积和用料，太间距太大会增加承台的体积和用料，太小则将使桩基（摩擦型桩）的沉降量增小则将使桩基（摩擦型桩）的沉降量增加，且给施工造成困难。加，且给施工造成困难。桩的最小中心距应符合表桩的最小中心距应符合表5 52020的规定。的规定。111桩在平面上的布置桩在平面上的布置 桩在平面内可以布置成桩在平面内可以布置成方形（或矩形）方形（或矩形）网格或三角形网格（梅花式）网格或三角形网格（梅花式）的形式，的形式，也可采用不等距排列。也可采用不等距排列。 同一结构单元宜避免采用不同类型

58、的桩同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。112在有门洞的墙下布桩时，应将在有门洞的墙下布桩时，应将桩设置在门桩设置在门洞的两侧洞的两侧。梁式或板式承台下的群桩，布。梁式或板式承台下的群桩，布桩时应注意使梁、板中的弯矩尽量减小，桩时应注意使梁、板中的弯矩尽量减小，即即多布设在柱、墙下多布设在柱、墙下，使上部荷载尽快传，使上部荷载尽快传递给桩基。递给桩基。为了节省承台用料和减少承台施工的工作为了节省承台用料和减少承台施工的工作量，在可能情况下，量，在可能情况下，墙下应尽量采用单排墙下应尽量采用单排桩基桩基，柱下的桩数也应尽量减少。，柱下的桩数也应尽量减少。 1135.4.4 桩身结构设计桩身结构设

59、计 预制桩的预制桩的混凝土强度等级混凝土强度等级不宜低于不宜低于C30C30，采用静压法沉，采用静压法沉桩时，可适当降低（但不宜低于桩时，可适当降低（但不宜低于C20C20）；预应力混凝土）；预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于桩的混凝土强度等级不宜低于C40C40。 混凝土预制桩的混凝土预制桩的截面边长截面边长不应小于不应小于200mm200mm；预应力混凝；预应力混凝土预制桩的截面边长不应小于土预制桩的截面边长不应小于350mm350mm；预应力混凝土离；预应力混凝土离心管桩的外径不应小于心管桩的外径不应小于300mm300mm。 预制桩的桩身应配置一定数量的纵向钢筋和箍筋。预预制桩的桩

60、身应配置一定数量的纵向钢筋和箍筋。预制桩的制桩的最小配筋率最小配筋率一般不应小于一般不应小于0.40.4。当截面边长为。当截面边长为350350550mm550mm时，采用时，采用8 8根直径根直径121225mm25mm的纵向钢筋，截的纵向钢筋，截面边长在面边长在300mm300mm以下者，可用以下者，可用4 4根。箍筋直径根。箍筋直径6 68mm8mm，间距不大于间距不大于200mm200mm，在桩顶和桩尖处应适当加密。，在桩顶和桩尖处应适当加密。 主筋的主筋的混凝土保护层混凝土保护层不应小于不应小于30mm30mm。 1145.4.5 承台的设计承台的设计 1 1构造要求构造要求 承台混