第8章桩基础

1、7 7 桩基础桩基础 7.1桩基础概述 7.2桩的竖向承载力 7.3桩基础设计 7.4其他深基础简介 普通高等教育“十一五”国家级规划教材主要内容主要内容教学目标知道桩基础的适用范围及其分类知道桩基础的适用范围及其分类会进行桩基础承载力的计算会进行桩基础承载力的计算会进行桩基础的设计会进行桩基础的设计重重 点点桩基设计过程，群桩效应难难 点点群桩效应 ，承台设计中抗冲切验算桩基础概念桩基础概念 桩基础一般由桩身和位于桩身顶部的承台组成，如图桩基础一般由桩身和位于桩身顶部的承台组成，如图7-17-1所示。上所示。上部结构的荷载通过墙或柱传给承台，再由承台传给桩。部结构的荷载通过墙或柱传给承台，再

2、由承台传给桩。 7.1 7.1 桩基础概述桩基础概述桩基础的组成1上部结构（墙或柱） 2承台（承台梁） 3桩身 4坚硬土层 5软弱土层 7.1.1 桩基础的适用范围桩基础的适用范围 1)荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物; 2)软弱地基软弱地基; 3)地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时蚀性等不良土层时; 4)承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物; 5)建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生

3、建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时过量沉降或倾斜时; 6)当途经江河湖海、峡谷、滩涂等交通设施的工程结构跨越范围当途经江河湖海、峡谷、滩涂等交通设施的工程结构跨越范围大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、长短、布置等来适应环境与结构的要求长短、布置等来适应环境与结构的要求; 7)在流动水域中的水上结构物的基础在流动水域中的水上结构物的基础; 8)需要减振的动力设备基础。需要减振的动力设备基础。 按按承载性状承载性状分类分类 摩擦型桩摩擦型桩端承型桩端承型桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩

4、端承摩擦桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩按按桩的承载类别桩的承载类别分分 竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）水平受荷桩和复合受荷桩等水平受荷桩和复合受荷桩等按按桩的断面尺寸桩的断面尺寸分类分类 小直径桩：小直径桩：d 250mm中等直径桩中等直径桩:250mm d800mm大直径桩大直径桩:d 800mm7.1.2 桩基础的类型桩基础的类型按按施工方法施工方法分类分类 预制桩预制桩灌注桩灌注桩 按按桩桩对土体的对土体的影影 响程度响程度分类分类挤土桩（排土桩）挤土桩（排土桩）非挤土桩非挤土桩部分挤土桩部分挤土桩按按桩的承台高低桩的承台高低分类分类

5、低承台桩低承台桩高承台桩高承台桩1.预制桩预制桩 按桩身材料不同，分为按桩身材料不同，分为钢筋混凝预制桩、钢桩、木桩、组合桩钢筋混凝预制桩、钢桩、木桩、组合桩。 预制桩是指借助于各种专用机械设备将预先制作好的具有一定形预制桩是指借助于各种专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中的桩型。状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中的桩型。（1）定义）定义（2）种类）种类 钢筋混凝土预制桩具有制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性能好，单钢筋混凝土预制桩具有制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性能好，单桩承载能力高的优点，但价格偏高、打桩噪声大、接桩和截桩困难。桩承载能力高的优点，但价

6、格偏高、打桩噪声大、接桩和截桩困难。钢筋混凝预制桩钢筋混凝预制桩 预应力混凝土空心管桩1预应力钢筋 2螺旋箍筋 3端头板 4钢套箍 分为两种：分为两种：钢管桩和钢管桩和H H形桩形桩。具有。具有优点是：优点是：强度高、桩身表面积强度高、桩身表面积大，截面积小，在沉桩时贯透能力强且挤土影响小，在饱和软黏土地大，截面积小，在沉桩时贯透能力强且挤土影响小，在饱和软黏土地区可减少对领近建筑物的影响，但价格较高，耐腐蚀性较差。区可减少对领近建筑物的影响，但价格较高，耐腐蚀性较差。钢桩钢桩 依照成孔方法不同，灌注桩可分为依照成孔方法不同，灌注桩可分为泥浆护壁泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩、沉管钻（冲）孔灌注桩、

7、沉管灌注桩和成孔灌注桩等灌注桩和成孔灌注桩等几大类几大类。2.2.灌注桩灌注桩（1）定义）定义 灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成的桩。段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成的桩。（2）分类）分类 泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩，在成孔过程中，为防止孔壁坍塌，在泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩，在成孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入制备泥浆或利用钻削的黏土与水混合自制泥浆保护孔壁。护壁孔内注入制备泥浆或利用钻削的黏土与水混合自制泥浆保护孔壁。护壁泥

8、浆与钻孔的土削混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆或补水。泥浆与钻孔的土削混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆或补水。当钻孔达到规定深度后，清除孔底泥渣，然后吊放钢筋笼，在泥浆下浇当钻孔达到规定深度后，清除孔底泥渣，然后吊放钢筋笼，在泥浆下浇筑混凝土。筑混凝土。泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩a)埋设护筒b)安装钻机，钻进c)第一次清孔d）测定孔壁，回淤厚度e)吊放钢筋笼f)插入导管g)第二次清孔h）灌注水下混凝土，拔出导管i)拔出护筒钻孔桩与冲钻孔桩与冲孔桩的区别孔桩的区别在于：钻孔在于：钻孔桩以旋转钻桩以旋转钻机成孔，冲机成孔，冲孔桩以冲击孔桩以冲击钻面成孔钻面成孔。

9、1. 1.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩；拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩； 2. 2.另外，沉管过程中挤土效应比较明显，可能使混凝土尚未结硬的另外，沉管过程中挤土效应比较明显，可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断，施工中必须控制提管速度，并使管产生振动，不让管内出邻桩被剪断，施工中必须控制提管速度，并使管产生振动，不让管内出现负压，提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；采取现负压，提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；采取“跳打跳打”顺序顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。沉管灌注桩沉管

10、灌注桩 在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量提供了保障。质量提供了保障。沉管灌注桩的沉管灌注桩的优点：优点：沉管灌注桩的沉管灌注桩的缺点缺点：a)桩机就位 b)沉管 c)浇灌混凝土 d)边拔管、边振动、边浇灌混凝土 e)插入钢筋笼并灌满混凝土成桩1振动锤 2加压减振弹簧 3加料口；4传管 5活瓣桩靴 6上料斗 7混凝土 8钢筋笼 振振动动沉沉管管灌灌注注桩桩施施工工程程序序 是在桩管内增加一根与外桩管长度基本相同的内夯管以代替钢筋混是在桩管内增加一根与外桩管长度基本相同的内夯管以代替钢筋混凝土预制桩靴，与外管同

11、步打入设计深度，并作为传力杆将锤击力传至凝土预制桩靴，与外管同步打入设计深度，并作为传力杆将锤击力传至桩端夯扩成大头形，增大地基的密实度，同时利用内管和桩锤的自重将桩端夯扩成大头形，增大地基的密实度，同时利用内管和桩锤的自重将外管内的现浇桩身混凝土压密成形，把水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧外管内的现浇桩身混凝土压密成形，把水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧的土，使桩的承载力大幅度提高。的土，使桩的承载力大幅度提高。夯扩成孔灌注桩夯扩成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩不需要泥浆或套管护壁，直接利用机械或人工干作业成孔灌注桩不需要泥浆或套管护壁，直接利用机械或人工成孔，下钢筋笼、浇筑混凝土成桩。成孔，下钢筋笼、

12、浇筑混凝土成桩。干作业干作业成孔灌注桩成孔灌注桩1.1.按桩身强度确定单桩竖向抗压承载力。按桩身强度确定单桩竖向抗压承载力。 2.2.按土的支承力确定单桩竖向抗压承载力。按土的支承力确定单桩竖向抗压承载力。 静载荷试验法静载荷试验法 地基规范经验公式法地基规范经验公式法 确定确定单桩竖向承载力的方法主要有以下：单桩竖向承载力的方法主要有以下：按桩基规范确定单桩竖向极限承载力按桩基规范确定单桩竖向极限承载力7.2 桩的竖向承载力桩的竖向承载力7.2.1 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定1.1.按桩身强度确定单桩竖向抗压承载力按桩身强度确定单桩竖向抗压承载力 钢筋混凝土桩根据桩身材料强度确定单

13、桩竖向承载力设计值，钢筋混凝土桩根据桩身材料强度确定单桩竖向承载力设计值，按下式计算：按下式计算：)(syca+=AfAfR 桩基规范规定：计算混凝土桩身承载力时，应将混凝土的轴桩基规范规定：计算混凝土桩身承载力时，应将混凝土的轴心抗压和弯曲抗压强度设计值，分别乘以基桩施工工艺系数。对混凝心抗压和弯曲抗压强度设计值，分别乘以基桩施工工艺系数。对混凝土预制桩，取土预制桩，取 =1.0 =1.0；干作业非挤土、人工挖孔、扩底灌注桩，取；干作业非挤土、人工挖孔、扩底灌注桩，取 =0.9=0.9；泥浆或套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩，；泥浆或套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土

14、灌注桩，取取 =0.8 =0.8。ccc 桩基规范规定，桩身强度应满足下式：桩基规范规定，桩身强度应满足下式：ccpfAQ(1)静载荷试验法静载荷试验法2.按土的支承力确定单桩竖向抗压承载力按土的支承力确定单桩竖向抗压承载力1）试桩数量）试桩数量 同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于，且不应少于3根。根。 2)间歇时间间歇时间 在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不得少于在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不得少于10d；对对于粉土和黏性土，不得少于于粉土和黏性土，不得少于15d；对于饱和软黏土，不得少于对于饱和软黏土，不得少

15、于25d。3）单桩静载荷试验按地基规范附录）单桩静载荷试验按地基规范附录Q进行。进行。在初步设计时，单桩竖向承载力特征值在初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：可按下式估算：由总桩侧摩阻力和总桩端阻力组成，即：由总桩侧摩阻力和总桩端阻力组成，即：(2)经验公式法经验公式法Ra=qpaAp+upqsiali 当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值。载力特征值。Ra=qpaAp qpa桩端岩石承载力特征值桩端岩石承载力特征值（kPa）；Ap桩端横截面的面积（桩端横截面的面积（m2），），其他符号同前

16、。其他符号同前。 （嵌岩桩）（嵌岩桩） (3) 按桩基规范确定单桩竖向极限承载力，单桩竖向极限承载力按桩基规范确定单桩竖向极限承载力，单桩竖向极限承载力标准值的确定，按照以下规定。标准值的确定，按照以下规定。 对对一级一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；对贯入等原位测试方法综合确定；对二级二级建筑桩基应根据静力触探、标建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复

17、杂时，应由现场静载荷试验确当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；对定；对三级三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。估算。 采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，在同一采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应小于，且不应小于3根，工程总桩根，工程总桩数在数在50根以内时不应小于根以内时不应小于2根。试验及单桩竖向极限承载力取值按根。试验及单桩竖向极限承载力取值按桩基规范附录桩基规范附录C方法进行方

18、法进行 。 桩基规范规定：当单桩竖向极限承载力标准值桩基规范规定：当单桩竖向极限承载力标准值Q Qukuk根据土的物理根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定时，宜按下式计算：指标与承载力参数之间的经验关系确定时，宜按下式计算： Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp 大直径桩大直径桩(d0.8m)单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值Quk按下式计算：按下式计算： 嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值，由桩周土总极限侧阻力标准嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值，由桩周土总极限侧阻力标准值、嵌岩段总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值三部分组成。值、嵌岩段总极限侧阻力标准值和

19、总极限端阻力标准值三部分组成。当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算：算：Quk=Qsk+Qpk=usiqsiklsi+pqpkAp Quk=Qsk+Qrk+Qpk =usiqsikli+ usfrchr+pfrcAp (4) 软弱下卧层验算。当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时。软弱下卧层验算。当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时。qwukizqz)tan2)(tan2()(2)(tBtAlqBAGFooisikoooz对于桩距对于桩距sa 6d2)tan2()(4tdlquNeisikoz对于桩

20、距对于桩距sa 6d(5) 桩身负摩擦阻力桩身负摩擦阻力 桩周土相对于桩向下位移的情况，这时，桩身受到的摩擦阻力向桩周土相对于桩向下位移的情况，这时，桩身受到的摩擦阻力向下，称为负摩擦阻力下，称为负摩擦阻力 。 引起负摩阻力的原因：引起负摩阻力的原因：（1）桩周为欠固结土或新填土，在自重作用下继续固结而下沉；）桩周为欠固结土或新填土，在自重作用下继续固结而下沉；（2）地下水位下降引起土的有效应力增大，而引起桩周土大面积）地下水位下降引起土的有效应力增大，而引起桩周土大面积沉降；沉降；（3）大面积堆载使桩周土压缩变形。）大面积堆载使桩周土压缩变形。7.2.2 单桩轴向抗拔力单桩轴向抗拔力 抗拔桩

21、的设计，目前仍套用抗压桩的方法，即以桩的抗压侧阻力乘一抗拔桩的设计，目前仍套用抗压桩的方法，即以桩的抗压侧阻力乘一个经验折减系数后的侧摩阻力作为抗拔承载力。个经验折减系数后的侧摩阻力作为抗拔承载力。 一般认为，抗拔的侧摩阻力小于抗压的侧摩阻力，而且抗拔侧阻力在一般认为，抗拔的侧摩阻力小于抗压的侧摩阻力，而且抗拔侧阻力在受荷后经过一段时间会因土层松动和残余强度等因素有所降低，所以抗拔受荷后经过一段时间会因土层松动和残余强度等因素有所降低，所以抗拔承载力更要通过抗拔荷载试验来确定。我国有些行业如港口、电网工程规承载力更要通过抗拔荷载试验来确定。我国有些行业如港口、电网工程规范规定的抗拔侧阻力为抗压

22、侧阻力的范规定的抗拔侧阻力为抗压侧阻力的0.60.8；有的规定为；有的规定为0.40.7，有的相，有的相当于当于0.6(交通交通)并将桩重考虑在抗拔容许承载力之内。并将桩重考虑在抗拔容许承载力之内。 影响单桩抗拔承载力的因素主要影响单桩抗拔承载力的因素主要有桩的类型、施工方法、桩的长度、有桩的类型、施工方法、桩的长度、地基土的类别、土层的形成过程、桩形成后承受荷载的历史、荷载特性地基土的类别、土层的形成过程、桩形成后承受荷载的历史、荷载特性(只只受上拔力或和其他类型荷载组合受上拔力或和其他类型荷载组合)等等。确定抗拔承载力时，要考虑上述因素。确定抗拔承载力时，要考虑上述因素的影响，选用计算方法

23、与参数。具体计算可参照桩基规范的有关规定。的影响，选用计算方法与参数。具体计算可参照桩基规范的有关规定。 7.2.3 群桩承载力计算群桩承载力计算 1群桩效应群桩效应 对端承型桩基，桩的承载力主要是桩端较硬土层的支承力。由于受压对端承型桩基，桩的承载力主要是桩端较硬土层的支承力。由于受压面积小，各桩间相互影响小，其工作性状与独立单桩相近，桩基的承载力面积小，各桩间相互影响小，其工作性状与独立单桩相近，桩基的承载力就是各单桩承载力之和。就是各单桩承载力之和。 对摩擦型桩基，由于桩周摩擦力要在桩周土中传递，并沿深度向下对摩擦型桩基，由于桩周摩擦力要在桩周土中传递，并沿深度向下扩散，桩间土受到压缩，

24、产生附加应力。在桩端平面，附加压力的分布扩散，桩间土受到压缩，产生附加应力。在桩端平面，附加压力的分布直径直径D0（D0=2ltan）比桩径比桩径d大得多，当桩距小于大得多，当桩距小于D0时在桩尖处将发生时在桩尖处将发生应力叠加（见图应力叠加（见图7-7）。因此，在相同条件下，群桩的沉降量比单桩的）。因此，在相同条件下，群桩的沉降量比单桩的大。大。 群桩下土体内应力叠加 a)单桩 b)群桩 影响群桩承载力的因素影响沉降量的因素群桩的效率系数沉降比群桩极限承载力与各单桩单独工作时极限承载力之和的比值，可用来评价群桩中单桩承载力发挥的程度。相同荷载下群桩的沉降量与单桩工作时沉降量的比值，可反应群桩

25、的沉降特性。1）砂土 l；2）黏性土 高承台，1；桩距足够大时，1；低承台，1；3）粉土 1，与砂土相近。2.群桩效应的影响因素1）端承桩，中心距sd3d且n9根的摩擦桩，条形基础下不超过两排的桩基，竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力的总和；2）中心距sd6d，n9根的摩擦桩基，可视作一假想的实体深基础，群桩承载力即按实体基础进行地基强度设计或验算，并验算该桩基中各单桩所承受的外力（轴心受压或偏心受压）。当建筑物对桩基的沉降有特殊要求时，应作变形验算。群桩的工作状态2.桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算（1）轴心竖向力作用下）轴心竖向力作用下nGFN（2）偏心竖向力作用下）偏心竖向力作用下2y

26、2xiiiiixxMyyMnGFN（3）水平力作用下）水平力作用下nHH 13.群桩承载力群桩承载力 （1）桩基竖向承载力计算一般规定：桩基中复合基桩或基桩的竖）桩基竖向承载力计算一般规定：桩基中复合基桩或基桩的竖向承载力计算应符合下述极限状态计算表达式。向承载力计算应符合下述极限状态计算表达式。RNo1）按荷载效应基本组合，在轴心竖向荷载作用下：）按荷载效应基本组合，在轴心竖向荷载作用下：RNo2 . 1max偏心竖向荷载作用下，除满足上式要求外，尚应满足下式：偏心竖向荷载作用下，除满足上式要求外，尚应满足下式：RN25. 12）按地震作用效应组合，轴心竖向力作用下：）按地震作用效应组合，轴

27、心竖向力作用下：RN5 . 1max偏心竖向力作用下，除满足上式要求外，尚应满足下式：偏心竖向力作用下，除满足上式要求外，尚应满足下式：ppksskQQR （2）桩基竖向承载力设计值，按桩基规范的规定，桩基竖向）桩基竖向承载力设计值，按桩基规范的规定，桩基竖向承载力设计值的计算有以下几种情况：承载力设计值的计算有以下几种情况：1 1）端承桩和桩数）端承桩和桩数n n3 3根的摩擦桩，基桩的竖向承载力设计值根的摩擦桩，基桩的竖向承载力设计值R R为：为： 当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，复合基桩的当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，复合基桩的竖向承载力设计值为：竖向承

28、载力设计值为：spukQRcckcppkpssksQQQR 2）桩数桩数n n 3 3根的摩擦桩，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，根的摩擦桩，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩的竖向承载力设计值为：其复合基桩的竖向承载力设计值为： 当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，复合基桩的当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，复合基桩的竖向承载力设计值为：竖向承载力设计值为：cckcspukspQQRnAqQcckck/注意：当承台底面以下存在可液注意：当承台底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏软土、化土、湿陷性黄土、高灵敏软土、高灵敏欠固结土、新填土或承受高灵敏

29、欠固结土、新填土或承受经常出现的动力作用时，不考虑经常出现的动力作用时，不考虑承台效应。承台效应。7.3 7.3 桩基础的设计桩基础的设计 7.3.17.3.1 设计步骤设计步骤 调查研究，收集设计资料选择桩的类型及其几何尺寸桩的材料顶底标高持力层的选定确定单桩承载力设计值确定桩的数量及平面布置包括承台的平面形状尺寸确定群桩或单桩基础的承载力必要时验算群桩地基强度和变形（沉降量）桩身构造设计与强度计算承台设计绘制桩基础施工图包括构造和受弯、冲切、剪切7.3.2 确定桩型和截面尺寸确定桩型和截面尺寸 选择桩的类型，要根据工程地质状况、施工技术条件、工期情况选择桩的类型，要根据工程地质状况、施工技

30、术条件、工期情况以及施工对周围环境的影响等因素综合考虑。用摩擦桩还是端承桩，以及施工对周围环境的影响等因素综合考虑。用摩擦桩还是端承桩，用预制桩还是灌注桩等，要根据具体情况进行综合技术与经济分析。用预制桩还是灌注桩等，要根据具体情况进行综合技术与经济分析。1 1选择桩型选择桩型 持力层应尽可能选择坚硬土层或岩层。如在一般桩长深度内没有持力层应尽可能选择坚硬土层或岩层。如在一般桩长深度内没有坚硬土层，也可考虑选择中等强度的土层，如中密以上砂层或中等压坚硬土层，也可考虑选择中等强度的土层，如中密以上砂层或中等压缩性的一般黏性土等。缩性的一般黏性土等。考虑考虑桩端进入持力层的深度。桩端进入持力层的深

31、度。2 2选择持力层选择持力层 桩长为承台底面标高与桩端标高（不包括桩尖）之差。在确定持桩长为承台底面标高与桩端标高（不包括桩尖）之差。在确定持力层及其进入深度后，就要拟定承台底面标高，即承台埋置深度。力层及其进入深度后，就要拟定承台底面标高，即承台埋置深度。一般情况下，应使承台顶面低于室外地面一般情况下，应使承台顶面低于室外地面100mm以上；如有基础梁、以上；如有基础梁、筏板、箱基等，其厚（高）度应考虑在内；同时要考虑季节性冻土和筏板、箱基等，其厚（高）度应考虑在内；同时要考虑季节性冻土和地下水的影响。地下水的影响。3确定桩长、承台底面标高确定桩长、承台底面标高4.4.桩截面尺寸桩截面尺寸

32、 （1）最小桩径，钢筋混凝土方桩边长应不小于）最小桩径，钢筋混凝土方桩边长应不小于250mm；干作业钻孔干作业钻孔桩和振动沉管灌注桩应不小于桩和振动沉管灌注桩应不小于 300mm；泥浆护壁回转或冲击钻孔桩应不泥浆护壁回转或冲击钻孔桩应不小于小于 500mm；人工挖孔桩应不小于人工挖孔桩应不小于 800mm；钢管桩应不小于钢管桩应不小于 400mm。 （2）摩擦桩宜采用细长桩，以获得较大比表面（桩侧表面积与体积之摩擦桩宜采用细长桩，以获得较大比表面（桩侧表面积与体积之比）。比）。 （3）端承桩的持力层强度低于桩材强度而地基土层又适宜时，应优）端承桩的持力层强度低于桩材强度而地基土层又适宜时，应优

33、先考虑采用扩底灌注桩。先考虑采用扩底灌注桩。 （4）桩径的确定，还要考虑单桩承载力的需求和布桩的构造要求。）桩径的确定，还要考虑单桩承载力的需求和布桩的构造要求。一般情况下，同一建筑的桩基采用相同桩径，但当荷载分布不均匀时，可一般情况下，同一建筑的桩基采用相同桩径，但当荷载分布不均匀时，可根据荷载和地基土条件采用不同直径的桩，尤其是采用灌注桩时。根据荷载和地基土条件采用不同直径的桩，尤其是采用灌注桩时。 （5）当高承台桩基露出地面较高，或桩侧土为淤泥或自重湿陷性黄土）当高承台桩基露出地面较高，或桩侧土为淤泥或自重湿陷性黄土时，为保证桩身不产生压屈失稳，端承桩的长径比应取时，为保证桩身不产生压屈

34、失稳，端承桩的长径比应取l/d40；按施工垂按施工垂直度偏差也需控制长径比，对一般黏性土、砂土、端承桩的长径比应取直度偏差也需控制长径比，对一般黏性土、砂土、端承桩的长径比应取l/d60；对摩擦桩则不限制。对摩擦桩则不限制。 7.3.3 确定桩的数量和平面布置确定桩的数量和平面布置1 1确定桩数量确定桩数量 当桩的类型、基本尺寸和单桩承载力设计值确定后，可根据上部当桩的类型、基本尺寸和单桩承载力设计值确定后，可根据上部结构情况，按下式初步确定桩数结构情况，按下式初步确定桩数akkRGFn2桩的平面布置桩的平面布置 桩基中各桩的中心距主要取决于群桩效应（包括挤土桩的挤土效桩基中各桩的中心距主要取

35、决于群桩效应（包括挤土桩的挤土效应）和承台分担荷载的作用及承台材料等。地基规范规定，桩的应）和承台分担荷载的作用及承台材料等。地基规范规定，桩的中心距不宜小于中心距不宜小于3倍桩身直径；若为扩底灌注桩，不宜小于倍桩身直径；若为扩底灌注桩，不宜小于1.5倍扩底倍扩底直径；桩的最小中心距见表直径；桩的最小中心距见表7-11。 若设计为大面积挤土群桩，宜按表中数值适当加大桩距。若设计为大面积挤土群桩，宜按表中数值适当加大桩距。 扩底灌注桩除应符合表扩底灌注桩除应符合表7-11的要求外，还应满足如下规定：对钻、的要求外，还应满足如下规定：对钻、挖孔灌注桩，桩距挖孔灌注桩，桩距sa 1.5D或或D+1m

36、（当当D2m时）；对沉管扩底灌注时）；对沉管扩底灌注桩，桩距桩，桩距sa 2D（D为扩大端设计直径）。为扩大端设计直径）。 进行桩位布置，应尽可能使上部荷载的中心和群桩横截面的形心进行桩位布置，应尽可能使上部荷载的中心和群桩横截面的形心重合。应力求各桩受力相近，宜将桩布置在承台外围，而各桩应距离重合。应力求各桩受力相近，宜将桩布置在承台外围，而各桩应距离垂直于偏心荷载或水平力与弯矩较大方向的横截面轴线大些，以便使垂直于偏心荷载或水平力与弯矩较大方向的横截面轴线大些，以便使群桩截面对该轴具有较大的惯性矩。群桩截面对该轴具有较大的惯性矩。桩的排列可采用行列式或梅花式两种，如图桩的排列可采用行列式或

37、梅花式两种，如图7-87-8所示。所示。桩的排列形式 a)梅花式 b)行列式 承台的平面形状取决于桩的数量，如图承台的平面形状取决于桩的数量，如图7-97-9所示。箱基和带梁筏所示。箱基和带梁筏基以及墙下条形基础的桩，宜沿着墙或梁布置成单排或双排，以减小基以及墙下条形基础的桩，宜沿着墙或梁布置成单排或双排，以减小底板厚度或承台梁宽度。此外，为了使桩受力合理，在墙的转角及交底板厚度或承台梁宽度。此外，为了使桩受力合理，在墙的转角及交叉处应布桩，窗门洞口下不宜布置桩。叉处应布桩，窗门洞口下不宜布置桩。承台的平面形状 7.3.4 桩身设计桩身设计 1.混凝土强度等级混凝土强度等级fc 预制桩预制桩f

38、c C30；灌注桩灌注桩fc C20；预应力桩预应力桩fc C40。 2.桩身配筋桩身配筋 桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率宜率宜0.8%；静压预制桩宜；静压预制桩宜0.6%；灌注桩宜；灌注桩宜0.2%0.65%（小直径桩取大值）。（小直径桩取大值）。3.配筋长度配筋长度 1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。 2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。过淤泥、淤泥质土

39、层或液化土层。 3）坡地岸边的桩、）坡地岸边的桩、8度及度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。桩应通长配筋。 4）桩径大于）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的的2/3。4.桩顶构造桩顶构造 桩顶嵌入承台内的长度不宜小于桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸人承台内的锚固长主筋伸人承台内的锚固长度不宜小于度不宜小于30d（I级钢）或级钢）或35d（级钢和级钢和级钢）。对于大直径灌注级钢）。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接，柱纵筋插入桩，当采用一

40、柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。桩身的长度应满足锚固长度的要求。7.3.5 承台设计承台设计 1.承台构造承台构造 承台构造应满足以下要求承台构造应满足以下要求 （1）承台的宽度不应小于）承台的宽度不应小于500mm，厚度不应小于厚度不应小于300mm。 （2）边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径d或边长或边长b，且且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁，桩的对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。

41、 （3）承台配筋按计算确定。矩形承台应按双向均匀通长布置受力承台配筋按计算确定。矩形承台应按双向均匀通长布置受力钢筋，钢筋直径不宜小于钢筋，钢筋直径不宜小于10mm，间距应满足间距应满足100200mm；对于三对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。承台梁的主筋除满足计算要求外尚应符合国角形应在柱截面范围内。承台梁的主筋除满足计算要求外尚应符合国家现行混凝土结构设计规范（家现行混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）关于最小配筋率关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于的规定，主筋

42、直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于架立筋不宜小于10mm，箍筋直径箍筋直径不小于不小于6mm。 （4）承台混凝土强度等级不应小于承台混凝土强度等级不应小于C20，纵筋保护层厚度不应小纵筋保护层厚度不应小于于70mm，有垫层时，应不小于有垫层时，应不小于40mm。1）单桩承台，宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁；）单桩承台，宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁；2）两桩承台，宜在其短向设置联系梁；）两桩承台，宜在其短向设置联系梁；3）有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置联系梁；）有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置联系梁；4）联系梁顶面宜与承台位于同一标高。联系梁的宽度不应小

43、于）联系梁顶面宜与承台位于同一标高。联系梁的宽度不应小于250mm，梁的高度可取承台中心距的梁的高度可取承台中心距的1/101/15；5）联系梁的主筋应按计算要求确定。联系梁内上下纵筋不应小于）联系梁的主筋应按计算要求确定。联系梁内上下纵筋不应小于212mm，并应按受拉要求锚入承台。并应按受拉要求锚入承台。（5）承台之间的连接应满足以下要求。承台之间的连接应满足以下要求。 承台厚度的确定除了满足构造要求外，倘应满足柱边和桩边的承台厚度的确定除了满足构造要求外，倘应满足柱边和桩边的抗冲切强抗冲切强度度和和抗剪强度抗剪强度。 0thpoxcoyoycoxl)()( 2hfahabFFl=F-Ni

44、)2 . 0/(84. 0oxox)2 . 0/(84. 0oyoy2承台厚（高）度承台厚（高）度（1）柱对承台的冲切，可按下列公式计）柱对承台的冲切，可按下列公式计算（如图算（如图7-10所示）所示） 柱对承台冲切计算示意 （2）角桩对承台的冲切）角桩对承台的冲切 1）多桩矩形承台受角桩冲切的承多桩矩形承台受角桩冲切的承载力载力应按下式计算：应按下式计算： 0thp1x11y1y21xl)2()2(hfacacN2 . 056. 01x1x2 . 056. 01y1y矩形承台角桩冲切计算示意 2 2）三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按下列公式

45、计算 底部角桩底部角桩 ：Nl11(2c1+a11)tan(1/2)hpfth0 2 . 056. 01111顶部角桩顶部角桩 ：Nl12(2c2+a12)tan(2/2)hpfth0 2 . 056. 01212对圆柱及圆桩，计对圆柱及圆桩，计算时可将圆形截面算时可将圆形截面换算成正方形截面。换算成正方形截面。 三角形承台 （3）受剪计算）受剪计算Vhsftb0h0 0 . 175. 1 当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，尚应对每个斜截面当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，尚应对每个斜截面进行验算。斜截面受剪承载力可按下列公式计算：进行验算。斜截面受剪承载力可按下列公式计算：承台斜截面

46、受剪计算示意 3.承台配筋计算承台配筋计算 （1）多桩矩形承台多桩矩形承台计算截面计算截面取在柱边和承台高度变化处（杯取在柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘，如图口外侧或台阶边缘，如图）Mx=NiyiMy=Nixi 承台弯矩计算示意 （2）等边三桩承台（见图）等边三桩承台（见图7-14b）)43(3maxcsNM承台弯矩计算示意 （3）等腰三桩承台（见图）等腰三桩承台（见图7-14c）)475. 0(312max1csNM)475. 0(322max2csNM承台弯矩计算示意 序号序号 地层名地层名称称深度深度/m厚度厚度/m重度重度/(kN/m3) 天然含水量天然含水量（质量分数。质量

47、分数。%）天然孔天然孔隙比隙比e液性指数液性指数IL1杂填土杂填土0 11.016.22粉土粉土1 54.018.8300.60.63淤泥质淤泥质黏土黏土5 1813.016.9361.11.24黏土黏土18246.018.425.50.70.36【例例7-17-1】某桩基工程，某桩基工程， 已知上部结构荷载为：竖向荷载设计值已知上部结构荷载为：竖向荷载设计值F F=3000kN=3000kN，弯弯矩设计值矩设计值M M=400 kNm=400 kNm，水平力水平力H H=90kN=90kN。工程地质资料参表工程地质资料参表7-127-12。已知地下水位。已知地下水位在在-3.000-3.00

48、0m m处，经试桩的单桩垂直静载荷试验得单桩竖向极限承载力标准值为处，经试桩的单桩垂直静载荷试验得单桩竖向极限承载力标准值为13001300kNkN。试设计该桩基础（承台的厚度和配筋不计算）。试设计该桩基础（承台的厚度和配筋不计算）。 序号序号地层名地层名称称黏聚力黏聚力c/kPa内摩擦内摩擦角角压缩模压缩模量量Es/MPa桩侧阻桩侧阻力特征力特征值值qsi/kPa桩端阻桩端阻力特征力特征值值qp/kPa承载力承载力特征值特征值fk/kPa1杂填土杂填土2粉土粉土4158.2361103淤泥质淤泥质黏土黏土584.4121044黏土黏土151610.042920285 根据试桩初步选择根据试桩

49、初步选择500mm钻孔灌注桩，用钻孔灌注桩，用C20混凝土水下灌注，钢混凝土水下灌注，钢筋采用筋采用I级。经查表得级。经查表得fc=10N/mm2，fcm=11N/mm2，ft=1.1N/mm2；钢筋钢筋fy=210N/mm2。初步选择第初步选择第4层层(黏土层黏土层)为持力层，假定桩端进入持力层为持力层，假定桩端进入持力层l.5m。初步选择承台底面埋深初步选择承台底面埋深1.5m，则最小桩长为则最小桩长为(18+1.5-1.5)m=18m。【解答】解答】 （1 1）选择桩型、确定桩长）选择桩型、确定桩长（2 2）确定单桩竖向承载力特征值）确定单桩竖向承载力特征值1）根据）根据桩身材料强度桩身

50、材料强度确定单桩竖向承载力特征值确定单桩竖向承载力特征值取取=1，fc按按0.8折减，配筋率初步按折减，配筋率初步按0.5计算，所以计算，所以Ra=（fcA+As）=(0.8105002/4+2100.0055002/4)N =1776(kN)3）按按经验公式经验公式估算估算2）根据）根据单桩竖向静载荷试验单桩竖向静载荷试验，单桩竖向承载力特征值为，单桩竖向承载力特征值为Ra=Quk=1300/2 kN =650kNRa=qpaAp+upqsiali=9200.52/4+0.5（363.5+1213+421.5）kN =722.2kN 以上三项计算中，取最小值，由此确定单桩竖向承载力特征值为以

51、上三项计算中，取最小值，由此确定单桩竖向承载力特征值为Ra=650kN76. 5kN650kN405kN30001 . 1akkRGFn取取n=6根，桩距根，桩距s=3.5d=3.50.5m=1.75m承台平面布置如图承台平面布置如图7-15所示。所示。（3）确定桩的数量和平面布置确定桩的数量和平面布置 初 步 假 定 承 台 底 面 积 为初 步 假 定 承 台 底 面 积 为4 . 5 3 . 0 m2， 承 台 和 土 自 重承 台 和 土 自 重G=4.53.01.520 kN =405kN 则桩数初步确定为则桩数初步确定为承台平面及桩位布置图 查表查表7-10得得cn=0.12，cw

52、=0.69；查表查表7-8得得c=1.60。计算承台底地基土计算承台底地基土净面积和内、外区净面积，即净面积和内、外区净面积，即Ac=（4.53.0）m2-60.52/4 m2=13.5 m2-1.18 m2=12.32m2Acw=20.25（3+4）m2=3.50m2Acn=12.30 m2-3.5 m2=8.8m2按按静载试验静载试验或或经验参数经验参数确定考虑确定考虑承台效应承台效应的基桩的基桩竖向承载力设计值竖向承载力设计值。285. 032.125 . 369. 032.128 . 812. 0ccwcwccncncAAAA 承台底地基土极限阻力标准值为地基土承载力标准值的承台底地基

53、土极限阻力标准值为地基土承载力标准值的2倍，即倍，即qck=2fk=2110 kPa =220kPa。另外，根据表另外，根据表7-8和和7-9可以查到可以查到sp=0.95（插入值）、插入值）、sp=1.62，任一任一基桩承载力设计值为基桩承载力设计值为ccckcspukspcckcspukspnAqQQQRkN6 . 1632.12220285. 0kN62. 1130095. 0=842.8 kN600kN，可以取用该值。可以取用该值。根据公式根据公式7-23有有（4）群桩中单桩所受外力的验算）群桩中单桩所受外力的验算2iixmaxyyMnGFNkNRkNa7802 . 16 .624kN

54、750. 14750. 1400kN5 .5672偏心荷载作用下，最边缘桩受力安全。偏心荷载作用下，最边缘桩受力安全。kNRkNnGFNa6505 .5676kN405kN3000满足要求。满足要求。取取0 0=1.0=1.0，则轴心荷载下的作用力为则轴心荷载下的作用力为Nmin=567.5 kN -57.1kN=510.4kN0 -57.1kN=510.4kN0【例例7-27-2】桩身和承台设计：条件同例桩身和承台设计：条件同例7-1，要求设计桩身和，要求设计桩身和承台，画出桩身和承台的结构施工图。承台，画出桩身和承台的结构施工图。 【解答】解答】 根据例根据例7-1的选择，桩身采用的选择，

55、桩身采用500mm钻孔灌注桩，混凝土采用钻孔灌注桩，混凝土采用C20等等级，钢筋采用级，钢筋采用I级钢。由于该桩基础承受的弯矩和水平荷载不大，桩身钢级钢。由于该桩基础承受的弯矩和水平荷载不大，桩身钢筋可根据构造配置。筋可根据构造配置。（1）桩身设计）桩身设计 根 据 地 基 规 范 的 有 关 规 定 ， 最 小 配 筋 率 为根 据 地 基 规 范 的 有 关 规 定 ， 最 小 配 筋 率 为 0 . 6 5 % ，As=0.65%A=0.65%2502 mm2=1276mm2。选用选用1014，As=10153.9 mm2=1539mm2。满足要求。满足要求。 由于第由于第3层土为淤泥质

56、黏土，深度达层土为淤泥质黏土，深度达13m，所以，桩身钢筋通长设置。所以，桩身钢筋通长设置。箍筋采用箍筋采用6200。（2）承台厚度设计）承台厚度设计 如 图如 图 7 - 1 7 所 示 ， 由 于所 示 ， 由 于aox=1200mm，承台的有效计算高度承台的有效计算高度h0应应1200mm。加上钢筋保护层的加上钢筋保护层的最小厚度最小厚度70mm，承台的高度承台的高度h应应1270mm。这里取这里取h=1400mm，则则h0=1330mm。 下面分别根据下面分别根据柱柱和和角桩角桩对承台对承台的抗冲切以及柱边对承台的抗剪切的抗冲切以及柱边对承台的抗剪切对承台厚度进行验算。对承台厚度进行验

57、算。柱对承台的冲切计算图 oy=aoy/h0=550mm/1330mm=0.414762. 02 . 0902. 084. 02 . 084. 0oxox同理，同理，oy=1.3161 1）柱对承台的抗冲切计算）柱对承台的抗冲切计算 对照图对照图7-11，按公式，按公式7-25进行验算进行验算0thpoxcoyoycoxl)()( 2hfahabF45h0FFh0hca1xc1c1a1xc2a1ybca1yc245 式中左边式中左边Fl=F-Ni=4000 kN -0=4000 kN 式中式中右边各项右边各项计算如下计算如下aox=1200，aoy=550满足满足0.2h0aox（aoy）h0ox=aox/h0=1200mm/1330mm=0.902hp=1-(1400-800)(1.0-0.9)/(2000-800)=0.95kNkN859713301 . 195. 0)1200600(316. 1)550400(762. 0 2左边右边，满足要求。左边右边，满足要求。 按公式（按公式（7-29）进行验算）进行验算0thp1x11y1y21xl)2()2(hfacacN 如图如图7-177-17所示，上式中所示，上式中左边左边557.1kNkN75. 1475. 1400kN6300022iixlyyMnFN 2 2）角桩对承台的抗冲切计算）角桩