复习的重点-桩基工程

1、复习的重点复习的重点桩基工程桩基工程主要内容 1 1 概述概述 2 2 桩基础的施工桩基础的施工 3 3 竖向荷载作用下单桩的工作性能竖向荷载作用下单桩的工作性能 4 4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定 5 5 桩的水平承载力确定桩的水平承载力确定 6 6 群桩基础计算群桩基础计算 7 7 桩基础的设计桩基础的设计 1 概述1.1.桩基础的应用及分类（1）浅基础人工地基桩基础改变上部结构桩基础历史悠久桩基础的优点桩基础在多种工程中承受复杂荷载桩基础发展迅速软 土 层承台承台桩桩 桩的定义桩的定义 桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基

2、土（或岩层）的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。桩的横截面尺寸比长度小得多。桩的性质桩的横截面尺寸比长度小得多。桩的性质随桩身材料、制桩方法和桩的截面大小而随桩身材料、制桩方法和桩的截面大小而异，有很大的适应性。异，有很大的适应性。 桩的特点（桩的特点（1） 桩可以用各种材料制成，例如木材、桩可以用各种材料制成，例如木材、钢材、混凝土或它们的组合。桩可以现场钢材、混凝土或它们的组合。桩可以现场或工厂预制，也可以在地基土中开孔直接或工厂预制，也可以在地基土中开孔直接浇筑。桩顶可以做成专门的钢帽，也可伸浇筑。桩顶可以做成专门的

3、钢帽，也可伸出钢筋以便与基础承台连接。桩身通常是出钢筋以便与基础承台连接。桩身通常是柱形，但也可以是锥形。柱形，但也可以是锥形。 桩的特点（桩的特点（2） 桩表面一般是平直的，也可以做成槽桩表面一般是平直的，也可以做成槽形或螺旋形。桩的断面形状常为圆形、环形或螺旋形。桩的断面形状常为圆形、环形、方形，也有矩形、多边形、三角形或形、方形，也有矩形、多边形、三角形或H形等异形断面。桩端可以做成锥尖形，或形等异形断面。桩端可以做成锥尖形，或平底的，也可能扩大成球台形、或梨形的。平底的，也可能扩大成球台形、或梨形的。桩基础的作用桩基础的作用 （1）桩支承于坚硬的（基岩、密）桩支承于坚硬的（基岩、密实的

4、卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有较高的土、中密砂等）持力层，具有较高的竖向单桩承载力或群桩承载力。竖向单桩承载力或群桩承载力。 （2）桩基具有很大的竖向单桩刚）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。斜不超过允许范围。 （3）凭借较大的单桩侧向刚度（大）凭借较大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整

5、体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证建筑物的的水平荷载与力矩荷载，保证建筑物的抗倾覆稳定性。抗倾覆稳定性。 （4）桩身穿过可液化土层而支承于）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保建筑的稳定，与抗拔承载力，从而确保建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。且不产生过大的沉陷与倾斜。3 3、按、按设置效应设置效应分分是否挤土是否挤土

6、挤土桩挤土桩打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土使土密实，但打入有噪声，挤土会发生漂桩，还会使土密实，但打入有噪声，挤土会发生漂桩，还会破坏周边设施破坏周边设施非挤土桩非挤土桩钻、挖孔桩，桩长、桩径可较大，可钻、挖孔桩，桩长、桩径可较大，可穿越硬土层。无挤密效果，但有些土（饱和软粘穿越硬土层。无挤密效果，但有些土（饱和软粘土）本不可挤密。土）本不可挤密。部分挤土桩部分挤土桩钻小口径孔，再打入，或钢管、砼管桩钻小口径孔，再打入，或钢管、砼管桩打入桩有较大的振动和噪声，打入桩有较大的振动和噪声，在城市建筑密集地区施工，在城市建筑密集地区施工，须考虑对环境的影响。

7、须考虑对环境的影响。 灌注桩的施工方法是用钻灌注桩的施工方法是用钻(冲冲)孔机具孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成的桩。为了顺利灌注混凝土而形成的桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一成孔、成桩，需采用包括制备有一定要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆定要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混凝土等相应水的水位、灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法。的施工工艺和方法。 钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便。但由于泥浆的排放处理，在城方便。但由于泥浆

8、的排放处理，在城市中的应用有时会受到一定的限制。市中的应用有时会受到一定的限制。 预制桩的施工方法是将各种预先预制桩的施工方法是将各种预先制好的桩制好的桩(主要是钢筋混凝土或主要是钢筋混凝土或预应力混凝土实心桩或管桩，也预应力混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩有钢桩或木桩)以不同的沉桩方以不同的沉桩方式式(设备设备)沉入地基内达到所需要沉入地基内达到所需要的深度。的深度。 打入桩一般适用于桩径较小打入桩一般适用于桩径较小(一般直一般直径在径在0.6m以下，但国内最大管桩直以下，但国内最大管桩直径已达径已达lm)，地基土质为可塑状粘性，地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂以及松散的土、砂性

9、土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。况。 桩在轴向压力荷载作用下，桩顶沉桩在轴向压力荷载作用下，桩顶沉降降=桩身弹性压缩桩身弹性压缩+桩底土层压缩。桩底土层压缩。 桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的变形性态有关，并各自达到桩土间的变形性态有关，并各自达到极限值时所需要的位移量是不相同的。极限值时所需要的位移量是不相同的。 灌注桩包括人工挖孔灌注桩（非挤灌注桩包括人工挖孔灌注桩（非挤土）、土）、 、机械钻孔灌注桩（非挤、机械钻孔灌注桩（非挤土）、沉管灌注桩等（部分挤土）。土）、沉管灌注桩等（部分挤土）。

10、 灌注桩中有人工挖孔灌注桩和机械灌注桩中有人工挖孔灌注桩和机械钻孔灌注桩。钻孔灌注桩。 4 4、按、按荷载传递方式荷载传递方式分分端承摩擦桩桩擦摩摩擦型桩 摩擦端承桩桩承端端承型桩 桩端土差、桩很长、灌注桩端土差、桩很长、灌注桩清底差桩清底差桩端为岩石、大头桩桩端为岩石、大头桩桩顶极限荷载绝大部分由桩侧阻力承受，桩端阻力很小可忽略不计桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，桩侧阻力分担的荷载大于桩端阻力。桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承受，桩侧阻力很小可忽略不计。桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，桩端阻力分担的荷载大于桩侧阻力。预制桩的施工方法是将各种预先预制桩的施工方法是将各种预先

11、制好的桩制好的桩(主要是钢筋混凝土或主要是钢筋混凝土或预应力混凝土实心桩或管桩，也预应力混凝土实心桩或管桩，也有钢桩或木桩有钢桩或木桩)以不同的沉桩方以不同的沉桩方式式(设备设备)沉入地基内达到所需要沉入地基内达到所需要的深度。的深度。 打入桩一般适用于桩径较小打入桩一般适用于桩径较小(一般直一般直径在径在0.6m以下，但国内最大管桩直以下，但国内最大管桩直径已达径已达lm)，地基土质为可塑状粘性，地基土质为可塑状粘性土、砂性土、粉土、细砂以及松散的土、砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况。况。 1、屈曲破坏、屈曲破坏2、整体剪切破坏、

12、整体剪切破坏3、刺入破坏、刺入破坏当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵抗力小直径端承桩，细长桩。抗力小直径端承桩，细长桩。桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏。一般形成滑动面而出现整体剪切破坏。一般的打入式短桩、钻扩短桩。的打入式短桩、钻扩短桩。钻孔灌注桩。钻孔灌注桩。软 土 层承台承台桩桩一般桩基础、承台、土的图式群桩效应系数：摩擦型群桩基础当桩数较多，桩距较小时，此

13、时群桩中各桩的工作状态与单桩的显著不同，其承载力小于各单桩承载力之和，沉降量大于单桩沉降量，这种现象叫群桩效应。摩擦桩和端承桩的群桩效应系数的区别：摩擦型群桩基础： （1）、桩数少、桩距较大时，压力不相互重叠。群桩承载力各单桩承载力之和，群桩沉降量与单桩基本相同。可认为不存在群桩效应。（2）、桩数较多、桩距较小时，各桩传来的压力相互重叠，桩端处压力比单桩时大得多，压缩土层厚度也比单桩要深。群桩承载力各单桩承载力之总和，沉降量单桩的沉降量，即群桩效应。群桩效应系数 端承型群桩基础：各基桩的工作性状与单桩基本一致：（1）、桩的变形很小，桩间土基本不承受荷载，群桩承载力单桩的承载力之和；（2）、群桩

14、的沉降量与单桩基本相同。即不存在群桩效应，群桩效应系数 变刚度调平设计定义：考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法。说明：天然地基和均匀布桩的初始竖向支承刚度是均匀分布的，设置于其上的刚度有限的基础（承台）受均布荷载作用时，由于土与土、桩与桩、土与桩的相互作用导致地基或桩群的竖向支承刚度分布发生内弱外强变化，沉降变形出现内大外小的碟形分布，基底反力出现内小外大的马鞍形分布。当上部结构为荷载与刚度内大外小的框架核心筒结构时，碟形沉降会更趋明显，工程实例证实了这一点。为避免上述负面效应，突破传

15、统设计理念，通过调整地基或基桩的竖向支承刚度分布，促使差异沉降减到最小，基础或承台内力和上部结构次应力显著降低。这就是变刚度调平概念设计的内涵。桩基规范中东西桩基规范中东西2.1.1桩基 piled foundation 由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。2.1.2复合桩基composite piled foundation 由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。2.1.3 基桩 foundation pile桩基础中的单桩。2.1.4 复合基桩 composite foundation pile 单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基

16、桩。2.1.5 减沉复合疏桩基础 composite foundation with settlement-reducing piles 软土地基天然地基承载力基本满足要求的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基。2.1.6单桩竖向极限承载力标准值 ultimate vertical bearing capacity of a single pile 单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载，它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。2.1.7 极限侧阻力标准值 ultimate shaft resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩身侧表面所发生

17、的岩土阻力。2.1.8 极限端阻力标准值 ultimate tip resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力。2.1.9 单桩竖向承载力特征值 characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile 单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。2.1.10 变刚度调平设计 optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement 考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应

18、，通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法。2.1.11承台效应系数 pile cap coefficient 竖向荷载下，承台底地基土承载力的发挥率。2.1.12 负摩阻力 negative skin friction ，negative shaft resistance 桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因而产生大于基桩的沉降所引起的对桩表面的向下摩阻力。2.1.13下拉荷载 down drag 作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和。2.1.14 土塞效应 plugging effect 敞口空心桩沉桩过程中土体涌入管内形成的土塞，对桩端阻力的发挥程度的影响效应。2.1.15灌注桩后注浆post grouting for cast-in-situ pile灌注桩成桩后一定时间，通过预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小沉降。2.1.16 桩基等效沉降系数 equivalent settlement