建筑工程桩基础类型介绍和施工工艺

基础工程第四章桩桩基础4.1概述述4.2桩基基础础的的类类型型及及构构造造4.3桩基基础础的的施施工工4.4轴向向荷荷载载下下的的单单桩桩4.5横向向荷荷载载下下的的单单桩桩4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.7单桩桩承承载载力力的的确确定定4.8群桩作用用和桩基基的竖向向承载力力4.9桩基沉降降计算4.10建筑桩基基承台计计算4.11桩基础设设计主要要内内容容4.1概述4.1.1定义桩基础：：通过承台台把若干干根桩的的顶部联联结成整整体，共共同承受受动静荷荷载的深深基础。。基桩：设置于土土中的竖竖直或倾倾斜的基基础构件件，其作作用在于于穿越软软弱的高高压缩性性土层或或水，将将桩所承承受的荷荷载传递递到更硬硬、更密密或压缩缩性更小小的地基基持力层层上。软弱土土层层承台基桩4.1概述4.1.2特点将荷载传传递到下下部好土土层,承载力高高沉降量小小抗震性能能好承受抗拔拔及横向向力与其他深深基础比比较,施工造价价低4.1概述4.1.3发展历史史7000-8000年前湖上上居民,浙江河姆姆渡十九世纪纪以前，，木桩西安灞桥桥,北京御河河桥,隋唐建塔塔十九世纪纪开始，，材料和和动力进进步铸铁管桩桩，1824年波特兰兰水泥注注册专利利，蒸汽动力十九世纪纪末，现现场钻孔孔桩4.1概述干栏式式建筑筑4.1概述排桩桩带撑木木桩4.1概述4.1概述新加加坡坡发发展展银银行行4.1概述4.1.4适用范范围软弱地地基或或特殊殊土地地基高重建建筑物物，满满足承承载力力承受水水平和和抗拔拔力建建筑抗震地地基对沉降降非常常敏感感的建建筑水上基基础4.1概述4.1.5桩基础础设计计内容容和步步骤收集资资料选桩型型、确确定桩桩的基基本尺尺寸确定单单桩承承载力力确定群群桩承承载力力相关检检算绘制施施工图图纸4.1概述4.1.6特殊用用途桩桩抗滑桩桩树根桩桩靠船桩桩4.1概述4.2桩基础础的类类型及及构造造4.3桩基础础的施施工4.4轴向荷荷载下下的单单桩4.5横向荷荷载下下的单单桩4.6群桩基基础内内力及及位移移分析析4.7单桩承承载力力的确确定4.8群桩作作用和和桩基基的竖竖向承承载力力4.9桩基沉沉降计计算4.10建筑桩桩基承承台计计算4.11桩基础设计计主要要内内容容4.2桩基础类型型及构造4.2.1桩基础的分分类标准按桩身材料料分按承台位置置高低分按功能分按桩轴方向向分按成桩方法法分按成桩方法法对土层影影响分4.2桩基础类型型及构造1按桩身材料料分钢筋混凝土土桩混凝土土桩预应力钢筋筋混凝土桩桩钢桩桩木桩桩2按承台位置置高低分4.2桩基础类型型及构造类型特点用途高承台桩基础承台底面位于地面或局部冲刷线以上桥梁、码头、海洋工程低承台桩基础承台底面位于地面或局部冲刷线以下房建工程4.2桩基础类型型及构造低承台桩基基4.2桩基础类型型及构造高承台桩基基4.2桩基础类型型及构造3按功能分抗轴向压力力的桩抗侧向压力力的桩抗拔拔桩桩摩擦桩端承桩端承摩擦桩桩港口、码头头工程中的的板桩，基基坑支护桩桩抵抗作用于于桩上的拉拉拨荷载4.2桩基础类型型及构造4按桩轴方向向分倾斜斜桩桩竖直桩桩水平外力或或弯矩不大大，桩不长长或桩身直直径较大时时水平外力较较大且方向向不变时，，可采用单单向斜桩水平外力较较大且作用用在两个方方向时，采采用多向斜斜桩注意：先采用竖直直桩，检算算通不过时时再改用倾斜斜桩4.2桩基础类型型及构造5按成桩的方方法分预制制桩桩灌注注桩桩锤击击打入桩桩静压压震动动螺旋旋压入桩桩震入桩桩螺旋桩桩机械成孔人力挖掘钻孔桩桩冲孔桩桩挖孔桩桩4.2桩基础类型型及构造6按成桩方法法对土层影影响分部分挤土桩桩挤土桩桩非挤土桩预制桩沉管灌注桩桩粘性土无粘性土开口钢管桩桩H型钢桩开口预应力力钢筋混凝凝土桩预钻孔的钢钢筋混凝土土桩钻（挖、冲冲）孔灌注注桩4.2桩基础类型型及构造挤土效应在饱和软土土中进行密密集桩群施施工将导致致土中超孔隙隙水压的剧剧增（可达达上覆土压压力的1.4倍，甚至更更高）地表隆起浅层土体水水平位移（（影响范围围1倍桩长以上上）深层土体位位移先打设的桩桩被抬起、、挤偏、甚甚至弯曲、、断裂原有建筑物物下沉、局局部抬起临近地面开开裂、地下下管线位移移、破坏4.2桩基础类型型及构造4.2.2桩型及其特特点1预制桩类型型、特点及及适用条件件①分类;木、钢筋砼砼、预应力力钢筋砼、、钢桩②优点桩单位面积积承载力较较高，预制制桩属挤土土桩，打入土层使使松软土挤挤密，提高高承载力桩身质量易易于保证和和控制易于在水上上施工桩身砼密度度大，抗腐腐蚀性能强强施工效率高高4.2桩基础类型型及构造③缺点单价较灌注注桩高，配配筋按起吊吊、打入应应力设计，用钢量量大，较长长则接头用用钢量增大大一般锤击、、震动法下下沉，施工工噪音大，，污染环境，若采采用静压受受设备等限限制挤土桩受起吊设备备限制，单单桩长不超超过10m，接头处为薄弱环环节不易穿透较较厚坚硬土土层桩超长时，，截桩困难难4.2桩基础类型型及构造④适用条件不需要考虑虑噪音污染染、震动环环境的影响响（新开发区、郊郊外等场地地）持力层上覆覆盖为松软软土层，无无坚硬夹层层持力层顶面面起伏变化化不大，桩桩长易于控控制水下桩基工工程大面积打桩桩工程，工工效高4.2桩基础类型型及构造钢筋混凝土土桩普通钢筋混混凝土桩空心实心桩长长现场制作——25~30m工厂预制——≤12m接桩方法钢板角钢焊焊接法兰盘螺栓栓和硫磺胶胶泥锚固等等断面尺寸200mm×200mm~600mm×600mm4.2桩基础类型型及构造钢筋混凝土土桩焊接法硫磺胶泥锚锚接4.2桩基础类型型及构造钢筋混凝土土管桩钢筋混凝土土管桩普通钢筋混混凝土管桩桩预应力钢筋筋混凝土管管桩离心旋转法法制造特大直径钢钢筋管桩普通钢筋混混凝土管桩桩预应力钢筋筋混凝土管管桩入土深度≤25m＞25m能承受较大大的震动力力，抗裂性性能好应用：武汉长江大大桥首先采采用4.2桩基础类型型及构造预应力钢筋筋混凝土桩桩预先将钢筋筋混凝土桩桩的部分或或全部主筋筋作为预应应力张拉，，对桩身混混凝土施加加预压应力力，以提高高桩的抗冲冲击能力和和抗弯能力力。强度重量比比高含钢率低耐冲击、耐耐久性和抗抗腐蚀性能能高穿透能力强强制作工艺较较复杂（缺点）4.2桩基础类型型及构造适用情况超长桩（（L＞50m)需要穿越夹夹砂层（高层建筑筑的理想桩桩型）制作方法普通立模浇浇制——预应力空心心方桩常见规格：：500mm×500mm,600mm×600mm离心法制作作——圆环形(方形)的高强预应应力管桩(PHC桩）常见规格：：外径Φ500mm、550mm、800mm、1000mm壁厚90~130mm,桩段长4~15m,C60~C804.2桩基础类型型及构造2灌注桩类型型、特点及及适用条件件①优点可适用于各各种地层桩长可随持持力层顶面面起伏而改改变，不需需截桩，无接头头仅受轴压时时，不用配配钢筋，需需配钢筋笼笼时，按工作荷载载要求布置置采用大直径径钻孔或挖挖孔灌注桩桩时，单桩桩承载力高一般说来，，比预制桩桩经济4.2桩基础类型型及构造②缺点桩身直径变变化较大，，孔底沉积积物不易清清除干净单桩承载力力变化较大大大直径灌注注桩做单桩桩承载力费费用过高一般情况下下，不宜用用于水下桩桩基桩身质量不不易控制和和保证缩颈沉渣夹泥断桩4.2桩基础类型型及构造沉管灌注桩桩带桩靴沉管管灌注桩端部封闭，，封底材料料留于土中中，不经济济无桩靴沉管管灌注桩端部封闭以以硬性混凝凝土厚1m，到底后上上提20cm，将砼夯入入土中薄壳沉管灌灌注桩内存芯棒，，打入后，，抽出芯棒棒，直径不不能过大4.2桩基础类型型及构造钻孔灌注桩桩螺旋钻孔灌灌注桩●不用护壁●适用无地下下水地层●桩长受到限限制●不能穿越卵卵石、砾层层泥浆护壁钻钻孔灌注桩桩防止孔壁坍坍塌，并借借泥浆循环环将孔内碎碎渣带出4.2桩基基础础类类型型及及构构造造成孔孔灌灌注注桩桩工工程程泥泥浆浆护护壁壁工工艺艺材料料及及主主要要机机具具：：1.1水泥泥：：宜宜采采用用325号～～425号普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥或或矿矿渣渣硅硅酸酸盐盐水水泥泥。。1.2砂：：中中砂砂或或粗粗砂砂，，含含泥泥量量不不大大于于5%。1.3石子子：：粒粒径径为为0.5～3.2cm的卵卵石石或或碎碎石石，，含含泥泥量量不不大大于于2%。1.4水：：应应用用自自来来水水或或不不含含有有害害物物质质的的洁洁净净水水。。1.5粘土土：：可可就就地地选选择择塑塑性性指指数数IP≥≥17的粘粘土土。。1.6外加加早早强强剂剂应应通通过过试试验验确确定定。。1.7钢筋筋：：钢钢筋筋的的级级别别、、直直径径必必须须符符合合设设计计要要求求，，有有出出厂厂证证明明书书及及复复试试报报告告。。1.8主要要机机具具有有：：回回旋旋钻钻孔孔机机、、翻翻斗斗车车或或手手推推车车、、混混凝凝土土导导管管、、套套管管、、水水泵泵、、水水箱箱、、泥泥浆浆池池、、混混凝凝土土搅搅拌拌机机、、平平尖尖头头铁铁锹锹、、胶胶皮皮管管等等。。4.2桩基基础础类类型型及及构构造造成孔孔灌灌注注桩桩工工程程泥泥浆浆护护壁壁工工艺艺2作业业条条件件：：2.1地上上、、地地下下障障碍碍物物都都处处理理完完毕毕，，达达到到““三三通通一一平平””。。施施工工用用的的临临时时设设施施准准备备就就绪绪。。2.2场地地标标高高一一般般应应为为承承台台梁梁的的上上皮皮标标高高，，并并经经过过夯夯实实或或碾碾压压。。2.3制作作好好钢钢筋筋笼笼。。2.4根据据图图纸纸放放出出轴轴线线及及桩桩位位点点，，按按上上水水平平标标高高木木橛橛，，并并经经过过预预检检签签字字。。2.5要选选择择和和确确定定钻钻孔孔机机的的进进出出路路线线和和钻钻孔孔顺顺序序，，制制定定施施工工方方案案，，做做好好技技术术交交底底。。2.6正式式施施工工前前应应做做成成孔孔试试验验，，数数量量不不少少于于两两根根。。4.2桩基基础础类类型型及及构构造造成孔孔灌灌注注桩桩工工程程泥泥浆浆护护壁壁工工艺艺3.1工艺艺流流程程：：钻钻孔孔机机就就位位→→钻钻孔孔→→注注泥泥浆浆→→下下套套管管→→继继续续钻钻孔孔→→排排渣渣→→清清孔孔→→吊吊放放钢钢筋筋笼笼→→射射水水清清底底→→插插入入混混凝凝土土导导管管→→浇浇筑筑混混凝凝土土→→拔拔出出导导管管→→插插桩桩顶顶钢钢筋筋3.2钻孔机就位：：钻孔机就位位时，必须保保持平稳，不不发生倾斜、、位移，为准准确控制钻孔孔深度，应在在机架上或机机管上作出控控制的标尺，，以便在施工工中进行观测测、记录。3.3钻孔及注泥浆浆：调直机架架挺杆，对好好桩位（用对对位圈），开开动机器钻进进，出土，达达到一定深度度（视土质和和地下水情况况）停钻，孔孔内注入事先先调制好的泥泥浆，然后继继续进钻。3.4厂套管（护筒筒）：钻孔深深度到5m左右时，提钻钻下套管。3.4.1套管内径应大大于钻头100mm。3.4.2套管位置应埋埋设正确和稳稳定，套管与与孔壁之间应应用粘土填实实，套管中心心与桩孔中心心线偏差不大大于50mm。3.4.3套管埋设深度度：在粘性土土中不宜小于于lm4.2桩基础类型及及构造常用桩径●桥梁：0.8m、1.0m、1.25m、1.5m●建筑：0.6m、0.8m●大直径桩;2.0m以上特点●单桩承载力和和横向刚度较较预制桩大大大提高●施工过程无挤挤土、无振动动、无噪音主筋：宜采用用光钢筋，尽尽量不用束筋筋，宜分段配筋4.2桩基础类型及及构造人工挖孔灌注注桩特点●直径或边长≥≥0.8m●造价低廉●无水施工，质质量容易保证证●直接鉴别、检检查土质情况况，弥补和纠纠正勘察工作的不足足●直接测定、控控制桩身与桩桩底的直径和和形状，克服了隐隐蔽性●桩深有限，且且需做好安全全工作4.2桩基础类型及及构造结构形式●嵌岩端承桩或或摩擦端承桩桩●直身桩或扩底底桩●实心桩或空心心桩护壁形式●木板钢环梁●套筒式金属壳壳●红砖●混凝土4.2桩基础类型及及构造3钢桩类型、特特点及适用条条件①基本类型钢管桩桩H型钢桩桩钢轨桩桩螺旋钢桩桩4.2桩基础类型及及构造钢管管桩桩常见规格●桩径：406mm，609mm，914mm，1200mm●壁厚：按使用用阶段应力设设计，一般10mm优点●强度高，抗疲疲劳冲击性能能好●贯入性能好，，沉桩速度快快，挤土影响响小●单桩承载力高高●便于割接，质质量可靠，运运输方便●抗弯刚度大4.2桩基础类型及及构造缺点●抗腐蚀性能差差，必须做表表面防腐处理理（2mm)●价格昂贵适用情况●必须穿越砂层层●其他桩型无法法施工或质量量难以保证●必须控制挤土土影响●工期紧迫●重要工程4.2桩基础类型及及构造H型钢桩桩优点●挤土效应更小小●穿透性能更强强●割焊与沉桩更更快捷缺点●侧向刚度较弱弱，打桩时桩桩身易于向刚刚度较弱的方向倾斜，，甚至产生施施工弯曲一次轧制成型型，与钢管桩桩相比4.2桩基础类型及及构造4.2.3承台类型与构构造承台类类型独立形条形环形井格形板形箱形沉井形板式承台构造造要求4.2桩基础类型及及构造最小尺寸：上上部结构底部部尺寸＋襟边边尺寸最大尺寸：混混凝土承台台——满足刚性角要要求钢筋砼承台——由力学检算确确定形状状：与与墩台形状相相符厚度度：一一般用1.5m~3.0m砼标标号：C15~C25底部设置一层层钢筋网。当采用主筋伸伸入式时，该该钢筋网不能能截断。4.2桩基础类型及及构造桩与承台的连连接方式主筋伸入式现现浇浇桩顶伸入式预预制制4.1概述4.2桩基础的类型型及构造4.3桩基础的施工工4.4轴向荷载下的的单桩4.5横向荷载下的的单桩4.6群桩基础内力力及位移分析析4.7单桩承载力的的确定4.8群桩作用和桩桩基的竖向承承载力4.9桩基沉降计算算4.10建筑桩基承台台计算4.11桩基础设计主要内内容容4.3桩基础的施工工4.3.1预制桩的施工工1预应力钢筋混混凝土管桩工厂预制的预预应力钢筋混混凝土管桩示示意图2预制桩的桩靴靴pileshoe4.3桩基础的施工工4.3桩基础的施工工钢筋混凝土预预制桩的制作作、起吊、运运输和堆放。长桩一般在现现场预制，短短桩可在预制制厂生产，现现场预制多用用叠浇法施工工，一般不宜宜超过4层。（如图））钢筋主筋连连接宜用对焊焊，并满足施施工规范要求求。混凝土强强度达到设计计强度的70%方可起吊；达达到100%方可运输与打打桩。吊点应应符合设计要要求。3打桩锤打桩锤单动汽锤坠锤双动汽锤柴油锤震动锤4.3桩基础的施工工4.3桩基础的施工工4.3桩基础的施工工(a)震动锤结构(b)偏心锤位置及及离心力4打桩架钢制万能桩架架柴油锤桩架4.3桩基础的施工工5静力压桩4.3桩基础的施工工6沉桩辅助设备备★桩帽:既要能起缓冲冲而保护桩顶顶的作用，又又要能保证沉桩桩效率★桩垫:桩帽上方填充充硬质缓冲材材料桩帽下方方填充软质缓冲冲材料4.3桩基础的施工工★送桩:当桩顶设计标标高在导杆以以下一般采用用钢板焊成的钢钢送桩4.3桩基础的施工工★射水设备:效果取决于水水压和水量水压要要大到能冲散土层层，同时又要有足足够的水量使冲散散的土颗粒沿桩侧侧上升，冲出地地面7预制桩起吊点点的选择单点起吊两点起吊多点起吊4.3桩基础的施工工8打入桩的施工工顺序4.3桩基础的施工工由一侧向单一一方向进行、、自中间向两两个方向对称称打、自中间间向四周打。。质量控制：桩本身情况；；垂直偏差；平平面位置偏差差；惯入度与与沉桩标高。。4.3.2灌注桩的施工工1灌注桩的构造造介绍灌注桩典型断断面示意图4.3桩基础的施工工4.3桩基础的施工工2灌注桩钻孔方方法介绍①冲击式钻孔★25~45KN的十字型冲击击式钻头★管锥冲击式钻钻头②冲抓式钻孔★15~24KN的四瓣式冲抓抓钻头③旋转式钻孔★刺猬钻头★笼式钻头★鱼尾钻头★牙轮钻头4.3桩基础的施工工螺旋钻4.3桩基础的施工工冲击钻冲冲抓钻3灌注桩施工工工艺流程4.3桩基础的施工工4泥浆护壁介绍绍正循环旋转法法钻孔4.3桩基础的施工工/details?uuid=ff808081-284d0365-0128-4d0c072b-02fe&objectId=oid:ff808081-284d0365-0128-4d0c072b-02ff泵举反循环排排渣4.3桩基础的施工工正循环回转钻钻机成孔工艺艺反循环回转钻钻机成孔工艺艺4.3桩基础的施工工正循环是冲洗洗液通过钻杆杆内壁到达钻钻头破碎地层层，冲洗液从从钻杆和孔壁壁的环状间隙隙携带出来。。反循环是冲洗洗液从钻杆和和孔壁的环状状间隙通过，，到达钻头，，从钻杆内壁壁携带出孔内内。5扩孔桩施工4.3桩基础的施工工6爆扩桩4.3桩基础的施工工6爆扩桩4.3桩基础的施工工适用于粘性土土层中。桩桩长长(H)一般为3~6m，最大不超过过10m，扩大头直径径D为2.5~3.5d。施工方法：1.成孔2.爆扩大头（（1）炸药用量（2）安药包（（3）灌压爆混凝凝土（（4）引爆3.灌注桩身混凝凝土7人工挖孔灌注注桩的护壁4.3桩基础的施工工人工工挖挖孔孔桩桩4.3桩基基础础的的施施工工4.3.3水中中修修筑筑桩桩基基1水中中打打桩桩设设备备①若水水深深在在3~4m左右右，，可可搭搭便便桥桥或或脚脚手手架架②若水水较较深深，，不不宜宜用用上上述述方方法法时时，，可可改改用铁铁驳驳船船③若在在大大而而深深的的江江河河中中修修筑筑桩桩基基，，需需专专用打打桩桩船船4.3桩基基础础的的施施工工2水中中打打桩桩水中中定定位位测量量平平台台定定位位木笼笼法法定定位位、、导导向向围囹囹法法定定位位、、导导向向4.3桩基基础础的的施施工工装满满重重料料(如石石块块或或碎碎砖砖)的圆圆木木框框架架或或横横条条木木框框架架,供修建船船坞、码码头、、堤坝坝或类似似结构时时沉入水水底作基基础或挡挡墙之用用。3水中修筑筑承台底底板Ⅰ承台底面面在河床床以上采用吊箱箱围堰★先打桩，，再设吊吊箱★先设有底底吊箱，，再打桩桩Ⅱ承台底面面在河床床以下不不深处Ⅲ承台底面面在河床床以下较较深处采用无底底浮运套套箱采用钢板板桩围堰堰法4.3桩基础的的施工4.3.4灌注桩的的质量检检测1常见质量量问题缩颈断桩沉渣夹泥蜂窝2常用检测测方法★开挖检查查法★钻芯取样样法★声波透射射法★动力检测测法★静力试桩桩法低应变法法高应变法法小应变：：灌注桩100%预制桩50%大应变：：灌注桩30%预制桩20%检测数量4.3桩基础的的施工4.1概述4.2桩基础的的类型及及构造4.3桩基础的的施工4.4轴向荷载载下的单单桩4.5横向荷载下的的单桩4.6群桩基础内力力及位移分析析4.7单桩承载力的的确定4.8群桩作用和桩桩基的竖向承承载力4.9桩基沉降计算算4.10建筑桩基承台台计算4.11桩基础设计主要内内容容4.4轴向荷载下的的单桩4.4.1桩基础荷载传传递规律MNHPPMNH桩顶反力台侧土抗力台底土反力低承台桩基4.4轴向荷载下的的单桩MNHPPMNH桩顶反力高承台桩基摩阻力所需位位移很小一般而言，端端阻力需要较较大位移;不同阶段二者者分担比例不不同Qs桩侧摩阻力sidefrictionQp桩端阻力tipresistance4.4轴向荷载下的的单桩4.4.2桩的承载力分分析1.竖向承载力的的组成设计用研究用2.荷载传递的基基本方程设桩身周长为为u，从深度z处取一dz微段，由力的的平衡条件有有：4.4轴向荷载下的的单桩代入上式有：：4.4轴向荷载下的的单桩设桩身横截面面面积为Ap，弹性模量为为Ep，dz微段的变形为为dz，据虎克定律律有：4.4轴向荷载下的的单桩是函数，方程的的求解主要取取决于二者之间的关系S0SpN0S0Sp4.4轴向荷载下的的单桩3.摩阻力分布规规律位移摩阻力轴力超静孔隙水压压力消散土的的触变性打入预制桩,挤土使qs增加：(1)挤密(2)残余应力钻孔灌注桩,常使qs减少：(1)泥皮(2)应力松弛粘性土的摩阻阻力有时效性性其他施工因素素如塌孔等4.土的极限摩阻阻力影响因素素可用类似于土土的抗剪强度度的库仑公式式表达4.4轴向荷载下的的单桩粘性土受扰动动时，土的强强度降低。但但静置一段时时间，土的强强度又逐渐增增长，称为土土的触变性。。Z处土压力5.桩的端承力常作为基础承承载力问题(太沙基解)太沙基梅耶霍夫型4.4轴向荷载下的的单桩很小6.土的极限端阻阻力影响因素素与施工方法有有关与土性有关与深度有关，，但有临界深深度和临界厚厚度4.4轴向荷载下的的单桩临界深度;桩端进入持力力层深度小于于某一深度时时，端阻力随随深度线性增增大，超过这这一深度时，，其极限端阻力基本保持不不变，该深度度即为临界深深度临界厚度;桩端持力层存存在软弱下卧卧层，且桩端端与软弱下卧卧层的距离小小于某一厚度度时，端阻力将受软弱下下卧层的影响响而降低，该该厚度称为端端阻的临界厚度。。7.沉降曲线4.4轴向荷载下的的单桩假设：a传递函数是线线弹—塑性关系b桩端持力层垂垂直方向上的的地基反力系系数为常数OSOSP1234.4.3单桩的破坏形形式L1124.4轴向荷载下的的单桩(a)屈曲破坏(b)整体剪切破坏坏(c)刺入破坏(a)屈曲破坏—取决于桩身的材材料强度(b)整体剪切破坏坏--取决于侧摩阻力力和桩端阻力，后后者占较大比比例(c)刺入破坏---取决于桩侧摩阻阻力和桩端阻力，前前者占较大比比例4.4轴向荷载下的的单桩正摩阻负摩阻4.4轴向荷载下的的单桩4.4.4桩的负摩阻力力1.负摩阻力的定定义桩周土体因某某种原因发生生下沉，桩侧侧土相对于桩桩向下位移，，使土对桩产产生向下的摩摩阻力，称为为负摩阻力是否产生负摩摩阻力主要看看桩与桩周土土的相对位移移桩周附近地面面大面积堆载载大面积降低地地下水位欠固结土,新填土密集群桩打桩桩引起的固结结再沉降黄土湿陷、冻冻土融解引起起底面下沉2.负摩阻力产生生的原因4.4轴向荷载下的的单桩P2233.中性点及其位位置的确定4.4轴向荷载下的的单桩正、负摩阻力力变换的位置置，称为中性性点，参见表表6-64.负摩阻力的计计算砂土4.4轴向荷载下的的单桩5、减小负摩阻阻力的措施1）填土沉降稳稳定后成桩；；2）预制桩中性性点以上桩身身表面涂一薄薄层沥青；3）预压；4）地基处理。。5）最好的方法法，等地基固固结自然完成成。4.4轴向荷载下的的单桩4.4轴向荷载下的的单桩4.4.5桩的轴向刚度度系数单桩在桩顶处处的刚度系数数，即桩顶发发生单位位移移所对应的力力。桩顶发生单位位轴向位移，，作用用于桩顶的轴轴向力4.4轴向荷载下的的单桩4.4轴向荷载下的的单桩4.1概述4.2桩基础的类型型及构造4.3桩基础的施工工4.4轴向荷载下的的单桩4.5横向荷载下的的单桩4.6群桩基础内力力及位移分析析4.7单桩承载力的的确定4.8群桩作用和桩桩基的竖向承承载力4.9桩基沉降计算算4.10建筑桩基承台台计算4.11桩基础设计主要内内容容桩在水平荷载载下承载能力力极限状态：：（1）桩身在水平平荷载下破坏坏。（2）桩顶水平位位移超过建筑筑物允许变形值值。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意图4.5.1水平荷载下桩桩的工作性状状4.5横向荷载下的的单桩刚性桩桩：桩桩的水水平承承载力力主要要由桩桩的水水平位位移、、桩侧土土的强强度控控制桩的换换算深深度称为刚性桩桩称为柔性桩桩柔性桩桩：桩桩身在在某处处产生生较大大弯矩矩，可可能出出现断裂破破坏。。桩的的水平平承载载力主主要由由桩的水平平位移移和桩桩的材材料强强度控控制。。4.5横向荷荷载下下的单单桩桩的水水平变变形系系数基本假假定：：桩受受水平平外力力作用用后，，桩土土协调调变形形，任一深深度z处产生生的桩桩侧土土水平平抗力力与该点的的水平平位移移成正正比4.5.2水平受受荷弹弹性桩桩的计计算一、方方法;弹性地地基梁梁法4.5横向荷荷载下下的单单桩横向土土抗力力桩的横横向位位移地基系系数4.5横向荷荷载下下的单单桩二、地地基系系数及及其分分布规规律①常数法法：常常数法法假定定地基基系数数沿沿深度度为均均匀分布，，不随随深度度而变变化H0xt常数数法法常数数②“K”法：假假定在在桩身身挠曲曲曲线线第一一挠曲曲零点点所示示深度度处以上上地基基系数数随随深度度增加加呈凹凹形抛抛物线变化化；该该点以以下，，地基基系数数不再再随深深度变化而而为常常数t”k”法H0xt4.5横向荷荷载下下的单单桩③“m”法：假假定地地基系系数随随深度度成正正比例例地增增长．目目前我我国应应用较较多H0xt”m”法4.5横向荷荷载下下的单单桩地基系系数随随深度度变化化的比比例系系数④“c”法：假假定地地基系系数Kh随着深深度成成幂函函数规律律增加加H0xt”c”法4.5横向荷荷载下下的单单桩地基土土的比比例系系数（1）桩的的截面面计算算宽度度b04.5横向荷荷载下下的单单桩三、相相关计计算参参数——形状换换算系系数；；即在在受力力方向向将各各种不同同截面面形状状的桩桩宽度度换算算成相相当的截截面宽宽度——受力换换算系系数；；考虑虑到实实际上上桩侧侧土在承承受水水平荷荷载时时为空空间受受力问问题，简简化为为平面面受力力时所所给的的修正正系数表6-10——桩间相相互影影响系系数4.5横向荷荷载下下的单单桩——桩间净净距——桩在地地面或或最大大冲刷刷线下的的计算算深度度——与外力力作用用平面面相互互平行行所验验算的的一排排桩数n有关的的系数数MNH4.5横向荷荷载下下的单单桩（2）地基基系数数的比比例系系数m宜采用用试验验值，，无试试验资资料时，参参考表表6-7和6-8。◆桩桩侧为为多层层土按范范围围内m值得加权权平均均值。。（3）钢筋筋混凝凝土桩桩的抗抗弯刚刚度建筑桩桩基EI=0.85EcI桥梁桩桩基EI=0.8EhI（4）桩的的水平平变形形系数数单位：：1/m4.5横向荷荷载下下的单单桩四.弹性桩桩的内内力与与位移移计算算（1）确确定定桩顶顶荷载载N0H0M0xz承台底面桩顶与与地面面齐平平4.5横向荷荷载下下的单单桩（2）桩的的挠曲曲微分分方程程4.5横向荷荷载下下的单单桩根据文文克尔尔地基基模型型假设设代入上上式可可得到到利用桩桩顶的的边界界条件件采用幂幂级数数对上上式进进行求求解4.5横向荷荷载下下的单单桩（3）方程程的解解已知依次求求导，，可得得基本原理公式4.5横向荷荷载下下的单单桩（4）桩顶顶横向向位移移和和的的确定①桩端固固定4.5横向荷荷载下下的单单桩4.5横向荷荷载下下的单单桩②桩底支支承于于土层层或岩岩面上上若忽略略桩与与土之之间的的摩擦擦力，，即当桩底底转动动角角时，，桩底底竖向向抗力力引起起的弯弯矩为为4.5横向荷荷载下下的单单桩4.5横向荷荷载下下的单单桩弯矩剪力③简捷算算法横向抗抗力：：剪力弯矩：：转角：：位移：：BbMAbHzaasaaaajaassjjBMAHH:BMAHMBEIMAEIHBEIMAEIHx00200H0H0zM0M0z020zx20x30z+=+=+=+=+=4.5横向荷荷载下下的单单桩④桩侧土土所受受的横横向压压应力力的计计算4.5横向荷荷载下下的单单桩桩顶露露出地地面地下段段据桩顶顶与地地面齐齐平的的公式式，可可计算算相应应参数数。基桩在在地面面处的的位移移4.5横向荷荷载下下的单单桩桩顶的的水平平位移移桩顶的的转角角按悬臂臂梁计计算4.5横向荷荷载下下的单单桩4.5横向荷荷载下下的单单桩桩身最最大弯弯矩位位置和和最大大弯矩矩的确确定2根据最最大弯弯矩截截面剪剪力为为零的的条件件得到到1绘制图图，，从图图中求求得4.5横向荷荷载下下的单单桩4.5横向向荷荷载载下下的的单单桩桩桩的的横横向向刚刚度度系系数数4.5横向向荷荷载载下下的的单单桩桩令令同理理可可变变换换和和于是是4.5横向向荷荷载载下下的的单单桩桩4.1概述述4.2桩基基础础的的类类型型及及构构造造4.3桩基基础础的的施施工工4.4轴向向荷荷载载下下的的单单桩桩4.5横向向荷荷载载下下的的单单桩桩4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.7单桩桩承承载载力力的的确确定定4.8群桩桩作作用用和和桩桩基基的的竖竖向向承承载载力力4.9桩基基沉沉降降计计算算4.10建筑筑桩桩基基承承台台计计算算4.11桩基基础础设设计计主要要内内容容●承台台为为刚刚体体●桩与与承承台台是是刚刚性性连连接接4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.6.1高承承台台桩桩基基础础4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析以承承台台为为脱脱离离体体，，由由静静力力平平衡衡条条件件可可得得总刚刚度度系系数数4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.6.2低承承台台桩桩基基础础4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析地基基系系数数分分布布图图水平平抗抗力力分分布布图图地面面或或局局部部冲冲刷刷线线桩侧侧土土抗抗力力计计算算以以承承台台底底面面为为准准，，此此处处地地基基系系数数为零零，，以以下下线线性性增增大大；；承台台侧侧面面土土抗抗力力自自地地面面算算起起，，地地基基系系数数及及抗抗力力分分布见见图图；；③忽忽略略承承台台底底的的竖竖向向抗抗力力及及摩摩阻阻力力；；承台台转转动动引引起起侧侧面面水水平平位位移移沿沿高高度度成成线线性性变变化化，，其底底面面处处为为零零。。4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析基本本假假设设：：4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析———承台台的的计计算算宽度度4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析若是是对对称称布布置置的的竖竖直直桩桩桩桩基基，，则则有有单桩桩刚刚度度系系数数可可令令由由前前述述的的有有关关公公式式求求得得。通过过上上式式可可求求得得便便可可按按前前述述公公式式计计算算桩桩顶顶荷荷载载。。4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.6.3低承承台台桩桩基基桩桩顶顶荷荷载载的的简简化化计计算算条件件：：水水平平荷荷载载较较小小、、承承台台可可看看成成刚刚性性的的且且埋埋置置深深度度足足够够大大4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析———承台台埋埋置置深深度度内内土土的的重重度度和和内内摩摩擦擦角角———与H作用用方方向向垂垂直直的的承承台台侧侧面面宽宽度度假定定：：水水平平荷荷载载由由承承台台侧侧面面土土的的抗抗力力和和承承台台上上下下两侧侧的的摩摩阻阻力力所所平平衡衡，，忽忽略略承承台台水水平平位位移移和转转角角的的影影响响，，各各桩桩只只发发生生竖竖向向位位移移，，各各桩只只承承受受由由竖竖向向力力和和力力矩矩引引起起的的轴轴向向力力4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析按照照组组合合截截面面的的偏偏心心受受压压问问题题求求解解桩群群组组合合截截面面对对y轴的的惯惯性性矩矩4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析相对对很很小小忽忽略略若为为双双向向受受力力则第第i桩桩桩顶顶轴轴向向力力为为4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析双向向偏偏心心时时4.6.4桥台台桩桩基基础础4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析由于于路路基基填填土土作作用用于于桩桩身身上上的的土土压压力力在在桩桩顶顶引引起起的的荷荷载载4.6群桩桩基基础础内内力力及及位位移移分分析析地面面处处的的弯弯矩矩和和剪剪力力分分别别为为4.6群桩基基础内内力及及位移移分析析地面处处变形形协调调关系系有桩顶的的弯矩矩和剪剪力为为地面处处的弯弯矩和和剪力力分别别为4.6群桩基基础内内力及及位移移分析析4.1概述4.2桩基础础的类类型及及构造造4.3桩基础础的施施工4.4轴向荷荷载下下的单单桩4.5横向荷荷载下下的单单桩4.6群桩基基础内内力及及位移移分析析4.7单桩承承载力力的确确定4.8群桩作作用和和桩基基的竖竖向承承载力力4.9桩基沉沉降计计算4.10建筑桩桩基承承台计计算4.11桩基础础设计计主要要内内容容4.7单桩承承载力力的确确定一按按土阻阻力确确定二按按桩身身材料料强度度①原位试试验确确定②按按理理论公公式确确定③用用经经验公公式计计算4.7.1确定方方法4.7.2单桩承承载力力的试试验确确定1轴向受受压静静载试试验(1)试验装置加载系统测量系统千斤顶加载直接堆载加载4.7单桩承承载力力的确确定次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱(a)立面图图(b)平面图图千斤顶顶加载载装置置示意意图4.7单桩承承载力力的确确定4.7单桩承承载力力的确确定桩顶试试验中中4.7单桩承承载力力的确确定攀枝花花昔格达达岩层层中桩基4.7单桩承承载力力的确确定4.7单桩承承载力力的确确定跨沪宁铁路特大桥沪台4.7单桩承承载力力的确确定(2)试验方方法及及要点点加载方方式：：慢速速维持持荷载载法，，即逐逐级加加载；；加载原原则：：每级级荷载载为预预估极极限荷荷载1/15~1/10；桩顶沉沉降观观测：：每级级加载载后间间隔一一定时时间测测量一次沉沉降；；沉降相相对稳稳定标标准：：沉降降不超超过0.1mm/h，认为为沉降稳稳定，，进行行下一一级加加载；；4.7单桩承承载力力的确确定⑤终止加加载条条件:◄当荷载载沉降降曲线线上有有可判判断极极限承承载力力的陡陡降段段；◄某某级荷荷载作作用下下，桩桩的沉沉降量量为前前一级级荷载载作用用下沉降量量的5陪；◄某某级荷荷载作作用下下，桩桩的沉沉降量量为前前一级级荷载载作用用下沉降量量的2陪，且且经24小时尚尚未稳稳定；；◄已已达到到锚桩桩最大大抗拔拔力或或压重重平台台的最最大重重量；；◄桩桩底支支撑在在坚硬硬岩土土层上上，桩桩的沉沉降量量很小小时，，最大加载载量已已达到到设计计荷载载的2陪；⑥卸卸载与与卸载载沉降降观测测：每每级卸卸载值值为加加载值值的2陪。4.7单桩承承载力力的确确定(3)承载力力的确确定①如如果果荷载载沉降降曲线线有明明显的的陡降降段，，取陡陡降段起点点相应应的荷荷载值值；②如如果果荷载载沉降降曲线线没有有明显显的陡陡降段段，曲曲线比较平平缓，，则根根据桩桩顶沉沉降量量确定定：●一般桩桩取s=40~60mm对应的的荷载载；●大直径径桩可可取s=(0.03~0.06)d对应的的荷载载；●对于细细长桩桩(l/d>80)可取s=60~80mm对应的荷载载。4.7单桩承承载力力的确确定(4)试桩试试验时时间的的选择择①打打入入桩●砂砂土土：不不宜少少于7天；●粉粉土土：不不宜少少于15天；●饱饱和和粘土土：不不得少少于25天；②灌灌注注桩：：桩身身混凝凝土达达到设设计强强度后后进行行。(5)试桩数数量的的有关关规定定同一条条件下下的试试桩数数量不不宜少少于总总桩数数的1%，且不应少少于3根；工工程总总桩数数在50根以内内时不不应少少于2根。4.7单桩承承载力力的确确定2轴向抗抗拔静静载试试验3横向力力静载载试验验4轴向受受压动动力试试验●低应变变法●高应应变法法4.7单桩承承载力力的确确定既可以以确定定桩的的轴向向受压压承载载力，，又可可以检检测桩桩的桩桩身质质量①打入桩桩、震震动下下沉桩桩及桩桩端爆爆扩桩桩1摩擦桩桩的轴轴向受受压容容许承承载力力4.7单桩承承载力力的确确定4.7.3经验公式法法——单桩容许承承载力——桩身截面周周长——桩底面积——桩侧各土层层厚度，冲冲刷线以下下！——震动沉桩对对桩周各土土层摩阻力力和端阻力的的影响系数数——桩端爆扩体体直径和桩桩身直径比比值有关的系系数——桩侧各土层层的极限摩摩阻力和桩桩端土的极限限端阻力4.7单桩承载力力的确定4.7单桩承载力力的确定4.7单桩承载力力的确定4.7单桩承载力力的确定②钻（挖）孔孔灌注桩4.7单桩承载力力的确定——桩身截面周周长，按成成孔桩径计计算。一般般情况下，按按钻头类型型分别比设设计桩径增增大下列数值值:旋转钻为30~50mm，冲击钻为50~100mm，冲抓钻为为100~150mm——钻孔灌注桩桩桩底支承承力折减系系数③打桩公式——桩底地基土土的容许承承载力4.7单桩承载力力的确定2柱桩的轴向向受压容许许承载力①支撑于岩层层上的打入入桩、震动动下沉桩及及管柱4.7单桩承载力力的确定R——岩石试块单单轴抗压极极限强度C——折减系数。。均质无裂裂缝的岩层层采用C=0.45，有严重裂裂缝、风化化或易软化的岩层采采用C=0.34.7单桩承载力力的确定3摩擦桩的轴轴向受拉容容许承载力力②支撑于岩层层上或嵌入入岩层内的的钻（挖））孔灌注桩及管柱柱h——自新鲜岩面面算起的嵌嵌入深度C1，C2——决定于岩层层破损程度度和清底情情况的系数数4.7.4建筑桩基的的单桩轴向向承载力4.7单桩承载力力的确定自学4.1概述4.2桩基础的类类型及构造造4.3桩基础的施施工4.4轴向荷载下下的单桩4.5横向荷载下下的单桩4.6群桩基础内内力及位移移分析4.7单桩承载力力的确定4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力4.9桩基沉降计计算4.10建筑桩基承承台计算4.11桩基础设计计主要要内内容容4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力MNH群桩的承载载力是否等等于独立单单桩的承载载力之和？？桩基的沉降降量是否与与独立单桩桩相同？4.8.1群桩的共同同作用4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力土单桩群桩对嵌岩桩，，认为桩底底平面处地地基所受压压力只分布布在桩底面面积范围内内，群桩基基础各桩的的工作性能能与独立单单桩相同群桩竖向承承载力等于于各独立单单桩承载力力之和，沉沉降量也与与独立单桩桩一致端承桩桩>6d摩擦桩桩4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力单桩群桩当群桩基础础的桩间距距大于6倍桩径时，，桩底的应应力不会发发生重叠，，群桩中的的基桩与独独立单桩的的工作情况况相同，群群桩竖向承承载力等于于各独立单单桩承载力力之和，沉沉降量也与与独立单桩桩一致压力扩散深度4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力当群桩基础础的桩间距距小于6倍桩径时，，桩底的应应力部分发发生重叠，，地基所受受压力无论论在数值及及其影响范范围和深度度上都会明明显增大，，群桩基础础的沉降量量也比独立立单桩大4.8.2桥梁桩基的的竖向承载载力及沉降降计算4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力地基承载力力检算将群桩基础础等效成一一定埋深的的实体基础础，检算桩桩底平面处处的地基承承载力1234MN1234MN4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力——实体基础底底面形心处处的竖向力力，包括承承台底面以上上的竖向力力，桩重及及1234范围内土的重量量——低桩承台底面以上外外力对该平平面处桩群形心的力力矩或高桩桩承台局部部冲刷线以上外力对该平平面处桩群群形心的力力矩——实体基础底底面的面积积和截面模模量——桩底平面处处地基土的的容许承载载力沉降计计算算4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力按照《铁路桥涵地地基基础设设计规范》的规定：当当群桩基础础的桩间距距小于6倍桩径时，，应将桩基基视作实体体基础，按按照明挖基基础沉降检检算的原则则和要求，，验算桩基基的沉降量量和相邻基基础的沉降降差。可采采用与建筑筑桩基相同同的计算方方法计算桥桥梁桩基的的沉降。4.8.3建筑桩基的的竖向承载载力4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力对于3根以上,非端承桩的的桩基础,要考虑群桩桩效应；若若承台底面面土体与承承台底不脱脱开，则考考虑承台承承载能力（（承台效应应）单桩承载力力设计值摩擦桩（P极限承载力力标准值））群桩效应系数抗力分项系数4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力由静载试验验确定基桩桩极限承载载力——侧阻端阻综综合抗力分分项系数4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力承台承载力力计算承台下土的的承载力低低于浅基础础承台内反力力小于外围围,双曲线分布布在动力荷载载下(铁路桥梁)、负摩擦力力(地面下沉);端承桩、饱饱和软土中中沉入密集集桩群等情情况下不考考虑承台承承载力。½B4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力嵌岩桩——嵌岩段的侧侧阻——嵌岩段的端端阻4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力基桩荷载检检算1.荷载效应标标准组合②偏心竖向荷荷载①中心荷载——建筑物重要要性系数4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力2.地震作用效效应组合②偏心竖向荷荷载①中心荷载地震震害调调查表明，，不论桩周周土类别如如何，基桩桩竖向承载载力均可提提高25%4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力抗拔承载力力检算单桩或群桩桩基础呈非非整体破坏坏基桩抗拔极极限承载力力标准值群桩基础受受拔而呈整整体破坏抗拔承载力力验算4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力——基桩或桩土土自重设计计值，地下下水位以下采用浮浮重度——群桩基础所所包围体积积的桩土总总自重设计值除以以总桩数，，地下水位位以下采用浮重度度4.8.2软弱下卧层层检算4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力1时——整体冲剪破破坏FlB0tz

——作用于软弱弱下卧层顶顶面的附加应力4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力——软弱下卧层层经深度修修正的地基基极限承载力标准准值——地基承载力力分项系数数，取1.65——桩群外缘矩矩形面积的的长、短边边长——桩端持力层层压力扩散散角——地面至软弱弱下卧层顶顶面的深度度4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力2时，且持力力层厚度FlB0tzG

4.1概述4.2桩基础的类类型及构造造4.3桩基础的施施工4.4轴向荷载下下的单桩4.5横向荷载下下的单桩4.6群桩基础内内力及位移移分析4.7单桩承载力力的确定4.8群桩作用和和桩基的竖竖向承载力力4.9桩基沉降计计算4.10建筑桩基承承台计算4.11桩基础设计计主要要内内容容4.9建筑桩基沉沉降计算4.9.1单桩的沉降降计算附加应力计计算4.9建筑桩基沉沉降计算明德林附加加应力计算算公式4.9建筑桩基沉沉降计算——端阻力引起起的附加应应力——均匀分布侧侧阻力引起起的附加应应力——三角形分布布侧阻力引引起的附加加应力——桩端阻力比——均匀分布侧侧阻力比——考虑桩径比比的应力影影响系数沉降计计算算4.9建筑桩基沉沉降计算采用单向压压缩分层总总和法计算算土层的沉沉降，并计计入桩身压压缩量（单单桩、不考考虑群桩效效应）——桩身压缩系系数4.9建筑桩基沉沉降计算——桩基沉降计计算经验系系数端承桩摩擦桩需要进行沉沉降计算：