基础工程 第三章 桩基础与深基础课件

第三章桩基础与深基础3.1概述桩基础与深基础能把上部结构传来的荷载传递到深层坚硬土层中，因此桩基础与深基础具有承载力大、沉降变形小、既抗压又抗拔、抗震性能好以及便于机械化文明施工等优点。桩基础与深基础在大中型建筑工程中获得广泛应用。一、桩基础与深基础适用范围由于桩基础与深基础具有上述一系列优点，工程中遇到以下情况通常采用桩基础或深基础方案。

(1)天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物；

(2)天然地基承载力基本满足要求，但沉降量过大的建筑物；

(3)重型工业厂房和荷载很大的高层或超高层建筑物；

(4)软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物；

(5)承受较大水平力和力矩以及上拔力的高耸结构物；

(6)需要降低振动影响的动力机器基础，或需要采取抗震措施的建筑物；

(7)地基土有可能被水冲刷的桥梁基础；二、深基础的类型常用的深基础类型包括：桩基础、大直径桩墩基础、沉井基础、地下连续墙基础、桩箱基础等。三、深基础的特点深基础的承载力高、深基础施工需专门设备、施工技术及方法复杂、深基础造价高、工期长。1

3.2桩及桩基础的分类一、桩按承载性状分类

1、摩擦型桩摩擦型桩是桩侧阻力分担荷载较多的桩。当桩侧阻力分担荷载的比例接近100%时称为摩擦桩，否则为端承摩擦桩。2、端承型桩端承型桩是桩端阻力分担荷载较多的桩。当分担比接近100%称为端承桩，否则为摩擦端承桩。二、桩按使用功能分类图3.1桩按承载性状分类按使用功能不同桩可分为：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩等。三、按桩身材料分类桩按所用材料不同可分为：木桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩。四、按桩的施工方法分类按桩的施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类：1、预制桩（木桩、钢桩、钢筋混凝土桩）预制桩是预先在工厂或现场制作好的桩，其截面形状多为圆形或方形，钢桩也有采用H形截面的。预制桩的沉桩工艺可有以下三种：

1)锤击沉桩法；2)振动沉桩法；3)静力压桩法。22、灌注桩（素混凝土桩、钢筋混凝土桩）灌注桩是在现场灌注混凝土形成的桩。按成孔工艺不同，可分为以下7种：

(1)钻孔灌注桩

(2)冲孔灌注桩

(3)沉管灌注桩

(4)夯压成型灌注桩

(5)钻孔孔底压浆桩

(6)扩底灌注桩

1)机械成孔人工扩底桩

2)人工挖孔扩底桩

3)机械成孔扩底桩(7)嵌岩灌注桩图3.2沉管灌注桩施工过程五、按成桩挤土效应分类1、非挤土桩

(1)钻孔灌注桩

(2)人工挖孔灌注桩2、部分挤土桩

(1)预钻孔打入式预制桩

(2)打入式钢管桩3、挤土桩

(1)沉管灌注桩

(2)打入式实心钢筋混凝土预制桩

图3.3夯压成型灌注桩3

二、单桩竖向承载力特征值

式中——安全系数，取。三、单桩抗拔极限承载力标准值

(1)对甲级和乙级建筑桩基，应按单桩抗拔静载荷试验确定其抗拔极限承载力标准值；

(2)如无当地试验时，对丙级建筑的群桩基础，可按以下规定计算：1)群桩呈非整体破坏时：

式中——第

i层土抗压极限侧阻力标准值，查规范或表8.5确定。

——抗拔系数：砂土取0.5~0.7；黏性土、粉土取0.7~0.8，长径比小于20时取小值。2)群桩呈整体破坏时：图3.6单桩抗拔承载力计算简图式中——桩群外围周长。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，桩的抗拔承载力验算采用安全系数为2，其验算式为：

式中——基桩自重。5四、单桩水平承载力特征值

(1)对甲级和乙级建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载荷试验确定；

(2)对于混凝土预制桩、钢桩、配筋率大于的灌注桩，取静载荷试验测得的桩顶位移所对应荷载为水平承载力特征值；

(3)对于配筋率小于的灌注桩，取单桩水平静载荷试验测得的临界荷载为单桩水平承载力特征值：；

(4)当缺少单桩水平静载荷试验资料时，按下式估算桩身配筋率小于的灌注桩的单桩水平承载力特征值：；

(5)当缺少单桩水平静载荷试验资料时，按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于的灌注桩的单桩水平承载力特征值：。以上两式中各计算参数均按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008及相应规范规定取值。

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五、桩身材料强度验算按轴心受压柱验算：

六、群桩竖向承载力1、群桩效应(承台效应)

(1)群桩效应的定义由于承台、桩、土相互作用，使群桩中各基桩

的荷载沉降性状与相同地质条件和设置方法的独立单桩有显著差别，这种现象被称之为群桩效应。具体表现为群桩承载力常常不等于其中各单桩承载力之和。通常用群桩效应系数来衡量群桩基础中各单桩的平均承载力比独立单桩降低或提高的幅度。(2)端承型群桩基础的群桩效应由于端承型桩的桩尖持力层是坚硬的土层，群桩基础工作时沉降较小，承台对桩间土的压迫不大，所以各桩相互影响较小。端承型群桩基础中各桩的工作性状接近于独立单桩，群桩基础的承载力等于各单桩的承载力之和，群桩效应系数。

(3)摩擦型群桩基础的群桩效应

1)高承台情况：由于桩群可以沉降较大，桩侧土体在剪应力、压应力共同作用下密度得到提高，使桩侧阻力和桩端阻力都有可能提高，也可能使桩端土层超载而发生破坏，所以，高承台群桩的群桩效率系数可能小于1，也可能大于1。具体由承台刚度、土性、桩距等许多因素决定。

2)低承台情况：低承台群桩的工作性状也与高承台群桩相似，但由于低承台与土接触，可传递一部分荷载，也可限制桩的刺入破坏，所以低承台群桩的群桩效率系数一般大于１的情况较多。7

2、群桩承载力特征值计算根据群桩效应分析，群桩竖向承载力特征值按以下规定计算：

1)对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩承载力特征值。即群桩竖向承载力特征值为单桩竖向承载力特征值之和。

2)对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值：复合基桩承载力特征值

a上部结构整体刚度较好、体型简单的建(构)筑物；

图3.11承台下基桩划分b对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性结构；

c按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；d软土地基的减沉复合疏桩基础。

3)考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值：

式中——承台效应系数，按规范表格确定；——承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值；

——计算基桩所对应的承台底净面积。

4)群桩竖向承载力特征值为承台下各基桩竖向承载力特征值之和。8八、桩的负摩阻力1、产生负摩阻力的条件和原因土对桩产生向下的摩阻力称为负摩阻力。其产生条件和原因如下：

(1)土对桩产生向下的沉降位移；

(2)桩周围欠固结土在自重作用下产生沉降；

(3)大面积地面堆载引起桩周围土体沉降；

(4)地下水位降低引起桩周围土体沉降。2、负摩阻力的估算

(1)按持力层土性计算中性点位置；图3.13桩的负摩阻力分布与位移、轴力的关系

(2)负摩阻力强度计算

1)取无侧限抗压强度值：；

2)按中性点覆盖压力计算：；为第层土侧压力系数。

(3)下拉荷载的计算：3、减小负摩阻力的措施(1)控制大面积地面堆载；

(2)避免大量抽取地下水；

(3)当桩穿越深厚欠固结土层时，可采取曾滑措施。10

四、桩基础验算1、单桩承载力验算中心荷载作用：偏心荷载作用：水平荷载作用：

2、群桩承载力及沉降验算

按实体基础计算(群桩效率系数小于1)：，3、桩基负摩阻力验算

1)摩擦型桩基础：

a取中性点以上侧阻力为零验算单桩承载力：

b当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降敏感，应将