概述4.2桩的类型

4.桩基础

2023/2/41黑龙江工程学院*回顾与思考2023/2/42黑龙江工程学院*3

4.桩基础

桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一。

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土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件。

4.1

概述

2023/2/43黑龙江工程学院*软土层软土层2023/2/44黑龙江工程学院*5

4.桩基础

今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。

在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景。4.1

概述

2023/2/45黑龙江工程学院*6

4.桩基础4.1.1桩基础的组成、作用及使用条件

组成：

若干根基桩和连接于桩顶的承台。作用：将上部结构荷载通过承台传递给基桩，再由基桩传递到

地基土体。

低承台桩基示意图4.1

概述

2023/2/46黑龙江工程学院*7

4.桩基础单桩基础群桩基础承台基桩上部结构荷载4.1概述2023/2/47黑龙江工程学院*承台的作用是将外力传递给各桩并将各桩联成一整体共同承受外荷载。基桩的作用在于穿过软弱的压缩性土层或水，使桩底坐落在更密实的地基持力层上。各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递到桩周土及持力层中。4.1.1桩基础的组成、作用及使用条件2023/2/48黑龙江工程学院*桩基础的适用条件

（1）荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；2023/2/49黑龙江工程学院*桩基础的适用条件（2）当地基计算沉降过大或建筑物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软（高压缩）土层，将荷载传到较坚实（低压缩性）土层，以减少建筑物沉降并使沉降较均匀；（3）重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等。

2023/2/410黑龙江工程学院*桩基础的适用条件

（4）软弱地基或某些特殊土上的各类永久性建筑物；

（5）桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全。

2023/2/411黑龙江工程学院*500kV世博地下输变电工程2023/2/412黑龙江工程学院*

本项目为500千伏大容量全地下变电站，位于静安区，占地南北220米、东西220米。变电站为全地下四层筒体结构，直径为130米，地下结构埋置深度33.5米，建设规模列全国同类工程之首。现场试桩采用扩底桩，扩底桩尺寸为长48.5m，桩径800mm。

由于上海常年地下水位较高，根据勘查报告，该工程底板承受水头达33米，整个工程承受的上拔力达4220000kN，其结构自重约为2490000kN，除结构外尚需增加1730000kN的抗力才能平衡水浮力，即使在设备安装后的正常运营阶段，也要承受达1387043kN的上拔力，因此抗浮设计尤为重要。上海世博500kV地下输变电工程工程背景2023/2/413黑龙江工程学院*桩基础的适用条件

（6）改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。或地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加建筑物抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对建筑物的危害。2023/2/414黑龙江工程学院*上海光源工程－工程概况2023/2/415黑龙江工程学院*上海光源工程－工程概况

上海光源工程（SSRF）是国家重大科学工程，是当今世界上正在设计和建造的中等能量同步辐射光源中性能最好的装置之一。建成后的光源工程将成为我国多学科前沿研究中心和高新技术的开发应用研究基地。

工程位于上海浦东新区张江高科技园区内，占地面积约300亩，建筑面积约为4.5万平方米，总投资约为12亿元。2023/2/416黑龙江工程学院*

上海光源工程场地情况复杂：北临蔡伦路，南临张衡路，东达科苑路，西临华佗路。同时地铁二号线位于工程结构的北部1000m左右，磁悬浮高速铁路位于工程结构的西部500m左右，工程场地周围的振动情况复杂。

上海光源工程的使用工艺对振动方面有极其严格的控制标准：在0.2～100Hz的频率范围内，主体结构基础底板振动控制要求

垂直方向振幅＜1μm，水平方向振幅＜2μm。2023/2/417黑龙江工程学院*上海光源工程－工程概况2023/2/418黑龙江工程学院*上海光源工程桩位布置平面图2023/2/419黑龙江工程学院*桩基础的适用条件（7）河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，位于基础或结构物下面的土层有可能被侵蚀、冲刷，如采用浅基础不能保证基础安全时；（8）需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等。

2023/2/420黑龙江工程学院*海洋构筑物2023/2/421黑龙江工程学院*南投县草屯镇的平林桥跨越乌溪，震中距20km，位于九九峰下，全毁，远处14号公路尖峰桥完好

1999台湾地震

南投县

平林桥全毁2023/2/422黑龙江工程学院*

特点：桩基础如设计正确，施工得当，它具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀，在深基础中具有耗用材料少、施工简便等特点。在深水河道中，可避免（或减少）水下工程，简化施工设备和技术要求，加快施工速度并改善工作条件。2023/2/423黑龙江工程学院*优点将荷载传递到下部好土层,承载力高沉降量小抗震性能好,穿过液化层承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较,施工造价低缺点施工对环境影响制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆，有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩。桩基础特点2023/2/424黑龙江工程学院*25

4.桩基础按承台位置：高承台桩基——承台底面位于地面以上，且常处于水下，水平受力性能差，但施工方便。可避免水下施工及节省基础材料，多用于桥梁及港口工程。

低承台桩基——承台底面位于地面以下，其受力能好，具有较强的抵抗水平荷载的能力，施工不方便。

桩基4.1.2桩基类型2023/2/4254.1.3桩基设计原则按变形控制设计桩基设计的基本要求1.单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；2.桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；3.对位于坡地岸边的桩基应进行稳定性验算。减沉桩－－以减少沉降为目的设置的桩2023/2/4264.1.4桩基设计内容桩基础的设计内容：（1）选择桩的类型和几何尺寸；（2）确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值；（3）确定桩的数量、间距和布桩方式；（4）验算桩基的承载力和沉降；（5）桩身结构设计；（6）承台设计；（7）绘制桩基施工图。2023/2/42728

4.桩基础

按承载性状：摩擦型桩、端承型桩

按施工方法：预制桩、灌注桩按设置效应：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩按桩径大小：小桩(﹤250mm)、中等直径桩(250～

800mm)、大直径桩(﹥800mm)

按使用功能：受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩按截面形状：圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、DX桩等4.2桩的类型基桩分类2023/2/42829

4.桩基础按承载性状分类（荷载传递方式）摩擦型桩摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受端承摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受端承型桩端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受摩擦端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度

和分担荷载比例的不同。2023/2/4292023/2/430

按桩径大小

可分为小桩、普通桩和大直径桩3类。

小桩指桩径≤250mm的桩多用于基础加固(如树根桩)；普通桩指桩径250mm＜d＜800mm的桩，在工业与民用建筑中大量使用，成桩方法和工艺很多。大直径桩则是指桩径≥800mm的桩。此类桩大多数是端承桩。

常用的桩型预制钢筋混凝土桩；沉管灌注桩；钻（挖)孔灌注桩。2023/2/43132

4.桩基础

预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，如锤击桩、振动桩、静压桩等。

灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土而成。如挖孔、钻孔、冲孔成孔灌注桩等。

按施工方法分类2023/2/432分类依据类型亚类按施工方法分预制桩混凝土桩钢桩木桩灌注桩挖孔桩钻（冲）孔灌注桩沉管灌注桩2023/2/433木桩和石桩基础西安灞桥（1834年清道光14年）2023/2/43435

4.桩基础混凝土预制桩

要求：截面边长300500mm，分节长度≤12m。预应力管桩外径300600mm，每节长513m；

优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证。

缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。钢桩要求：直径2501200mm，批量生产。优点：穿透性强，承载能力高，应用方便。缺点：成本高，易锈蚀。木桩要求：桩径160260mm，桩长46m。优点：制作运输方便，打桩设备简单。缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用。预制桩的分类及特点2023/2/43536

4.桩基础预制桩的分类及特点2023/2/4362023/2/437预制桩

4.桩基础2023/2/438预制桩起吊

4.桩基础2023/2/4392023/2/440天津一航局一公司申报的打桩15号船单日22小时沉桩18根，一举创下国内同行业打桩工程速度新纪录

2023/2/441黑龙江工程学院*杭州湾大桥工程：被誉为“定海神针”的杭州湾跨海大桥钢管桩，临时航道的２７０根，深水区四个标段的５１６４根。２００３年１１月１５日，中港二航局“航工桩７号”打桩船打下大桥主体工程第一根钢管桩。多功能打桩船—海力801已打入杭州湾海底的防腐钢管桩

2023/2/443黑龙江工程学院*44

4.桩基础

分类

沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。原理

直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。

特点

能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。

施工关键

桩身的成型和混凝土质量灌注桩的分类及特点2023/2/444桩型:钻、挖孔灌注桩、沉管灌注桩。

混凝土:标号不低于20号，对仅承受竖直力的基桩可用15号(但水下灌注的混凝土仍不应低于20号)。设计直径:钻孔灌注桩一般为0.80~~1.50m，挖孔灌注桩不宜小于1.20m，沉管灌注桩一般0.30~0.60m。就地灌注钢筋混凝土桩的构造2023/2/445桩内钢筋：

应按照内力和抗裂性的要求布设。长摩擦桩：分段配筋。短摩擦桩和柱桩：按桩身最大弯矩通长均匀配筋。桩顶3~5m内设置构造钢筋，孔内钢筋不设弯钩。钢筋骨架有一定的刚性,便于吊装及保证主筋受力后的纵向稳定，主筋不宜过细过少(直径不宜小于14mm，每根桩不宜少于8根)。2023/2/446桩内钢筋：

箍筋应适当加强，箍筋直径一般不小于8mm，中距为200~400mm。对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架上每隔2.0~2.5m设置一道加强箍筋(直径为14~l8mm)。钢筋保护层厚度一般不应小于50mm。钻、挖孔桩的柱桩根据桩底受力情况如需嵌入岩层时，嵌入深度可根据受力情况计算确定，并不得小于0.5m。2023/2/447

桩的截面：方形桩的长度：沉桩设备，一般25~30m以内，分节长度一般不超过12m，沉桩时在现场连接到所需长度桩身混凝土：不低于Ｃ25桩身配筋：满足起吊、运输、沉桩和使用各阶段的内力；主筋19~25mm，8根，最小含筋率0.8%。箍筋6~8mm，间距l00~200mm，桩尖处所有的主筋弯在一起焊在一根蕊棒上。桩头方格网片三层加增桩头强度。钢筋保护层厚度35mm。20~25mm的钢筋吊环。2023/2/448管桩：预制工厂以离心旋转机生产类型：

普通钢筋混凝土、预应力混凝土规格：

大多用直径为400、500、600、800、1000mm，管壁厚度分为80、100、110、130mm，混凝土标号C2