《桩基基础知识培训》

《桩基基础知识培训》第一页，共82页。主要内容1.概述桩的功能及类型2.桩的承载机理3.单桩承载力4.桩基础设计第二页，共82页。软土层第三页，共82页。第一节

概述一、桩的应用1.历史十九世纪以前，木桩7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进步铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩(1897,Raymond)第四页，共82页。2.特点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环境影响,

预制桩施工噪音,

钻孔灌注桩的泥浆有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩第五页，共82页。3.适用条件(1)水上建筑物(2)深持力层,高地下水位(3)抗震地基(4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器

第六页，共82页。承台:将几个桩结合起来传递荷载1.低承台桩基

承台在地面以下,承台本身可承担部分荷载2.高承台桩基

承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥软土层二、桩基础的类型（按承台位置分类）第七页，共82页。低承台桩基第八页，共82页。高承台桩基第九页，共82页。No结构与地质资料桩型、桩长、桩距确定桩数n=P/R桩基中基桩承载力验算软弱下卧层验算实体深基础验算承台设计沉降计算桩基础的设计步骤四、第十页，共82页。4.2桩的类型承载性状施工方法成型方式效应材料形状按尺寸软土层按不同的分类标准，叫法不同。4.2.1桩的分类第十一页，共82页。一、按承载性状分类Q=Qp+QsTipresistance,Skinfriction端承型桩主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩擦型桩主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长径比不很大，桩端土为粘土、粉土、砂土等端承型桩摩擦型桩端承桩摩擦端承桩（嵌岩桩）摩擦桩端承摩擦桩第十二页，共82页。二、按材料：

木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管（型钢）桩、复合桩钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土（离心预制）、高强混凝土第十三页，共82页。三、按形状按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩第十四页，共82页。桩身第十五页，共82页。横断面第十六页，共82页。四、按尺寸按断面(直径）的大小：大直径桩:d800mm;小直径桩：d250mm；中等直径桩：250<d<800mm。按长度（长径比）：长桩:40m<L≤80m；短桩：L≤15m；

中长桩：15m<L≤40m；超长桩：L>80m

第十七页，共82页。五、按施工方法施工方法也即沉桩方法1预制桩Prefabricatedpile

挤土桩，部分挤土桩2现场灌注桩Castinplace

非挤土桩，部分挤土桩第十八页，共82页。1预制桩2现场灌注桩气锤打入振动沉桩静压桩引孔,部分挤土,

大面积地面隆起不引孔,挤土桩成孔方法人工挖孔螺旋钻正反循环—地下水以下泥浆护壁冲击,夯扩,爆破沉管灌注浇注法水上水下其他第十九页，共82页。振动沉桩预制桩10~13mPilePoint第二十页，共82页。人工挖孔桩第二十一页，共82页。螺旋钻

第二十二页，共82页。

扩底桩人工挖孔扩孔桩第二十三页，共82页。挤扩桩（支盘桩）第二十四页，共82页。六、按桩的成桩方式效应分类：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩1）挤土桩：实心预制桩、下端封闭的管桩、以及沉管灌注桩成桩效应：粘土：打桩→抗剪强度降低→停一定时间可恢复。无粘土：抗剪强度提高。2）部分挤土桩：H型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩成桩效应：影响不大。3）非挤土桩：钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩成桩效应：侧阻力有所降低。第二十五页，共82页。4.3单桩承载力

Bearingcapacityofasinglepile4.3.1单桩轴向荷载的传递机理（单桩的工作性能）桩顶荷载一般为：轴向力、水平力、弯矩1.桩身轴力和截面位移（桩的荷载传递）

在外载作用下，土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成。在外力作用下，桩侧摩阻力开始抵抗打桩时的荷载，桩工作状态时随着外载的作用，开始摩阻力发挥作用，只有当桩端产生位移，端阻力才逐渐开始作用。第二十六页，共82页。2.影响荷载传递的因素主要影响荷载传递的因素：长径比l/d根据长径比l/d桩的分类：短桩：l/d＜10中长桩：l/d=10~40长桩：l/d=40~100超长桩：l/d＞100第二十七页，共82页。2.影响荷载传递的因素（1）桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es对于中长桩：Eb/Es增大，桩端分担荷载的比例增加。（2）桩土刚度比Ep/Es对于中长桩：Ep/Es增大，桩端分担荷载的比例增加。Ep/Es超过1000后，影响不大。当Ep/Es＜10端阻接近零，因此：对于砂桩、碎石桩、灰土桩等，应按复合地基设计。第二十八页，共82页。当桩长增大(例如l／d＞25)时，桩端分担荷载减少。因桩身压缩变形大，桩端反力尚未发挥，桩顶位移已超过实用所要求的范围，此时传递到桩端的荷载极为微小。因此，很长的桩实际上总是摩擦桩，用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的。(4)长径比l/d第二十九页，共82页。单桩的破坏形式屈曲破坏—取决于桩身的材料强度整体剪切破坏--取决于桩端土的支承力刺入破坏---取决于桩周土强度第三十页，共82页。屈曲破坏—取决于桩身的材料强度桩的直径比较小且穿过桩周土的抗剪强度比较低（如淤泥等软土），桩端进入比较坚硬的岩石，一般端承桩和嵌岩桩属于屈曲破Q-S曲线（荷载-沉降）出现急剧破坏的陡降段，其沉降量很小，有明确的破坏荷载。桩的承载力取决于桩身材料强度第三十一页，共82页。整体剪切破坏--取决于桩端土的支承力Q-S曲线有明显的拐点，有陡降段，有明显的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的支承力。一般桩基属于本情况。第三十二页，共82页。刺入破坏---取决于桩周土强度当桩周土和桩尖土的抗剪强度比较均匀时，桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏。桩顶荷载主要由桩侧阻力来承担，桩端阻力极微，桩的沉降量较大。Q-S曲线为“渐进破坏”的缓变型，无明显拐点。桩的承载力主要取决于桩周土的抗剪强度第三十三页，共82页。4.3.2单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：桩身材料强度地层支承力极限承载力：承载力特征值：安全系数K=2第三十四页，共82页。单桩竖向承载力特征值确定方法:静载荷试验按土的抗剪强度指标确定按经验公式确定第三十五页，共82页。1.静载荷试验获得单桩承载力最可靠的方法次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱第三十六页，共82页。第三十七页，共82页。锚桩桁架法,2400吨第三十八页，共82页。桩顶试验中第三十九页，共82页。1、进行静载试验的工程：静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，其除了考虑到地基土的支承能力外，也计入了桩身材料强度对于承载力的影响。对于地基基础设计等级：甲、乙级建筑物必须通过静载荷试验。对于地基条件复杂，桩施工质量可靠性低等建筑桩基必须通过载荷试验。第四十页，共82页。2、试验数量：在同一条件下的试验数量，不宜少于总数的1%，并不少于3根。工程总桩数在50根以内时不应少于2根。3、预制桩完成后的间歇时间：时间要求：砂类土间歇时间不少于10天；粉土和粘性土不少于15天；饱和粘性土不少于25天。原因：对于预制桩，由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散，土体因打桩扰动而降低的强度随时间逐渐恢复，为了使试验能真实反映桩的承载力。第四十一页，共82页。单桩竖向承载力特征值确定方法:按规定确定Qu，第四十二页，共82页。2.确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式

《地基基础规范》指出：单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定：（1）单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。单桩竖向承载力特征值取单桩竖向静载荷试验所得单桩竖向极限承载力除以安全系数2。（2）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标准贯入试验参数确定。（3）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：式中：桩端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得。第四十三页，共82页。4.5桩的负摩问题负摩阻正摩阻第四十四页，共82页。(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解负摩阻4.5.1负摩擦的产生条件引起桩侧负摩阻力的条件是，桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。第四十五页，共82页。负摩擦力的确定：负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力,对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向4.5.2负摩擦力的计算第四十六页，共82页。4.6桩的平面布置原则桩的平面布置实例第四十七页，共82页。桩的平面布置实例第四十八页，共82页。4.6桩的平面布置原则4.6.1一般原则2.桩基中各桩受力应比较均匀，布桩时应尽可能使上部荷载的中心与群桩的横截面形心重合或接近；1.当承台承受偏心作用时，应增加桩基横截面的惯性矩，对群桩基础，宜采用外密内疏的布置方式；第四十九页，共82页。3.桩的中心距桩的间距过大，承台体积增加，造价增加，有时基础间的空间不允许；桩的间距过小，桩的承载能力不能充分发挥，且给施工带来较大困难。一般情况下：大面积桩群，桩的最小中心距还应适当加大。第五十页，共82页。桩在平面上可布置为：方形（或矩形）、三角形、多边形、梅花形；条形基础下的桩，可采用单排或双排，也可采用不等距。

柱下桩基墙下桩基圆（环）形桩基4.6.2布桩方法举例第五十一页，共82页。对横墙下桩基，可在外纵墙之外设一至二根“探头”桩。在有门洞口的墙下布桩应将桩设置在门洞的两侧。外纵墙下"探头"桩"探头"桩架式承台重墙下架式承台桩第五十二页，共82页。4.7桩基承台设计类型：柱下独立承台、柱下或墙下条形承台梁、筏板承台和箱形承台。作用：是将桩联结成一个整体，并把建筑物的荷载传到桩上，因而承台应具有足够的强度、刚度。桩基承台设计内容：构造；计算：受弯、受冲切、受剪、局压承载力，第五十三页，共82页。4.7.1桩基承台构造要求1.承台的平面尺寸和厚度：厚度≥300㎜，宽度≥500㎜。平面尺寸：承台边缘至边桩中心距离不应小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分应≥150㎜，对于条形承台梁应≥75㎜。筏形、箱形承台：承台板厚度：宜≥250㎜，且板厚与计算取段最小跨度之比不宜小于1/20。第五十四页，共82页。2.混凝土：≥C20。3.钢筋保护层厚度：台底钢筋的混凝土保护层厚度宜≥70㎜。当有混凝土垫层时不应小于40㎜，第五十五页，共82页。4.钢筋配置：承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，宜双向均匀配置，钢筋直径宜≥φ10，间距应满足100～200㎜；对于三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面3根钢筋相交围成的三角形，应位于柱截面范围以内[见图]。承台梁的纵向主筋应≥φ12，架立筋≥φ10，箍筋直径≥φ6。筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同。第五十六页，共82页。5.桩顶与承台的连接构造桩顶嵌入长度：为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶应嵌入承台一定长度，对大直径桩宜≥100㎜；对中等直径桩宜≥50㎜。桩顶主筋锚固长度：混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度宜≥30倍钢筋直径（Ⅰ级）,≥35倍（Ⅱ、Ⅲ级）对于抗拔桩基应≥40倍。第五十七页，共82页。6.承台之间的连接构造单桩桩基承台宜在双向设置联系梁。两桩桩基承台：宜在其短向设置联系梁。有抗震要求的柱下独立承台：宜在双向设置联系梁。联系梁顶面宜与承台顶位于同一标高，梁宽应≥250㎜，梁高可取承台中心距的1/10～1/15。配筋：计算、构造。第五十八页，共82页。第五十九页，共82页。7.承台埋深：应≥600㎜；在季节性冻土等地区≥1000㎜。保证承台周围填土质量、密实性。d第六十页，共82页。4.8桩基础设计的一般步骤①进行调查研究，场地勘察，收集资料；②综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层；③选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；④确定单桩承载力；⑤根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；⑥根据桩的平面布置，初步拟定承台的轮廓尺寸及承台底标高；第六十一页，共82页。⑦验算作用与单桩上的竖向和横向荷载；⑧验算承台尺寸和结构强度；⑨必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，当桩端下有软弱下卧层时，验算软弱下卧层的地基承载力；⑩单桩设计、绘制桩和承台的结构及施工详图。第六十二页，共82页。4.8.1必要的资料准备建筑物类型及规模;岩土工程勘查报告;施工机具和技术条件;环境条件;检测条件;及当地桩基工程经验等。第六十三页，共82页。4.8.2选定桩型，确定单桩竖向及水平承载力1、桩型、截面和桩长的选择。桩型：上部结构的型式、荷载、地质条件、环境条件及当地的施工条件和经验。第六十四页，共82页。从楼层数和荷载大小来看（如为工业厂房可将荷载折算为相应的楼层数）：

10层以下的，可考虑采用直径500㎜左右的灌注桩和边长为400㎜的预制桩；10～20层的可采用直径800～1000的灌注桩和边长为450～500㎜的预制桩；20～30层的可用直径1000～1200㎜的钻（冲、挖）孔灌注桩和边长大于等于500㎜的预制桩；30～40层的可用直径大于1200㎜的钻（冲、挖）孔灌注桩和边长为500～550㎜的预应力管桩和大直径钢管桩；楼层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m。第六十五页，共82页。截面尺寸：实心方桩边长为300㎜～500㎜L=25～30m（现场预制）L≤12m（工厂预制）第六十六页，共82页。地质条件:一般当土中存在大孤石、废金属以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩难以穿透；当土层分布很不均匀时，混凝土预制桩的预制长度难以控制；在场地土层比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。第六十七页，共82页。桩长：1）桩的长度主要取决于桩端持力层的选择。桩端最好选择在进入坚硬土层或岩层，采用嵌岩桩或端承桩；当坚硬土层埋藏很深时，宜采用摩擦桩基，桩端应尽量达到低压缩性、中等强度的土层上。2）桩端进入持力层的深度（1~3d）：粘性土、粉土≥2d，砂类土≥1.5d,碎石类土≥1d,当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度≥4d,嵌岩桩进入微风化或中等风化的岩体的最小深度≥0.5m.第六十八页，共82页。3)当硬持力层较厚且施工条件允许时，桩端进入持力层的深度尽可能达到桩端阻力的临界深度,以提高桩端阻力.临界深度:砂、碎石类土临界深度=（3～10）d（d为桩径）粘性土、粉土临界深度=（2～6）d嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。第六十九页，共82页。4）同一建筑物避免同时采用不同类型的桩（如用摩擦桩和端承桩，但用沉降缝分开除外）。5）同一基础相邻桩的标高差，对于非嵌岩端承桩不宜超过相邻桩的中心距，对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长的1/10。6）桩长、桩型初步确定后，即可定出桩的截面面积，并初步确定承台的底面标高。7）一般建筑物层数多、荷载大，宜采用大直径的桩。尤其是大直径的人工挖孔桩。目前国内最大人工挖孔桩的直径为5m。第七十页，共82页。确定桩型、桩长后，可初步确定桩的截面尺寸。→承台埋深：满足结构和施工要求。→确定单桩竖向及水平承载力。2.确定单桩竖向及水平承载力第七十一页，共82页。4.9.5桩的质量检验桩基础属于地下隐蔽工程，尤其是灌注桩，极易出现缩颈、夹泥、断桩或沉渣过厚。目的：检验桩身结构的完整性和单桩承载力，并进行施工监督、现场记录和质量检验。第七十二页，共82页。桩的质量检验方法：（1）开挖检查：桩顶标高、桩的位置（轴线）、桩顶质量（完整性和混凝土强度）。（2）抽芯法：在灌注桩身内钻孔（直径100～150㎜），取混凝土芯样进行观测和单轴抗压强度试验，了解混凝土有无离析、空洞、桩底沉渣和夹泥等现象。（3）声波透视法：检测桩身完整性，即缺陷位置、程度。利用超声波在不同混凝土中传播速度检验桩身质量。第七十三页，共82页。（4）动测法：PDA（打桩分析仪）大应变测定法，检测单桩承载力。PIT（桩身完整性分析仪）包括锤击激振等小应变动测。检测数量：小应变：灌注桩，100%，预制桩，50%

大应变：灌注桩，30%，预制桩，20%第七十四页，共82页。复合地基第七十五页，共82页。部分土体被增强或被置换，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的人工地基。常见的方式有：水泥土搅拌桩复合地基;CFG(水泥粉煤灰碎石桩）复合地基；旋喷桩复合地基；灰土挤密桩或土挤密桩复合地基等等。第七十六页，共82页。桩基与复合地基有什么区别：复合地基和桩基两种相同之处，都是在天然地基不能满足设计承载力要求情况下，考虑桩土共同承担上部荷载。复合地基和桩基之间的区别应该从以下几个方面考虑：1.传力路径桩基较复合地基传力更明确。桩基：上部荷载-承台-桩-桩间土。复合地基：上部荷载-垫层-加固层（桩土混合区域）。2.荷载传递深度复合地基处理深度较桩基要浅，其目的还是以处理地基提高地基土的承载力为目的。桩基础则是其作用是将上部结构荷载通过桩身传到地基深部强度较高、压缩性较小的岩(土)层上，从而提供更高的承载能力并减小基础沉降和不均匀沉降。第七十七页，共82页。3.处理目的复合地基的目标是提高地基的承载力，改善地基土性能。桩基的目的是把上部作用直接传递到深层持力层，但其在承台下部受力机理则与复合地基差不多。4.桩身材料复合桩基，为全刚性。复合地基：散体，半刚，刚。5.桩土共同作用桩基考虑桩身尺寸效应，复合地基则不然。这反映出，桩基中的基桩可以单独分离出来考虑受力计算，而复合地基必须作为整体进行研究，单独剥离出来基桩将毫无意义。6.建筑物基础埋深桩基时不宜小于建筑物高度的1/18;天然地基和复合地基时不宜小于建筑图高度的1/15。第七十八页，共82页。问题汇总1、勘察报告上提参数的依据。答：两个途径，一是规范，而是试验。2、同一栋楼内桩长差距较大有什么影响。答：如果是设计图纸本身就是长短桩，那就是合理的，如果是施工的时候出现了长短桩，是要分析原因的，一般要处理