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1、8.1 概述概述8.2 竖向荷载下单桩受力性状竖向荷载下单桩受力性状8.3 桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算8.4 桩基沉降计算桩基沉降计算8.5 桩基水平承载力桩基水平承载力8.6 桩身受压承载力与抗裂计算桩身受压承载力与抗裂计算8.7 承台设计计算承台设计计算8.8 桩基础设计与应用举例桩基础设计与应用举例 第第8章章 桩基础桩基础 8.1 概述概述8.1.1桩基础概念和作用桩基础概念和作用 桩基础桩基础又称桩基又称桩基，是一种深基础，它是由延伸到地层深部的基桩和连结，是一种深基础，它是由延伸到地层深部的基桩和连结桩顶的承台组成。桩基可以承受竖向荷载，也可以承受横向荷载。桩顶的承台组成
2、。桩基可以承受竖向荷载，也可以承受横向荷载。a）低承台桩基）低承台桩基 b）高承台桩基）高承台桩基 c）水平受荷桩基）水平受荷桩基图图8-1 桩基础示意图桩基础示意图 基桩：基桩：指群桩基础中的单桩。指群桩基础中的单桩。复合基桩：复合基桩：指单桩及其对应面积的承台底地基土组成复合承载基桩。指单桩及其对应面积的承台底地基土组成复合承载基桩。桩基础功能是通过桩身侧壁摩阻力和桩端阻力将上部结构的荷载传递桩基础功能是通过桩身侧壁摩阻力和桩端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。到深处的地基上。上海浦东上海浦东88层高层高420.5 m的金贸大厦，桩基础的桩入土深度超过的金贸大厦，桩基础的桩入土深度超
3、过80 m。事实上，桩基础已经成为松软深厚地基上高层建筑的主要基础形式。事实上，桩基础已经成为松软深厚地基上高层建筑的主要基础形式。1893年美国芝加哥人工挖孔桩的问世。年美国芝加哥人工挖孔桩的问世。挖孔桩问世约挖孔桩问世约5050年后，随着大功率钻孔机具研制成功，钻孔灌注桩也年后，随着大功率钻孔机具研制成功，钻孔灌注桩也首先在美国问世。首先在美国问世。现在现在:木桩、钢筋混凝土预制桩、钻孔灌注桩、钢板桩；常压灌注木桩、钢筋混凝土预制桩、钻孔灌注桩、钢板桩；常压灌注混凝土桩、高压灌注桩、超流态混凝土桩等。混凝土桩、高压灌注桩、超流态混凝土桩等。发展概况：发展概况：5000年的发展历史。年的发展
4、历史。1、用于荷载大且对地基沉降要求严格的高层建筑基础；、用于荷载大且对地基沉降要求严格的高层建筑基础；2、道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础、道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础3、基坑护坡工程桩墙；、基坑护坡工程桩墙；4、工业场房基础；、工业场房基础；5、油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础；、油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础；6、抗震工程、滑坡治理工程；、抗震工程、滑坡治理工程；7、基础托换工程；、基础托换工程；8、精密机械设备基础；、精密机械设备基础；9、复合地基箱桩基础等其它工程。、复合地基箱桩基础等其它工程。8.1.2 桩基础的应用范围桩基础的应用范围 桩基可应用于各种工程地质条件和各种
5、类型的建筑工程，尤其适用于建桩基可应用于各种工程地质条件和各种类型的建筑工程，尤其适用于建造在软弱地基上高层、重型建（构）筑物。造在软弱地基上高层、重型建（构）筑物。桩基础主要用于高层建筑基础；道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础；桩基础主要用于高层建筑基础；道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础；工业场房基础，精密机械设备基础；油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础；工业场房基础，精密机械设备基础；油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础；抗震工程、滑坡治理工程，基础托换工程等工程领域。抗震工程、滑坡治理工程，基础托换工程等工程领域。桩基作为深基础桩基作为深基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降具有承
6、载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降速率低而收敛快等特性。速率低而收敛快等特性。桩基础缺点：桩基础缺点：桩基础工程造价较高；桩基础的施工比一般浅基础复桩基础工程造价较高；桩基础的施工比一般浅基础复杂（但比沉井、沉箱等深基础简单）；以打入等方式沉桩存在振动及噪杂（但比沉井、沉箱等深基础简单）；以打入等方式沉桩存在振动及噪音等环境问题；泥浆护壁钻孔灌注桩对场地环境卫生带来影响。音等环境问题；泥浆护壁钻孔灌注桩对场地环境卫生带来影响。现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低软 土 层新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩,每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承载力
7、高承载力高大直径钻孔大直径钻孔桩桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩8.1.3 桩基础的分类桩基础的分类1按承载性状分类按承载性状分类 根据摩阻力和端阻力占外荷载的比例大小将桩基分为摩擦型桩（纯根据摩阻力和端阻力占外荷载的比例大小将桩基分为摩擦型桩（纯摩擦桩、端承摩擦桩）和端承型桩（纯端承桩、摩擦端承桩）两大类。摩擦桩、端承摩擦桩）和端承型桩（纯端承桩、摩擦端承桩）两大类。a）摩擦型桩）摩擦型桩 b）端承型桩）端承型桩图图8-2 桩的承载性状桩的承载性状 1）纯摩擦桩。）纯摩擦桩。在极限承载力状态在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受，桩端阻下，桩顶荷
8、载由桩侧阻力承受，桩端阻力忽略不计。例如，桩底残留虚土或沉力忽略不计。例如，桩底残留虚土或沉渣的灌注桩；桩端脱空的打入桩等。渣的灌注桩；桩端脱空的打入桩等。2）端承摩擦桩。）端承摩擦桩。在极限承载力状在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，桩端阻力占少量比例。例如，置于软塑桩端阻力占少量比例。例如，置于软塑状态粘土中的长桩。状态粘土中的长桩。3 3）端承桩。）端承桩。在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。当桩的在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。当桩的长径比较小长径比较小(小于小于10)10)，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中、微
9、，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩中时，桩侧阻力可忽略不计，属端承桩。风化及新鲜基岩中时，桩侧阻力可忽略不计，属端承桩。4 4）摩擦端承桩。）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。在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。通常桩端进入中密以上的砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基通常桩端进入中密以上的砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧阻力虽属次要，但不可忽略。岩顶面。这类桩的侧阻力虽属次要，但不可忽略。2按成桩方式分类按成桩方式分类 1）非挤土桩。）非挤土桩。干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌干作
10、业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩，这类在成桩过程中基本上对桩相邻土不产生挤土效应的桩。注桩，这类在成桩过程中基本上对桩相邻土不产生挤土效应的桩。2）部分挤土桩。）部分挤土桩。当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大直当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大直径预制或灌注桩的施工方法；或打入部分敞口桩，如部分挤土沉管灌注径预制或灌注桩的施工方法；或打入部分敞口桩，如部分挤土沉管灌注桩，预钻孔打入式预制桩，打入式敞口桩等。桩，预钻孔打入式预制桩，打入式敞口桩等。3）挤土桩。）挤土桩。打入式预制桩或沉管灌注桩，在成桩过程中，桩周围土打入式预制桩或沉管灌注桩，在成桩过程中，桩周围土被
11、压密或挤开，使周围土层受到严重挠动，土的原始结构会遭到破坏。被压密或挤开，使周围土层受到严重挠动，土的原始结构会遭到破坏。3按桩径大小分类按桩径大小分类8.1.4 常用桩的类型及其适用性常用桩的类型及其适用性1预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩 1）制造质量高、耐久性好；承载力较高且易于保证。）制造质量高、耐久性好；承载力较高且易于保证。2）钢筋配筋量大、打桩荷载可能比桩身承载能力大。）钢筋配筋量大、打桩荷载可能比桩身承载能力大。3）打桩噪音大、挤土量大、桩径小，地层及桩长受限。）打桩噪音大、挤土量大、桩径小，地层及桩长受限。4）接桩难度大。钢板焊接法、法兰盘法及硫磺胶泥浆锚法等。）接桩难度大。
12、钢板焊接法、法兰盘法及硫磺胶泥浆锚法等。预制桩根据沉桩方法可分为锤击桩、振动沉桩及静压桩等。锤击桩沉预制桩根据沉桩方法可分为锤击桩、振动沉桩及静压桩等。锤击桩沉桩的实际深度应根据桩位处桩端土层的深度而确定。施工时以最后贯入度桩的实际深度应根据桩位处桩端土层的深度而确定。施工时以最后贯入度和桩尖设计标高两方面控制。最后贯入度系指沉至某标高时，每次锤击的和桩尖设计标高两方面控制。最后贯入度系指沉至某标高时，每次锤击的沉入量，通常以最后每阵的平均贯入量表示。沉入量，通常以最后每阵的平均贯入量表示。静压桩的施工参数是不同深度的压桩力。静压桩的施工参数是不同深度的压桩力。离心预应力预制钢筋混凝土离心预应
13、力预制钢筋混凝土静压桩机静压桩机柴油打桩机柴油打桩机 它包括各种钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩和干作业法（螺旋钻、它包括各种钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩和干作业法（螺旋钻、钻斗及人工挖孔等）。钻斗及人工挖孔等）。（1）适合各类地层成桩，钻孔桩的桩长、桩径不受限，但沉管桩因）适合各类地层成桩，钻孔桩的桩长、桩径不受限，但沉管桩因挤土量大桩长、桩径将受到一定限制；挤土量大桩长、桩径将受到一定限制；（2）没有接桩的问题，桩的耐久性好；）没有接桩的问题，桩的耐久性好；（3）桩身配筋比钢筋混凝土预制桩少，单桩承载力高；）桩身配筋比钢筋混凝土预制桩少，单桩承载力高；（4）可实施扩底或支盘，以增大单桩的竖向承载力
14、；）可实施扩底或支盘，以增大单桩的竖向承载力；（5）对于水下导管法灌注桩，混凝土灌注工艺及操作技术较复杂。）对于水下导管法灌注桩，混凝土灌注工艺及操作技术较复杂。2钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩 如需要提高单桩承载力，可采用扩底桩，即在钻机成孔后，撑开如需要提高单桩承载力，可采用扩底桩，即在钻机成孔后，撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于大桩端，但扩底直径不宜大于3倍倍桩身直径。桩身直径。a）施工流程）施工流程 b）导管法灌注混凝土）导管法灌注混凝土 泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺泥
15、浆护壁钻孔灌注桩施工工艺沉管灌注桩沉管灌注桩:(f)(e)(d)(c)(b)(a)a）桩机就位；）桩机就位；b）沉管；）沉管；c）灌注混凝土；）灌注混凝土；d）拔管振动；）拔管振动；e）下钢筋笼；）下钢筋笼；f）灌注成桩）灌注成桩粘性土粘性土砂性土砂性土螺旋钻孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩螺旋钻 钻扩桩钻扩桩碎石碎石混凝土混凝土钢筋笼钢筋笼内夯式扩底桩内夯式扩底桩200kN钢锤钢锤挤扩桩（支盘桩）挤扩桩（支盘桩）爆破扩底桩爆破扩底桩3挖孔灌注桩挖孔灌注桩 挖孔桩挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深可采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌
16、混凝土而成。度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌混凝土而成。挖孔桩挖孔桩内径内径800mm，开挖直径，开挖直径1000mm，护壁厚度，护壁厚度100mm，分节，分节支护，每节高支护，每节高5001000mm。可用混凝土浇注或砖砌筑，桩身长度宜限。可用混凝土浇注或砖砌筑，桩身长度宜限制在制在30m以内。以内。挖孔桩桩底常做成扩大头型。挖孔桩桩底常做成扩大头型。挖孔桩的护壁方法及适用土质条件如下：挖孔桩的护壁方法及适用土质条件如下：1 1）混凝土捣制井圈法。适用于比较硬或松散的土层均可。）混凝土捣制井圈法。适用于比较硬或松散的土层均可。2 2）喷射混凝土护壁法。适用于比较硬的粘性土、粉土均可。）喷射混凝土护壁法。适用于比较硬的粘性土、粉土均可。3 3）钢套管法。适用于淤泥质土层。）钢套管法。适用于淤泥质土层。4 4）砖砌法。适用于比较硬的土层。）砖砌法。适用于比较硬的土层。5）钢筋笼骨架法。适用于比较硬的土层。）钢筋笼骨架法。适用于比较硬的土层。桩端桩端Dd挖孔桩挖孔桩UK英国英国1.0-3.0 m0.6-0.9 m4.后注浆法灌注桩后注浆法灌注桩（1）后注浆法灌注桩的作用机理）后注浆法灌注桩
