桩基础与深基础(工管).ppt

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1、第八章 桩基础与深基础 适用范围适用范围、浅层差，深层较好的地基、荷载大、动力荷载、重要建筑物或上部结构对基础的不均匀沉 降敏感、地下水位或地表水位较高，排水困难、大面积荷载的建筑物或软土上活荷载较大的 筒仓、油库 桩基设计原则桩基设计原则桩桩基基规规范范规规定定，建筑桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计法，并按极限状态表达式计算，且桩基的极限状态分为两类：1）承载力极限状态）承载力极限状态2)正常使用极限状态正常使用极限状态 1、建筑桩基安全等级、建筑桩基安全等级 安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重重要要的的工工业业与与民民用用建建筑筑物物；对对桩桩

2、基变形有特殊要求的工业建筑基变形有特殊要求的工业建筑二级二级严重严重一般的工业与民用建筑物一般的工业与民用建筑物三级三级不严重不严重次要的建筑物次要的建筑物2、计算和验算要求以及效应组合、计算和验算要求以及效应组合 所有桩基均应进行承载能力极限状态计算所有桩基均应进行承载能力极限状态计算有些桩基尚应进行变形验算有些桩基尚应进行变形验算对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的砼桩身对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的砼桩身和承台还应进行抗裂或裂缝宽度验算（应根据使和承台还应进行抗裂或裂缝宽度验算（应根据使用要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短用要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短期效应组合或短期

3、效应组合考虑长期荷载的影响）期效应组合或短期效应组合考虑长期荷载的影响）8.2桩的类型桩的类型一、一、按桩承载性状分类按桩承载性状分类 1、端承桩端承桩 在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力桩端阻力承受，桩侧阻力相对于桩端阻力忽略不计。承受，桩侧阻力相对于桩端阻力忽略不计。按按端阻力端阻力分担荷载的比例可分为：分担荷载的比例可分为：端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩2、摩擦桩摩擦桩桩未达到坚硬土层或岩层。桩未达到坚硬土层或岩层。按按桩侧阻力桩侧阻力分担荷载的比例可分为：分担荷载的比例可分为：摩擦桩：桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承受摩擦桩：桩顶

4、荷载绝大部分由桩侧阻力承受端承摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力承受端承摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力承受二、二、按桩身材料分类按桩身材料分类砼桩砼桩钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩钢桩钢桩组合材料桩组合材料桩石桩石桩木桩木桩三、按桩的施工方法分类：三、按桩的施工方法分类：预制桩预制桩or灌注桩灌注桩 预制桩预制桩：在工厂（在工厂（12m）或工地）或工地(0.8m）桩单桩竖向极限承载力标准值）桩单桩竖向极限承载力标准值 对于砼护壁的大直径挖孔灌注桩，计算单桩竖对于砼护壁的大直径挖孔灌注桩，计算单桩竖向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。*大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破

5、坏，大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破坏，Qs曲线呈缓变型，单桩的承载力常常以沉降曲线呈缓变型，单桩的承载力常常以沉降控制，极限端阻力和侧阻力随桩径的增大而控制，极限端阻力和侧阻力随桩径的增大而减小。故要进行修正。减小。故要进行修正。8.3.2 单桩竖向承载力单桩竖向承载力设计值设计值对于桩数少于对于桩数少于3的情况：的情况：基桩的竖向承载力设计值：基桩的竖向承载力设计值：据静载试验确定单桩竖向极限承载力时，据静载试验确定单桩竖向极限承载力时，基桩的竖向承载力设计值：基桩的竖向承载力设计值：式中，-单桩总极限侧阻力，端阻力，竖向极限承载力标准值单桩总极限侧阻力，端阻力，竖向极限承载力标准值-分

6、别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、桩侧阻端阻分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、桩侧阻端阻综合抗力分项系数，按表综合抗力分项系数，按表8.9采用。注意分项系数取值一样是由于试验资料较少，理采用。注意分项系数取值一样是由于试验资料较少，理论上应该不一样。论上应该不一样。8.3.3桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力高耸建筑物桩基、承受浮力的基础、承受水平力的桩结高耸建筑物桩基、承受浮力的基础、承受水平力的桩结构，桩侧部分或全部承受上拔力，须验算桩的抗拔承载力。构，桩侧部分或全部承受上拔力，须验算桩的抗拔承载力。桩的抗拔承载力主要取决于桩身材料强度及桩与土之间的桩的抗拔承载力主要取决于

7、桩身材料强度及桩与土之间的抗拔侧阻力和桩身自重。抗拔侧阻力和桩身自重。规范规定，对于二、三级建筑物估算单桩抗拔极限承载力规范规定，对于二、三级建筑物估算单桩抗拔极限承载力单桩抗拔承载力单桩抗拔承载力标准值标准值：（8.13）单桩抗拔承载力单桩抗拔承载力设计值设计值（8.14）“桩基规范桩基规范”（8.16）N基桩上拔力设计值；基桩上拔力设计值；Gp基桩自重设计值。基桩自重设计值。8.3.4 单桩水平承载力水平荷载种类水平荷载种类：风荷载、地震荷载、土压力、水压力：风荷载、地震荷载、土压力、水压力和上部传来水平力等。和上部传来水平力等。破坏状态破坏状态：水平力作用下，桩身产生裂缝以至断裂或土体：

8、水平力作用下，桩身产生裂缝以至断裂或土体明显开裂和隆起，桩的水平位移超过容许值，桩明显开裂和隆起，桩的水平位移超过容许值，桩基达破坏状态。基达破坏状态。影响承载力的因素影响承载力的因素：桩的截面尺寸、刚度、材料强度、：桩的截面尺寸、刚度、材料强度、桩顶嵌固程度、桩侧地基土的性质、桩的入土深桩顶嵌固程度、桩侧地基土的性质、桩的入土深度、桩的水平位移容许值、桩的间距等。度、桩的水平位移容许值、桩的间距等。确定水平承载力的方法：1、水平静载荷试验2、理论计算（据桩顶水平位移或材料强度、抗裂 度等）8.3.5 桩身材料验算桩身材料验算施工时起吊、运输；施工时起吊、运输；考虑三方面考虑三方面沉桩时动荷载

9、作用；沉桩时动荷载作用；桩身材料桩身材料按轴心受压杆件，确定桩身承载力按轴心受压杆件，确定桩身承载力 钢筋砼桩钢筋砼桩 砼构件的弯曲（稳定）系数，低承台桩为砼构件的弯曲（稳定）系数，低承台桩为1.0 桩的工作条件（工艺）系数桩的工作条件（工艺）系数 0.60.75综述：综述：一级桩基一级桩基_静载结合静力触探、标贯等原位试验静载结合静力触探、标贯等原位试验确定确定二级桩基二级桩基_静力触探、标贯、经验参数等估算，静力触探、标贯、经验参数等估算，参照周围试桩经验综合确定参照周围试桩经验综合确定三级桩基三级桩基_无试验资料，可用经验参数估算无试验资料，可用经验参数估算按“地基规范”02年计算8.3

10、.6 单桩竖向承载力特征值1.一般规定2.按静载试验确定 (8.18)Ru单桩竖向极限承载力；Ra单桩竖向承载力特征值。3.按公式确定 (8.19)8.3.7 群桩竖向承载力 竖向荷载下的群桩基础，各桩的承载力发挥和沉降竖向荷载下的群桩基础，各桩的承载力发挥和沉降常与相同情况下的单桩有显著的差别。常与相同情况下的单桩有显著的差别。群桩效应：群桩基础受荷载后，由于桩、土、承台群桩效应：群桩基础受荷载后，由于桩、土、承台的相互作用，使桩侧阻力、桩端阻力的相互作用，使桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状、沉降等性状发生变化而与单桩有所不同。发生变化而与单桩有所不同。端承桩或桩数不超过三根的非端承桩基，各桩

11、相互端承桩或桩数不超过三根的非端承桩基，各桩相互影响小，群桩承载力等于全部单桩承载力之和影响小，群桩承载力等于全部单桩承载力之和,群桩的沉群桩的沉降也与单桩基本相同降也与单桩基本相同不考虑群桩效应不考虑群桩效应 对于承台底桩数超过对于承台底桩数超过3根的非端承桩基要考虑桩、根的非端承桩基要考虑桩、土、承台的相互作用土、承台的相互作用考虑群桩效应考虑群桩效应1、复合基桩或基桩的竖向承载力设计值复合基桩或基桩的竖向承载力设计值 2、根据静载试验确定单桩竖向极限承载力设计值根据静载试验确定单桩竖向极限承载力设计值式中，式中，s，p，c和和sp 分别为侧阻分别为侧阻,端阻端阻,承台底土阻承台底土阻力和

12、侧阻端阻群桩效应系数力和侧阻端阻群桩效应系数;Qck为复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值，为复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值，其余符号同于不考虑群桩效应的公式。其余符号同于不考虑群桩效应的公式。8.3.8 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力 负摩阻力负摩阻力:桩周土相对于桩向下位移，桩相对于桩侧的土上抬，桩周土相对于桩向下位移，桩相对于桩侧的土上抬，桩侧产生向下的摩阻力。桩侧产生向下的摩阻力。负摩阻力仅存在于桩周土相对于桩下沉的范围内。负摩阻力仅存在于桩周土相对于桩下沉的范围内。中性点的概念？中性点的概念？1、发生负摩阻力的情况：、发生负摩阻力的情况：桩穿越较厚的松散填土、自重湿陷性黄土、

13、欠固结土层进入桩穿越较厚的松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；相对较硬土层；桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）；或地面大面积堆载（包括填土）；由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降。压缩沉降。8.4 8.4 桩基础的设计桩基础的设计一、调查研究、收集资料一、调查研究、收集资料、建筑物上部结构的类型、平面尺寸、构造及使用要求；、建筑物上部结构的类型、平面尺寸、构造及使用要求；、上部结构传来的荷载及其性质；

14、、上部结构传来的荷载及其性质；、工程地质勘察资料（必须在提出工程地质勘察任务时，、工程地质勘察资料（必须在提出工程地质勘察任务时，说明拟用的桩基方案）；说明拟用的桩基方案）；、当地建筑材料供应情况；、当地建筑材料供应情况；、当地施工条件，包括沉桩机具、施工方法及施工质量；、当地施工条件，包括沉桩机具、施工方法及施工质量；、施工现场及周围情况，交通和施工机械进出场地条件，、施工现场及周围情况，交通和施工机械进出场地条件，周围是否有对振动敏感的建筑物；周围是否有对振动敏感的建筑物；、当地及现场周围建筑基础设计及施工的经验教训。、当地及现场周围建筑基础设计及施工的经验教训。二、确定桩的规格与单桩竖向

15、承载力确定桩的规格与单桩竖向承载力1、桩材：、桩材：主要使用砼和钢筋。主要使用砼和钢筋。砼砼:预制桩预制桩C30预应力桩预应力桩C40灌注桩灌注桩C20水下灌注时水下灌注时C20钢筋钢筋:、级级2、桩顶嵌入承台内的长度不宜小于、桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm，主筋伸入，主筋伸入承台的锚固长度承台的锚固长度:级钢级钢30d，、级级35d。3、桩型：包括种类、断面尺寸、桩长、桩型：包括种类、断面尺寸、桩长需作具体的技术经济比较，才能作出决定。需作具体的技术经济比较，才能作出决定。4、持力层：持力层：选择坚实土层和岩层，其次为中等强度土层，否则重选桩选择坚实土层和岩层，其次为中等强度土层，否则

16、重选桩规格。避免在同一结构体系下采用不同型式的桩基。规格。避免在同一结构体系下采用不同型式的桩基。中等强度土层：中密以上砂层或中等压缩性的一般粘性土中等强度土层：中密以上砂层或中等压缩性的一般粘性土在层厚较大的高灵敏度流塑粘土中，不宜采用桩距小而桩在层厚较大的高灵敏度流塑粘土中，不宜采用桩距小而桩数多的打入式桩，应该采用承载力高而桩数少的大直径桩。数多的打入式桩，应该采用承载力高而桩数少的大直径桩。5、桩端进入持力层深度桩端进入持力层深度桩端全断面进入持力层深度：宜桩端全断面进入持力层深度：宜(13)d当硬持力层较厚且施工条件许可时，桩端全断面进入持力层当硬持力层较厚且施工条件许可时，桩端全断

17、面进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。桩端阻力的临界深度的深度宜达到桩端阻力的临界深度。桩端阻力的临界深度-指指桩端阻力随桩端进入持力层的深度增加而增加的界限深度。桩端阻力随桩端进入持力层的深度增加而增加的界限深度。桩长桩长=桩顶嵌入承台尺寸桩顶嵌入承台尺寸+初定桩长初定桩长+桩尖桩尖摩擦桩的长与持力层、承载力和沉降量有关。摩擦桩的长与持力层、承载力和沉降量有关。确定持力层确定持力层桩长（初定）桩长（初定）选型选型截面尺截面尺寸寸承台底标高（初定）承台底标高（初定）确定桩长确定桩长确定确定单桩竖向承载力单桩竖向承载力三、确定桩数及布置桩位确定桩数及布置桩位1、确定桩数确定桩数中心受压时中

18、心受压时偏心受压时偏心受压时 2、桩位的布置桩位的布置 尽可能使上部荷载（基本组合）的中心与群桩尽可能使上部荷载（基本组合）的中心与群桩横截面重心重合，弯距横截面重心重合，弯距M较大时加密外围桩。较大时加密外围桩。桩的中心距不宜小于桩的中心距不宜小于规范规范规定的最小中心规定的最小中心距（表距（表8-20），要求摩擦型桩中心距不宜小于），要求摩擦型桩中心距不宜小于3d，扩底灌注桩不宜小于，扩底灌注桩不宜小于1.5倍桩扩大头直径，倍桩扩大头直径，当当D大于大于2m时，桩端净距不宜小于时，桩端净距不宜小于1m。桩可布置成方形、梅花形、条形基础下单排或桩可布置成方形、梅花形、条形基础下单排或双排布置

19、。双排布置。四、桩基础验算桩基础验算 1、单桩承载力验算：单桩所受的力应小于容许值。单桩承载力验算：单桩所受的力应小于容许值。1）按）按桩桩基基规规范范（JGJ94-94）的方法）的方法2）按）按地基地基规规范范（GB20007-2002）的方法）的方法2、桩基沉降计算、桩基沉降计算:在某些情况下，必须验算。在某些情况下，必须验算。SS 1、单桩承载力验算：单桩受力应小于容许值。单桩承载力验算：单桩受力应小于容许值。1）按）按桩桩基基规规范范（JGJ94-94）的方法）的方法（1）中心荷）中心荷载载作用作用（8.37）（2）偏心荷）偏心荷载载作用作用（8.38）2）按）按地基地基规规范范（GB

20、20007-2002）的方法）的方法（1）中心荷）中心荷载载作用作用（8.39）（2）偏心荷）偏心荷载载作用作用（8.40）五、承台的设计承台的设计 1、承台的构造要求、承台的构造要求承台平面形状：根据上部结构要求和桩布置形式决定。承台平面形状：根据上部结构要求和桩布置形式决定。常见形状：矩形、三角形、多边形、圆形、环形及条形常见形状：矩形、三角形、多边形、圆形、环形及条形（若发生桩基补桩则承台形式怪异）。（若发生桩基补桩则承台形式怪异）。横截面：锥形和阶梯形横截面：锥形和阶梯形底板厚度底板厚度300mm承台宽度承台宽度 500mm2、承台厚度的确定承台厚度的确定承台厚度由冲切和剪切条件确定。

21、先冲承台厚度由冲切和剪切条件确定。先冲切计算，后剪切验算。切计算，后剪切验算。柱边柱边冲切计算位置冲切计算位置承台变阶处承台变阶处角桩角桩柱对承台的冲切：柱对承台的冲切：F 作用在柱（墙）底的竖向承载力设计值作用在柱（墙）底的竖向承载力设计值冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台和承台上土的重力）设计值之和。台和承台上土的重力）设计值之和。对于圆柱和圆桩，计算时应将截面换算成方柱对于圆柱和圆桩，计算时应将截面换算成方柱（0.8dC）及方桩）及方桩(0.8d)*对于柱对于柱(墙墙)冲切破坏锥体以外的基桩冲切破坏锥体以外的基桩,尚应考虑单尚应考虑单桩对承

22、台的冲切作用桩对承台的冲切作用.剪切验算：剪切验算：ax、ay为柱边（墙边）或承台变阶处至为柱边（墙边）或承台变阶处至x、y方向计算一排桩的水平距离。方向计算一排桩的水平距离。3、承台的配筋计算承台的配筋计算承台经常为受弯破坏，承台经常为受弯破坏，故按最大弯矩配筋。故按最大弯矩配筋。矩形承台矩形承台三角形承台三角形承台计算截面：柱边计算截面：柱边计算截面：计算截面：柱边和承台柱边和承台变阶处变阶处墙下条形承台墙下条形承台可按墙梁理论计算弯矩可按墙梁理论计算弯矩六、绘制施工图绘制施工图七、例题七、例题1）确定：桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩承载力设计值）确定：桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩承载力设计值2）确定桩数及布桩）确定桩数及布桩3）初步选择承台尺寸）初步选择承台尺寸4）计算桩顶荷载设计值）计算桩顶荷载设计值5）承台抗冲切验算）承台抗冲切验算6）承台剪切验算）承台剪切验算7）承台抗弯验算）承台抗弯验算8）绘制施工图）绘制施工图8.5 其它深基础简介8.5.1 沉井基础8.5.2 地下连续墙8.5.3 箱桩基础8.5.4 大直径桩墩基础8.5.5 深基槽护坡工程沉井基础地下连续墙