1、Foundation Engineering桩基础及深基础桩基础及深基础天然地基浅基础，造价低，易施工，应优先选用。天然地基浅基础，造价低，易施工，应优先选用。但强度、变形、抗液化、抗湿陷等不符合要求时，但强度、变形、抗液化、抗湿陷等不符合要求时，用桩基、其它深基础或地基处理用桩基、其它深基础或地基处理Foundation Engineering桩基础及深基础桩基础及深基础Foundation Engineering一、桩基及其应用一、桩基及其应用桩基构成桩基构成：桩：桩+ +承台承台 （可为独立、条形、筏、箱）（可为独立、条形、筏、箱）有高、低两种，前者用于水中有高、低两种，前者用于水中Fo
2、undation Engineering二、桩的分类及常用桩二、桩的分类及常用桩（一）分类（一）分类 （弄清其特点，以据具体情况选用）（弄清其特点，以据具体情况选用）1、按材料分、按材料分：木、钢、钢筋混凝木、钢、钢筋混凝土土木桩木桩水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源不水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源不足，应少用足，应少用钢桩钢桩本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但造价是混凝土的造价是混凝土的3-43-4倍，用于海洋平台及陆上重要工程倍，用于海洋平台及陆上重要工程，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩。，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩。钢砼桩钢砼
3、桩取材方便，价格便宜，耐久性好，可预制、现取材方便，价格便宜，耐久性好，可预制、现浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，是主要研究对浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，是主要研究对象。象。Foundation Engineering2、按受力性能分、按受力性能分端承摩擦桩桩擦摩摩擦型桩 摩擦端承桩桩承端端承型桩 桩端土差、桩很长、灌桩端土差、桩很长、灌注桩清底差注桩清底差桩端为岩石、大头桩桩端为岩石、大头桩3、按桩的制作方法分、按桩的制作方法分预制桩预制桩质量易保证、现场整洁、用时间少，但配筋由质量易保证、现场整洁、用时间少，但配筋由运输、打桩控制，配筋率较大，长度不可过大，现场接运输、打桩控制
4、，配筋率较大，长度不可过大，现场接桩、截桩难。桩、截桩难。灌注桩灌注桩钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，还可扩头钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，还可扩头，配筋率可以小，但现场脏，质量难保证，例断桩、缩，配筋率可以小，但现场脏，质量难保证，例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。颈、露筋、清底不充分等。Foundation Engineering（二）常用桩（二）常用桩1、预制钢砼桩、预制钢砼桩 （RC桩）桩）断面有方、圆两种断面有方、圆两种, , 方桩边长方桩边长250-550250-550，长，长13.513.5m; m; 现场预制桩长现场预制桩长25-300.8%(0.8%(运运、吊控制，打桩还会
5、产生拉应力、吊控制，打桩还会产生拉应力) )截面大则作成管桩截面大则作成管桩, , 有时加预应力有时加预应力( (省钢省钢) )。2、钻（挖）孔灌注桩、钻（挖）孔灌注桩超高层多用大直径桩，甚至直径超高层多用大直径桩，甚至直径3m3m，承载力可达承载力可达40004000t t，用一般直径桩可能摆不开。用一般直径桩可能摆不开。可扩孔，用扩孔器或爆扩（少用）。可扩孔，用扩孔器或爆扩（少用）。Foundation Engineering3、沉管灌注桩、沉管灌注桩 （挤土）（挤土）锤击或振动沉管，下有钢砼头，再灌混凝土，拔管，锤击或振动沉管，下有钢砼头，再灌混凝土，拔管，易发生断桩、缩颈（软土中）。有
6、人建议复打，造价易发生断桩、缩颈（软土中）。有人建议复打，造价提高。仅浙江多用。提高。仅浙江多用。4、钢管桩、钢管桩有开口、闭口，开口时形成土芯后亦有一定挤土，有开口、闭口，开口时形成土芯后亦有一定挤土，d d小则挤土可能性大，是否挤土将影响承载力（规范小则挤土可能性大，是否挤土将影响承载力（规范5-2-105-2-10条）条）返回Foundation Engineering一、单桩承载力分析一、单桩承载力分析桩、土体系荷载传递机理桩、土体系荷载传递机理 Q Q逐渐增大，影响深度也逐渐增加，逐渐增大，影响深度也逐渐增加，q qs s较较q qp p先发挥先发挥 Q=QS+QP， Qu=Qsu+
7、QpuFoundation Engineering二、桩之负摩擦二、桩之负摩擦1、负摩擦产生的条件、负摩擦产生的条件堆载、水位下降、欠固结堆载、水位下降、欠固结土固结、土湿陷、冻土融土固结、土湿陷、冻土融陷陷2、负摩擦发生的范围、负摩擦发生的范围持力层硬，持力层硬，s sp p 小，则小，则ln n大，大，端承桩端承桩ln n = =l对一般情况可查表对一般情况可查表4-14-1ln n可随时间变化可随时间变化Foundation Engineering3、负摩擦大小影响因素、负摩擦大小影响因素桩侧及桩端土性、诱因强弱、土的应力历史、桩型等桩侧及桩端土性、诱因强弱、土的应力历史、桩型等4、消除
8、负摩擦的措施、消除负摩擦的措施 负摩擦会加大沉降，使桩或土破坏。一般涂适当粘度负摩擦会加大沉降，使桩或土破坏。一般涂适当粘度的沥青以减小负摩擦。的沥青以减小负摩擦。Foundation Engineering三、单桩承载力的确定三、单桩承载力的确定决定于桩和土，一般由土控制，端承、超长桩等除外。决定于桩和土，一般由土控制，端承、超长桩等除外。1、经验公式法、经验公式法q qsiksik 查表，和土性及成桩方法有关，沉管灌注桩小，因查表，和土性及成桩方法有关，沉管灌注桩小，因质量难保证；对预制桩有深度修正系数（灌注桩不修质量难保证；对预制桩有深度修正系数（灌注桩不修正）正）q qpkpk 查表，
9、和土性及入土深度有关查表，和土性及入土深度有关一般预制桩、灌注桩一般预制桩、灌注桩ppkisikukAqlquQ Foundation Engineering2、静载试验静载试验一级和部分二级建筑必须做，试桩数一级和部分二级建筑必须做，试桩数1%1%且不少于且不少于3 3根。根。 装置、方法：装置、方法：锚桩锚桩横梁装置（图），横梁装置（图），压重平台反力装置压重平台反力装置等等 试桩、锚桩、基准试桩、锚桩、基准桩间距桩间距44d d，且且22m m 分级加载，稳定后分级加载，稳定后读数，详见规范。读数，详见规范。 极限荷载极限荷载：1 1）第二转折点）第二转折点 或或 2 2）沉降达）沉降达
10、40-6040-60mmmmFoundation Engineering变异系数变异系数d d 0.150.15时时l1l1； d d 0.150.15时时l1l66d d：相互影响不大相互影响不大桩距桩距 6 6d d：沉降加大沉降加大: :桩间土及桩端土附加应力重叠，使附加应力及影响深度桩间土及桩端土附加应力重叠，使附加应力及影响深度均加大，从而使沉降加大；桩间土应力重叠，使变形加均加大，从而使沉降加大；桩间土应力重叠，使变形加大，使大，使q qs s减小，更多荷载由桩端土承受，亦加大沉降，减小，更多荷载由桩端土承受，亦加大沉降，下层土压缩比例上升。下层土压缩比例上升。Foundation
11、 Engineering单单桩桩承承载载力力之之和和群群桩桩承承载载力力群群桩桩效效应应系系数数 定义：定义：可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1。打入式群桩挤土在砂土中可使。打入式群桩挤土在砂土中可使q qs s增大。增大。承载力承载力：如要群桩沉降如要群桩沉降= =单桩沉降，则承载力降低，但这样要求不单桩沉降，则承载力降低，但这样要求不必要。必要。Foundation Engineering二、承台下土对荷载的分担二、承台下土对荷载的分担 （低承台）（低承台）荷载分配过程荷载分配过程：承台浇筑后，其自重主要由土承担，其：承台浇筑后，其自重主要由土承担，其后荷载由桩承受，桩下
12、沉，使土分担上升，桩后荷载由桩承受，桩下沉，使土分担上升，桩土土承承台共同作用。台共同作用。群桩效应系数群桩效应系数：UUnQ/P 影响影响 的的因素因素：桩距桩距 ； S4d 才可观才可观； L ；桩间土桩间土E Es ； 桩端土桩端土E Es ； Q Foundation Engineering三、桩基竖向承载力验算三、桩基竖向承载力验算1、桩基规范方法、桩基规范方法（1 1）求群桩中单桩平均承载力）求群桩中单桩平均承载力用群桩分项效应系数法用群桩分项效应系数法分项系数分项系数 s、 p 查查表表ppksskQQR 对端承桩，或桩距大于对端承桩，或桩距大于6 6d d，或桩数小于或桩数小于
13、3 3时，时， 不考虑不考虑群桩效应。群桩效应。Foundation Engineering（2）各单桩验算）各单桩验算nGFN RN 0 荷载分给桩，因承台下土的荷载分给桩，因承台下土的分担已含于分担已含于R R中心荷载：中心荷载：偏心荷载：偏心荷载： njjiynjjixixxMyyMnGFN1212R.Nmax21 RN 0 Foundation Engineering2、地基基础规范方法、地基基础规范方法fAGFp 仅考虑深度修正！仅考虑深度修正！fWMWMAGFpyyxx21.max )tan)(tan( lLlBA2200 方法方法：埋深埋深d d+l，扩散角扩散角 =f fav/
14、4 /4Foundation Engineering3、软下卧层验算、软下卧层验算S Sa a 6d6d的群桩的群桩qwukzzqz )tantB)(tantA(lq)BA(GFisikz 2220000 G G承台及承台上土重设计值；承台及承台上土重设计值； z附加压力（欠准确附加压力（欠准确） 扩散角，查表扩散角，查表q qw wukuk深度修正后的极限承载力标准值深度修正后的极限承载力标准值除以分项系数后为设计值除以分项系数后为设计值Foundation Engineering五、桩基沉降计算五、桩基沉降计算一般不用验算，但土软，一般不用验算，但土软，荷载重时应验算。荷载重时应验算。Fo
15、undation Engineering一、收集资料一、收集资料二、定持力层、桩型、尺寸，初定承台标高二、定持力层、桩型、尺寸，初定承台标高三、确定单桩承载力设计值三、确定单桩承载力设计值R在桩长变化不大的情况下尽量将桩端放在好土层在桩长变化不大的情况下尽量将桩端放在好土层利用概述一节的知识利用概述一节的知识注意临界深度、厚度注意临界深度、厚度四、桩数四、桩数n及布置及布置RGFn（偏心荷载时增大（偏心荷载时增大10-20%10-20%）Foundation Engineering布桩原则：布桩原则： 偏心小偏心小 布在外围布在外围 桩距一般桩距一般3-43-4d d， 但有时取大一些，增加土
16、的分担。但有时取大一些，增加土的分担。平面布置有方格形、梅花型平面布置有方格形、梅花型 尽可能布在墙下、柱下尽可能布在墙下、柱下五、桩基验算五、桩基验算 六、承台计算六、承台计算七、绘施工图七、绘施工图Foundation Engineering以下仅介绍以下仅介绍承台计算承台计算：承台的刚度、强度要保证，承台的刚度、强度要保证，其设计很重要其设计很重要（一）埋深（一）埋深/外形尺寸外形尺寸/构造要求构造要求埋深埋深：同浅基础（低承台）；：同浅基础（低承台）；外形外形：同一般浅基础：同一般浅基础构造要求构造要求：厚度：厚度 300300，B B 500500，砼强度等级，砼强度等级 C15C1
17、5，桩桩嵌入承台长度嵌入承台长度 50-10050-100，外挑尺寸等均有规定，外挑尺寸等均有规定Foundation Engineering（二）厚度计算（二）厚度计算主要由主要由冲切冲切控制，同时验算控制，同时验算剪切剪切，因破坏面、荷载不同，因破坏面、荷载不同（均相同时，对（均相同时，对C20C20以上砼，冲切控制。因冲切是斜截面以上砼，冲切控制。因冲切是斜截面破坏中的斜拉破坏。）破坏中的斜拉破坏。）而弯曲计算则给出配筋。而弯曲计算则给出配筋。Foundation Engineering柱冲切：柱冲切：冲切面冲切面过柱边和桩边，角度过柱边和桩边，角度 4545（变阶处也应验算）（变阶处也
18、应验算）冲切力冲切力： ilQFFF F柱荷载设计值；柱荷载设计值； Q Qi i冲切锥底范围内桩净反力冲切锥底范围内桩净反力20840. l l 00ha / l l且要求取值在且要求取值在0.2, 1.00.2, 1.0a a0 x0 x a a0y0y时，分别用时，分别用 x、 y0000002hfahabFthpxcyycxl )()( Foundation Engineering01111211022hfacacNthpxyyx )()( 角桩冲切角桩冲切 （向上）向上）2056011. xxl l 2056011. yyl l 因在角部，不封闭因在角部，不封闭， 减小减小， l l
19、仍在仍在0.2, 1.00.2, 1.0抗剪计算抗剪计算: : 破坏面不再为环破坏面不再为环形形000hbfVths 01751. l l 410800/hhs l l在在0.0.3, 3.03, 3.0Foundation Engineering( (三）抗弯计算三）抗弯计算iixyNMiiyxNM同样用净反力。同样用净反力。其他验算其他验算：对预制桩应进行吊装验算、锤击验算等：对预制桩应进行吊装验算、锤击验算等返回(单向弯曲单向弯曲)Foundation Engineering墩基墩基：大直径短桩，主要端承：大直径短桩，主要端承沉井沉井：逐渐沉下，再封底。多用于桥墩基础：逐渐沉下，再封底。
20、多用于桥墩基础，例南京长例南京长江大桥江大桥1 1号墩基号墩基2525x20mx20m，深深5555m mFoundation Engineering沉箱：沉箱：似沉井，但有压力箱止水，似沉井，但有压力箱止水，对施工人员的健康有害。对施工人员的健康有害。地下连续墙：地下连续墙：分段施工，多用于基坑支护，亦可分段施工，多用于基坑支护，亦可用于地下室外墙、桥墩基础。摩擦为主。用于地下室外墙、桥墩基础。摩擦为主。钱塘江大桥（钱塘江大桥（19371937年建成，又炸毁年建成，又炸毁），死），死4 4人；美国人；美国EedsEeds桥死桥死1212人。我人。我国自国自19501950年代修武汉长江大桥时
21、创年代修武汉长江大桥时创管柱基础后，不再用。国外仍用。管柱基础后，不再用。国外仍用。返回Foundation Engineering例题例题8.18.1 已知永久荷载设计值已知永久荷载设计值F=7840kN,Mx=180kN.m,My=680kN.m拟用钢筋混凝土预制方桩，拟用钢筋混凝土预制方桩，b=400mm,l=25.3m，安全等级二，安全等级二级，混凝土采用级，混凝土采用 C30，钢筋，钢筋II级级222300431314mmNfmmNfmmNfytc/,/.,/. 解：解：1.桩类型尺寸已定桩类型尺寸已定2.确定单桩承载力设计值确定单桩承载力设计值RppaisiaaAqlquQ kN1
22、16740404500605083925536410251404 . ). .(.粘土粘土25淤泥淤泥6粉粘粉粘25淤泥质淤泥质8卵石卵石4500/601.0m10.4m3.5m9.3m0.5m0.05m0.5mkNQa1350 按当地经验：按当地经验：Foundation Engineering3.初选根数初选根数ukQFn 根根取取53413503517840,./ 4.初选承台初选承台mbmmamds024060232340212214033.).(,.).(. 短边：短边：取取长边：长边：桩距：桩距：02,1.05,1.050.050.0350.965dm hm hm5.单桩验算单桩验
23、算kkFGNn aQkN 12195223243517840./kNQkNxxMyyMnGFNaiykixkkk162021138922 .maxmaxmax50040040011001100600600400400500Foundation Engineering6.承台设计承台设计50051234400400110011006006004004005001）桩顶净反力计算）桩顶净反力计算 22iyixixxMyyMnFNmaxmax22114116806046018057840. 155751568 kNNkNNkNNkNNkNN156816481557515681338155751568
24、1488155751568179815575156854321Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005002）柱冲切验算）柱冲切验算mmax65020025011000 96202084000. xxl l 6730965650000./ haxxl lmh96500. mmay2002002006000 2070965200000./ hayyl l06422084000. yyl l 满足满足,)(.kNNFFl627215687840010150 9790051.,. hpmh 000002hfahabthpxcy
25、ycx )()( 9654319790650500064220040096202 .)(.)(.kN7973 965Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005003）角桩冲切验算（）角桩冲切验算（1号桩）号桩）mmax65020025011001 64102056011. xxl l 6730965650011./ haxxl lmh96500. mmay2002002006001 2070965200011./ hayyl l9790. hp 011112122hfacacthpxyyx )()( 37612056011
26、. yyl l 96543197902650600376122006006410 .)(.)(.kN2419 满足满足,maxkNNN17981 965Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005009654）抗剪切验算）抗剪切验算（1+4号桩）号桩）mmax6502002501100 046101751. xxl l 67309656500./ haxxl lmh96500. 9540800410./ hhs 00hbfths 不满足不满足,)(.kNV344616481798010 kN27549652431046195
27、40 .mmhmmh13153550140014000 ,改承台高改承台高00hbfths VkN037531315243104619540 .Foundation Engineering50051234400400110011006006004004005009655）抗弯计算）抗弯计算mmh13150 iixyNM mkN 41314206014881798.).()( kNNkNNkNNkNN16481338148817984321090hfMAyxsx. 2637021315300901041314mm .)(23849312831201425mmmm f f选选iiyxNM (17981648) (1.10.25)2929.1kN m090hfMAyysy. 622929.1 1082500.9 300 1315mm 217 25120(8330)mmmmf f
