1、基 础 工 程（第 5 章 桩基础）1第 5章 桩基础5.1 概 述5.2 竖向荷载下单桩的工作性能5.3 单桩的竖向承载力 5.4 单桩的水平承载力5.5 群桩基础的变形和桩顶内力计算 5.6 群桩基础的承载力和沉降检算5.7 桩基础设计25.1 概 述5.1.1 桩基础及其应用5.1.2 桩和桩基的分类5.1.3 桩的质量检验5.1.4 桩基的设计原则3深基础 埋置深度比较大，而且往往需要采用特殊的施工方法做成的基础。深基础与浅基础的区别：1）埋置深度比较大；2）施工方法特殊；3）荷载传递方式与浅基础有明显差异。深基础的类型：（见下图）桩基础是深基础的代表。5.1.1 桩基础及其应用4一、
2、基础的类型（复习）5桥梁工程中的桩基础6建筑工程中的桩基础78沉箱的施工过程9地下连续墙井箱基础10沉井与桩基的组合11二、桩与桩基础的概念桩 完全或部分设置于土面以下，以竖直方向为主，可通过其侧壁和下端将荷载传至周围土体和深层地基的受力杆件。桩基础 以桩为主体构成的深基础，简称桩基。桩基础是一种重要的基础结构型式。和别的基础结构相比，桩基础具有 承载力高、沉降小而均匀、用料较省、机械化程度高而且能够广泛适用于各类地层条件 的突出优点。桩基础在各类建筑工程中得到了极为广泛的应用，特别是当上部结构的荷载复杂而巨大，而浅部土层状态不佳时，桩基础更成为设计师的首要考虑对象 。桩基础的造价相对较高。在
3、基础选型时，一般应优先选用浅基础。 12三桩与桩基础的发展历史1982年在智利发掘的文化遗址所见到的桩大约距今有12000年至 14000年。1973年，考古工作者在浙江余姚的河姆渡发现了 7000年前的木桩。131419世纪 20年代，人们开始使用铸铁板桩。20世纪初，随着冶金业的进步，美国和欧洲开始使用各种形式的型钢制作桩基础。钢筋混凝土桩在 20世纪初叶问世。我国在 20世纪 50年代开始生产钢筋混凝土预制桩和预应力钢筋混凝土桩。中国的钻孔灌注桩首先出现在河南。随着成桩工艺的进步，为提高灌注桩的承载力，又出现了桩端和桩身局部扩大的各种形式的扩孔桩以及对灌注桩进行各种处理的新工艺。伴随着各
4、种新工艺和新技术的引入，桩基础这种古老的基础结构形式又焕发了新的生命活力，并以前所未有的速度发展和变化着，在工程建设中充当着越来越重要的角色。155.1.2 桩和桩基的分类1. 桩的类型（ 1）按使用功能分类1）竖向抗压桩 以承受竖向抗压荷载为主的桩，包括摩擦桩、端承桩和中间类型的桩。（ p.125）2）竖向抗拔桩：主要承受竖向上拔荷载的桩。3）水平受荷桩：主要承受水平荷载的桩。4）复合受荷桩（也称为纵横弯曲桩）：承受竖向和水平荷载均较大的桩。 16（ 2）按施工方法分类1）预制桩：预先制作好桩体，然后使用各种机械将其沉入土层中（ p. 126） 。2） 灌注桩：用各种方法预先成孔，然后灌注混
5、凝土而形成桩体（ p. 127）。3）其它桩：如钻孔插入桩，压力灌浆桩。要求较好地了解前两类桩的施工方法。17（ 3）按桩的设置效应分类1）挤土桩：成桩过程中对土体有较大排挤和扰动。在不同的土层中有不同的效果，要注意在软土中易于引起危害。此类桩型主要有打入或静压的实心桩和闭口管桩。2）部分挤土桩：成桩过程中对土体有明显排挤和扰动，但不如挤土桩强烈。此类桩主要有打入或静压的 H型桩和开口管桩、螺旋钻孔桩和冲孔桩。3）非挤土桩：成桩过程中对土体没有排挤作用的桩。相应的桩型为钻、挖孔桩。 18（ 4）按桩的材料分类1）混凝土桩：包括普通钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。2）钢桩：常用钢管桩和 H型桩
6、。3）木桩：用木材制作而成。目前很少使用。4）组合桩：用两种或两种以上材料做成的桩。可因地制宜加以选取。 19（ 5）按桩的直径分类1） 大直径桩：直径大于 800mm的桩。2）中等直径桩：直径大于 250mm但小于 800mm的桩。3）小桩：直径小于 250mm的桩。还有一些分类方式，比如按桩的截面形式、桩轴线的方位等。202. 桩基础的类型（ 1）按桩的数量分类1）单桩基础2）群桩基础（ 2）按承台位置分类1）高承台桩基2）低承台桩基（ 3）按承台形式分类1）板式承台（矩形、三角形）2）条形承台（十字交叉、环形）3）沉井、箱形、筏板215.1.3 桩的质量检验桩基础属于隐蔽工程，加之施工工
7、艺特殊，故易于出现质量问题，因此必须加强质量监督和检验。常用检验方法如下：1）开挖检验2）抽芯检验3）声波透射法4）静载试验5）各类动力检验法225.1.4 桩基的设计原则 建筑桩基技术规范 规定，建筑桩基采用概率极限状态设计法。桩基的极限状态区分为两类：1）承载能力极限状态2） 正常使用极限状态建筑桩基按其破坏后果的严重性分为三个安全等级（表 5-2）。建筑桩基按其安全等级和地基的土质情况进行不同内容的检算（ p.131）235.2 竖向荷载下单桩的工作性能5.2.1 桩的荷载传递5.2.2 桩的荷载传递的一般规律5.2.3 单桩的破坏模式5.2.4 桩侧负摩阻力24桩受荷载的作用产生向下的
8、位移，同时通过桩土间的摩擦力带动桩周的环形土体向下运动，这种运动通过土体间的剪应变一环一环地向外扩散，直到离桩心比较远的位置时才收敛为零。另外，当桩向下运动而使桩端土层产生压缩时，桩端土也会产生相应的抗力。这两种抗力合称为轴力桩的 土阻抗 。一般而言，桩的土阻抗由桩身位移而产生，随其发展而增长，一直到其极限。如果外荷载继续增加，桩土体系便进入破坏状态。对桩取脱离体，根据静力平衡关系，有当荷载达到极限时，上式改写为 5.2.1 桩的荷载传递（ 5-1）（ 5-2）25a) 变形示意 b) 影响范围 桩侧土的变形示意26桩受轴向荷载作用时的基本分析图式如图 5-9。设桩的截面积为 A， 截面周长为
9、 u，由微元体的平衡，可以写出下列方程：化简后得到dz段的压缩变形为：代入式（ 5-4），得： （ 5-4）（ 5-3）27图 5-9 单桩轴向荷载传递的基本分析图式28写成标准形式，为：上式即为桩土体系荷载传递分析的基本微分方程，如果已知 z的分布，理论上可通过该式的积分求得桩身各截面的位移和轴向力沿桩身的分布，分别如图 5-9(c)和 (e)所示。式中291）承受竖向压力的桩，桩上部的摩阻力首先发挥，随时间或荷载的增加，摩阻力逐渐向下发展，桩端阻力也逐渐发挥。2）发挥极限侧摩阻力所需的位移 su对于黏性土一般约为 510mm， 对于砂类土一般约为 1020mm， 但并非定值。3）充分发挥桩端阻力需要较大的桩端位移，并与持力层性质、上覆荷载大小及桩径有关。4）在粘性土中的桩，其桩侧摩阻力的分布随时间由桩身上部逐渐向下部转移，桩端阻力也随时间逐渐增大。5.2.2 桩的荷载传递的一般规律30
