第八章 桩基础
1 第八章 桩 基 础
8.1概述 当建筑场地的浅层地基土质不能满足建筑物对 地基强度和变形的要求,也不宜采用地基处理等措 施时,需要以深层坚实土层或岩层作为地基持力层, 采用深基础方案,而桩基础、沉井基础、墩基础和 地下连续墙等深基础中,以桩基础应用最为广泛。 目前我国桩基最大入土深度已达107m,桩径已超 过5m。 8.1.1柱基础的适用性 桩基础通常作为荷载较大的建筑物基础,与其 他深基础比较,适用范围最广,一般下述情况可考 虑选用桩基方案
2 ❖ 8.1 概述 ❖ 当建筑场地的浅层地基土质不能满足建筑物对 地基强度和变形的要求，也不宜采用地基处理等措 施时，需要以深层坚实土层或岩层作为地基持力层， 采用深基础方案，而桩基础、沉井基础、墩基础和 地下连续墙等深基础中，以桩基础应用最为广泛。 目前我国桩基最大入土深度已达107m，桩径已超 过5m。 ❖ 8.1.1桩基础的适用性 ❖ 桩基础通常作为荷载较大的建筑物基础，与其 他深基础比较，适用范围最广，一般下述情况可考 虑选用桩基方案：
(1)地基的上层土质太差而下层土质较好;或地 基软硬不均或荷载不均,不能满足上部结构对不均 匀变形的要求。 (2)地基软弱,采用地基加固措施不合适;或地 基土性特殊,如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、 膨胀土及季节性冻土等。 (3)除了存在较大的垂直荷载外,尚有较大的偏 心荷载、水平荷载、动力荷载及周期性荷载作用。 令(4)上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感;或 建筑物受到相邻建筑物或大面积地面超载的影响 (5)地下水位很高,采用其他深基础形式施工时 排水困难;或位于水中的构筑物基础,如桥梁、码 头、钻采平台等。 冷(6)需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物
3 ❖ （1）地基的上层土质太差而下层土质较好；或地 基软硬不均或荷载不均，不能满足上部结构对不均 匀变形的要求。 ❖ （2）地基软弱，采用地基加固措施不合适；或地 基土性特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、 膨胀土及季节性冻土等。 ❖ （3）除了存在较大的垂直荷载外，尚有较大的偏 心荷载、水平荷载、动力荷载及周期性荷载作用。 ❖ （4）上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或 建筑物受到相邻建筑物或大面积地面超载的影响。 ❖ （5）地下水位很高，采用其他深基础形式施工时 排水困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码 头、钻采平台等。 ❖ （6）需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物
柱基础的功能主要有: (1)将上部结构荷载传至地基深部; (2)具有很大的侧向刚度和抗拔承载力,可以承 受上拔荷载、水平荷载和偏心荷载 (3)改变基础和地基的动力特性,提高基础与地 基的自振频率,减小振幅; (4)提供很大的竖向刚度,在自身荷载及相邻荷 载影响下,不会产生过大的沉降和差异沉降,通常 能满足建筑物对沉降变形的各种严格要求; (5)抗震、抗液化。 桩基础的突出优点:承载力高、变形量小、抗液化、 抗拉拔能力强
4 ❖ 桩基础的功能主要有： ❖ （1）将上部结构荷载传至地基深部； ❖ （2）具有很大的侧向刚度和抗拔承载力，可以承 受上拔荷载、水平荷载和偏心荷载； ❖ （3）改变基础和地基的动力特性，提高基础与地 基的自振频率，减小振幅； ❖ （4）提供很大的竖向刚度，在自身荷载及相邻荷 载影响下，不会产生过大的沉降和差异沉降 ，通常 能满足建筑物对沉降变形的各种严格要求； ❖ （5）抗震、抗液化。 ❖ 桩基础的突出优点： 承载力高、变形量小、抗液化、 抗拉拔能力强
評 图8-2桩基础的作用 (a)凭借桩身摩阻力承载一摩擦桩 (b)桩端把荷载传给基岩一端承桩 (c)抗御风浪荷载一海上钻井平台 (d承受巨大而集中的竖直、水平和力矩荷载一桥梁墩台桩基础 (e)抗御水平力和力矩荷载一高压输电线塔 抵抗浮力等一抗拔析 (g)改喾基础的动力特性,保证机器正常运转一汽轮机基础 (h)穿过可液化土层支承于稳定土层一桩基础 (k)抗御风浪荷载、土压力及保护岸坡一港口码头、系船墩
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8.1.2桩基础的设计内容 令(1)选择桩的类型和几何尺寸; (2)确定单桩竖向(和水平向)承载力设计 值 (3)确定桩的数量、间距和布桩方式; (4)验算桩基的承载力和沉降; (5)桩身结构设计; (6)承台设计 (7)绘制桩基施工图
6 ❖ 8.1.2桩基础的设计内容： ❖ （1）选择桩的类型和几何尺寸； ❖ （2）确定单桩竖向（和水平向）承载力设计 值； ❖ （3）确定桩的数量、间距和布桩方式； ❖ （4）验算桩基的承载力和沉降； ❖ （5）桩身结构设计； ❖ （6）承台设计； ❖ （7）绘制桩基施工图
8.1.3桩基设计原则 《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)规定, 建筑桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计法, 并按极限状态设计表达式计算,且桩基的极限状态 分为两类: (1)承载能力极限状态:桩基达到最大承载能力、 整体失稳或发生不适于继续承载的变形 (2)正常使用极限状态:桩基达到建筑物正常使 用所规定的变形限值或耐久性要求的某项限值 桩基设计等级(表81)
7 ❖ 8.1.3桩基设计原则 ❖ 《 建筑桩基技术规范 》（JGJ94—2008）规定， 建筑桩基采用以概率理论为基础的极限状态设计法， 并按极限状态设计表达式计算，且桩基的极限状态 分为两类： ❖ （1）承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力、 整体失稳或发生不适于继续承载的变形。 ❖ （2）正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使 用所规定的变形限值或耐久性要求的某项限值。 ❖ 桩基设计等级（表8.1）
桩基础的计算和验算: (1)所有桩基均应进行承载能力极限状态计算,包括: 令①桩基的竖向(抗压或抗拔)承载力和水平承载力计算; 令②桩端平面以下软弱下卧层承载力验算 令③桩基抗震承载力验算; ④承台及桩身承载力计算。 (2)以下桩基尚应进行变形验算: ①桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物以及桩端持力层 为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验 算,并宜考虑上部结构与桩基的相互作用;②承受较大水 平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验 算;③对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身 和承台还应进行抗裂或裂缝宽度验算
8 ❖ 桩基础的计算和验算： ❖ （1）所有桩基均应进行承载能力极限状态计算，包括： ❖ ① 桩基的竖向（抗压或抗拔）承载力和水平承载力计算； ❖ ② 桩端平面以下软弱下卧层承载力验算； ❖ ③ 桩基抗震承载力验算； ❖ ④ 承台及桩身承载力计算。 ❖ （2）以下桩基尚应进行变形验算： ❖ ① 桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物以及桩端持力层 为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验 算，并宜考虑上部结构与桩基的相互作用； ② 承受较大水 平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验 算； ③对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身 和承台还应进行抗裂或裂缝宽度验算
8.2桩和桩基的分类与质量检测 8.2.1桩基的分类 令桩一设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件,在竖向荷载作 用下,通过桩土之间的摩擦力(桩侧摩阻力)和桩端土的承 载力(桩端阻力)来承受 上部结构 传递上部结构的荷载。 桩顶(桩头) 承台 令桩基础一桩与连接桩 顶的承台共同组成桩基 础,简称桩基。根据承 侧阻力 台与地面的相对位置, 可分为低承台桩基和高 桩尖(桩端、桩底) 承台桩基。 桩端阻力 (a)单基础(b)低承台群桩基础c)高承台群桩基础 (低承台基础 (高桩承台基础 图8-1杜基础
9 ❖ 8.2 桩和桩基的分类与质量检测 ❖ 8.2.1桩基的分类 ❖ 桩— 设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作 用下，通过桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承 载力（桩端阻力）来承受和 传递上部结构的荷载。 ❖ 桩基础— 桩与连接桩 顶的承台共同组成桩基 础，简称桩基。根据承 台与地面的相对位置， 可分为低承台桩基和高 承台桩基
8.2.2桩的分类 令根据桩的受力情况、施工方法、功能及桩径等,桩可划分为 各种类型 1、按承载性状分类 (1)摩擦型桩 在竖向极限荷载作用下 桩顶荷载全部或主要由桩侧 阻力承受 软弱上层 °摩擦型相(端承摩擦批 摩檫桩 (2)端承型桩: 中密土层 岩层 在竖向极限荷载作用下, (a) (b) 桩顶荷载全部或主要由桩端 图8-3桩的计算图示 阻力承受。端承型然端承桩 (a)摩擦型桩:(b)端承型桩 摩檫端承桩 10
10 ❖ 8.2.2桩的分类 ❖ 根据桩的受力情况、施工方法、功能及桩径等，桩可划分为 各种类型。 ❖ 1、按承载性状分类： （1）摩擦型桩： ❖ 在竖向极限荷载作用下， 桩顶荷载全部或主要由桩侧 阻力承受。 ❖ ❖ （2）端承型桩： ❖ 在竖向极限荷载作用下， 桩顶荷载全部或主要由桩端 阻力承受。 端承摩檫桩 摩檫桩 摩擦型桩 摩檫端承桩 端承桩 端承型桩