项目五、桩基础设计与施工

地基与基础工程施工项目五、桩基础的设计与 施工曾澄波

桩基础设计与施工教学过程 过程1组织教学 复习提问 讲授新课 巩固新课 布置作业

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一、组织教学

点名

说明上课注意事项

填写出勤表

二、复习提问 提问灰土基础构造？

砖基础构造及施工 工艺？

毛石基础 构造？

钢筋混泥土基础构 造及施工？

三、讲授新课一、桩基础的类型 二、桩的受力机理

三、桩基础的设计

四、桩基础的施工

一、桩基础的类型 1、按承载性状分： 摩擦桩桩顶的极限荷载主要靠桩身与 周围土层之间的摩擦力来支承，并 考虑桩端阻力。 s

P

P

端承桩桩顶极限荷载主要靠桩尖处 坚硬岩土层提供的反力来支承， 并考虑桩侧阻力。 s6

P

2、按使用功能分： 竖向抗压桩主要承受竖向下压荷载(简称竖向荷载)的桩 ，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基 沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产 生的下拉荷载。

竖向抗拔桩主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度 和抗裂计算以及抗拔承载力验算。

水平受荷桩主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗 裂验算以及水平承载力和位移验算。

复合受荷桩承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗 压(或抗拔)桩及水平受荷桩的要求进行验算。7

3、按成桩方式分非挤土桩

分为干作业法钻(挖)孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩； 部分挤土桩 分为冲孔灌注桩、挤扩孔灌注桩、预钻孔沉 桩、敞口预应力混凝土管桩等；

挤土桩分为沉桩(锤击、静压、振动沉入的预制桩 及闭口预应力混凝土管桩等)。8

4、按承台位臵分 低桩承台 上部结构承台 桩

高桩承台上部结构 承台

桩

二、桩的受力机理 1、单桩轴向荷载的受力特点 孤立的一根桩称为单桩，群桩中性能不受邻 桩影响的一根桩可视为单桩。 在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形； 同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩 底土层发生压缩变形，这两部分压缩变形之和构

成桩顶轴向位移。由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩相对于 土向下位移时，桩侧表面受到土向上的摩阻力。10

在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中， 必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面 的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面 的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力， 并与桩底支承反力(即桩端阻力)大小相 等、方向相反。 桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传 递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力 和桩端阻力两部分组成。11

单桩在轴向荷载作用下，桩身的截面位移、

桩侧的摩阻力分布以及轴力分布见下图。P δ O Sδ

P

O

P

N0=P O

0

N

L dz

z

τ δ1

Z

δ

Z

NZ N1

δ P b)

δ

1

a)

P c)

d)

a) 竖向受压的单桩；b)截面位移曲线；c)摩阻力分布曲线；d)轴力分布曲线

桩侧摩阻力是桩截面对桩周土的相对位移的函数[ qs= f(s)],可用下图中的曲线

OCD表示，且常简化为折线OAB。AB段表示一旦桩土界面相对滑移超过某一极限 值，侧摩阻力将保持极限值不变。

桩侧摩阻力

A C

B D

O

桩截面位移14

桩侧摩阻力达到极限值所需的桩土滑移极限值则与土的类别有关、而与桩径大

小无关，根据试验资料约为4~6mm(对粘性土)或6~10mm(对砂类土)。

桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性质、成桩方法等许多因素有关。

单桩受荷过程中桩端阻力的发挥不仅滞后 于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移 值比桩侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位移 值大的多。根据小型桩试验所得的桩底极限位 移值，对砂类土约为d/12~d/10,对粘性土约为 d/10~d/4(d为桩径)。 当桩端持力层为砂土时，按照粉砂1000kPa、细砂 1150kPa,中砂、粗砂、砾砂1450kPa三大类规定了qr 上限。当桩端持力层为碎石土时，取2750kPa为 qr 的 上限。16