第10

章樁基礎1、概述2、樁及樁基礎的分類3、單樁在豎向荷載下的受力性狀4、豎向抗壓樁承載力的確定5、豎向抗拔樁承載力的確定6、水平荷載作用下樁的承載力與變形7、樁基沉降計算8、樁基礎設計本章內容簡介第10章樁基礎

概述§10.1設置于土中的豎直或傾斜的柱型構件，在豎向荷載作用下，通過樁土之間的摩擦力（樁側摩阻力）和樁端土的承載力（樁端阻力）來承受和傳遞上部結構的荷載。樁的定義

樁基礎由設置于巖土中的樁和與樁頂連接的承臺共同組成的基礎或由柱與樁直接連接的單樁基礎。第10章樁基礎二、樁基礎的適用范圍

（1）上部荷載很大（如重型工業廠房、倉庫、料倉等），且能滿足承載力要求的持力層埋藏較深；

（2）不允許地基有過大沉降和不均勻沉降的高層建筑或對沉降非常敏感的建筑物（如精密儀器等）；

（3）除承受豎向荷載外，尚有較大的水平荷載，如風、浪、水平土壓力、地震作用和沖擊力等；

（4）水中的構筑物基礎，如橋梁、碼頭、鉆采平臺等；

（5）地下水位較高，地下室或地下結構可能上浮時；

（6）對精密或大型的設備基礎，需要減小基礎振幅、減弱基礎振動對結構的影響，或應控制基礎沉降和沉降速率時；

（7）軟弱地基或某些特殊性土（濕陷性土、膨脹土、人工填土、可液化土等）上的各類永久性建筑物，或以樁基作為地震區結構抗震措施時；

（8）需要長期保存、具有重要歷史意義的建筑物。第10章樁基礎第10章樁基礎樁的工程應用情況第10章樁基礎設計總高度達632米的上海中心大廈，955根主樓工程樁單樁直徑達1米、深86米。

第10章樁基礎青島三十萬噸原油碼頭第10章樁基礎抗拔樁第10章樁基礎全國最大的地下高鐵車站雙流機場車站，采用900根抗拔樁固定

（三）樁基計算規定1、應根據樁基的使用功能和受力特征分別進行樁基的

豎向承載力和水平承載力計算；2、樁身（含樁身壓曲、鋼管樁局部壓曲）和承臺結構承載力計算；3、軟弱下臥層驗算；4、坡地、岸邊樁基整體穩定性驗算；5、抗浮、抗拔樁基的抗拔承載力（基樁和群樁）驗算；6、抗震設防區抗震承載力驗算。第10章樁基礎（四）應計算沉降的樁基1、設計等級為甲級的非嵌巖樁和非深厚堅硬持力層的建筑樁基；2、設計等級為乙級的體型復雜、荷載分布顯著不均勻或樁端平面以下存在軟弱土層的建筑樁基；3、軟土地基多層建筑減沉復合疏樁基礎。（五）應計算水平位移的樁基受水平荷載較大、或對水平位移有嚴格限制的樁基。第10章樁基礎三、樁基設計采用的作用效應、抗力1、布樁時：應采用傳至承臺底面的荷載效應標準組合；抗力為基樁或復合基樁承載力特征值。2、計算樁基結構承載力、確定尺寸和配筋時，采用荷載效應基本組合。3、當進行承臺和樁身裂縫控制驗算時，應分別采用荷載效應標準組合和荷載效應準永久組合。第10章樁基礎4、計算沉降和水平位移時，按荷載效應準永久組合。5、在驗算坡地、岸邊建筑樁基的整體穩定性時，按荷載效應標準組合。樁和樁基的分類§10.2樁基的分類單樁基礎——采用一根樁（通常為大直徑樁以承受和傳遞上部結構荷載的基礎。

群樁基礎——由兩根及以上的基樁組成的樁基礎。第10章樁基礎10.2.1樁基的分類1、按樁的數量分類2、按承臺與地面的相對位置分類高承臺樁承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋。低承臺樁：承臺在地面以下,承臺本身承擔部分荷載第10章樁基礎第10章樁基礎煙臺濱海國際酒店，裙房位于海面上，采用高承臺樁

第10章樁基礎4.2.2樁的分類

木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁以及組合材料樁。1、按樁身材料分類2、按承載性狀分類第10章樁基礎樁側和樁端阻力的大小以及它們分擔荷載的比例有很大差異2、按承載性狀分類3、按樁的施工方法分類（1）預制樁

在施工前預先制作成型，再用各種機械設備把它沉入地基至設計標高的樁，稱為預制樁。預制樁可以是木樁、鋼樁或鋼筋混凝土樁等。（２）灌注樁灌注樁為在建筑工地現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。依照成孔方法不同，灌注樁可分為鉆（沖）孔灌注樁、沉管灌注樁和挖孔灌注樁等幾大類。沉樁方法有錘擊法、振動沉樁、靜壓樁等。第10章樁基礎第10章樁基礎預制樁第10章樁基礎預制樁第10章樁基礎預制樁施工第10章樁基礎預制樁優點：施工過程中無擠土、無振動、噪音小，且樁徑不受限制。缺點：泥漿沉淀不易清除，影響端部承載力的充分發揮，并造成較大沉降。①鉆（沖）孔灌注樁：第10章樁基礎優點：在鋼管內無水環境中沉放鋼筋和澆灌混凝土，從而為樁身混凝土的質量供了保障。缺點：a.拔除套管時，如果提管速度過快會造成縮頸、夾泥，甚至斷樁。

b.沉管過程的擠土效應除產生與預制樁類似的影響外，還可能使混凝土尚未結硬的鄰樁被剪斷。對策：a.控制提管速度；

b.采取“跳打”順序施工。第10章樁基礎②沉管灌注樁：挖孔樁主要適用于粘性土和地下水位較低的條件，最忌在含水砂層中施工，因易引起流砂坍孔，十分危險。③人工挖孔灌注樁第10章樁基礎4、按成樁對地基土的影響分類（1）非擠土樁：成樁過程對樁周圍的土無擠壓作用的樁稱為非擠土樁。

主要有：鉆（沖）孔樁，挖孔樁。（2）部分擠土樁（少量擠土樁）：成樁過程對周圍土產生部分擠壓作用的樁稱為部分擠土樁。

主要有：工型或H型鋼樁，鋼板樁，開口鋼管樁，開口鋼筋混凝土管樁。（3）擠土樁：成樁過程中，樁孔中的土未取出，全部擠壓到樁的四周，這類樁稱為擠土樁。主要有：木樁、鋼筋混凝土樁，閉口的鋼管樁或鋼筋混凝土管樁，沉管灌注樁。第10章樁基礎

豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁以及復合受荷樁。5、按樁的使用功能分類6、按樁徑大小分類小直徑樁（d≤250mm）、中等直徑樁（250<d<800）和大直徑樁（d≥800mm）等。第10章樁基礎第10章樁基礎樁在豎向荷載下的受力性狀§10.3

要研究樁基礎的承載能力，首先必須研究單樁承載力.而研究單樁承載力則必須了解單樁工作的環境、性能、單樁承載力的構成和破壞機理，以便正確評價單樁的承載力設計值。

1、樁的荷載傳遞機理

2、單樁的破壞模式

3、樁側負摩阻力第10章樁基礎樁側阻力樁端阻力

地基土對樁的支承作用二者的工作機理？是不是同時發揮？4.3.1單樁的荷載傳遞機理第10章樁基礎

對10根樁長為27～46m的大直徑灌注樁的荷載傳遞性能進行試驗研究。第10章樁基礎1、樁側發揮極限摩阻力所需要的位移很小，粘性土為1～3mm，無粘性土為5～7mm；

2、除兩根支承于巖石的樁外，其余各樁的樁端持力層分別為卵石、礫石、粗砂或殘積粉質粘土。在設計工作荷載作用下，端承力都小于樁頂荷載的10％;

3、荷載沿樁身向下傳遞的過程就是不斷克服摩阻力并通過它向土中擴散的過程；

4、當側摩阻力增加到一定程度的時候，就不再增長。其余的荷載由樁端端阻力繼續承擔；

5、樁側界面是樁向土傳遞荷載的重要的，甚至是主要的途徑。第4章樁基礎“樁越長，承載力越高？”第10章樁基礎（二）不同樁長條件下，端阻力所占比例分析圖第4章樁基礎

樁的長徑比L/d是影響荷載傳遞的主要因素之一，隨著長徑比L/d增大，樁端土的性質對承載力的影響減小，當長徑比L/d接近100時，樁端土性質的影響幾乎等于零。發現這一現象的重要意義在于糾正了“樁越長，承載力越高”的片面認識。

希望通過加大樁長，將樁端支承在很深的硬土層上以獲得高的端阻力的方法是很不經濟的，增加了工程造價但并不能提高很多的承載力。

“樁越長，承載力越高？”第10章樁基礎樁側摩阻力和樁端阻力的分布規律及影響因素1.樁的側阻隨深度呈線性增大，但不是無限制增大，有其極限值。2.樁側極限摩阻力與所在的深度、土的類別和性質、成樁方法等多種因素有關。3.樁端阻力的發揮不僅滯后于樁側阻力，而且其充分發揮所需的樁底位移值比樁側摩阻力到達極限所需的樁身截面位移值大得多。5.樁長對荷載的傳遞也有著重要的影響。第10章樁基礎10.3.2

樁的負摩阻力樁土之間相對位移的方向決定了樁側摩阻力的方向，當樁周土層相對于樁側向下位移時，樁側摩阻力方向向下，稱為負摩阻力。正摩阻負摩阻引起樁側負摩阻力的條件是：樁側土體下沉必須大于樁的下沉。第10章樁基礎1、負摩阻力發生的條件

（1）樁周存在軟弱土層，鄰近樁側地面承受局部較大的長期荷載，或地面大面積堆載（包括填土）時；

（2）樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結土、液化土層進入相對較硬土層時；

（3）由于降低地下水位，使樁周土有效應力增大，并產生顯著壓縮沉降時；

（4）凍土地區，溫度升高引起樁側土的融陷；

（5）在靈敏度較高的飽和粘性土層內打樁引起樁周圍土的結構破壞而重塑和固結；(6)樁數多而密集時，打樁使相鄰已設置的樁抬升。第10章樁基礎2、樁側負摩阻力的分布規律對于下部為巖石的端承樁,可能全樁為負阻力；對于一般樁,因為樁土都有變形,視二者的相對位移量和方向而變。樁周土與樁截面沉降相等，兩者無相對位移發生，其摩阻力為零，這種摩阻力為零的點稱為中性點lnNegative土位移Ss樁位移Sp-+摩阻力軸向力N中性點第10章樁基礎

《樁基規范》中規定，樁側負摩阻力及其引起的下拉荷載，當無實測資料時可按下列規定計算。3、樁側負摩阻力的計算

（1）中性點以上單樁樁周第i層土負摩阻力標準值可按下式計算（當計算值大于正摩阻力時取正摩阻力）：當填土、自重濕陷性黃土濕陷、欠固結土層產生固結和地下水降低時：當地面分布大面積荷載時：第10章樁基礎4.減少樁側負摩阻力影響的措施（1）處理承臺底的欠固結土；（2）套管保護樁法；（3）樁身表面涂層法；（4）預鉆孔法；……（2）考慮群樁效應的樁側總的負摩阻力（下拉荷載）可按下式計算：豎向抗壓樁承載力的確定§10.4基樁豎向承載力設計值R：設計用承載力值。單樁豎向承載力Ra：按《地基規范》，單樁豎向承載力應為比例界限荷載，即表示正常使用極限狀態計算時采用的單樁承載力值，以發揮正常使用功能時所允許采用的抗力設計值，即單樁承載力特征值。第10章樁基礎單樁豎向極限承載力標準值安全系數，K=2。單樁豎向極限承載力標準值：

單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態前或出現不適于繼續承載的變形時所對應的最大荷載。第10章樁基礎10.4.1單樁豎向極限承載力的確定根據《建筑樁基技術規范》JGJ94——2008第5.3.1條規定：1、設計等級為甲級的建筑樁基，應通過單樁靜載試驗確定；2、設計等級為乙級的建筑樁基，當地質條件簡單時，可參照地質條件相同的試樁資料，結合靜力觸探等原位測試和經驗參數綜合確定；其余均應通過單樁靜載試驗確定；3、設計等級為丙級的建筑樁基，可根據原位測試和經驗參數確定。（一）按材料強度確定根據《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)規定：

（1）當樁頂以下5d范圍內樁身箍筋間距不大于100mm，且符合相關構造要求時，鋼筋混凝土樁樁身的豎向承載力設計值按下式計算：

（2）當樁身配筋不符合上述規定時：第10章樁基礎（二）按靜載荷試驗確定單樁豎向極限承載力標準值獲得單樁承載力最可靠的方法次梁錨筋錨樁主梁千斤頂百分表基準柱（1）靜載荷試驗裝置及其方法：第10章樁基礎錨樁桁架法,2400噸第10章樁基礎①根據沉降隨荷載的變化特征確定：②根據沉降量確定：對于陡降型Q—s曲線，可取曲線發生明顯陡降的起始點所對應的荷載為；（2）按試驗結果確定單樁豎向極限承載力：對于緩變型Q—s曲線，一般可取

s=40～60mm對應的荷載值為對于大直徑樁可取所對應的荷載值。第10章樁基礎

試樁數n>3，且極差ΔQu

≤0.3Qum，取Qu=Qum；

在同一條件下的試樁數量，不宜少于總數的1％，并不應少于3根。工程總樁數在50根以內時不應少于2根。試樁數n≤3，Qu=Qumin單樁豎向承載力特征值Ra的確定：第10章樁基礎（四）按經驗公式法確定（1）對直徑d<800mm的灌注樁和預制樁，單樁豎向極限承載力標準值：樁側第i層土的極限側阻力標準值極限端阻力標準值樁身周長第10章樁基礎表4-6樁的極限側阻力標準值qskikPa第10章樁基礎表4-7樁的極限端阻力標準值qpk第10章樁基礎（2）對大直徑樁（d≥800mm）：大直徑樁的極限側阻力和極限端阻力的尺寸效應系數樁身直徑樁端直徑樁身周長第10章樁基礎10.8.1收集設計資料

在設計之前，首先應通過調查研究，充分掌握一些基本的設計資料，其中包括上部結構的情況(如平面布置、結構型式、荷較大小以及構造和使用上的要求)、工程地質與水文地質勘察資料、基礎材料的來源及施工條件(如樁的制作、運輸、沉樁設備)等。并了解當地使用樁的經驗，以供設計參考。樁基礎設計§10.8第10章樁基礎10.8.2樁型、樁長和截面尺寸的選擇

樁型選擇的主要依據是上部結構的形式、荷載、地質條件和環境條件以及當地的樁基施工技術能力與經驗等。1.樁型的選擇

第10章樁基礎

2.樁的長度3.樁的截面尺寸樁的橫截面面積根據樁頂荷載大小與當地施工機具及建筑經驗確定。如為鋼筋混凝土預制樁：中小工程常用250×250mm或300×300mm，大工程常用350×350mm或400×400mm。若采用灌注樁，中小樁徑從300mm～800mm，大直徑樁可選800mm～2000mm甚至更大。

根據土層的豎向分布特征，盡可能選定硬土層作為樁端持力層和下臥層，從而可初步確定樁長，這是樁基礎要具備較好的承載變形特性所要求的。

樁端全斷面進入持力層的深度，對于粘土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石類土不宜小于1d。當存在軟弱下臥層時，樁基以下硬持力層厚度不宜小于3d。第10章樁基礎

1、樁的根數n的估算

根據《樁基規范》：軸向豎向力作用下：偏心豎向力作用下：樁基偏心受壓系數，取1.1~1.210.8.3樁數及樁位布置第10章樁基礎

選擇最優的樁距就是合理布樁，這是使樁基設計做到經濟

和有效的重要一環。

一般常用樁距為：s=3～4d

樁距太大會增加承臺的面積，使其體積和用料加大而

不經濟；樁距太小則會使摩擦樁基承載力降低，沉降加大，

且給施工造成困難。

樁的邊距s1（樁的中心至承臺邊的距離）一般不小于樁的

直徑，亦不得小于300mm。2.樁距s的確定第10章樁基礎基樁的最小中心距土類與沉樁工藝排數不少于3排且樁數不少于9根的摩擦型基樁其他情況非擠土灌注樁3.0d3.0d部分擠土樁3.5d3.0d擠土樁非飽和土4.0d3.5d飽和黏性土4.5d4.0d鉆、挖孔擴底樁2D或D＋2m（當D>2m）1.5D或D＋1.5m（當D>2m）沉管夯擴、鉆孔擠擴樁非飽和土2.2D且4.0d2.0D且3.5d飽和黏性土2.5D且4.5D2.2D且4.0Dd：圓樁設計直徑或方樁涉及邊長；D：擴大端設計直徑第10章樁基礎3.樁的平面布置

樁數確定后，可根據上部結構形式及樁基受力情況選用單排樁或多排樁樁基。柱下樁基常采用矩形、三角形和梅花形。墻下樁基可采用單排直線布置或雙排交錯布置，在縱橫墻交接處宜布樁。第10章樁基礎

樁基礎中樁的平面布置，除應滿足前述的最小樁距等構造要求，布樁時還應注意：

（1）宜使豎向永久荷載合力作用點與樁的承載力合力點重合，并使樁基受水平力和力矩較大方向有較大的截面模量；

（2）上部荷載在樁基礎傳力路徑最短，以達到盡可能減小基礎內力的目的；

（3）當作用于樁基的彎矩較大時，宜盡量將樁布置在離承臺形心較遠處，采用外密內疏（樁承臺外圍布樁間距較小、而內部布樁間距較大）的布置方式，以增大基樁對承臺形心或合力作用點的慣性距，提高樁基的抗彎能力。

（4）按變剛度調平設計，以減小差異沉降；

（5）主裙樓連體時，弱化裙樓布樁；

（6）在梁式承臺或板式承臺下布樁應本著減小彎矩的原則，盡量在柱和墻下布樁。避免在墻體洞口下布樁，如必須布樁時，應對洞口處的承臺梁采取加強措施。第10章樁基礎4.變剛度調平設計

變剛度調平設計即考慮上部結構形式、荷載和地層分布以及相互作用效應，通過調整樁徑、樁長、樁距等改變基樁支承剛度分布,以使建筑物沉降趨于均勻、承臺內力降低的設計方法。

其目的在于減小差異變形、降低承臺內力和上部結構次內力，以節約資源，提高建筑物使用壽命，確保正常使用功能。第10章樁基礎10.8.4基樁的豎向承載力驗算

樁頂荷載簡圖1.樁頂荷載效應計算

（1）軸心豎向力作用下:（2)偏心豎向力作用下:（3)水平力作用下:M為作用于承臺底面，繞x、

y軸的力矩；x，y為基樁至x、y軸的距離。第10章樁基礎2.樁基豎向承載力驗算（1）軸心豎向力作用下:荷載效應標準組合:（2）偏心豎向力作用下:（3）水平力作用下:基樁或復合基樁豎向承載力特征值基樁水平承載力特征值第10章樁基礎1、灌注樁構造①

配筋率：0.65～0.20％受水平荷載樁，不小于812

抗壓樁和抗拔樁，不小于610②

配筋長度1）端承型樁和位于坡地岸邊的基樁應沿樁身等截面或變截面通長配筋；2）樁徑大于600mm的摩擦型樁配筋長度不應小于2/3樁長；受水平荷載時，配筋長度尚不宜小于4.0/；3）抗震樁基：主筋應穿過液化土層和軟弱土層進入穩定土層；4）抗拔基樁：等截面或變截面通長配筋。4.8.6樁身結構設計第10章樁基礎③

箍筋：采用螺旋筋，>6＠200～300mm；當受水平荷載的樁，樁頂以下5d范圍內的箍筋應加密，且間距不應大于100mm。④

樁身混凝土及保護層：樁身混凝土強度等級不小于C25；灌注樁主筋的混凝土保護層不小于35mm，水下工程不得小于50mm。2、預制樁構造

（1）最小截面尺寸：預制樁的截面邊長不應小于200mm；預應力樁截面邊長不應小于350mm。（2）混凝土強度等級與保護層厚度非預應力樁不應小于C30，預應力樁不小于C40，保護層厚度不宜小于30mm。第10章樁基礎

（3）預制樁的樁身配筋預制樁的樁身配筋應按吊運、打樁及樁在使用中的受力等條件計算確定。采用錘擊法沉樁時，預制樁的最小配筋率不小于0.8％；采用靜壓法沉樁時，不小于0.6％。主筋的直徑不宜小于14mm，打入樁樁頂4～5d長度范圍內，箍筋應加密，并設置鋼筋網片。（4）預制樁的分節長度根據施工、運輸條件確定，接頭不宜多于3個。第10章樁基礎灌注樁的縱向鋼筋及箍筋配置第10章樁基礎預制樁樁段長度及接頭量預制樁的配筋及樁靴第10章樁基礎預制樁接樁（a）硫磺膠泥接樁；（b）角鋼焊接接樁；（c）法籃螺栓接樁第10章樁基礎雙吊點3、預制樁樁身結構強度驗算

預制樁除了考慮上述構造要求外，還要對考慮運輸、起吊和捶擊過程中的強度驗算。一般普通混凝土的樁身配筋由起吊和吊力的強度來控制。單吊點第10章樁基礎10.8.7樁基承臺設計

樁基承臺的設計包括確定承臺的材料、底面標高、平面形狀及尺寸、剖面形狀及尺寸,以及進行受彎、受剪、受沖切和局部受壓承載力計算，并應符合構造要求。第10章樁基礎1.承臺構造承臺尺寸承臺最小寬度不應小于2倍樁的直徑或邊長≥

500mm。承臺邊緣至邊樁的中心距不小于樁的直徑或邊長，邊緣挑出部分≥150mm。承臺厚度應≥300mm。鋼筋受力筋應通長配置。矩形承臺宜按雙向均勻布置。承臺梁的受力筋直徑不宜小于12mm，架立筋不應小于10mm，箍筋不應小于6mm，鋼筋保護層厚度不小于≥70mm，當有混凝土墊層時≥50mm。樁頂伸入承臺要求樁頂應嵌入承臺一定長度，對大直徑樁宜≥100mm，對中等直徑樁宜≥50mm。混凝土樁的樁頂主筋應伸入承臺內，其錨固長度宜≥35倍鋼筋直徑，對于抗拔樁基應≥40倍鋼筋直徑。連系梁兩樁樁基的承臺，宜在其短向設置連系梁。連系梁頂面宜與承臺頂位于同一標高，梁寬應≥200mm，梁高可取承臺中心距的1/10～1/15，并配置不小于2Φ12的鋼筋。混凝土強度等級≥C25第10章樁基礎樁基承臺的基本尺寸及配筋（a）柱下獨立承臺；（b）條形承臺第10章樁基礎2.承臺的內力計算