桩基础施工1
Ì桩的竖向承载力计算 Ì桩基础设计 Ì预应力混凝土管桩施工 Ì钻孔灌注桩施工 Ì沉管灌注桩施工2
教学目标桩基础的适用 范围及其分类桩基础承载力 的计算和桩基 础的一般设计 要求 熟悉 熟悉编制桩基础施 工方案；桩基 础施工要点 掌握 掌握了解3
重点与难点重 点 桩基设计过程，桩基础施工工艺流程 难 点 承台设计中抗冲切验算4
桩的竖向承载力计算5
桩基础概述桩基础概念：桩基础一般由桩身 和位于桩身顶部的 承台组成。上部结 构的荷载通过墙或 柱传给承台，再由 承台传给桩。桩基础的组成 1—上部结构（墙或柱） 2—承台（承台梁） 3—桩身 4—坚硬土层 5—软弱土层6
桩基础的功能7
桩基础的功能新加坡发展银行,四墩, 每墩 直径7.3m，将荷载传递到下 部好土层,承载力高。钻孔桩 部分风化及 不风化泥岩 风化砂岩及粉砂岩8
新加坡发展银行,四墩7.3m9
特点优点 将荷载传递到下部好土 层,承载力高，沉降量 小，抗震性能好,穿过 液化层，承受抗拔(抗 滑桩)及横向力(如风载 荷)与其他深基础比较, 施工造价低 缺点： 比浅基础造价高； 施工环境影响,预制桩 施工噪音, 钻孔灌注桩 的泥浆有地下室时,有 一定干扰,深基坑中做 桩10
1.桩基础的适用范围
（1）荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物；
（2）软弱地基；
（3）地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时；
（4）承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物；
（5）建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时；
（6）工程结构跨越范围大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、长短、布置等来适应环境与结构的要求；
（7）在流动水域中的水上结构物的基础；
（8）需要减振的动力设备基础。
摩擦型桩
按承载性状分
端承型桩
按桩的承载类别分摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）
水平受荷桩和复合受荷桩等
小直径桩：d≤250mm
按桩的断面尺寸分中等直径桩:250mm＜d＜800mm
大直径桩:d≥800mm
按施工方法分类预制桩
灌注桩
非挤土桩
按桩对土体的影响程度分部分挤土桩
挤土桩（排土桩）
低承台桩
按桩的承台高低分类
高承台桩
预制桩
（1）定义
预制桩是指借助于各种专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中的桩型。
（2）种
类
按桩身材料分为钢筋混凝预制桩、钢桩、木桩、组合桩。
钢筋混凝预制桩
钢筋混凝土预制桩具有制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性能好，单桩承载能力高的优点，但价格偏高、打桩噪声大、接桩和截桩困难
。
预应力混凝土空心管桩
1—预应力钢筋2—螺旋箍筋3—端头板4—钢套箍
钢桩
钢桩分为两种：钢管桩和H形桩。具有优点是：强度高、桩身表面积大，截面积小，在沉桩时贯透能力强且挤土影响小，在饱和软黏土地区可减少对领近建筑物的影响，但价格较高，耐腐蚀性较差。
灌注桩
（1）定义
灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成的桩。
（2）分类
依照成孔方法不同，灌注桩可分为泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩和成孔灌注桩等几大类。
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩，在成孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入制备泥浆或利用钻削的黏土与水混合自制泥浆保护孔壁。护壁泥浆与钻孔的土削混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆或补水。当钻孔达到规定深度后，清除孔底泥渣，然后吊放钢筋笼，在泥浆下浇筑混凝土。
钻孔桩与冲
孔桩的区别
在于：钻孔
桩以旋转钻
机成孔，冲
孔桩以冲击
钻面成孔。
a)埋设护筒b)安装钻机，钻进c)第一次清孔d）测定孔壁，回淤厚度e)吊放钢筋笼
f)插入导管g)第二次清孔h）灌注水下混凝土，拔出导管i)拔出护筒
沉管灌注桩
沉管灌注桩的优点：
在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量提供了保障。
沉管灌注桩的缺点：
1.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩；
2.另外，沉管过程中挤土效应比较明显，可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断，施工中必须控制提管速度，并使管产生振动，不让管内出现负压，提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；采取“跳打”顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。
振
动
沉
管
灌
注
桩
施
工
程
序
a)桩机就位b)沉管c)浇灌混凝土d)边拔管
、边振动、边浇灌混凝土
e)插入
钢筋笼并
灌满
混凝土成桩1
—振动锤2—加压减振弹簧3—加料口；4—传管5—活瓣桩靴
6—上料斗7—混凝土8—钢筋笼
夯扩成孔灌注桩
是在桩管内增加一根与外桩管长度基本相同的内夯管以代替钢筋混凝土预制桩靴，与外管同步打入设计深度，并作为传力杆将锤击力传至桩端夯扩成大头形，增大地基的密实度，同时利用内管和桩锤的自重将外管内的现浇桩身混凝土压密成形，把水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧的土，使桩的承载力大幅度提高。
内
夯式扩底桩200kN钢锤
桩的功能及类型
挤
扩桩（支盘
桩）
干作业
成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩不需要泥浆或套管护壁，直接利用机械或人工成孔，下钢筋笼、浇筑混凝土成桩。
护壁模板护壁模板
人工挖孔桩——人工挖孔桩——浇筑混凝土护壁浇筑混凝土护壁
桩的竖向承载力
1. 单桩竖向极限承载力确定
u按桩身强度确定
u按《建筑桩基技术设计规范》（JGJ94—2008）确定u按静荷载试验确定
单桩竖向极限承载力取值符合下列规定
设计等级
甲级荷载试验
地质条件
简单
其余情况
丙级可参照相同试验资料结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定均通过单桩静荷载试验确定方法乙级可根据原位测试和经验参数确定
(1)按桩身强度确定单桩竖向承载力
①符合《建筑桩基技术设计规范》（JGJ94—2008）
4.1.1条规定，则按桩身材料强度确定单桩竖向承载力设计值计算公式：桩截面面积
纵向主筋截
面面积N≦ψcfcAps+0.9fyA②当桩身配筋不符合上述要求时：
N≦ψcfA基桩成桩
工艺系数混凝土轴心抗压强度设计值
(2)按静荷载试验确定单桩竖向极限承载力①试桩数量：
同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。
②间歇时间：
在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不得少于10d；对于粉土和黏性土，不得少于15d；对于饱和软黏土，不得少于25d。
③单桩静载荷试验按《地基规范》附录Q进行。
静荷载
试验
静荷载
试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
桩顶试验中
Q (kN)主梁
次梁
千斤顶
百分表锚筋锚桩
s(mm)
(3)经验公式法
序号
1
2
3
4
5
6
7桩的类型单桩大直径桩钢管桩混凝土空心桩嵌岩桩后注浆灌注桩液化效应根据土的物理指标和承载力参数确定桩竖向极限承载力标准值Quk=u∑qsikli+ qpkApQuk=u∑ψsiqsikli+ψpqpkApQuk=u∑qsikli+λpqpkApQuk=u∑qsikli+qpk (Aj+λpApl)Quk=u∑qsikli+ζrfrkApQuk=u∑qsjklj+ u∑βsiqsikl gi+βpkqpkAp土层液化折减系数P216表10-9
2.单桩竖向承载力特征值
（1）单桩承载力特征值Ra应按下式计确定：
Ra=Quk/K
式中Quk—单桩竖向承载力特征值（kN）;
K—安全系数，取K=2。
（2）考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值时：不考虑地震作用时：R=Ra+ηc fak Ac
考虑地震作用时：R=Ra+(ηa /1.25)ηc fak Ac
Ac=(A-nAps)/n
（符号参考P216）
桩基础施工1
Ì桩的竖向承载力计算 Ì桩基础设计 Ì预应力混凝土管桩施工 Ì钻孔灌注桩施工 Ì沉管灌注桩施工2
教学目标桩基础的适用 范围及其分类桩基础承载力 的计算和桩基 础的一般设计 要求 熟悉 熟悉编制桩基础施 工方案；桩基 础施工要点 掌握 掌握了解3
重点与难点重 点 桩基设计过程，桩基础施工工艺流程 难 点 承台设计中抗冲切验算4
桩的竖向承载力计算5
桩基础概述桩基础概念：桩基础一般由桩身 和位于桩身顶部的 承台组成。上部结 构的荷载通过墙或 柱传给承台，再由 承台传给桩。桩基础的组成 1—上部结构（墙或柱） 2—承台（承台梁） 3—桩身 4—坚硬土层 5—软弱土层6
桩基础的功能7
桩基础的功能新加坡发展银行,四墩, 每墩 直径7.3m，将荷载传递到下 部好土层,承载力高。钻孔桩 部分风化及 不风化泥岩 风化砂岩及粉砂岩8
新加坡发展银行,四墩7.3m9
特点优点 将荷载传递到下部好土 层,承载力高，沉降量 小，抗震性能好,穿过 液化层，承受抗拔(抗 滑桩)及横向力(如风载 荷)与其他深基础比较, 施工造价低 缺点： 比浅基础造价高； 施工环境影响,预制桩 施工噪音, 钻孔灌注桩 的泥浆有地下室时,有 一定干扰,深基坑中做 桩10
1.桩基础的适用范围
（1）荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物；
（2）软弱地基；
（3）地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时；
（4）承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物；
（5）建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时；
（6）工程结构跨越范围大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、长短、布置等来适应环境与结构的要求；
（7）在流动水域中的水上结构物的基础；
（8）需要减振的动力设备基础。
摩擦型桩
按承载性状分
端承型桩
按桩的承载类别分摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）
水平受荷桩和复合受荷桩等
小直径桩：d≤250mm
按桩的断面尺寸分中等直径桩:250mm＜d＜800mm
大直径桩:d≥800mm
按施工方法分类预制桩
灌注桩
非挤土桩
按桩对土体的影响程度分部分挤土桩
挤土桩（排土桩）
低承台桩
按桩的承台高低分类
高承台桩
预制桩
（1）定义
预制桩是指借助于各种专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中的桩型。
（2）种
类
按桩身材料分为钢筋混凝预制桩、钢桩、木桩、组合桩。
钢筋混凝预制桩
钢筋混凝土预制桩具有制作方便，桩身强度高，耐腐蚀性能好，单桩承载能力高的优点，但价格偏高、打桩噪声大、接桩和截桩困难
。
预应力混凝土空心管桩
1—预应力钢筋2—螺旋箍筋3—端头板4—钢套箍
钢桩
钢桩分为两种：钢管桩和H形桩。具有优点是：强度高、桩身表面积大，截面积小，在沉桩时贯透能力强且挤土影响小，在饱和软黏土地区可减少对领近建筑物的影响，但价格较高，耐腐蚀性较差。
灌注桩
（1）定义
灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成的桩。
（2）分类
依照成孔方法不同，灌注桩可分为泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩和成孔灌注桩等几大类。
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩
泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩，在成孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入制备泥浆或利用钻削的黏土与水混合自制泥浆保护孔壁。护壁泥浆与钻孔的土削混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆或补水。当钻孔达到规定深度后，清除孔底泥渣，然后吊放钢筋笼，在泥浆下浇筑混凝土。
钻孔桩与冲
孔桩的区别
在于：钻孔
桩以旋转钻
机成孔，冲
孔桩以冲击
钻面成孔。
a)埋设护筒b)安装钻机，钻进c)第一次清孔d）测定孔壁，回淤厚度e)吊放钢筋笼
f)插入导管g)第二次清孔h）灌注水下混凝土，拔出导管i)拔出护筒
沉管灌注桩
沉管灌注桩的优点：
在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量提供了保障。
沉管灌注桩的缺点：
1.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩；
2.另外，沉管过程中挤土效应比较明显，可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断，施工中必须控制提管速度，并使管产生振动，不让管内出现负压，提高桩身混凝土的密实度并保持其连续性；采取“跳打”顺序施工，待混凝土强度足够时再在它的近旁施打相邻桩。
振
动
沉
管
灌
注
桩
施
工
程
序
a)桩机就位b)沉管c)浇灌混凝土d)边拔管
、边振动、边浇灌混凝土
e)插入
钢筋笼并
灌满
混凝土成桩1
—振动锤2—加压减振弹簧3—加料口；4—传管5—活瓣桩靴
6—上料斗7—混凝土8—钢筋笼
夯扩成孔灌注桩
是在桩管内增加一根与外桩管长度基本相同的内夯管以代替钢筋混凝土预制桩靴，与外管同步打入设计深度，并作为传力杆将锤击力传至桩端夯扩成大头形，增大地基的密实度，同时利用内管和桩锤的自重将外管内的现浇桩身混凝土压密成形，把水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧的土，使桩的承载力大幅度提高。
内
夯式扩底桩200kN钢锤
桩的功能及类型
挤
扩桩（支盘
桩）
干作业
成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩不需要泥浆或套管护壁，直接利用机械或人工成孔，下钢筋笼、浇筑混凝土成桩。
护壁模板护壁模板
人工挖孔桩——人工挖孔桩——浇筑混凝土护壁浇筑混凝土护壁
桩的竖向承载力
1. 单桩竖向极限承载力确定
u按桩身强度确定
u按《建筑桩基技术设计规范》（JGJ94—2008）确定u按静荷载试验确定
单桩竖向极限承载力取值符合下列规定
设计等级
甲级荷载试验
地质条件
简单
其余情况
丙级可参照相同试验资料结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定均通过单桩静荷载试验确定方法乙级可根据原位测试和经验参数确定
(1)按桩身强度确定单桩竖向承载力
①符合《建筑桩基技术设计规范》（JGJ94—2008）
4.1.1条规定，则按桩身材料强度确定单桩竖向承载力设计值计算公式：桩截面面积
纵向主筋截
面面积N≦ψcfcAps+0.9fyA②当桩身配筋不符合上述要求时：
N≦ψcfA基桩成桩
工艺系数混凝土轴心抗压强度设计值
(2)按静荷载试验确定单桩竖向极限承载力①试桩数量：
同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。
②间歇时间：
在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不得少于10d；对于粉土和黏性土，不得少于15d；对于饱和软黏土，不得少于25d。
③单桩静载荷试验按《地基规范》附录Q进行。
静荷载
试验
静荷载
试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
静荷载试验
桩顶试验中
Q (kN)主梁
次梁
千斤顶
百分表锚筋锚桩
s(mm)
(3)经验公式法
序号
1
2
3
4
5
6
7桩的类型单桩大直径桩钢管桩混凝土空心桩嵌岩桩后注浆灌注桩液化效应根据土的物理指标和承载力参数确定桩竖向极限承载力标准值Quk=u∑qsikli+ qpkApQuk=u∑ψsiqsikli+ψpqpkApQuk=u∑qsikli+λpqpkApQuk=u∑qsikli+qpk (Aj+λpApl)Quk=u∑qsikli+ζrfrkApQuk=u∑qsjklj+ u∑βsiqsikl gi+βpkqpkAp土层液化折减系数P216表10-9
2.单桩竖向承载力特征值
（1）单桩承载力特征值Ra应按下式计确定：
Ra=Quk/K
式中Quk—单桩竖向承载力特征值（kN）;
K—安全系数，取K=2。
（2）考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值时：不考虑地震作用时：R=Ra+ηc fak Ac
考虑地震作用时：R=Ra+(ηa /1.25)ηc fak Ac
Ac=(A-nAps)/n
（符号参考P216）