当采用柱桩时，除桩底支承在基岩上（即柱承桩）外，如覆盖层较薄，或水平荷载较大，还需将桩底端嵌入基岩中一定深度成为嵌岩桩，以增加桩基的稳定性和承载能力。为保证嵌岩桩在横向荷载作用下的稳定性，需嵌入基岩的深度与桩嵌固处的内力及桩周岩石强度有关，应分别考虑弯矩和轴力要求，由要求较高的来控制设计深度。考虑弯矩时，可用下述近似方法确定。

图4-19 嵌入岩层最小 作如图4-19所示的假设，即忽略嵌固处水平

1剪力影响，桩在岩层表面处弯矩MH作用下，绕嵌入深度h的处转动；偏安全

2地不计桩端与岩石的摩阻力；不考虑桩底抵抗弯矩，MH由桩侧岩层产生的水平抗力平衡。同时，考虑到桩侧为圆柱状曲面，其四周受力不均匀，假定最大应力为平均应力的1.27倍。

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由以上假设，根据静力平衡条件（∑M=0），便可列出下式：

MH?因此

1?maxh2??d??h （4-56） 21.2723 h?MH?max?d （4-57）

6?1.27为了保证桩在岩层中嵌固牢靠，对桩周岩层产生的最大侧向压应力?max不应超过岩石的侧向容许抗力[?]?1???Rc（K为安全系数，K=2），所以得圆形截K面柱桩嵌入岩层的最小深度计算公式如下：

h?MH （4-58）

0.066???Rc?d式中：h——桩嵌入岩层的最小深度，m； d——嵌岩桩嵌岩部分的设计直径，m；

MH——在岩层顶面处的弯矩，kN·m；

?——岩石垂直极限抗压强度换算为水平极限抗压强度的折减系数，β=0.5～1.0岩层侧面节理发达的取小值，节理不发达的取大值； Rc——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度，kPa。

（三）桩型与成桩工艺

桩型与工艺选择应根据结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、桩的材料供应条件等，选择经济、合理、安全适用的桩型和成桩工艺。各行业的相关规范中都附有成桩工艺适用性的表格，可供选择时参考。

二、桩径、桩长的拟定

桩径与桩长的设计，应综合考虑荷载的大小、土层性质与桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长径比以及施工设备与技术条件等因素后确定，力争34 做到既满足使用要求，又造价经济，最有效地利用和发挥地基土和桩身材料的承载性能。

设计时，首先拟定尺寸，然后通过基桩计算和验算，视所拟定的尺寸是否经济合理，再行最后确定。

（一）桩径拟定

桩的类型选定后，桩的横截面（桩径）可根据各类桩的特点与常用尺寸选择确定。

（二）桩长拟定

确定桩长的关键在于选择桩端持力层，因为桩端持力层对于桩的承载力和沉降有着重要影响。设计时，可先根据地质条件选择适宜的桩端持力层初步确定桩长，并应考虑施工的可行性（如钻孔灌注桩钻机钻进的最大深度等）。

一般都希望把桩底置于岩层或坚硬的土层上，以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施工条件容许的深度内没有坚硬土层存在，应尽可能选择压缩性较

低、强度较高的土层作为持力层，要避免使桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。

对于摩擦桩，有时桩底持力层可能有多种选择，此时确定桩长与桩数两者相互牵连，遇此情况，可通过试算比较，选择较合理的桩长。摩擦桩的桩长不应拟定太短，一般不应小于4m。因为桩长过短达不到设置桩基把荷载传递到深层或减小基础下沉量的目的，且必然增加桩数很多，扩大了承台尺寸，也影响施工的进度。此外，为保证发挥摩擦桩桩底土层支承力，桩底端部应尽可能达到该土层的桩端阻力的临界深度。

三、确定基桩根数及其平面布置

（一）桩的根数估算

基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算：

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n??式中：n——桩的根数；

N （4-60） [P] N——作用在承台底面上的竖向荷载，kN； [P]——单桩容许承载力或单桩承载力设计值，kN；

?——考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩数的经验系数，可取

?=1.1～1.2。

估算的桩数是否合适，在验算各桩的受力状况后即可确定。

桩数的确定还须考虑满足桩基础水平承载力要求的问题。若有水平静载试验资料，可用各单桩水平承载力之和作为桩基础的水平承载力（为偏安全考虑），来校核按式（4-60）估算的桩数。但一般情况下，桩基水平承载力是由基桩的材料强度所控制，可通过对基桩的结构强度设计（如钢筋混凝土桩的配筋设计与截

面强度验算）来满足，所以桩数仍按式（4-60）来估算

此外，桩数的确定与承台尺寸、桩长及桩的间距的确定相关联，确定时应综合考虑。

（二）桩间距的确定

为了避免桩基础施工可能引起土的松驰效应和挤土效应对相邻基桩的不利影响，以及桩群效应对基桩承载力的不利影响，布设桩时，应该根据土类成桩工艺以及排列确定桩的最小中心距。一般情况下，穿越饱和软土的挤土桩，要求桩中心距最大，部分挤土桩或穿越非饱和土的挤土桩次之，非挤土桩最小；对于大面积的桩群，桩的最小中心距宜适当加大。对于桩的排数为1～2排、桩数小于9根的其它情况摩擦型桩基，桩的最小中心距可适当减小。

摩擦桩的群桩中心距，从受力角度考虑最好是使各桩端平面处压力分布范围不相重叠，以充分发挥其承载能力。根据这一要求，经试验测定，中心距定为6d。但桩距如采用6d就需要很大面积的承台，因此一般采用的群桩中心距均小于6d。为了使桩端平面处相邻桩作用于土的压应力重叠不至太多，不致因土体挤密而使桩挤不下去，根据经验规定打入桩的桩端平面处的中心距不小于3d。震动下沉桩，因土的挤压更为显著，规定在桩端平面处不小于4d（d为桩的直径或边长）。

（三）桩的平面布置

桩数确定后，可根据桩基受力情况选用单排桩或多排桩桩基。多排桩的排列形式常采用行列式

图4-20 桩的平面布置 36

（图4-20a）和梅花式（图4-20b），在相同的承台底面积下，后者可排列较多的基桩，而前者有利于施工。

桩基础中桩的平面布置，除应满足前述的最小桩距等构造要求外，还应考虑基桩布置对桩基受力有利。为使各桩受力均匀，充分发挥每根桩的承载能力，设计布置时，应尽可能使桩群横截面的重心与荷载合力作用点重合或接近，通常桥

墩桩基础中的基桩采取对称布置，而桥台多排桩桩基础视受力情况在纵桥向采用非对称布置。

当作用于桩基的弯矩较大时，宜尽量将桩布置在离承台形心较远处，采用外密内疏的布置方式，以增大基桩对承台形心或合力作用点的惯性距，提高桩基的抗弯能力。

此外，基桩布置还应考虑使承台受力较为有利，例如桩柱式墩台应尽量使墩柱轴线与基桩轴线重合，盖梁式承台的桩柱布置应使承台发生的正负弯矩接近或相等，以减小承台所承受的弯曲应力。

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