群桩基础工作特点及地基基础精讲

对于群桩基础，作用于承台上的荷载实际上是由桩和地基土共同承担的，由于承台、桩、地基土的相互作用情况不同，使桩端、桩侧阻力和地基土的阻力因桩基类型而异。

1.端承型群桩基础

由于端承型桩基持力层坚硬，桩顶沉降较小，桩侧摩阻力不易发挥，桩顶荷载基本上通过桩身直接传到桩端处土层上。而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响（图8.2.1），因此可近似认为端承型群桩基础中各基桩的工作性状与单桩基本一致；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承受荷载，此时群桩基础的承载力就等于各单桩的承载力之和，群桩的沉降量也与单桩基本相同。

2.摩擦型群桩基础

（1）承台底面脱地的桩基

各桩均匀受荷。如同独立单桩那样，桩顶荷载Q主要通过桩侧阻力将上部荷载传递到桩周及桩端土层中。桩侧摩阻力在土中引起的附加应力σ按某一角度α沿桩长向下扩散分布，至桩端平面处，压力分布如图8.2.2阴影部分所示。当桩数少，桩中心距S_a大时，例如S_a>6d，桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多（图8.2.2a），此时群桩中各桩的工作情况与单桩的一致，故群桩的承载力等于各单桩承载力之和。当桩数较多，桩距较小时，如常用桩距S_a=（3～4）d时，桩端处地基土中各桩传来的压力将相互重叠（图8.2.2b）。桩端处压力比单桩时大得多，桩端以下压缩土层的厚度也比单桩要深，此时群桩中各桩的工作状态与单桩迥然不同，其承载力小于各单桩承载力之总和，沉降量则大于单桩的沉降量，即所谓群桩效应。通常，砂土和粉土中的桩基，群桩效应使桩的侧阻力提高；而黏性土中的桩基，在常见桩距下，群桩效应往往使侧阻力降低。考虑群桩效应后，桩端平面处压应力增加较多，极限桩端阻力相应提高。故群桩效率系数可能小于1，也可能大于1。

图8.2.1 端承型群桩基础

图8.2.2 摩擦型群桩基础

a）桩间距较大 b）桩间距较小(www.xing528.com)

就实际工程而言，桩所穿越的土层往往是两种以上性质不同的土层，且水平向变化不均，分别考虑由于群桩效应引起桩侧和桩端阻力的变化过于繁琐，《建筑桩基技术规范》将承台底面脱地时的桩侧和桩端群桩效应不予考虑，即在端承型桩基持力层的承载力计算中，通常略去群桩效应影响，按η=1进行设计。

通过对群桩工作特点的分析得出以下结论：对于端承桩和桩中心距大于6d的摩擦桩群桩，群桩的竖向承载力等于各单桩承载力之和，沉降量也与独立单桩基本一致，仅需验算单桩的竖向承载力和沉降即可。而对于桩的中心距S_a≤6d的摩擦群桩，除了验算单桩的承载力外，还须验算群桩的承载力和沉降。

（2）承台底面贴地的桩基

承台底面贴地的桩基，除了也呈现承台脱地情况下的各种群桩效应外，还通过承台底面土反力分担桩基荷载，使承台兼有浅基础的作用，而被称为复合桩基（图8.2.3）。它的单桩，因其承载力含有承台底土阻力的贡献在内，特称为复合基桩，以区别于承载力仅由桩侧和桩端阻力两个分量组成的基桩。

承台底分担荷载的作用是随着桩群相对于基土向下位移幅度的加大而增强的。为了保证台底经常贴地并提供足够的土反力，主要应依靠桩端贯入持力层促使群桩整体下沉实现。当然，桩身受荷压缩引起的桩—土相对滑移也会使台底反力有所增加，但其作用毕竟有限。因此，设计复合桩基时应注意：承台分担荷载既然是以桩基的整体下沉为前提，那么，只有在桩基沉降不会危及建筑物的安全和正常使用且台底不与软土直接接触时，才宜于开发利用承台底土反力的潜力。

显然承台下桩间土的承载能力决定于桩和桩间土的刚度，而先决条件是承台底面必须与土保持接触而不能脱开。根据实际工程观测，在下列一些条件下，将出现地基土与承台脱空的现象：①承受经常出现的动力作用，如铁路桥梁的桩基；②承台下存在可能产生负摩阻力的土层，如湿陷性黄土、欠固结土、新填土、高灵敏度软土以及可液化土，或由于降水地基土固结而与承台脱开；③在饱和软土中沉入密集桩群，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱离。显然，在上述这些情况下，不能考虑承台下土对荷载的分担效应。而对于那些建在一般土层上，桩长较短而桩距较大，或承台外区（桩群外包络线以外范围）面积较大的桩基，承台下桩间土对荷载的分担效应则较显著。

图8.2.3 承台底反力图示

1—承台底土反力 2—土层位移 3—桩端位移