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1、建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范2019版本版本讲解（上）讲解（上）同同济大学大学高大高大钊20192019年年8 8月济南月济南内内 容容l桩基础的功能和工程意义桩基础的功能和工程意义l规范修订的技术背景规范修订的技术背景l规范修改的主要内容规范修改的主要内容l规范增加的新内容规范增加的新内容l规范删节的内容规范删节的内容l新规范章节内容概要新规范章节内容概要要要 求求l1.了解了解建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范的变化；的变化；l2.结合工程勘察工作的需要，了解桩基结合工程勘察工作的需要，了解桩基设计的内容、设计参数的工程应用以及设计的内容、设计参数的工程应用以及探明地质条件对桩基设计的作
2、用；探明地质条件对桩基设计的作用；l3.扩大知识面，充实基础设计的知识。扩大知识面，充实基础设计的知识。桩基础的功能和工程意义桩基础的功能和工程意义l桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一也是最古老的基础之一。l桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，l桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基结成整体，以共同承受荷
3、载的一种深基础。础。l今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。的基础形式。l在施工技术进步、桩型开发应用和设计在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景。广阔的发展前景。l桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：l桩具有多种独特的功能桩具有多种独特的功能 l 通过桩的侧面和土的接触，将荷载通过桩的侧面和土的接触，
4、将荷载传递给桩周土体；或者将荷载传给深层传递给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；得很大的承载能力以支承重型建筑物；l 对于液化的地基，为了在地震时仍对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；层，将荷载传给稳定的不液化土层；l桩桩基基具具有有很很大大的的竖竖向向刚刚度度，因因而而采采用用桩桩基基础础的的建建筑筑物物，沉沉降降比比较较小小，而而且且比比较较均均匀匀，可可以以满满足足对对沉沉降降要要求求特特别别高高的上
5、部结构的安全需要和使用要求的上部结构的安全需要和使用要求;l 桩桩具具有有很很大大的的侧侧向向刚刚度度和和抗抗拔拔能能力力，能能抵抵抗抗台台风风和和地地震震引引起起的的巨巨大大水水平平力力、上上拔拔力力和和倾倾覆覆力力矩矩，保保持持高高耸耸结结构构物物和和高层建筑的安全；高层建筑的安全；l 改改变变地地基基基基础础的的动动力力特特性性，提提高高地地基基基基础础的的自自振振频频率率，减减小小振振幅幅，保保证证机机械设备的正常运转。械设备的正常运转。桩基规范修订的技术背景桩基规范修订的技术背景l我国的桩基工程经历了一个发展的历史我国的桩基工程经历了一个发展的历史过程。过程。l现代意义上的桩基，大约
6、在现代意义上的桩基，大约在19世纪后期世纪后期开始采用，距今已有开始采用，距今已有100多年的历史。多年的历史。l在在20世纪初期，上海和沿海的城市开始世纪初期，上海和沿海的城市开始建造建造10层至层至20余层的高层建筑，都是采余层的高层建筑，都是采用桩基础的。用桩基础的。1929年上海沙年上海沙逊逊大厦（现和平饭店）桩基施工大厦（现和平饭店）桩基施工l20世纪中页，许多工业建筑开始采用桩基世纪中页，许多工业建筑开始采用桩基础，那时主要是预制桩，从公路桥梁上开础，那时主要是预制桩，从公路桥梁上开始采用钻孔灌注桩，随后在建筑部门也开始采用钻孔灌注桩，随后在建筑部门也开始推广应用。始推广应用。l2
7、0世纪世纪80年代开始了高层建筑、大型桥梁年代开始了高层建筑、大型桥梁的建设，桩基工程开始了全新的发展阶段。的建设，桩基工程开始了全新的发展阶段。超大直径的超长桩对设计理论、施工方法超大直径的超长桩对设计理论、施工方法和检测方法都提出了新的要求。和检测方法都提出了新的要求。大直径钻井工程施工和开发能力上升到一个大直径钻井工程施工和开发能力上升到一个新的水平，主要表现在大直径工程桩施工和新的水平，主要表现在大直径工程桩施工和钻机的研制与开发。钻机的研制与开发。从长江到钱塘江，十几个大桥的超大直径工从长江到钱塘江，十几个大桥的超大直径工程桩的施工，比较有代表性的长江大桥有荆程桩的施工，比较有代表性
8、的长江大桥有荆沙大桥、武汉白沙州大桥、鄂黄大桥、润杨沙大桥、武汉白沙州大桥、鄂黄大桥、润杨大桥、苏通大桥、钱塘江四桥、六桥、东海大桥、苏通大桥、钱塘江四桥、六桥、东海大桥、跨海大桥、上海长江大桥。大桥、跨海大桥、上海长江大桥。大直径工程钻机从大直径工程钻机从GF-150GYD-600已形已形成系列产品，最大扭矩达成系列产品，最大扭矩达32t-m。l1963年我国第一本地方标准，上海地基年我国第一本地方标准，上海地基基础设计规范颁布，对于单桩承载力的基础设计规范颁布，对于单桩承载力的确定，桩基沉降的计算作出了规定。确定，桩基沉降的计算作出了规定。l1974年，我国第一本全国的地基基础设年，我国第
9、一本全国的地基基础设计规范，规定了单桩承载力的确定方法，计规范，规定了单桩承载力的确定方法，但没有对桩基沉降的计算作出规定。但没有对桩基沉降的计算作出规定。l1980年，年，工业与民用建筑灌注桩基础设工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程计与施工规程颁布，这本规程规定了单颁布，这本规程规定了单桩承载力的确定方法，提出了计算桩基沉桩承载力的确定方法，提出了计算桩基沉降的要求，但没有规定具体的计算方法。降的要求，但没有规定具体的计算方法。l1994年，在灌注桩规程的基础上，编制了年，在灌注桩规程的基础上，编制了建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94-94，总结了，总结了80年代的桩基工程的经验
10、。年代的桩基工程的经验。l从编制从编制建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范以来的十余以来的十余年间，我国的桩基工程技术又经历了飞速年间，我国的桩基工程技术又经历了飞速的发展过程。的发展过程。增加的内容增加的内容l减少差异沉降和承台内力的变刚度调平减少差异沉降和承台内力的变刚度调平设计设计l桩基耐久性规定桩基耐久性规定l后注浆灌注桩承载力计算与施工工艺后注浆灌注桩承载力计算与施工工艺l软土地基减沉复合疏桩基础设计软土地基减沉复合疏桩基础设计l考虑桩径因素的考虑桩径因素的Mindlin应力解计算单桩、应力解计算单桩、单排桩和疏桩基础的沉降单排桩和疏桩基础的沉降l抗压桩和抗拔桩桩身承载力计算抗压桩和抗拔
11、桩桩身承载力计算l长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工方法桩施工方法l预应力混凝土空心桩承载力计算与沉降预应力混凝土空心桩承载力计算与沉降调整的内容调整的内容l基桩和复合基桩承载力设计取值与计算基桩和复合基桩承载力设计取值与计算l单桩側阻力和端阻力经验参数单桩側阻力和端阻力经验参数l嵌岩桩嵌岩段側阻和端阻综合经验系数嵌岩桩嵌岩段側阻和端阻综合经验系数l等效作用分层总和法计算桩基沉降经验等效作用分层总和法计算桩基沉降经验系数系数l钻孔灌注桩孔底沉渣厚度控制标准钻孔灌注桩孔底沉渣厚度控制标准新规范章节内容概要新规范章节内容概要l1.总则总则l2.术语与符号术语
12、与符号l3.基本设计规定基本设计规定l3.1一般规定一般规定l3.2基本资料基本资料l3.3桩的选型与布置桩的选型与布置l3.3特殊条件下的桩基特殊条件下的桩基l3.4耐久性规定耐久性规定l4.桩基构造桩基构造l4.1基桩构造基桩构造l4.2承台构造承台构造l5.桩基计算桩基计算l5.1桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算l5.2桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算l5.3单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力l5.4特殊条件下桩基竖向承载力验算特殊条件下桩基竖向承载力验算l5.5桩基沉降计算桩基沉降计算l5.6软土地基减沉复合疏桩基础软土地基减沉复合疏桩基础l5.7桩基水平承载力与位移计算桩基水平
13、承载力与位移计算l5.8桩身承载力与裂缝控制计算桩身承载力与裂缝控制计算l5.9承台计算承台计算l6.灌注桩施工灌注桩施工l6.1施工准备施工准备l6.2一般规定一般规定l6.3泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩l6.4长螺旋钻孔压灌桩长螺旋钻孔压灌桩l6.5沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩l6.6干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩l6.7灌注桩后注浆灌注桩后注浆l7.混凝土预制桩与钢桩施工混凝土预制桩与钢桩施工l7.1混凝土预制桩的制作混凝土预制桩的制作l7.2混凝土预制桩的起吊、运输和堆放混凝土预制桩的起吊、运输和堆放l7.3混凝土预制桩的接桩混凝土预制桩的接桩l7.4
14、锤击沉桩锤击沉桩l7.5静压沉桩静压沉桩l7.6钢桩（钢管桩、钢桩（钢管桩、H型桩及其他异形钢型桩及其他异形钢桩）施工桩）施工l8.承台施工承台施工l8.1基坑开挖与回填基坑开挖与回填l8.2钢筋和混凝土施工钢筋和混凝土施工l9.桩基工程质量检查及验收桩基工程质量检查及验收l9.1一般规定一般规定l9.2施工前检验施工前检验l9.3施工检验施工检验l9.4施工后检验施工后检验l9.5基桩及承台工程验收资料基桩及承台工程验收资料l附录附录A桩型与成桩工艺选择桩型与成桩工艺选择l附录附录B预应力空心桩基本参数预应力空心桩基本参数l附录附录C考虑承台（包括地下墙体）、基考虑承台（包括地下墙体）、基桩
15、协同工作和土的弹性抗力作用计算水桩协同工作和土的弹性抗力作用计算水平荷载的桩基平荷载的桩基l附录附录DBoussinesq（布西奈斯克）解的（布西奈斯克）解的附加应力系数和平均附加应力系数附加应力系数和平均附加应力系数l附录附录E桩基等效沉降系数桩基等效沉降系数的计算系数的计算系数l附录附录F考虑桩径影响的考虑桩径影响的Mindlin（明德林）（明德林）解应力影响系数解应力影响系数l附录附录G按倒置弹性地基梁计算砌体墙下按倒置弹性地基梁计算砌体墙下条形桩基承台梁条形桩基承台梁l附录附录H锤击沉桩锤重的选用锤击沉桩锤重的选用各章内容重点各章内容重点第一章第一章 总则总则l规范编制的目的、适用范围
16、、设计施工规范编制的目的、适用范围、设计施工原则以及与其他规范的衔接。原则以及与其他规范的衔接。l桩基设计与施工应综合考虑工程地质和桩基设计与施工应综合考虑工程地质和水文地质条件、上部结构类型、使用功水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境，能、荷载特征、施工技术条件与环境，重视地方经验，因地制宜；重视地方经验，因地制宜；注重概念设注重概念设计，合理选择桩型、成桩工艺和承台形计，合理选择桩型、成桩工艺和承台形式，优化布桩，节约资源；式，优化布桩，节约资源；强化施工质强化施工质量控制与管理。量控制与管理。第二章第二章 术语术语l1.桩基桩基l由设置于岩土中的桩和与桩顶联
17、结的承由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。的单桩基础。l2.复合桩基复合桩基l由桩基和承台下地基土共同承担荷载的由桩基和承台下地基土共同承担荷载的桩基础桩基础l3.基桩基桩l桩基础中的单桩桩基础中的单桩l4.复合基桩复合基桩l单桩及其对应面积的承台底地基土组成单桩及其对应面积的承台底地基土组成的复合承载基桩的复合承载基桩l5.减沉复合疏桩基础减沉复合疏桩基础l软土地基天然地基承载力基本满足要求软土地基天然地基承载力基本满足要求的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基桩的复合桩基
18、l6.单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值l单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载的最大荷载l7.极限側阻力标准值极限側阻力标准值l相应于桩顶出现极限荷载时，桩身側表相应于桩顶出现极限荷载时，桩身側表面所发生的岩土阻力面所发生的岩土阻力l8.极限端阻力标准值极限端阻力标准值l相应于桩顶出现极限荷载时，桩端所发相应于桩顶出现极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力生的岩土阻力l9.单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值l单桩竖向极限承载力标准值除以安全系单桩竖向极限承载力标准值除以安
19、全系数后的承载力值单桩容许承载力数后的承载力值单桩容许承载力l10.变刚度调平设计变刚度调平设计l考虑上部结构形式、荷载和地层分布以考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应，通过调整桩径、桩长、及相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法计方法l11.承台效应系数承台效应系数l竖向荷载下，承台底地基土承载力的发竖向荷载下，承台底地基土承载力的发挥率挥率l12.负摩阻力负摩阻力l桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因
20、而产生大于基桩的沉降所引作用等原因而产生大于基桩的沉降所引起的对桩表面的向下摩阻力起的对桩表面的向下摩阻力l13.下拉荷载下拉荷载l作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和l14.土塞效应土塞效应l敞口管桩沉桩过程中土体涌入管内形成敞口管桩沉桩过程中土体涌入管内形成的土塞，对桩端阻力的发挥程度的影响的土塞，对桩端阻力的发挥程度的影响效应效应l15.灌注桩后注浆灌注桩后注浆l灌注桩成桩后一定时间，通过预设于桩灌注桩成桩后一定时间，通过预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土侧注浆阀注入水泥浆，使桩端
21、、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小沉降提高单桩承载力，减小沉降l16.桩基等效沉降系数桩基等效沉降系数l弹性半无限体中群桩基础按弹性半无限体中群桩基础按Mindlin解计解计算沉降量与按等代墩基算沉降量与按等代墩基Boussinesq解计算解计算沉降量之比，用以反映沉降量之比，用以反映Mindlin解解应力分应力分布布对计算沉降的影响对计算沉降的影响第三章第三章 基本设计规定基本设计规定l3-1两类极限状态两类极限状态l3-2桩基设计等级划分桩基设计等级划分l3-3桩基承载力计算和稳定性验算桩基承载力计算和稳定性验算l3-4桩基变形
22、计算桩基变形计算l3-5桩基设计采用的作用效应、抗力桩基设计采用的作用效应、抗力l3-6变刚度调平设计变刚度调平设计l以上各点为以上各点为3.1节一般规定的内容节一般规定的内容l3-7基本资料基本资料l3-8桩的选型与布置桩的选型与布置l3-9特殊条件下的桩基特殊条件下的桩基l3-10耐久性规定耐久性规定3-1 两类极限状态两类极限状态l承载力极限状态：桩基达到最大承载能承载力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的力、整体失稳或发生不适于继续承载的变形。变形。l正常使用极限状态：桩基达到建筑物正正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性常使用所
23、规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。要求的某项限值。l明确了两种极限状态的区别明确了两种极限状态的区别l桩基的承载力计算是承载力极限状态的桩基的承载力计算是承载力极限状态的验算，设计表达式的抗力是单桩极限承验算，设计表达式的抗力是单桩极限承载力除以安全系数，荷载为承载力极限载力除以安全系数，荷载为承载力极限状态的荷载效应基本组合的荷载分项系状态的荷载效应基本组合的荷载分项系数取为数取为1.0，即荷载的标准组合。，即荷载的标准组合。3-2 桩基设计等级划分桩基设计等级划分设计等级设计等级建筑类型建筑类型甲级甲级（1）重要的建筑物）重要的建筑物（2）30层以上或高度超过层以上或高度超过100
24、m的高层建筑的高层建筑（3）体型复杂且层数相差超过）体型复杂且层数相差超过10层的高低层层的高低层（含纯地下室）连体建筑（含纯地下室）连体建筑（4）20层以上框架核心筒结构及其他对差异层以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑沉降有特殊要求的建筑（5）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑筑及坡地、岸边建筑（6）对相邻既有工程影响较大的建筑）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级乙级除甲级、丙级以外的建筑除甲级、丙级以外的建筑丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下的建筑层以下的
25、建筑l划分建筑桩基设计等级旨在界定桩基设划分建筑桩基设计等级旨在界定桩基设计的复杂程度、计算内容和应采取的相计的复杂程度、计算内容和应采取的相应措施。应措施。l桩基设计等级是根据建筑物规模、体型桩基设计等级是根据建筑物规模、体型和功能特征、场地地质与环境的复杂程和功能特征、场地地质与环境的复杂程度，以及由于桩基问题可能造成建筑物度，以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度划分为三个破坏或影响正常使用的程度划分为三个等级。等级。l甲类建筑有三种情况：甲类建筑有三种情况：l（1）和（）和（2）都是重要的或高层建筑，）都是重要的或高层建筑，选择承载力高、布桩比较灵活、性能比选择承载力高
26、、布桩比较灵活、性能比较稳定的桩型，严格控制桩基的整体稳较稳定的桩型，严格控制桩基的整体稳定与倾斜；定与倾斜；l（3）和（）和（4）主要控制差异沉降，布桩）主要控制差异沉降，布桩有利于调整不均匀沉降；有利于调整不均匀沉降；l（5）和（）和（6）主要考虑控制因场地因素）主要考虑控制因场地因素带来的桩基不稳定性。带来的桩基不稳定性。3-3 桩基承载力计算和稳定性验算桩基承载力计算和稳定性验算l1.应根据桩基的使用功能和受力特征分应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算；载力计算；l2.应对桩身和承台结构承载力进行计算；应对桩身和承
27、台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且且长径比大于长径比大于50的桩应进行桩身压屈验算；的桩应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应进行吊装、运输和对于混凝土预制桩应进行吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；锤击作用进行桩身承载力验算；l3.当桩端平面以下存在软弱下卧层时，当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算；应进行软弱下卧层承载力验算；l4.对位于坡地、岸边的桩基应进行整体对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；稳定性验算；l5.对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力验算；
28、群桩的抗拔承载力验算；l6.对于抗震设防区的桩基应进行抗震承对于抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算。载力验算。3-4 桩基变形计算桩基变形计算l哪些桩基需要计算变形？哪些桩基需要计算变形？l1.设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基；坚硬持力层的建筑桩基；l2.设计等级为乙级的体型复杂、荷载分设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端以下存在软弱土层布显著不均匀或桩端以下存在软弱土层的建筑桩基；的建筑桩基；l3.软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础l用什么方法计算？用什么方法计算？l等代实体基础法等代实体基础法
29、l传统的分层总和法，用传统的分层总和法，用Boussinesq理论计理论计算应力，用修正系数进行修正；算应力，用修正系数进行修正；l单桩、单排桩的沉降计算，根据产生沉单桩、单排桩的沉降计算，根据产生沉降的不同原因，采用不同的理论计算应降的不同原因，采用不同的理论计算应力。力。3-5 桩基设计采用的作用效应、抗力桩基设计采用的作用效应、抗力l1.确定桩数和布桩时，应采用传至承台确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的底面的荷载效应标准组合荷载效应标准组合；相应的抗力；相应的抗力应采用应采用基桩或复合基桩承载力特征值基桩或复合基桩承载力特征值；l2.计算荷载作用下的桩基沉降和水平位计算荷载作用下的桩
30、基沉降和水平位移时，应采用移时，应采用荷载效应准永久组合荷载效应准永久组合；计；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风载平位移时，应采用水平地震作用、风载效应效应标准组合标准组合；l3.验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用性时，应采用荷载效应标准组合荷载效应标准组合；抗震；抗震设防区应采用地震作用效应和荷载效应设防区应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合；的标准组合；l4.在计算桩基结构承载力、确定尺寸和在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效传至承台
31、顶面的荷载效应基本组合应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准组制验算时，应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合；合和荷载效应准永久组合；l5.桩基结构设计安全等级，结构设计使桩基结构设计安全等级，结构设计使用年限和结构重要性系数。应按现行有用年限和结构重要性系数。应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时性关建筑结构规范的规定采用，除临时性建筑外，重要性系数不应小于建筑外，重要性系数不应小于1.0；l6.对桩基结构进行抗震验算时，其承载对桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数应按现行力调整系数应按现行建筑抗震设计规建筑抗震设计规范范
32、的规定采用。的规定采用。3-6 变刚度调平设计变刚度调平设计l是新规范的一个亮点是新规范的一个亮点l上部结构与地基基础共同作用原理工程上部结构与地基基础共同作用原理工程应用的一种设计思路应用的一种设计思路l主要提出一种概念设计的方法主要提出一种概念设计的方法l变刚度调平设计是与传统设计原则不同变刚度调平设计是与传统设计原则不同的设计概念。的设计概念。l传统桩基设计的原则，同一建筑物下采传统桩基设计的原则，同一建筑物下采用相同截面、相同长度的桩，一般等距用相同截面、相同长度的桩，一般等距离布桩，桩基的刚度是等刚度的。离布桩，桩基的刚度是等刚度的。l基本概念：基本概念：l等刚度的桩基，按等桩长、等
33、桩径、等等刚度的桩基，按等桩长、等桩径、等间距的布桩，其结果是：间距的布桩，其结果是：l沉降是中间大，四周小，形成碟形沉降沉降是中间大，四周小，形成碟形沉降盆；盆；l桩的反力是中间小，四周大，形成马鞍桩的反力是中间小，四周大，形成马鞍形反力分布。形反力分布。变桩距、变桩径或变桩长变桩距、变桩径或变桩长都可以达到变刚度的目的都可以达到变刚度的目的变刚度调平概念设计变刚度调平概念设计l变刚度调平概念设计的目的为了减小差变刚度调平概念设计的目的为了减小差异变形、降低承台内力和上部结构次应异变形、降低承台内力和上部结构次应力，以节约资源，提高建筑物使用寿命，力，以节约资源，提高建筑物使用寿命，确保正常
34、使用功能。确保正常使用功能。l对于主群楼连体建筑，当高层主体采用对于主群楼连体建筑，当高层主体采用桩基时，裙房（含纯地下室）的地基或桩基时，裙房（含纯地下室）的地基或桩基的刚度宜相对弱化，可采用天然地桩基的刚度宜相对弱化，可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础；基、复合地基、疏桩或短桩基础；l对于框架核心筒结构高层建筑桩基，对于框架核心筒结构高层建筑桩基，应加强核心筒区域桩基刚度（如适当增应加强核心筒区域桩基刚度（如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施），适当弱化核心筒外围桩基刚度；施），适当弱化核心筒外围桩基刚度；l对于框架核心筒结构高层建筑天然地对
35、于框架核心筒结构高层建筑天然地基满足要求的情况下，宜于核心筒区域基满足要求的情况下，宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩；设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩；l对于大体量筒仓、储罐的摩擦型桩基，对于大体量筒仓、储罐的摩擦型桩基，宜按内强外弱原则布桩；宜按内强外弱原则布桩；变长度布桩使底板沉降均匀化变长度布桩使底板沉降均匀化3-7 基本资料基本资料l三个方面的资料：勘察文件、场地与环三个方面的资料：勘察文件、场地与环境资料、建筑物资料；境资料、建筑物资料；l对勘察的附加要求：对勘察的附加要求：l勘探点的间距：端承型桩，勘探点的间距：端承型桩，1224m；l摩擦型桩，摩擦型桩，2035m；
36、单桩基础每桩一点；单桩基础每桩一点；l勘探深度：勘探深度：l控制孔数量，控制孔数量，1/31/2;l甲级：甲级：3个，乙级：个，乙级：2个；个；l控制孔深度，穿透压缩层；控制孔深度，穿透压缩层；l一般孔深度，桩端平面下一般孔深度，桩端平面下35倍桩径；且倍桩径；且不得小于不得小于3m，大直径桩为，大直径桩为5m。l嵌岩桩，控制孔嵌岩桩，控制孔35倍桩径，一般孔倍桩径，一般孔13倍桩径。倍桩径。3-8 桩的选型与布置桩的选型与布置l1.基桩分类基桩分类l1.1按承载性状分：按承载性状分：l摩擦型桩：摩擦桩、端承摩擦桩；摩擦型桩：摩擦桩、端承摩擦桩；l端承型桩：端承桩、摩擦端承桩；端承型桩：端承桩
37、、摩擦端承桩；l1.2按成桩方法分：按成桩方法分：l非挤土桩非挤土桩l部分挤土桩部分挤土桩l挤土桩挤土桩l1.3按桩径分：按桩径分：l小直径桩：小直径桩：d 250mml中等直径桩：中等直径桩：250mm d 800mml大直径桩：大直径桩：d 800mm桩型选择的经济分析桩型选择的经济分析基桩选型误区基桩选型误区l（1）凡嵌岩桩必为端承桩）凡嵌岩桩必为端承桩l（2）挤土沉管灌注桩用于高层建筑挤土沉管灌注桩用于高层建筑l l（3）预制桩质量稳定性高于灌注桩预制桩质量稳定性高于灌注桩l l（4）灌注桩不适当地扩底灌注桩不适当地扩底l l（5）人工挖孔桩质量可靠人工挖孔桩质量可靠凡嵌岩桩必为端承桩
38、凡嵌岩桩必为端承桩l为了提高端阻力，将嵌岩深度尽量加大，为了提高端阻力，将嵌岩深度尽量加大，导致施工工期延长，造价了提高，但却导致施工工期延长，造价了提高，但却并没有提高多少单桩承载力。并没有提高多少单桩承载力。l其原因是对嵌岩桩的承载机理产生误解，其原因是对嵌岩桩的承载机理产生误解，将所有嵌岩桩都作为端承桩考虑。将所有嵌岩桩都作为端承桩考虑。l 嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过去常忽略覆盖层的侧阻力，将
39、嵌岩桩作为直去常忽略覆盖层的侧阻力，将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌岩桩的端阻力所占的比例很小。岩桩的端阻力所占的比例很小。l 嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔方法嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔方法成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。嵌岩部成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。嵌岩部分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高于端承桩的分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高于端承桩的主要原因，是研究嵌岩桩的核心问题。嵌入主要原因，是研究嵌岩桩的核心问题。嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，基岩
40、部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的嵌固力与底部的端阻力发挥的过程嵌岩段的嵌固力与底部的端阻力发挥的过程是不同的。实测资料说明，当嵌岩深度为是不同的。实测资料说明，当嵌岩深度为3倍桩径时，桩的嵌固力与端阻力可以得到很倍桩径时，桩的嵌固力与端阻力可以得到很好的配合，可以用最少的工程量获得最佳的好的配合，可以用最少的工程量获得最佳的承载效果，因此称为最佳嵌岩深度。承载效果，因此称为最佳嵌岩深度。l 在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌
41、岩桩承载力的主要是侧摩阻力；另一种岩桩承载力的主要是侧摩阻力；另一种意见认为桩侧土的摩阻力在总承载力中意见认为桩侧土的摩阻力在总承载力中所占的比例较小，一般不超过所占的比例较小，一般不超过10%左右，左右，在大约在大约10m厚的土层中，桩侧土的摩阻力厚的土层中，桩侧土的摩阻力所占的比例更低，因此没有必要计入。所占的比例更低，因此没有必要计入。l 嵌嵌岩岩桩桩的的端端阻阻力力在在总总承承载载力力中中所所占占的的比比例例不不高高这这是是已已为为大大量量实实测测阻阻力力所所证证明明了了的的，也也是是得得到到公公认认的的事事实实。但但分分析析的的角角度度不不同同，得得到到的的观观点点也也会会有有差差异
42、异。根根据据国国内内外外150根根嵌嵌岩岩桩桩的的实实测测资资料料（其其中中国国内内39根根，国国外外111根根；无无覆覆盖盖层层20根根，有有覆覆盖盖层层130根根，长长度度L=3.055.0m，直直径径d=0.58.0m，L/d L/d=163.7），给给出出了了嵌嵌岩岩桩桩在在竖竖向向荷荷载载下下端端阻阻分分担担荷荷载载比比与与桩桩的的长长径径比比之之间间的关系。的关系。l 当当L/dL/d从从1增增加加至至20时时，Q Qp p/Q/Qu u自自100%随随L/dL/d增增大大而而递递减减至至大大约约30%；当当L/dL/d从从20增增大大至至63.7时时，Q Qp p/Q/Qu u一
43、一般般不不会会超超过过30，其其中中大大部部分分桩桩的的Q Qp p/Q/Qu u在在20以以下下，不不少少桩桩在在5以以下下。与与此此相相对对应应，桩桩的的侧侧阻阻力力（严严格格地地说说应应包包括括侧侧阻阻力力和和嵌嵌固固力力）大大约约在在L/d L/d 1020时时开开始始起起主主要要作作用用，随随L/dL/d增增大大而而增增大大，Q Qs s/Q/Qu u一一般般保保持持在在70以以上上，大大部部分在以上分在以上80%，不少桩在，不少桩在95%以上。以上。l 嵌岩桩的长度也越来越长，长径比嵌岩桩的长度也越来越长，长径比越来越大，嵌岩桩的性状越来越大，嵌岩桩的性状离端承桩也越离端承桩也越来
44、越远来越远；l 嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的端阻力端阻力发挥的过程发挥的过程是不同的。是不同的。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的的比例不高比例不高这是已为大量实测阻力所证这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。明了的，也是得到公认的事实。l包包括括嵌嵌固固力力在在内内的的侧侧阻阻力力占占很很大大比比例例的的原因有三点原因有三点:l1)较较长长的的桩桩受受荷荷后后桩桩身身的的弹弹性性压压缩缩量量比比较较大大，桩桩土土之之间间相相对对位位移移也也比比较较
45、大大，足足以以使使侧侧阻阻得得以发挥；以发挥；l2)由由于于施施工工工工艺艺的的限限制制，桩桩底底沉沉渣渣很很难难清清除除干干净净，桩桩愈愈长长，沉沉渣渣愈愈难难清清除除，沉沉渣渣的的压压实实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；l3)由由于于岩岩石石与与桩桩的的连连接接是是脆脆性性的的，在在比比较较小小的的位位移移条条件件下下嵌嵌固固段段的的阻阻力力就就可可以以达达到到峰峰值值，而而且且先先于于土土的的侧侧阻阻力力得得到到发发挥挥，嵌嵌固固深深度度愈愈深，端阻力的比例愈低。深，端阻力的比例愈低。预制桩质量稳定性高于灌注桩预制桩质量稳定性高于灌注桩l由于预制桩在工
46、厂中预制，桩身质量肯由于预制桩在工厂中预制，桩身质量肯定比灌注桩易于控制，易于保证；定比灌注桩易于控制，易于保证；l但预制桩的主要问题发生在沉桩过程中，但预制桩的主要问题发生在沉桩过程中，从而影响桩基的质量，甚至周围环境，从而影响桩基的质量，甚至周围环境，产生工程事故。产生工程事故。l由于沉桩的挤土效应，形成浮桩事故；由于沉桩的挤土效应，形成浮桩事故；l由于持力层顶面标高起伏过大，不能按由于持力层顶面标高起伏过大，不能按设计要求沉入预定标高，影响单桩承载设计要求沉入预定标高，影响单桩承载力的发挥，产生截桩、接桩等问题。力的发挥，产生截桩、接桩等问题。l桩的截面尺寸和桩长的可调性差，单桩桩的截面
47、尺寸和桩长的可调性差，单桩承载力可调范围小，难于实现变刚度调承载力可调范围小，难于实现变刚度调平设计。平设计。案案 例例l采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例l某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高变化过大，造成沉桩困难或承载力不满变化过大，造成沉桩困难或承载力不满足设计要求的案例足设计要求的案例采用桩基的高层建筑倾斜超标事故采用桩基的高层建筑倾斜超标事故建筑物基本资料建筑物基本资料l两两幢幢24层层的的办办公公大大楼楼，共共用用一一个个筏筏板板基基础础，筏筏板板基基础础平平面面面面积积1692m2，筏筏板板厚厚2m，埋埋深深5m，
48、选选用用0.45m0.45m28m预预制制钢钢筋筋混混凝凝土土方方桩桩。桩桩端端持持力力层层为为砂砂质质粉土夹粉砂，粉土夹粉砂，Es11MPa。l1#楼楼平平面面面面积积为为27m24m，桩桩数数256根根；2#楼平面面积为楼平面面积为37m21m，桩数桩数248根。根。l1993年年12月月开开始始压压桩桩，到到1994年年6月月完完成成504根根桩桩的的压压桩桩，其其中中141根根桩桩未未压压到到设设计计标标高高而而截截短短0.5m1.5m。其其中中，1#楼楼截截桩桩61根根，占占23.8；2#楼楼截截桩桩80根根，占占32.2。l2019年年11月月结结构构封封顶顶，沉沉降降基基本本保保
49、持持均均匀匀沉沉降降，平平均均沉沉降降速速率率1#楼楼0.170mm/d，2#楼楼0.201mm/d；l2019年年6月月，沉沉降降大大增增，平平均均沉沉降降速速率率1#楼楼0.358mm/d，2#楼楼0.415mm/d，l倾斜：倾斜：1#楼楼1.5，2#楼楼1.9，沉降已为，沉降已为结构到顶时的结构到顶时的23倍；倍；l其间，屋顶水箱注水，地下室浇注其间，屋顶水箱注水，地下室浇注0.8m厚厚的混凝土，的混凝土，1#楼从楼从1.5发展至发展至1.8、2.2；2#楼从楼从1.9发展至发展至2.3、2.9。l至至2019年年1月，观测到最大沉降达月，观测到最大沉降达305.4mm，最大沉降速率为最
50、大沉降速率为0.177mm/d，最大倾斜为最大倾斜为4.20。原因分析原因分析l1.分别计算沉降，分别计算沉降，1#楼最终沉降楼最终沉降304mm，2#楼最终沉降楼最终沉降266mm；l2.共用桩筏基础计算沉降，最终沉降共用桩筏基础计算沉降，最终沉降480mm；l3.截桩的影响。截桩的影响。综合楼桩基工程施工质量事故综合楼桩基工程施工质量事故l综综合合楼楼为为框框架架结结构构，桩桩基基础础，主主体体建建筑筑地上八层，地下一层，建筑面积地上八层，地下一层，建筑面积8000m2。l设设计计桩桩型型为为预预应应力力管管桩桩。地地下下室室部部位位的的桩桩径径采采用用 600mm，单单桩桩承承载载力力设