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1、建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94-2008JGJ94-2008应用常见问题解析应用常见问题解析2009.112009.112009.112009.11中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院邱明兵邱明兵邱明兵邱明兵 目录目录 一、人工挖孔嵌岩桩一、人工挖孔嵌岩桩 1 1、概述、概述 2 2、竖向受压承载力性状、竖向受压承载力性状 3 3、工程桩检测、工程桩检测 4 4、某工程案例解析、某工程案例解析 二、预应力混凝土管桩的挤土效应及有关问题二、预应力混凝土管桩的挤土效应及有关问题 三、地基整体稳定与地基承载力三、地基整体稳定与地基承载力 四、两类共同作
2、用的基本概念四、两类共同作用的基本概念 五、抗浮设计应注意的问题五、抗浮设计应注意的问题 六、剪力墙下布桩要点六、剪力墙下布桩要点 七、桩基础的抗震设计七、桩基础的抗震设计1、概述、概述（1）.人工挖孔嵌岩桩适用及不适用范围 每种桩型都有其适用条件，没有一种万能的桩型可以供工程师使用。判断人工挖孔嵌岩桩是否合适，可以参考以下几个方面：1）地质土层分布：上覆土层较浅；有完整性较好及强度较高的基岩；回填土最好应压实以避免施工中护壁脱落；岩溶发育地区应谨慎嵌岩；2）水文地质条件：如果是粉、砂类土，地下水埋藏应较深以保证施工安全；3）上部结构荷载：单桩承载力高，适合于荷载大的高层，以达到较高的 经济性
3、；如果荷载较小，那么会造成浪费；4）施工设备条件：没有水源的山区，制备泥浆困难；落后地区或国家（非洲），没有先进设备5）在地下水位较高，有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的流塑状淤泥、淤泥质土层中，不得选用。一、人工挖孔嵌岩桩一、人工挖孔嵌岩桩（2）人工挖孔嵌岩桩的工程特性 释疑：摩擦型桩的桩间净距如何取用？人工挖孔的嵌岩桩，最小中心距2.5d中的d是否包含护壁尺寸？1）非挤土；2）嵌岩如图，新加坡港务局某10层仓库工程应用的一根嵌岩桩的桩顶荷载传递曲线。桩长l=10m，桩径d=1.35m，l/d=7.85。桩中心距2d，群桩效应使得桩身上段摩阻力发生蠕变，导致阻力下移。端阻荷载比为14%。嵌
4、岩段阻力比约40%。2、竖向受压承载力性状、竖向受压承载力性状（1）竖向受压的极限破坏模式；上覆土层段的破坏可能在两个界面上，1）桩芯与护壁界面；2）护壁与土体界面。实际总是在第2）界面破坏。实测桩侧阻力分布模式（1）如图，为美国L.C.Reese等在1969年发表的一根埋设测量元件的嵌岩桩的桩顶荷载随深度传递的实测曲线。上覆坚硬黏土层5.5m，嵌入黏土页岩3.2m，d=0.76m，l/d=11.7，l/h=4.2。端阻比例系数15%25%。嵌岩段阻力系数约80%。实测桩侧阻力分布模式（2）不管桩端是强风化还是微风化，桩端阻力都很小。嵌岩段提供了主要的侧阻力和总阻力，上覆土层提供的阻力约20%
5、。端阻比例系数5%20%。释疑：（1）人工挖孔嵌岩桩端承（型）桩 从上述表格中的数据来看，当桩稍长一些，则嵌岩桩也是摩擦型桩。因此不应当作端承桩仅计算端阻力。但配筋时宜全长配筋。（2）基桩有没有最短长度或最小长径比的要求？有人认为基桩长径比很小的情况下，桩侧阻力就可以不用考虑。下图是美国费城自由广场一号塔楼下的一根嵌岩桩的长期观测资料。桩长8.8m，桩身上段直径3.0m，嵌岩段直径2.6m。观测数据表明始终有60%以上的荷载由桩侧承担。可见用最小长径比的概念来控制桩长并无意义。右图为某工程中长度为3m的桩，嵌岩段长2m，此桩按嵌岩桩设计而非端承桩，计入嵌岩段侧阻力是必要的。释疑：（释疑：（1
6、1）嵌岩嵌岩0.50.5米的桩按端承还是按嵌岩桩考虑？米的桩按端承还是按嵌岩桩考虑？应按嵌岩桩考虑。从试验来看，嵌岩段桩侧阻力占比较大，不宜忽略。应按嵌岩桩考虑。从试验来看，嵌岩段桩侧阻力占比较大，不宜忽略。（2 2）桩端进入较破碎岩时能否按嵌岩桩计算单桩竖向极限承载力？桩端进入较破碎岩时能否按嵌岩桩计算单桩竖向极限承载力？答：宜按碎石类土提供参数并计算。答：宜按碎石类土提供参数并计算。（3 3）利用）利用f frkrk计算的单桩竖向极限承载力极高以至当地没有条件进行静载荷试验时，计算的单桩竖向极限承载力极高以至当地没有条件进行静载荷试验时，能否用检测能否用检测f frkrk来代替单桩静载荷试
7、验？来代替单桩静载荷试验？答：不能。答：不能。（4 4）嵌岩桩通过直径为嵌岩桩通过直径为0.3m0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值Q Qukuk，与采，与采用饱和单轴抗压强度标准值用饱和单轴抗压强度标准值f frkrk计算的结果差异较大时，用哪个结果更为合理？计算的结果差异较大时，用哪个结果更为合理？宜以岩基平板载荷试验数据为主（计算桩承载力安全系数取宜以岩基平板载荷试验数据为主（计算桩承载力安全系数取2 2，计算地基承载，计算地基承载力安全系数取力安全系数取3 3）。但此时承载力极高，故可参考）。但此时承载力极高，故可参考f frkrk进行综合经
8、验选取。进行综合经验选取。从工程经从工程经验来看取用任何一个参数，结果均是以桩身强度控制。验来看取用任何一个参数，结果均是以桩身强度控制。（5 5）岩石单轴饱和抗压强度）岩石单轴饱和抗压强度f frkrk与混凝土强度标准值有何对应关系？与混凝土强度标准值有何对应关系？岩样为圆柱体岩样为圆柱体50X100mm50X100mm，混凝土立方体为，混凝土立方体为150mm150mm3 3，一般的一般的圆柱体圆柱体150X300mm150X300mm的的fcu1=0.8fcufcu1=0.8fcu 50X100mm 50X100mm的的frkfrk对对150X300mmfrk1150X300mmfrk1
9、，尺寸效应系数约为，尺寸效应系数约为1.151.15 那么那么 f frkrk=1.15fcu1=1.15x0.8f=1.15fcu1=1.15x0.8fcu=cu=f fcucuf frkrk与与f fcucu，不同的工程意义，这是因为：不同的工程意义，这是因为：（1 1）frkfrk要根据结构面开展情况（即完整程度），折减一定的系数（要根据结构面开展情况（即完整程度），折减一定的系数（0.10.1 0.50.5）才能）才能使用；而混凝土是不开裂的，故没有折减系数。使用；而混凝土是不开裂的，故没有折减系数。（2 2）当前当前frkfrk仅用于抗压，并且要除以仅用于抗压，并且要除以2 2后使用
10、，其对应的荷载效应是标准值。后使用，其对应的荷载效应是标准值。混凝土强度则有多项指标。混凝土强度则有多项指标。（3 3）岩石受压后，同时是三向巨大侧限（围压）下工作；而混凝土的侧限是有限的。）岩石受压后，同时是三向巨大侧限（围压）下工作；而混凝土的侧限是有限的。钢筋混凝土试件的抗压试验表明，围压能极大提高混凝土强度；而基岩应当同样如钢筋混凝土试件的抗压试验表明，围压能极大提高混凝土强度；而基岩应当同样如此，但目前的设计方法中还没有考虑此有利因素。当前的试验成果发现：基岩受压此，但目前的设计方法中还没有考虑此有利因素。当前的试验成果发现：基岩受压很难破坏，总是以变形控制为主。因此很难破坏，总是以
11、变形控制为主。因此桩身强度常常成为控制因素桩身强度常常成为控制因素桩身强度常常成为控制因素桩身强度常常成为控制因素。载荷板试验，等同于在半无限空间中的测试，有类似局压的效果，因此可以载荷板试验，等同于在半无限空间中的测试，有类似局压的效果，因此可以推测的是，其承载力要提高。这大概是载荷板试验数据偏高的原因。推测的是，其承载力要提高。这大概是载荷板试验数据偏高的原因。混凝土局压强度混凝土局压强度与与与与94949494规范的比较规范的比较规范的比较规范的比较第第i i层土的侧阻力发挥系数，当桩的长径比不大层土的侧阻力发挥系数，当桩的长径比不大(l/dl/d30)1.01.0，偏于保守的取，偏于保
12、守的取1.01.0。（1 1）取消侧阻力发挥系数）取消侧阻力发挥系数（2 2）调高嵌岩承载力综合系数，尤其是）调高嵌岩承载力综合系数，尤其是极软岩、软岩frk15MPahr/dhr/d0 00.50.51 12 23 34 455侧阻修正系数侧阻修正系数0.0000.0000.0250.0250.0550.0550.0700.0700.0650.0650.0620.0620.0500.050端阻修正系数端阻修正系数0.5000.5000.5000.5000.4000.4000.3000.3000.2000.2000.1000.1000.0000.000综合修正系数综合修正系数0.5000.50
13、00.5500.5500.6200.6200.8600.8600.9800.9801.0921.0921.0001.000hr/dhr/d0 00.50.51.01.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.07.07.08.08.0极极软软岩岩软软岩岩0.00.00.0520.0520.0560.0560.0560.0560.0540.0540.0510.0510.0480.0480.0450.0450.0420.0420.040.040.600.600.700.700.730.730.730.730.700.700.660.660.610.610.550.550.480.
14、480.420.420.600.600.800.800.950.951.181.181.351.351.481.481.571.571.631.631.661.661.701.70较较硬硬岩岩坚坚硬硬岩岩0.00.00.0500.0500.0520.0520.0500.0500.0450.0450.0400.0400.450.450.550.550.600.600.500.500.460.460.400.400.450.450.650.650.810.810.900.901.001.001.041.04综合系数：综合系数：清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应乘以增大系数清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应
15、乘以增大系数1.21.2。嵌岩承载力综合系数比较嵌岩承载力综合系数比较嵌岩承载力综合系数比较嵌岩承载力综合系数比较hr/dhr/d0 00.50.51 12 23 34 4559494规范规范综合修正系数综合修正系数0.5000.5000.5500.5500.6200.6200.8600.8600.9800.9801.0921.0921.0001.000港口工程灌注港口工程灌注桩桩基基础设计础设计与施工与施工规规程程综综合修正系数合修正系数1.0001.0001.3081.3081.4761.4761.5081.5081.5201.5200808规规范范极极软软岩、岩、软软岩岩0.600.60
16、0.800.800.950.951.181.181.351.351.481.481.571.57较较硬岩、硬岩、坚坚硬岩硬岩0.450.450.650.650.810.810.900.901.001.001.041.04公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007JTG D63-2007完整、较完整完整、较完整较破碎较破碎破碎、极破碎破碎、极破碎0.100.100.080.080.060.061.201.201.01.00.80.8地基规范地基规范GB50007-2002GB50007-2002完整完整较完整较完整较破碎较破碎1.01.00.41.00.41.0
17、0.20.40.20.40808规范的嵌岩段综合系数较规范的嵌岩段综合系数较规范的嵌岩段综合系数较规范的嵌岩段综合系数较9494规范有所规范有所规范有所规范有所提高，但总体相对偏于安全。提高，但总体相对偏于安全。提高，但总体相对偏于安全。提高，但总体相对偏于安全。（3 3）对于泥岩，不能用饱和单轴抗压强度，应取用天然湿度下的单轴抗压强度。）对于泥岩，不能用饱和单轴抗压强度，应取用天然湿度下的单轴抗压强度。）对于泥岩，不能用饱和单轴抗压强度，应取用天然湿度下的单轴抗压强度。）对于泥岩，不能用饱和单轴抗压强度，应取用天然湿度下的单轴抗压强度。（4 4）9494规范以规范以微风化、中风化微风化、中风
18、化对岩体分类；对岩体分类；0808规范以完整、较完整对岩石分类。结构面愈密，强度愈低。规范以完整、较完整对岩石分类。结构面愈密，强度愈低。（实际应为（实际应为“微风化、中风化微风化、中风化”的完整岩、较完整岩）的完整岩、较完整岩）（5 5）0808规范：清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应乘以增大系数规范：清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应乘以增大系数1.21.2。9494规范：无。规范：无。（6 6）9494规范：当嵌岩段为中风化岩时，表中数字乘以规范：当嵌岩段为中风化岩时，表中数字乘以0.90.9折减。折减。0808规范：无。规范：无。人工挖孔人工挖孔人工挖孔人工挖孔大直径桩（大直径桩（大直径桩（大
19、直径桩（d d800mm800mm）极限侧阻和端阻的尺寸效应极限侧阻和端阻的尺寸效应极限侧阻和端阻的尺寸效应极限侧阻和端阻的尺寸效应 （1 1 1 1）人工挖孔桩上覆土层端，在）人工挖孔桩上覆土层端，在）人工挖孔桩上覆土层端，在）人工挖孔桩上覆土层端，在桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线型减小（侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线型减小（侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线型减小（侧阻力有所降低，侧阻力随桩
20、径增大呈双曲线型减小（H.Brand1.1988H.Brand1.1988H.Brand1.1988H.Brand1.1988）。本规范建）。本规范建）。本规范建）。本规范建议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。式中 d桩身直径；m 经验指数，对于粘性土、粉土，m=1/5；对于砂土、碎石土，m=1/3。对于嵌岩段侧阻，不需要考虑折减。（2）端阻在基岩上，也不需考虑端阻的尺寸效应系数。人工挖孔桩的桩身强度：人工挖孔桩的桩身强度：1）因假定护壁不连续，故不考虑护壁强度，仅计算桩芯面积。
21、2）因护壁施工可见，桩基质量能有效控制，故成桩工艺系数较其他桩型高，取0.9。3）人工挖孔嵌岩桩通常全长配筋，当桩较短且粗时，箍筋加密区未设置5d，故就不利用纵筋强度；释疑：（1）JGJ94-2008第6.6.6条 护壁配筋直径不应小于8，是否可据土质情况好坏酌减？可以。比如北京地区一般土质较好，最小直径取6mm。北京地标 箍筋加密区5d时：（2）护壁砼标号与桩填心同一标号，护壁施工每段进行振捣密度变困难，且形成大量施工缝，按施工缝处理达不到要求，不能整体起共同作用，是否不考虑护壁参加计算，即可降低护壁砼标号?桩身承载力计算取内径而不包括护壁厚度，那么设计可要求护壁混凝土按C30C40配料，施
22、工后护壁混凝土取芯强度达到C15也是允许的。（3）为何竖向承载力计算时有时用桩身直径，有时用护壁外直径？计算桩身强度用桩芯直径；计算土对桩的支撑力用护壁外直径。（4）地基基础设计规范中桩身强度计算，工作条件系数灌注桩取0.60.7，是强规；桩基中5.8.2条，灌注桩取0.9，应按哪条取值？按桩基取值。人工挖孔嵌岩桩的检测（1）工程桩应进行承载力和桩身质量检验。工程桩应进行承载力和桩身质量检验。当竖向承载力过大时，并不适合做静载荷试验（堆载平衡或锚桩平衡）。（2）单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定：1）对于大直径端承型桩（桩端为非基岩时，如卵石层），也可
23、通过深层平板（平板直径应与孔径一致）载荷试验确定极限端阻力；某些情况下，平板直径可能不与孔径一致，其实测值较实际值偏低，等于说偏于安全。2）对于嵌岩桩，当桩端置于基岩顶面时，可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值（qpk）；当桩端进入岩层一定深度时，宜通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定嵌岩段极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；（见地基规范附录H），对应的设计方法应为：3）用其他方法（如自平衡法）测得桩侧摩阻力。3、承载力计算（剖析）对桩芯直径2m和1.5m的桩（护壁150mm）进行计算。2m单桩承载力特征值，按非嵌岩桩公式计算：说明（1）上述方法为按护壁外侧计算桩侧摩阻力
24、，应改为计算承载力至少应提高50%。（2）是按干作业钻孔工艺提供的参数（有沉渣）实际宜按“预制桩”提供参数或者通过载荷板试验确定。如果1.5m单桩承载力特征值，按非嵌岩桩公式计算：说明（1）上述方法为按护壁外侧计算桩侧摩阻力，应改为计算承载力至少应提高15%。因不是按嵌岩桩公式计算，故不能乘以清底系数1.2。计算承载力至少应提高46%。如果（2）是按干作业钻孔工艺提供的参数（有沉渣）实际宜按“预制桩”提供参数或者通过载荷板试验确定。4、桩基布置（1）见桩基平面布置图（2）见基础结构平面图优化建议：鉴于嵌岩桩承载力潜力较高，变形极小，建议提高桩基承载力，使得桩基在柱下、墙下布置，那么承台高度可以
25、降低，或者承台取消。理论上讲，人工挖孔嵌岩桩，总是可以做到柱下、墙下布桩。理论上讲，人工挖孔嵌岩桩，总是可以做到柱下、墙下布桩。这是因为：上部结构柱截面由轴压比控制，Ns传递到桩顶，作用到桩身，那么一般而言，只要（1）桩基承载力由桩身强度控制；（2）人工挖孔嵌岩桩的桩芯面积大于柱截面面积（一般都很容易满足，抗震等级高的构件，桩芯面积要求大一些），那么一柱一桩就够了。所以问题的关键在于：如何使得桩基承载力由桩身强度控制？这就要求：（1）充分发挥上覆土层的侧摩阻力，计算时应取护壁外径；）充分发挥上覆土层的侧摩阻力，计算时应取护壁外径；（2）充分发挥嵌岩端侧摩阻力。嵌岩深径比，较硬岩、坚硬岩在）充分
26、发挥嵌岩端侧摩阻力。嵌岩深径比，较硬岩、坚硬岩在1.0左右左右经济效益比较好；对于较软岩则在经济效益比较好；对于较软岩则在13左右，极软岩、软岩则可能在左右，极软岩、软岩则可能在4左右左右较为经济。当承载力需要时，也可加深，但嵌岩段承载力提高有限。较为经济。当承载力需要时，也可加深，但嵌岩段承载力提高有限。（3）桩芯混凝土强度可用到）桩芯混凝土强度可用到C40。工程结构柱常用。工程结构柱常用C50混凝土，相应的桩芯混凝土，相应的桩芯混凝土强度提高，可有效提高桩身承载力。混凝土强度提高，可有效提高桩身承载力。（4）计入清底干净的提高系数）计入清底干净的提高系数1.2，同时对施工单位提出相应的要求
27、。，同时对施工单位提出相应的要求。重点：按桩芯强度控制的设计过程重点：按桩芯强度控制的设计过程（1）按最小施工桩芯直径计算承载力，一般取C40混凝土记忆如桩芯800如桩芯900如桩芯1000如桩芯1500（2）根据桩身强度设计相应的嵌岩深度，一般的，较硬、坚硬岩hr/d=1可满足；极软、软岩，hr/d大于3.5；较软岩1hr/d30MPa。这说明（a）从某种程度上讲，较硬、坚硬岩嵌岩深径比大于1几乎是没有效果的。（b）那些在较硬、坚硬岩中的扩底桩，如果进入岩层达到1d的，并无必要扩底。假设无上覆土层的极软岩、软岩，仅用嵌岩段阻力，那么用C40混凝土，hr/d=4，那么因极软岩、软岩 ，故深径比
28、应大于3.5方能使得桩身强度充分发挥。这要求对于极软岩、软岩应充分发挥上覆土层侧摩阻力。对于较软岩(15frk30)，深径比13之间较为合理。（3）上部结构荷载用标准值，与桩基承载力特征值对应。上部结构荷载设计值，与桩身强度对应。选择合适的桩径，通常一个项目中，23个桩径即可满足工程需要。较硬、坚硬岩较硬、坚硬岩较软岩较软岩极软岩、软岩极软岩、软岩hr/dhr/d13.03.0无上覆土层的最大嵌岩深度：当上覆土层的有一定厚度时，需要的嵌岩深度会更浅，务必计入上覆土层提供的侧摩阻力。二、预应力管桩的挤土效应及有关问题二、预应力管桩的挤土效应及有关问题 随着施工技术发展和经验积累，近些年管桩从沿海
29、软土地区向内陆非软土地区蔓延，由低烈度区向高烈度区蔓延。同时也出现了不少工程事故，设计及施工应掌握其中原理并积累相关经验以有利于该桩型的发展。1、按挤土程度分类 与混凝土灌注桩比较，预应力管桩无泥皮、沉渣，从这个角度讲，其单桩竖向承载力应比灌注桩高，但管桩是挤土施工，不可避免的扰动原状土、使地下水渗流变化、破坏整个场地原有的应力场，使之失衡，从而导致诸多工程问题。由于挤土效应这是管桩工程事故较多的原因之一。因此有必要根据挤土程度分类：（1）挤土桩：闭口管桩（2）部分挤土桩：开口管桩，引孔施工的管桩（3）非挤土桩 一般而言，（1）如果选择管桩，那么在有条件的场地（地区）应使用部分挤土桩（2）用大
30、口径空心桩（3）长桩，这能较大程度上减少挤土效应；同时在一定程度上保留了管桩侧摩阻力和端阻力较灌注桩高的优点。挤土量的比较 2、挤土施工场地土的影响 挤土施工将在引发场地土在施工期间发生以下变化：（1）扰动原状土体。对于对于高灵敏度的软土，可能破坏土体结构；（2）饱和软粘土中引起较高超孔隙水压力，对周围设施产生不利影响；（3）改变场地渗流规律。大面积挤土施工当沉桩速率过快将改变原有渗流规律，使得水压力发生变化。（4）土体偏离原位，朝场地外扩展，同时场地隆起。土体位移及引发的破坏3、场地土变化对桩基础沉降及承载力的影响 桩基础工程中是通过考察桩基承载力、沉降量以及施工期间土体位移来评价桩型选择的
31、合理性，因此可以将场地土变化对桩基础沉降、承载力及施工期间对周围环境的影响称为挤土效应。（1）挤土对桩基试桩承载力的影响突变型（桩端脱空）陡降型 预应力混凝土管桩的静载荷试验Q-s曲线多数（除桩端嵌岩以外）呈现陡降型的特征，这与（1）预应力管桩应用的场地多为软土有关（2）可能与桩直径较小有关。预应力混凝土管桩竖向抗压承载力的计算及说明预应力混凝土管桩竖向抗压承载力的计算及说明 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定敞口预应力混凝土空心桩单桩竖向极限承载力标准值时，可按下列公式计算：此公式计算基于以下假定此公式计算基于以下假定（1）土体未扰动，桩与土体紧密接触，故侧摩阻力较泥浆护壁的高
32、。）土体未扰动，桩与土体紧密接触，故侧摩阻力较泥浆护壁的高。（2）桩端与持力层紧密接触，土塞效应方能发挥。）桩端与持力层紧密接触，土塞效应方能发挥。（3）未计入土体再固结形成的侧摩阻力增强效果。）未计入土体再固结形成的侧摩阻力增强效果。挤土恢复的时效性是双刃剑。随着时间推移，场地土恢复稳定，但这个时间可能长达一至数年。在这个过程中虽然侧摩阻力增加，但是沉降也在增加。设计提高基桩承载力那么桩数将减少，导致实际总沉降增加；同时由于再固结可能导致承台底脱空，那么荷载全部由桩承担，也可能额外增加沉降。土的名称土的名称土的状土的状态态q qskskq qpkpkl l9999 l l1616161630
33、 30(压实压实)填土填土22223030淤泥淤泥14142020淤泥淤泥质质土土22223030黏性土黏性土流塑流塑I IL L1124244040软软塑塑0.75 I0.75 IL L11404055552108502108506501400650140012001800120018001300190013001900可塑可塑0.50 I0.50 IL L0.750.755555707085017008501700140022001400220019002800190028002300360023003600硬可塑硬可塑0.25 I0.25 IL L0.500.50707086861500
34、230015002300230033002300330027003600270036003600440036004400硬塑硬塑0 I0 IL L0.250.25868698982500380025003800380055003800550055006000550060006000680060006800坚坚硬硬I IL L009898105105红红黏土黏土0 0 a aw w1113133232000.9e0.926264646中密中密0.75e0.90.75e0.946466666950170095017001400210014002100190027001900270025003400
35、25003400密密实实e0.75e0.75666688881500260015002600210030002100300027003600270036003600440036004400粉砂粉砂稍密稍密10N1510N15242448481000160010001600150023001500230019002700190027002100300021003000中密中密15N301530N3066668888预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩qsk,qpk土的名称土的名称土的状土的状态态q qskskq qpkpkl l9999 l l1616161630 30细细砂砂稍密稍密10N1510
36、N1524244848中密中密15N301530N3066668888中砂中砂中密中密15N301530N3074749595粗砂粗砂中密中密15N301530N309595116116砾砾砂砂稍密稍密5N515151161161381386000950060009500900010500900010500圆砾圆砾、角、角砾砾中密、密中密、密实实N N63.563.51010160160200200700010000700010000950011500950011500碎石、卵石碎石、卵石中密、密中密、密实实N N63.563.510102002003003008000110008000110
37、0010500130001050013000全全风风化化软质软质岩岩30N5030N501001001201204000600040006000全全风风化硬化硬质质岩岩30N503010101601602402406000900060009000强强风风化硬化硬质质岩岩N N63.563.51010220220300300700011000700011000（2）挤土对桩基沉降的影响 建筑物关注的是桩基长期沉降量。沉桩结束后，孔隙水压力逐渐消散，土体再固结，建筑物随之下沉；对于土层分布比较均匀的场地，再固结在平面内较均匀，将不增加建筑物两点间差异沉降，但对建筑物总沉降产生较大影响。饱和土中采用
38、预制桩（不含复打、复压、引孔沉桩）时，应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素，对按等效作用分层综合法计算的沉降乘以1.31.8挤土效应系数，土的渗透性低，桩距小，桩数多，沉桩速率快时取大值。天津某工程沉降实测资料住宅，地下1层，地上9层，异形柱剪力墙结构，预应力管桩。上图为竣工时沉降。Smax=39mm住宅，地下2层，地上27层，剪力墙结构，灌注桩后注浆。上图为竣工时沉降。Smax=17mm 上面两栋楼位于同一小区。虽然桩基础提供了等效的承载力，但沉降差别相当大。可见荷载量大并不是产生大沉降量的主要因素，主要还是挤土效应。4、减小挤土效应的措施（1）设计措施：增大基桩的最小中心距）设计措施：增
39、大基桩的最小中心距土土类类与成与成桩桩工工艺艺排数不少于排数不少于3 3排且排且桩桩数不数不少于少于9 9根的摩擦型根的摩擦型桩桩桩桩基基其他情况其他情况非非挤挤土灌注土灌注桩桩3.03.0d d3.03.0d d部分部分挤挤土土桩桩3.53.5d d3.03.0d d挤挤土土桩桩非非饱饱和土和土4.04.0d d3.53.5d d饱饱和黏性土和黏性土4.54.5d d4.04.0d d钻钻、挖孔、挖孔扩扩底底桩桩2 2D D或或D D+2.0m(+2.0m(当当D D2m)2m)1.51.5 D D或或D D+1.5m(+1.5m(当当D D2m)2m)沉管夯沉管夯扩扩、钻钻孔孔挤扩挤扩桩桩
40、非非饱饱和土和土2.22.2D D且且4.04.0d d2.02.0D D且且3.53.5d d饱饱和黏性土和黏性土2.52.5D D且且4.54.5d d2.22.2D D且且4.04.0d d（2）施工措施：）施工措施：1）可用预钻孔来减少排土量。预钻孔孔径可比桩径（或方桩对角线）小50100mm，深度可根据桩距和土的密实度、渗透性确定，宜为桩长的1/31/2；通常预钻孔深度范围内地基图体内的超孔隙水压力可减小40%50%，地基变位可减小30%50%。2）应设置排水措施，如袋装砂井或塑料排水板，可提高土的在施工期间的压缩性。袋装砂井直径宜为7080mm，间距宜为1.01.5m，深度宜为10
41、12m；塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同；其目的是改善地基土的排水特性，加快孔隙水压力的消散，防止砂土液化。3）可在沉桩区内外开挖地面防震沟或应力释放孔，并可与其他措施结合使用。防震沟沟宽可取0.50.8m，深度按土质情况决定；可减小浅层土体的挤土效应，对于深基坑效果有限。4）管桩施工不能抢工期。应限制每天的沉桩数量（即打桩速率），合理安排沉桩流程，使得超孔隙水压力能及时消散；在软黏性土中，沉桩速度过快，不但显著增加水压力、地基土变位，还可使得邻近土体剪切破坏。施工顺利则影响水力梯度的大小和方向。实测表明，地基变位方向与沉桩施工方向一致。5）沉桩结束后，宜普遍实施一次复打，使桩端置于持力层
42、上，能充分发挥桩端土体承载力，还可随时间增长；（3）基坑开挖）基坑开挖1）基坑开挖前应对边坡支护型式、降水措施、挖土方案、运土路线及堆土位置编制施工方案，若桩基施工引起超孔隙水压力，宜待超孔隙水压力大部分消散后开挖。2）基坑施工顺序宜先深后浅。场地土允许的地区应先开挖基坑，后沉桩。3）挖土应均衡分层进行，对流塑状软土的基坑开挖，高差不应超过）挖土应均衡分层进行，对流塑状软土的基坑开挖，高差不应超过1m。4）挖出的土方不得堆置在基坑附近。5）机械挖土时须避开桩位，行进路线须避开桩位且距离桩位一定距离，否则应采取其他措施确保基坑内的桩体不受损坏。（4）施工监测）施工监测1）对于挤土预制桩和挤土灌注
43、桩，施工过程均应对桩顶和地面土体的竖向和水平位移进行系统观测；若发现异常，应采取复打、复压、引孔、设置排水措施及调整沉桩速率等措施。2）沉桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线等的观测、监护。（5）预应力管桩施工常见问题及处理措施1）平面偏位，桩身完整性为I、II类。措施：处理承台。尤其对一柱一桩和二桩的情况。（见武汉某工程实例）2）桩身开裂，对水平承载力有影响。措施：（a）灌芯（b）补桩（！）。（见唐山某项目）3）桩端未到设计标高（桩长未满足设计要求）。措施（a）预钻孔（b）保留该持力层。处理类似问题应着眼于对承台和上部结构的影响：（a）承台内力与原设计不同；（b）建筑物沉降可能不均匀。4）沉桩
44、终压力与设计不符（沉桩终压力Rsm与极限承载力Quk关系按地区经验较为真实）。终止压力与土层分布特性密切相关，应注意当地土层分布特点。（a）（b）（c）规范：最大压桩力不宜小于设计的单桩竖向极限承载力标准值，必要时可由现场试验确定，可根据地区静压经验确定。5、桩端封口的必要性 预应力管桩桩端持力层土体可能因渗水而影响承载力：(1)原为非饱和土，因含水量增加而降低承载力。当桩较长时承载力以桩侧摩阻力为主的，这种不利效应影响较小。(2)桩侧持力层为粉、细砂时，可能因水头压力而使之流失，局部掏空。(3)桩端嵌入遇水易软化的强风化岩、全风化岩，则会极大的损失承载力。为避免地下水对桩端持力层的影响，应用
45、闭口桩且填芯。在施工第一节桩时即对桩端以上2m左右范围内灌入微膨胀细石混凝土，封闭以防止渗水。鉴于当前预应力混凝土管桩挤土产生的一系列问题的复杂性，故应强调在实践中总结经验，强调地区经验强调地区经验的重要性。1、偏心荷载下的承载力理论的基本图示主应力线整体失稳示意三、地基整体稳定与地基承载力三、地基整体稳定与地基承载力2、整体失稳（1）实例1巴西某十一层大厦。1955年始建的巴西某十一层大厦长25m，宽12m，支承在99根21m长的钢筋混凝土桩上。1958年大厦建成后，发现其背后明显下沉。1月30日，该建筑物的沉降速度高达每小时4mm，晚8时许，大厦在20s内倒塌。后查明该大厦下有25m厚的沼
46、泽土，而其下的桩长仅有21m，未深入其下的坚固土层，倒塌是由于地基产生整体剪切破坏所致。（2）实例2加拿大特朗斯康谷仓。建于1914年。该谷仓由65个圆柱形筒仓构成，高31m，宽23.5m，其下为钢筋混凝土筏板基础，由于事前不了解基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，谷仓建成后初次贮存谷物达27000t后，发现谷仓明显下沉，结果谷仓西侧突然陷入土中7.3m，东侧上抬1.5m，仓身倾斜近27o。后查明谷仓基础底面单位面积压力超过300kPa，而地基中的软粘土层极限承载力才约250kPa，因此造成地基产生整体破坏并引发谷仓严重倾斜。该谷仓由于整体刚度极大，因此虽倾斜极为严重，但谷仓本身却完好无损。后于
47、土仓基础之下做了七十多个支承于下部基岩上的混凝土墩，使用了388个50t千斤顶以及支撑系统才把仓体逐渐扶正，单其位置比原来降低了近4.0m。（3）实例3上海莲花河畔景苑 7号楼钢筋混凝土剪力墙结构。地上13层，地下一层。基底为淤泥土，承载力约6t。条形基础+预应力混凝土管桩。桩长约30m，桩数112根。倾覆后桩完全折断。事故原因：3、检视规范规定（1）非岩石地基的基础：最小埋深0.5m，应满足承载力、变形、稳定性要求。筏基则大于1/15H，桩筏则大于1/181/20 H。需要指出的是：非岩石地基的基础埋深，应与抗震设防烈度，地基土性质相关。当设防烈度高且场地土为四类时，应适当加深。对于桩基础不
48、宜小于1/18H。（2）岩石地基：无最小埋深要求，承载力、变形、稳定性容易满足。当基础置于岩面时，仅需满足抗滑移要求。在非岩石地基土上，高层建筑应设置地下室。高层建筑无地下室，通常基础搁置在基岩上，从以上阐述可见，抗滑移总是满足要求，故不管有没有桩，均不存在滑移问题。也不需要加厚桩顶承台。大直径桩设计只要考虑其承载力即可。抗滑移验算示意图抗滑移验算示意图（4）地下水对地基承载力的影响？计算桩顶作用时，是否需要减去水浮力？天然地基承载力验算公式为，地下水位在基底时验算公式为，地下水位在基底以上时验算公式为，如持力层为中砂 当水位上升至地面时，（a）可见，当水位上升时（图（a），天然地基承载力降低
49、10d(d-0.5)，同时荷载减去水浮力之后的总压力减少10d。总体而言，地下水位上升，承载力较低幅度大一些；地基土质也好，幅度更大；但多数情况还难以从根本上改变不等式的方向。对于桩基础，地下水位从承台底上升（图（b），基桩承载力并不降低，这是因为基桩计算承载力与承台周围土体重度的无关；如果水位常年稳定，那么荷载减去水浮力是可行的。从某种程度上讲，这可以减少桩数。（b）四、两类的共同作用的基本概念四、两类的共同作用的基本概念（一）竖向荷载作用的的共同作用（第一类共同作用）竖向荷载作用下建筑结构中的参与共同作用有三个要件：上部结构、筏形承台和桩土体系。其中上部结构靠整体抗弯刚度参与工作，筏形承台
50、靠自身截面抗弯刚度参与工作，桩土体系靠桩-土相互作用提供的竖向支撑刚度参与工作，三者共同作用，协调变形。第一类共同作用示意（1）框架结构整体抗弯刚度（a）梁弯曲变形引起的节点转动）梁弯曲变形引起的节点转动（b）梁弯曲变形引起的层间转动）梁弯曲变形引起的层间转动（c）柱弯曲变形引起的层间转动）柱弯曲变形引起的层间转动（2）钢筋混凝土剪力墙结构整体抗弯刚度引用上述框架结构整体抗弯刚度计算方法，因墙肢线刚度较连梁大的多，故可忽略墙肢弯曲变形引起的节点转动和跨间转动，仅计算连梁弯曲引起的跨间转动，（3）基础结构（筏板）整体抗弯刚度均匀布桩或天然地基时，中心沉降是角点的3.03.7倍。刚度则是1/3.0