桩基工程讲座学习教案.pptx

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1、会计学 1桩基工程(gngchng)讲座第一页，共219 页。桩基勘察(knch)nn 如何进行(jnxng)岩土工程勘察？nn 如何利用岩土工程勘察资料？第 1 页/共 219 页第二页，共219 页。nn 桩基工程勘察是桩基工程的重要组成部分，桩基工程的设计和施工需要了解场地的工程地质条件和地基土的物理力学性质。因此，岩土工(t n)程师在进行桩基设计前必须根据拟建工程的要求，提出勘察方案，确定勘探点的布置和勘探孔的深度，选定原位测试和土工(t n)试验的项目、数量和技术要求。在现场工作和室内试验分析的基础上进行桩基方案的论证和评价，包括选择桩型、桩端持力层和桩的截面尺寸，预估单桩承载力，

2、分析沉桩的可能性。第 2 页/共 219 页第三页，共219 页。nn 与天然地基的勘察相比较(bjio)，桩基工程勘察的勘探点的布置要求比较(bjio)高。由于对桩端持力层层面起伏的控制要求比较(bjio)严格，因此勘探点的间距比较(bjio)小；又由于桩基础的影响深度比较(bjio)深，因此勘探孔的深度也比浅基础深。勘探的其他工作量都比浅基础要求高，因此当拟建建筑物可能采用桩基础时，应按桩基础的要求布置勘探的内容。第 3 页/共 219 页第四页，共219 页。桩基工程(gngchng)勘察的内容 nn 1.查明场地各层岩土的类型、埋藏深度、岩土层的分布、岩土工程特性和变化规律；nn 2.

3、当采用岩基作为桩端持力层时，应查明岩石的岩性、构造、岩面变化规律和风化程度，确定其坚硬程度、完整程度和基本质量等级，判定有无洞穴(dngxu)、临空面、破碎岩体或软弱岩层；第 4 页/共 219 页第五页，共219 页。nn 3.查 明 水 文 地 质 条 件，评 价 地下 水 对 桩 基 设 计 和 施 工 的 影 响，判 定 水 质 对 建 筑 材 料 是 否 具 有(jy u)腐蚀性；nn 4.查 明 不 良 地 质 作 用，可 液 化土 层 和 特 殊 性 岩 土 的 分 布 及 其对 桩 基 的 危 害 程 度，并 提 出 防治措施的建议；nn 5.评 价 成（沉）桩 可 能 性，论

4、证 桩 的 施 工 条 件 及 其 对 环 境 的影响。第 5 页/共 219 页第六页，共219 页。勘探(kntn)点的布置nn 勘探点位的布置主要与建筑物的轮廓有关，一般将勘探孔沿建筑物边线布置或沿柱网轴线布置，对宽度比较大的建筑物，在建筑物中部(zhn b)也应适当布置勘探点。nn 控制性勘探点数量一般为勘探点总数的1/31/2，对采用端承桩的工程可取下限。第 6 页/共 219 页第七页，共219 页。nn 对于设计等级为甲级的建筑桩基，场地至少应布置3个控制孔，设计等级为乙级的建筑桩基应布置不少于2个控制孔。对于在承台下布桩或沿轴线布桩的工程，桩基的勘探点一般宜按柱列线布设；但对于

5、复杂地基的一柱(y zh)一桩工程，则需每柱布设勘探点。对于满堂布桩的工程，可沿建筑物的边线布设勘探点，勘探点的数量视工程规模大小而定，对于宽度大于35m的建筑物，在建筑物的中部需布置勘探点。第 7 页/共 219 页第八页，共219 页。nn 1.端承型桩的勘探点平面布设要求nn 1)勘探点间距应能控制桩端持力层层面和厚度的变化，一般宜为1224m。当相邻勘探孔揭露的持力层层面坡度大于10或持力层起伏较大、地层分布复杂时，为了控制持力层层面的起伏，应根据具体工程(gngchng)条件适当加密勘探点。第 8 页/共 219 页第九页，共219 页。nn 2)如发现基岩中有断层破碎带，或桩端持力

6、层为软、硬互层，或相邻(xin ln)勘探点所揭露的桩端持力层层面坡度超过10，且单向倾伏时，勘探点应适当加密；对荷载较大或复杂地基的一柱一桩工程，或每柱设置勘探点。第 9 页/共 219 页第十页，共219 页。nn 3)在岩溶发育(fy)的场地当以基岩作为桩端持力层时，应按柱位布孔，同时应辅以各种有效的地球物理勘探手段，以查明拟建场地范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆积物的性状和地下水特征。nn 4)控制性勘探点不应少于勘探点总数的1/3。第 10 页/共 219 页第十一页，共219 页。nn 1.摩擦桩型桩的勘探点平面布设要求，nn 1)勘探点应按建筑物周边

7、或柱列线布设，宜按2035m布置勘探点。当相邻勘探点揭露的主要桩端持力层或软弱下卧层层位变化(binhu)较大，影响到桩基方案选择时，需适当加密勘探点。带有裙房或外扩地下室的高层建筑，布设勘探点时应与主楼一同考虑。第 1 1 页/共 219 页第十二页，共219 页。nn 2)桩基工程勘探点的数量应视工程规模的大小而定，勘察等级为甲级的单幢高层建筑勘探点数量不宜少于5个；乙级不宜少于 4个。对于宽度大于35m的高层建筑，其中心应布置(bzh)勘探点。nn 3)控制性勘探点应占勘探点总数的1/31/2。第 12 页/共 219 页第十三页，共219 页。nn 1端承型桩的勘探深度nn 1）当 以

8、 可 压 缩 地 层(dcng)（包括全风化和强风化岩）作为桩端持力层时，勘探孔深度应能满足沉降计算的要求，控制性勘探孔的深度应深入预计桩端持力层以下510m或6d10d（d为桩身直径或方桩的换算直径，直径大的桩取小值），一般性勘探孔的深度宜达到预计桩端下35m或35d。第 13 页/共 219 页第十四页，共219 页。nn 2）对一般岩质地基的嵌岩桩，勘探孔深度宜钻入预计(yj)嵌岩面以下1d3d，控制性勘探孔宜钻入预计(yj)嵌岩面以下3d5d。对质量为III级以上的岩体，可适当放宽。nn 3）对花岗岩地区的嵌岩桩，一般性勘探孔宜进入预计(yj)嵌岩面以下35m，控制性勘探孔宜进入微风化

9、岩58m。第 14 页/共 219 页第十五页，共219 页。nn 4）对于岩溶、断层破碎带地区，勘探孔需穿过溶洞、或断层破碎带进入稳定地层，进入深度宜需满足3d，并不小于5m。nn 5）具多韵律层状的沉积岩或变质岩，当基岩中强风化、中等风化、微风化岩呈互层出现(chxin)时，对拟以微风化岩作为持力层的嵌岩桩，勘探孔进入微风化岩深度不宜小于5m。第 15 页/共 219 页第十六页，共219 页。nn 2摩擦型桩的勘探深度nn 1)一般性勘探孔的深度宜进入预计桩端持力层或预计最大桩端入土深度以下(yxi)不小于3m。nn 2)控制性勘探孔的深度宜达到群桩基础沉降计算深度以下(yxi)12m。

10、群桩基础的沉降计算深度可取桩端平面以下(yxi)附加压力为上覆有效自重压力20%的深度，或按桩端 平 面 以 下(yxi)（11.5）b的深度考虑，b为假想实体基础宽度。nn 3)当可能有多种桩长方案时，宜根据最长桩方案确定勘探孔的深度。第 16 页/共 219 页第十七页，共219 页。nn 桩基工程勘察应采用钻探取土试验和原位测试相结合的方法进行。特别是静力触探试验能得到连续的贯入曲线，能够比较正确地划分土层的层面，对于持力层的选择提供重要的依据。对软土、粘性土、粉土和砂土的测试手段宜采用静力触探和标准贯入试验；对碎石土宜采用重型或超重型圆锥动力触探。对于地质条件复杂的场地，还宜采用地球物

11、理勘探的方法，以探明岩溶溶洞、裂隙、断裂带等深层的地层和地质构造(guzo)特征。第 17 页/共 219 页第十八页，共219 页。土工(t n)试验nn 一般认为，在桩所穿过的土层中，应多做一些抗剪强度试验，而压缩试验可以少一些；在桩端以下的土层中则相反，抗剪强度试验可以少一些。但由于我国的规范主要采用按照土层的经验参数(cnsh)估算单桩承载力的方法，而很少规定按土的抗剪强度指标确定桩侧摩阻力和桩端阻力的方法，因此勘察报告中提出各土层的抗剪强度指标对于确定单桩承载力其实并没有太多的用处。第 18 页/共 219 页第十九页，共219 页。nn 压缩试验主要用于沉降计算，但由于用作桩端持力

12、层的砂土、碎石土很难取得质量合格的土样，因此得不到符合要求的压缩模量的数据，或者得到的变形参数过小，使沉降计算的结果偏大。在很多情况下，只能采用原位测试来估算变形模量的经验(jngyn)数据，或者用深层载荷试验求得变形模量进行沉降计算。第 19 页/共 219 页第二十页，共219 页。nn 当桩端持力层为基岩时，应采取岩样进行饱和单轴抗压强度试验，必要时尚应进行软化试验；对软岩和极软岩，风干和浸 水 都 可 以 使 土 样 破 坏(phui)，无法试验，因此应封样保持天然湿度，做天然湿度的单轴抗压强度试验。第 20 页/共 219 页第二十一页，共219 页。nn 桩基工程的设计与施工所需要

13、的有些参数，单靠钻探取土试验是无法取得的，原位测试有其独特的适应性。我国幅员广阔，各地地质条件不同，难以统一规定(gudng)原位测试的手段。在桩基工程勘察中，静力触探试验、标准贯入试验和动力触探试验都可以用于判别土层的均匀性和划分土层，选择桩端持力层，估算单桩承载力以及判断沉桩可能性。但这三种方法各适用于不同的地质条件。第 21 页/共 219 页第二十二页，共219 页。nn 在碎石类土和风化岩石中应选用重型的或超重型的动力触探试验。在砂土中应优先采用标准(biozhn)贯入试验，在粘性土中应优先采用静力触探试验。第 22 页/共 219 页第二十三页，共219 页。nn 划分土层和选择桩

14、端持力层，静力触探试验具有独特的优势。由于静力触探试验能得到连续贯入的曲线，土层的分层界线非常清楚，相邻(xin ln)土层软硬的变化也非常明确，可以确定桩端持力层的层顶标高和桩端的标高。由于静力触探的贯入机理和沉桩的机理比较相似，用静力触探试验结果预估单桩承载力的方法建立在一定理论依据的基础上，比较符合实际情况，因此使用比较广泛。第 23 页/共 219 页第二十四页，共219 页。nn 对无法取样的破碎和极破碎的岩石，对于难以取得合格土样的砂土、碎石土，必须采用原位测试的方法(fngf)提供这些岩土层的强度和变形参数。对于这种类型的土，比较适合于采用标准贯入试验或动力触探试验。nn 以不同

15、风化带作桩端持力层的桩基工程时，控制孔宜进行压缩波波速测试，按完整性指数或波速比定量划分岩体完整程度和风化程度。第 24 页/共 219 页第二十五页，共219 页。nn 土的原位测试手段由于能直接提供较可靠的指标而常常被用以确定桩的承载力，例如标准贯入试验之用于砂土中的桩，十字板剪切试验之用于软粘土中的桩。当然，最直接用于确定桩端阻力的原位测试莫过于深层载荷试验，通过深度载荷试验可以(ky)测定桩端阻力值，也可用以确定桩端持力层的变形模量，提供大直径桩沉降计算的变形参数。第 25 页/共 219 页第二十六页，共219 页。桩基评价(pngji)与桩基方案建议n n 桩基工程分析评价在下列条

16、件下才可以进行：桩基工程分析评价在下列条件下才可以进行：n n 1)1)充 充分 分(chngfn)(chngfn)了 了解 解工 工程 程结 结构 构的 的类 类型 型、特 特点 点、荷 荷载情况和变形控制的要求等；载情况和变形控制的要求等；n n 2)2)掌 掌握 握场 场地 地的 的工 工程 程地 地质 质和 和水 水文 文地 地质 质条 条件 件，考 考虑 虑岩 岩土 土体的非均质性和土性参数的不确定性；体的非均质性和土性参数的不确定性；n n 3)3)充分 充分(chngfn)(chngfn)考虑地区经验和类似工程的经验；考虑地区经验和类似工程的经验；n n 4)4)缺 缺乏 乏经

17、经验 验地 地区 区应 应通 通过 过设 设计 计参 参数 数检 检测 测和 和施 施工 工监 监测 测取 取得实测数据，以调整修改设计和施工方案。得实测数据，以调整修改设计和施工方案。第 26 页/共 219 页第二十七页，共219 页。nn 在勘察报告中的桩基工程评价应包括以下基本内容：nn 1)在不同方案分析比较的基础上推荐经济合理的桩型及与其相适应的桩端持力层，对于地层中存在多个硬土层或砂层时，应作桩端持力层的比较，以供设计选用；nn 2)对可能采用的桩型、规格及相应的桩端入土深度提出建议，可根据当地(dngd)的工程施工经验，对不同桩型的可行性和适宜性进行技术经济的分析比较，并提出建

18、议；第 27 页/共 219 页第二十八页，共219 页。nn 3)提供所建议桩型的侧阻力、端阻力、持力层和下卧层的压缩模量以及桩基设计施工所需的其他岩土参数；nn 4)对沉（成）桩可能性、桩基施 工 对 环 境 影 响 的 评 价(pngji)和对策以及其他设计、施工应注意事项提出建议。第 28 页/共 219 页第二十九页，共219 页。桩基勘察(knch)案例第 29 页/共 219 页第三十页，共219 页。碳酸盐岩地区钻孔灌注桩工程(gngchng)勘察实例昆明三聚磷酸钠厂nn 在岩溶地区采用桩基础工业建筑的工程实例，岩溶地区的地质条件复杂(fz)，故桩基勘察有其特殊的内容和要求。第

19、 30 页/共 219 页第三十一页，共219 页。昆明三聚磷酸钠厂厂址位于岩溶洼地内，覆盖层为红粘土，层厚1040m，基岩为岩溶化的白云岩。主要车间引进德国成套设备，厂房高50余米，车间内配置许多重型设备和管道，按工艺要求，沉降差不得大于0.001。钻孔灌注桩能嵌入基岩，稳定性好，沉降量小，沉降差能满足(mnz)工程要求，是比较适合于本工程要求的基础型式。主要车间柱基础采用单桩，设备基础采用群桩基础。第 31 页/共 219 页第三十二页，共219 页。nn“勘察要有针对性，那种遍地开花、普遍探查，试图用某种方法完全(wnqun)查清整个场地岩溶地基内岩溶的大小和位置以及岩面的起伏情况，都是

20、没有实际意义的，也是徒劳的。”第 32 页/共 219 页第三十三页，共219 页。勘察(knch)重点nn 在勘察过程中，要着重解决与桩体稳定有关的问题：nn 1)桩端的整个环形断面是否已经深入到基岩内部；nn 2)桩端持力面以下应力(yngl)影响范围内，是否存在对桩基稳定不利的洞穴，以及桩位侧面是否存在对桩基稳定不利的临空面。第 33 页/共 219 页第三十四页，共219 页。勘察(knch)手段nn 在岩溶地区勘察，钻探是必不可少的直接探查手段，钻探的同时应考虑采用(ciyng)孔内摄影、测井、无线电波透视、声波等物探技术辅助了解岩溶情况。但是，这些辅助技术的探查结果必须用直接的手段

21、加以证实。第 34 页/共 219 页第三十五页，共219 页。勘察(knch)布孔的理念nn 对大口径嵌岩灌注桩基础，无论(wln)对岩面起伏的研究或者是对桩底洞穴的探查，都要求对具体桩位进行工作，钻孔的布置应消除网度的概念，而应一桩一孔，个别地质条件复杂的部位应适当增加。第 35 页/共 219 页第三十六页，共219 页。nn 钻孔需要(xyo)钻入完整岩体一定深度，查明持力层顶面标高和厚度。nn 1)对于直接建造在基岩上的重大建筑物一柱一桩基础和重大设备基础，只要持力面以下有5m厚的连续完整岩体，且溶洞顶板的厚度为洞径2倍以上时，其安全是可以保证的。因此，对于不存在大厅式溶洞的场地，钻

22、入持力面以下5m深度的完整岩体可以作为重大建筑物勘察钻孔深度的控制基数。本工程在持力面以上一般存在溶蚀显著的石牙起伏带和强风化带，因此钻孔深度取为岩面以下8.0m。第 36 页/共 219 页第三十七页，共219 页。nn 2)若持力面以下5.0m范围内遇有小型溶洞，溶孔密集带，强风化夹层(jicng)等强度较低的软弱夹层(jicng)，钻孔深度视具体情况适当加深。若岩面平坦，且表部强风化层厚度不大，钻孔深度可适当减小。nn 3)当桩位于溶槽、溶沟或竖向溶蚀裂隙近旁，桩侧存在临空面时，勘探孔的深度应能查明出露沟底以上的倾斜软弱结构面。第 37 页/共 219 页第三十八页，共219 页。nn

23、确定嵌岩标高的几个原则：nn 1)桩位勘探孔未发现洞隙，基岩(j yn)面起伏不大，岩石坚硬完整，是可靠的桩位，桩端应穿过强风化带，保证持力面置于完整的基岩(j yn)上。nn 2)桩位勘探孔未发现洞隙，岩面起伏不大，但岩体内存在强风化夹层、泥化夹层、溶孔密集带、节理密集带等软弱夹层，则桩端不能置于这些软弱夹层上，而应视夹层的特征，对桩端标高进行调整。第 38 页/共 219 页第三十九页，共219 页。nn 3)桩位位于宽度小于桩径的竖向溶蚀裂隙中，桩端务必穿过强烈溶蚀带，嵌入完整的基岩(j yn)。nn 4)桩位勘探孔穿过单层或多层溶洞时，应按顶板岩层的不同性状分别进行溶洞顶板稳定性验算，

24、按验算结果确定嵌岩标高。当溶洞顶板具有5.0m以上厚度的连续完整岩体，且场地又不存在大厅式溶洞时，可直接将桩端置于溶洞顶板之上，不需要进行稳定性验算。第 39 页/共 219 页第四十页，共219 页。nn 5)桩位位于竖向溶蚀裂隙、溶槽、溶沟近旁，地基岩体侧向存在临空面，若地基岩体中具有倾向临空面方向的软弱结构(jigu)面，应进行地基抗滑稳定性验算。第 40 页/共 219 页第四十一页，共219 页。溶洞顶板(dngbn)稳定性评价nn 溶洞顶板稳定性评价可分为定性评价和定量评价两种。定性评价完全取决于工程师的经验。定量评价目前尚无完备的方法，可以运用一些简化的力学方法，如视顶板为梁板、

25、无铰拱等假定的基础上的近似计算。也可以用弹性(tnxng)理论的方法求溶洞周边的应力场，计算孔边切向应力，并于岩石的强度进行比较的方法计算稳定性系数。第 41 页/共 219 页第四十二页，共219 页。花岗岩地区人工挖孔桩工程勘察实例深圳福星(fxng)大厦nn 花岗岩的风化带具有厚度大，岩性变化剧烈的特点，过去一般都将桩端置于中等风化或微风化岩层中。但这个工程却采用了以强风化岩作为桩端持力层的扩底桩方案，既避免了微风化基岩(j yn)顶板标高差异过大产生的工程问题，又减短了桩长，节省了造价。第 42 页/共 219 页第四十三页，共219 页。nn 1）第四系松散土层可分为填土、沉积层和残

26、积土3个层次。nn（1）人工杂填土，除局部外大部分地段均有分布(fnb)，厚度0.503.70m。nn（2）全新世、上更新世海陆交互相沉积层，上部为透镜体状的软塑淤泥质土或可塑的粉质粘土，下部为稍密中密的砾砂混粘土，总厚度3.06.5m。nn（3）残积砾质粉质粘土，褐黄、桔黄、灰褐色，由粗粒花岗岩或细粒花岗岩风化残积而成，由上而下为可塑坚硬状态，分布(fnb)于整个场地，厚度11.2023.00m。第 43 页/共 219 页第四十四页，共219 页。nn 2）基岩：场地下覆基岩为中生代燕山期侵入花岗岩，沿北北西向断裂后期侵入细粒花岗岩及煌斑岩脉。花岗岩遭受不同程度的风化，按风化程度可分为强、

27、中、微三个带。nn（1）强风化带，褐黄、桔红、灰褐色，除钾长石保留原晶形、手捏成砂状外，其他矿物已风化成粘性土，换算后的标准(biozhn)贯入击数大于50击，顶板埋深17.029.5m，标高-9.46-21.38m，厚 度 0.6015.1m。第 44 页/共 219 页第四十五页，共219 页。nn（2）中等风化岩带，浅黄、灰黄色，裂隙发育、裂隙面氧化铁浸染，岩芯呈块状，岩块手折不断，锤击声脆难碎。顶板 埋 深 17.643.1m，标 高-10.06-35.92m，厚度0.36.8m。nn（3）微 风 化 岩 带，肉 红(ruhng)、桔红色，粗拉结构，块状构造，有少量裂隙发育，裂隙面有浅

28、铁锈色，岩石致密坚硬，需钢粒或金刚石钻进，顶板埋深17.946.0m，标高10.3638.32m。第 45 页/共 219 页第四十六页，共219 页。第 46 页/共 219 页第四十七页，共219 页。第 47 页/共 219 页第四十八页，共219 页。桩基方案(fngn)的建议nn 福星大厦由28层塔楼和4层裙房组成，均设1层地下室，埋深45m。在基底标高处，大部分软弱土层已被挖除，局部地段残留小部分软弱土层可采取换填法处理。持力层砾砂混粘性土层的压缩性小，承载力高，经沉降验算，最大沉降量为32.5mm，符合规范要求。因此，裙楼可以采用天然地基，以砾砂混粘土(zhn t)作持力层。如果

29、考虑采用短桩基础，以强风化花岗岩为持力层。第 48 页/共 219 页第四十九页，共219 页。nn 建议采用人工挖孔桩方案。但能否采用人工挖孔桩的关键是采用强风化基岩作为(zuwi)桩端持力层，单桩承载力能否满足要求，以及建筑物的不同部位的桩分别置于强风化、中等风化和微风化基岩上的沉降差是否满足要求。第 49 页/共 219 页第五十页，共219 页。nn 经过分析采取了扩大桩的端面积(min j)的措施以提高承载力。两座塔楼各布置了52根直径1.4m，扩大头直径2.02.6m，一柱一桩，单桩承载力7800kN13200kN。裙房布置了46根直径1.2m，扩大头直径1.61.m，单 桩 承

30、载 力5000kN6300kN。nn 桩端支承在强风化基岩上时，计算的最大沉降量19.1mm，支承在中等风化和微风化基岩上的桩，沉降量为4.5mm，东西部的沉降差14.6mm，倾斜0.9均在允许范围内。第 50 页/共 219 页第五十一页，共219 页。桩基设计(shj)第 51 页/共 219 页第五十二页，共219 页。nn 桩基础设计的目的是为了(wi le)使建筑物安全、可靠地使用，设计时通过下表所示的控制达到这一目的，分别按承载力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态验算。承载力极限状态控制包括地基土对桩的支承作用和下卧层对桩基础的支承作用的承载力验算、桩基础稳定性验算、桩身和承台

31、的结构强度的验算；而正常使用极限状态包括桩基础沉降量和水平位移的验算、桩身裂缝验算等。第 52 页/共 219 页第五十三页，共219 页。第 53 页/共 219 页第五十四页，共219 页。承载力极限状态(zhungti)验算nn 1.根据桩基的使用功能和受力特征进行桩基的竖向抗压或抗拔承载力的计算(j sun)和水平承载力的计算(j sun)；对于某些条件下的群桩基础还需要考虑由桩群、土和承台相互作用产生的承载力群桩效应；第 54 页/共 219 页第五十五页，共219 页。nn 2.对桩身强度和承台的承载力进行验算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50桩应进行桩身压屈

32、验算；对于混凝土预制桩应按吊装、运输和锤击(chu j)作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩应进行局部压屈验算；nn 3.当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力；第 55 页/共 219 页第五十六页，共219 页。nn 4.对位于斜坡、岸边的桩基需要验算整体稳定性；nn 5.在地震区，按建筑抗震设计 规 范 规 定 应 进 行(jnxng)抗震验算的桩基，应验算抗震承载力。第 56 页/共 219 页第五十七页，共219 页。正常使用(shyng)极限状态验算nn 1.设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚的坚硬持力层的建筑桩基；nn 2.设计等级为乙级的体型复杂、荷载(hzi)分

33、布显著不均匀或桩端平面下存在软弱土层的建筑桩基；第 57 页/共 219 页第五十八页，共219 页。nn 3.受水平(shupng)荷载较大或对水平(shupng)变位要求严 格 的 工 程 应 验 算 水 平(shupng)位移；nn 4.根据使用条件，要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行抗裂验算；对使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算。第 58 页/共 219 页第五十九页，共219 页。桩基础设计(shj)方法nn 我国桩基础的设计方法正处在多变时期(shq)，在不同的设计规范中，可以看到不同的设计规定，有容许承载力设计方法、总安全系数设计方法和分项系数设计方法。第 59 页/共

34、 219 页第六十页，共219 页。nn 以往(ywng)的设计规范一般采用安全系数法设计桩基；大多数的规范实际上采用的是确定性的设计方法，其表达方式有的出现安全系数，有的不出现安全系数。建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）实质上恢复了在设计表达式中不出现安全系数的容许承载力设计方法。第 60 页/共 219 页第六十一页，共219 页。nn 桩基设计的另一个(y)重要问题是设计荷载，荷载必须与承载力的确定方法配套，且与设计状况保持一致。nn 如果荷载和抗力的取值不配套，则在桩基承载力设计时会造成很大的浪费，在桩基承台结构设计时会造成隐患，对此务必充分注意。第 61 页/共 219

35、页第六十二页，共219 页。nn 桩基承载力计算时应采用荷载的基本组合和地震作用效应的组合；沉降验算时应采用荷载的长期效应组合；验算桩基的水平(shupng)变位、抗裂或裂缝宽度时，应根据使用要求和裂缝的控制等级分别采用短期效应组合或短期效应组合考虑长期荷载的影响。第 62 页/共 219 页第六十三页，共219 页。地下水浮力(fl)nn 桩基设计时应注意地下水浮力的影响，计算(j sun)基础底面压力时，基础底面以上的总荷载应扣除基底水浮力，如不扣除水的浮力则造成浪费；桩基沉降计算(j sun)时，桩端平面处的附加压力应扣除水的浮力，否则计算(j sun)沉降过大；设计基础底板时应考虑水浮

36、力的作用，不考虑浮力是偏于危险的。第 63 页/共 219 页第六十四页，共219 页。几本主要规范(gufn)的设计方法第 64 页/共 219 页第六十五页，共219 页。建筑地基基础设计(shj)规范的设计(shj)方法nn 建筑地基基础设计规范对桩基承载力验算和结构强度验算采用了不同的设计原则，对桩基承载力的验算采用了隐含安全系数的容许(rngx)承载力设计方法，而对结构强度验算则采用概率极限状态设计方法，用分项系数描述的设计表达式。第 65 页/共 219 页第六十六页，共219 页。nn 按单桩承载力确定桩数时，传至承台底面上的荷载效应应按正常使用极限(jxin)状态下荷载效应的标

37、准组合，在设计表达式中，作用项为按上述荷载计算的轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力Qk；抗力项为单桩承载力特征值Ra。nn 对于偏心荷载的设计状况，作用项为按上述荷载计算的边缘桩的单桩最大竖向力Qikmax。抗力项为1.2倍的单桩承载力特征值Ra。第 66 页/共 219 页第六十七页，共219 页。nn 在确定承台高度、承台配筋和验算桩身截面强度时，上部结构传来荷载效应组合应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应(xingyng)的分项系数。作用项分别为按上述荷载计算的验算截面处的冲切力设计值、弯矩设计值和单桩竖向力设计值。抗力项分别为相应(xingyng)截面的混凝土抗拉或抗压强度设

38、计值。第 67 页/共 219 页第六十八页，共219 页。建筑(jinzh)桩基技术规范的设计方法nn 94版规范对桩基承载力的验算采用了以分项系数描述的极限状态设计表达式，对结构强度验算则采用概率(gil)极限状态设计方法，用分项系数描述极限状态的设计表达式。nn 新版建筑桩基技术规范对基桩承载力的验算采用以安全系数描述的设计表达式，安全系数取2.0，抗力项由单桩竖向极限承载力除以安全系数，作用项按荷载效应标准组合轴心竖向力作用下的基桩或复合基桩的平均竖向力。第 68 页/共 219 页第六十九页，共219 页。nn 对于偏心(pinxn)荷载的设计状况，作用项为按上述荷载计算的边缘桩的单

39、桩最大竖向力Nkmax。抗力项为1.2倍的基桩或复合基桩承载力特征值R。第 69 页/共 219 页第七十页，共219 页。nn 在计算基桩结构承载力、确定尺寸和配筋时，采用传至承台顶面的荷载效应基本组合(zh)。当进行承台验算时，采用荷载效应标准组合(zh)。作用项分别为按上述荷载计算的验算截面处的单桩竖向力设计值、冲切力设计值和弯矩设计值，抗力项分别为相应截面的混凝土抗压或抗拉强度设计值。第 70 页/共 219 页第七十一页，共219 页。nn 关于荷载组合的规定，这两本规范之间仍存在一些(yxi)差别，建筑地基基础设计规范强调的是“荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合”，而

40、在新版建筑桩基技术规范中，只说明是“荷载效应的标准组合”，没有规定究竟是按承载力极限状态荷载效应呢还是按正常使用极限状态的荷载效应，显然这两种极限状态是不相同的。第 71 页/共 219 页第七十二页，共219 页。群桩承载力的计算(jsun)原则nn 建筑地基基础设计规范经历了三个版本，即74规范、89规范和2002规范。对于群桩承载力的计算原则，前两个版本都不考虑(kol)群桩效应，也不考虑(kol)承台效应，2002规范也不考虑(kol)群桩效应，除了以控制沉降为目的的桩基需要考虑(kol)桩土荷载的分配外，一般的桩基计算都不考虑(kol)承台效应。第 72 页/共 219 页第七十三页

41、，共219 页。建筑桩基技术规范的计算(j sun)原则nn 建筑桩基技术规范经历了两个版本，即94规范和新版本的规范。94规范对于群桩承载力的计算，同时考虑了群桩效应和承台效应。新版的建筑桩基技术规范不再考虑群桩效应，但仍然考虑承台效应，不但在减沉疏桩复合桩基的群桩计算中考虑承台效应，而且对一般的桩基群桩承载力计算也可以计及承台底地基(dj)土的分担作用。第 73 页/共 219 页第七十四页，共219 页。我国软土地区(dq)的桩基设计经验 第 74 页/共 219 页第七十五页，共219 页。20世纪30年代至50年代，早期按经验(jngyn)方法设计阶段nn 作用于基础上的计算荷载包括

42、：上部结构的静载与活载，及基础的自重，但不计回填土的重量；桩基（群桩）容许承载力取单桩容许承载力之和，并计入基础（承台）底面的地基承载力；单桩容许承载力仅计桩周摩阻力(zl)，不计桩端承载力，桩周摩阻力(zl)取7KPa（静载）、10kPa（静载加活载）；承台底面的地基承载力取80100 kPa，计算时可考虑承台底面的全部面积，亦可扣除桩的载面积，仅计承台底面的净面积。第 75 页/共 219 页第七十六页，共219 页。20世纪60年代至90年代，桩基设计(shj)进入规范化和不断改进的阶段n n 1963 1963年 年编 编制 制了 了地 地方 方性 性设 设计 计标 标准 准 上 上海

43、 海市 市地 地基 基基 基础 础设 设计 计规 规范 范（试 试行 行草 草案 案）（以 以下 下(yxi)(yxi)简 简称 称 63 63规 规范 范），桩 桩基 基设 设计 计开 开始 始进 进入 入规 规范 范化 化阶 阶段 段；1975 1975年 年修 修改 改为 为 上 上海 海市 市地 地基 基基 基础 础设 设计 计规 规范 范（试 试行 行）（以 以下 下(yxi)(yxi)简 简称 称 75 75规 规范 范）；1989 1989年 年第 第二 二次 次修 修 改 改 为 为 上 上 海 海 市 市 标 标 准 准 地 地 基 基 基 基 础 础 设 设 计 计 规 规

44、 范 范（DBJ08-11-89 DBJ08-11-89）（以 以下 下(yxi)(yxi)简 简称 称 89 89规 规范 范）；1999 1999年 年第 第三 三次 次修 修订 订为 为上 上海 海市 市工 工程 程建 建设 设规 规范 范 地 地基 基基 基础 础设 设计 计规 规范 范（DGJ08-11-1999 DGJ08-11-1999）（以 以下 下(yxi)(yxi)简称 简称99 99规范）。规范）。第 76 页/共 219 页第七十七页，共219 页。nn 桩基设计和桩基（群桩）承载力的确定，在历次编制和修订的各版规范中都有具体的规定，在各版规范中所包括(boku)的上海

45、地区工程经验可归纳为以下几方面：nn 1）首先是以63规范开始，就强调了桩基设计要进行变形验算的必要性，规定了桩基沉降计算图式和计算方法，这一精神始终贯穿在以后历次修订的各版规范中；第 77 页/共 219 页第七十八页，共219 页。nn 2）其次是要重视持力层的选择，原则上是宜选择压缩性较低的粘性土、粉性土、中密或中密状态以上的砂土作为持力层，同时对桩端进入持力层的深度以及当桩端土层下存在软弱下卧层时桩端下的持力层应留有的厚度等也提出了原则性要求。此外，在89规范中还对一般建（构）筑物和荷重特别大的高、重建（构）筑物的桩基持力层选择，分别(fnbi)提出了具体建议。合理选择桩基持力层可为桩

46、基（群桩）承载力的确定提供基本保证；第 78 页/共 219 页第七十九页，共219 页。nn 3）关于单桩承载力的确定，在重视根据大量试桩资料分析得到的上海地区单桩承载力经验公式的同时，75规范、89规范和99规范均逐次强调了单桩承载力要通过试验方法(fngf)确定或验证以及桩身质量及其结构强度对确定单桩承载力的重要性的认识，为桩基（群桩）承载力的确定提供可靠依据；第 79 页/共 219 页第八十页，共219 页。nn 4）关于群桩承载力的确定，在全面贯彻以上三方面经验基础上，上海地区常规桩距的低承台桩基承载力可认为等于桩基中各单桩承载力之和，不考虑承台下地基土对桩基承载力的贡献，也不考虑

47、群桩效应产生的承载力折减系数，同时在桩基沉降(chnjing)量验算满足容许沉降(chnjing)量要求前提下，一般可不强调桩基整体强度以及软弱下卧层承载力的验算。第 80 页/共 219 页第八十一页，共219 页。nn 上海地区执行上述各版规范的时间(shjin)总计已有四十余年，建造在桩基础上的各种建（构）筑物已不计其数，荷载大而集中的高炉、筒仓和烟囱，大型桥梁的桥墩和桥台以及数千幢高层超高层建筑等都是建造在密集群桩基础上的，至今尚未发生过桩基整体失稳的情况。这一客观事实从实践上说明，从工程应用角度出发，执行已综合包括上述四方面经验的上海市地基基础设计规范，原则上能保证上海地区的桩基础的

48、整体稳定要求的。第 81 页/共 219 页第八十二页，共219 页。nn 99版规范对桩基设计及其承载力计算作了较大的修改和进一步规定：nn 1）桩基应同时按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算：按承载能力极限状态进行设计计算的内容应包括桩基的竖向承载力设计计算；按正常使用极限状态极限设计计算的内容应包括桩基的最终(zu zhn)沉降量验算。第 82 页/共 219 页第八十三页，共219 页。nn 为使桩基沉降量计算更加合理，在长期实践的基础上，首次在规范中采用以Geddes单桩荷载应力公式为依据的单向压缩分层总和法计算桩基最终沉降量，并给出了与桩端入土深度有关的沉降计算经验系数

49、。nn 2）对桩基持力层的选择做出了进一步的规定(gudng)：总原则仍是桩基宜选择压缩性较低的粘性土、粉性土、中密或密实的砂土作为持力层，同时明确指出不宜将桩端悬在淤泥质土层中。第 83 页/共 219 页第八十四页，共219 页。nn 3）对单桩承载力的确定做出了进一步的规定：明确指出单桩极限承载力宜通过静载荷试验确定；为确保桩身质量(zhling)，明确和完善了桩身质量(zhling)检测方法和标准；改进和完善了按桩身结构强度确定单桩竖向承载力设计值的地区性经验公式。nn 4）在常规桩距下，群桩承载力设计值等于群桩中各单桩承载力设计值之和，不考虑承台下地基土对桩基承载力的贡献，也不考虑群

50、桩效应产生的承载力折减系数。第 84 页/共 219 页第八十五页，共219 页。可能出现负摩阻力(zl)的桩基设计原则第 85 页/共 219 页第八十六页，共219 页。nn 根据引起负摩阻力的不同原因，采用不同的设计(shj)原则。nn 对于由填土引起的负摩阻力，宜在桩基施工前先进行填土，并保证填土的密实性，应根据填料及下卧层的性质采取不同的措施，对低水位的场地应采用分层填土分层辗压或分层强夯，压实系数不小于0.94；为加速固结，对软土场地在填土前应预设塑料排水板等排水措施，待填土的场地基本稳定以后再成桩。第 86 页/共 219 页第八十七页，共219 页。nn 引起负摩阻力的室内的大