1、同济大学同济大学 高大钊高大钊20082008年年8 8月济南月济南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
2、，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
3、、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 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，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
4、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 桩基具有很大的竖向刚度，因而采桩基具有很大的竖向刚度，因而采用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且比较均匀，可以满足对沉降要求特别高比较均匀，可以满足对沉降要求特别高的上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 桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，桩具有很大的侧向刚
5、度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全；高层建筑的安全；l 改变地基基础的动力特性，提高地改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。械设备的正常运转。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
6、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。l20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。
7、超大直径的超长桩对设计理论、施工方。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。法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、
8、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-150 GYD-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
9、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。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
10、工程技术又经历了飞速的发展过程。的发展过程。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
11、载力计算与沉降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l1.总则总则l2.术语与符号术语与符号l3.基本设计规定基本设计规定l 3.1 一般规定一般规定l 3.2 基本资料基本资料l 3.3 桩的选型与布置桩的选型与布置l 3.3 特殊条件下的桩基特殊条件下的桩基l 3.4 耐久性规定耐久性规定l4.桩基
12、构造桩基构造l 4.1 基桩构造基桩构造l 4.2 承台构造承台构造l5.桩基计算桩基计算l 5.1 桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算l 5.2 桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算l 5.3 单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力l 5.4 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l 5.5 桩基沉降计算桩基沉降计算l 5.6 软土地基减沉复合疏桩基础软土地基减沉复合疏桩基础l 5.7 桩基水平承载力与位移计算桩基水平承载力与位移计算l 5.8 桩身承载力与裂缝控制计算桩身承载力与裂缝控制计算l 5.9 承台计算承台计算l6.灌注桩施工灌注桩施工l 6.1 施工准备施工准备l
13、6.2 一般规定一般规定l 6.3 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩l 6.4 长螺旋钻孔压灌桩长螺旋钻孔压灌桩l 6.5 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l 6.6 干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩l 6.7 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l 7.1 混凝土预制桩的制作混凝土预制桩的制作l 7.2 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l 7.3 混凝土预制桩的接桩混凝土预制桩的接桩l 7.4 锤击沉桩锤击沉桩l 7.5 静压沉桩静压沉桩l 7.6 钢桩（钢管桩、钢桩（钢管桩、H型桩及其他异形型桩及其他
14、异形钢桩）施工钢桩）施工l8.承台施工承台施工l 8.1 基坑开挖与回填基坑开挖与回填l 8.2 钢筋和混凝土施工钢筋和混凝土施工l 9.桩基工程质量检查及验收桩基工程质量检查及验收l 9.1 一般规定一般规定l 9.2 施工前检验施工前检验l 9.3 施工检验施工检验l 9.4 施工后检验施工后检验l 9.5 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
15、平荷载的桩基平荷载的桩基l附录附录D Boussinesq（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l规范编制的目的、适用范围、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
16、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。l1.桩基桩基l由设置于岩土中的桩和与桩顶联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
17、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
18、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
19、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、桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法设计方法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
20、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、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
21、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
22、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
23、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。桩基础设计控制 承载力极限状态 极限状态 控制内容 土对桩的支承 桩身和承台强度 正常使用极限状态 设计状况 极限状态 极限状态 工作状态 安全度控制 安全系数/分项系数 分项系数 作用项 标准值/设计值 设计值 计算沉降量或裂缝 抗力项 单桩极限承载力 混凝土强度设计值 允许变形值或裂缝允许值 设计等级设计等级建筑类型建筑类型甲级
24、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100m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、
25、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
26、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、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。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
27、力进行计算应对桩身和承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且长径比大于且长径比大于50的桩应进行桩身压屈验的桩应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应进行吊装、运算；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；输和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
28、和群桩的抗拔承载力验算；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。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l传统的
29、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。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
30、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
31、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的规定采用。的规定采用。l是新规范的一个亮点是新规范的一个亮点l上部结构
32、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
33、，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。实测桩顶荷载分布 基础型式 序号 基础布置 桩 距 桩 径 Pc:Pe:Pi Pc:Pav Pe:Pav Pi:Pav 1 桩 箱 满堂布置 3.0 1.50:1 3 桩 箱 满堂布置 3.36.5 3.59:2.70:1 1.34:1 1.04:1 0.4:1 6 桩 筏 满堂布置 3.7 1.70 :1 1.46:1 0.86:1 7 桩 箱 满堂布置 3.4 1.78 :1 1.32:1 8 桩 筏 沿墙布置 3.2 1.97 :1 1.3
34、2:1 9 桩 筏 满堂布置 3.6 2.20:1.70:1 1.83:1 1.42:1 0.83:1 10 桩 筏 满堂布置 3.0 1.32:1 11 桩 筏 满堂布置 3.03.5 3.08:2.25:1 1.43:1 1.05:1 0.46:1 注：Pc、Pe、Pi和 Pav为角桩、边桩、内部桩和平均的桩顶荷载 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
35、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
36、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；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；单桩基础每桩一；单桩基础每桩一点；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：
37、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。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、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 250
38、mml中等直径桩：中等直径桩：250mm d 800mml大直径桩：大直径桩：d 800mm 桩按施工条件的综合分类 桩基础分类方法 桩的类型 按桩的制作工艺划分 预制桩 灌注桩 桩的截面 方形、管形 圆形、异形 按成桩或成孔工艺划分 打入桩 静压桩 沉管桩 钻孔桩 人工挖孔桩 按挤土效应划分 挤土（方桩与闭口管桩），部分挤土（开口管桩）挤土 不挤土 不挤土 按桩身材料划分 钢、钢筋混凝土 钢筋混凝土、素混凝土 桩按承载性状的使用功能的分类 分类的依据 桩的类型 摩擦型桩 端承型桩 按承载性状划分 摩擦桩 端承摩擦桩 端承桩 摩擦端承桩 竖向承载 抗压桩 抗拔桩 按使用功能划分 水平承载 水平
39、受荷桩 复合受荷桩 桩的类型 桩型特点 施工中的问题 预制钢筋混凝土方桩 施工质量易于控制，沉桩工期短，单方混凝土的承载力高，工地比较文明 有挤土作用，采用锤击沉桩时，振动和噪声也对环境有不利影响；挤土会造成相邻建筑或市政设施损坏；接桩焊接质量如不好，挤土可能会使邻桩上浮时拔断；穿越砂层时可能发生沉桩困难；当砂持力层比较密实时难以打到设计标高，有时会打坏桩头 预应力管桩 具有方桩相同的优点，但比方桩的承载力高，且只能在工厂预制，桩身质量更易于控制 有部分挤土作用，对环境有一定的影响；可以穿透较厚的砂层和进入强风化层，适应性更强 钻孔灌注桩 无挤土作用，用钢量比较省，进入持力层的深度不受限制，桩
40、长可随持力层的埋深而调整，可做成大直径的桩 施工时易发生塌孔、缩径、沉渣，以及水下浇捣混凝土的质量都不易控制，影响工程质量；大量泥浆外运和堆放都会污染环境；钻孔、泥浆沉淀及浇筑等工序相互干扰大；单方混凝土的承载力低于预制桩 桩的类型 桩型特点 施工中的问题 人工挖孔桩 具有钻孔灌注桩的特点，且可检查桩侧土层，桩径不受设备条件限制，造价比较低 劳动条件差、劳动强度大，地下水位高的地区需降水才能人工挖孔，但降水会引起相邻地面沉降 沉管灌注桩 造价便宜，桩径和桩长均受设备条件限制 有挤土作用，下管时易挤断相邻桩；拔管过快容易形成缩径、断桩等事故 钢管桩 施工方便，工期短；桩身强度高，可用于超长桩；单
41、桩承载力高，但造价贵 闭口桩有挤土作用 桩基方案的经济比较 桩型 分析项目 400 mm400mm钢筋混凝土预制方桩 500mm 钢筋混凝土压灌桩 500mm 钢筋混凝土沉管灌注桩 单桩承载力设计值(kN)1060 900 945 单桩混凝土体积(m3)2.32 3.56 3.27 单位混凝土体积 承载力 (kN/m3)457 278 289 总桩数 80 88 96 单价(元/m3)1380 1300 1000 总造价(万元)678.7 1090.9 812.8 造价比值 1.0 1.6 1.2 不同桩径的经济对比 桩径（mm）600 800 1000 1200 桩长（m）20 25 28
42、28 单桩承载力标准值（kN）2800 4000 8400 8400 对应沉降值（mm）4.0 4.0 7.3 4.0 安全系数 2.0 2.0 2.0 2.0 单桩混凝土体积理论（m3）5.65 12.56 21.98 31.65 单方混凝土承载力（kN/m3）495.40 318.47 382.17 265.40 单方混凝土承载力比值 1.87 1.20 1.44 1.00 l（1）凡嵌岩桩必为端承桩）凡嵌岩桩必为端承桩l（2）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，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
43、。却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，
44、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。嵌岩法成孔，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部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。嵌的主要原因，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，入基岩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
45、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
46、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。力所占的比例更低，因此没有必要计入。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的比例不高这是已为大量实测阻力所证明了比例不高这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。但分析的角度的，也是得到公认的事实。但分析的角度不同，得到的观点也会有差异。根据国内不同，得到的观点也会有差异。根据国内外外150根嵌岩桩的实测资料（其中国内根嵌岩桩的实测资料（其中国内39根，根，国外国外111根；无覆盖层根；无覆盖层20根，有覆盖层根，有覆盖层130根，
47、长度根，长度L=3.055.0m，直径直径d=0.58.0m，L/d L/d=163.7），），给出了嵌岩桩在竖向荷给出了嵌岩桩在竖向荷载下端阻分担荷载比与桩的长径比之间的载下端阻分担荷载比与桩的长径比之间的关系。关系。l 当当L/dL/d从从1增加至增加至20时，时，Q Qp p/Q/Qu u自自100%随随L/dL/d增大而递减至大约增大而递减至大约30%；当；当L/dL/d从从20增大至增大至 63.7时，时，Q Qp p/Q/Qu u一般不会超过一般不会超过30，其中大部分桩的其中大部分桩的Q Qp p/Q/Qu u在在20以下，不少桩以下，不少桩在在5以下。与此相对应，桩的侧阻力以下
48、。与此相对应，桩的侧阻力（严格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约（严格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约在在L/d L/d 1020时开始起主要作用，随时开始起主要作用，随L/dL/d增大而增大，增大而增大，Q Qs s/Q/Qu u一般保持在一般保持在70以上，以上，大部分在以上大部分在以上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
49、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 包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的原因有三点原因有三点:l1)较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，桩土之间相对位移也比较大，足以使侧大，桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得以发挥；阻得以发挥；l2)由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除干净，桩
50、愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压除干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；l3)由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰小的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深值，而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈深，端阻力的比例愈低。度愈深，端阻力的比例愈低。l由于预制桩在工厂中预制，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
