《建筑桩基技术规范》若干技术焦点剖析讲义

《建筑桩基技术规范》（修订）若干技术焦点剖析□两类极限状态

□变刚度调平设计

□基桩选型与误区

□嵌岩桩承载力

□桩土共同工作-----承台效应

□桩端支承刚度对侧阻力的影响

□软土地区减沉复合疏桩基础设计

□桩身受压承载力计算

□灌注桩后注浆技术关键与误区1两类极限状态

1.1承载能力极限状态

基于以下三方面原因，调整为以综合安全系数K为代替荷载分项系数和抗力分项系数，以单桩极限承载力为参数确定基桩抗力，以荷载效应标准组合为作用力的设计表达式

Nk≤R(Quk,K)

或Nk≤R(qSKi,qPk,ak,K)（1）与《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002的设计原则一致;

（2）不同桩型和工艺对承载力的影响，已反映于QUK(qSiK,qPk,ak,);

(3)JGJ94-94的概率极限状态设计模式实属不完整的的可靠性分析，短期内不可能实现突破。1.2正常使用极限状态

与原规范一致。

2变刚度调平设计

2.1天然地基箱形基础变形特征图1北京中信国际大厦箱基沉降等值线（s单位：cm）高104m,框筒结构，双层箱基高11.8m；Smax=12.5cm;△Smax=0.004L。2.2桩筏基础的变形特征图2南银大厦桩筏基础沉降等值线（建成一年，s单位：cm）高113m，框筒结构，φ400PHC桩，L=11m,均匀布桩，筏板厚2.5m,建成一年△Smax=0.002L。2.3均匀布桩桩顶反力分布特征图3武汉某大厦桩箱基础桩顶反力分布高层框剪结构，φ500PHC桩，L=22m,均匀布桩；中、边桩反力比=1：1.92.4碟形沉降和马鞍形反力分布的负面效应

（1）碟形沉降

引起承台、上部结构的次内力

（2）马鞍形反力分布

导致基础的整体弯矩、冲切力、剪力增大

以图1北京中信国际大厦为例，整体弯矩较均布反力增加16.2%；对于图3所示桩筏基础，整体弯矩较均布反力将增加50%以上。2.5变刚度调平设计图4均匀布桩与变刚度调平布桩的变形与反力示意图5变刚度布桩模式（1）局部部增强如图4-（（a）（2）桩基基变刚度如图4-（（b）(c)(d)增增强强核心筒区区，弱化外外围，局部部平衡（3）主裙裙连体变刚刚度增强主体，，弱化裙房房（4）上部部结构—基基础—地基基（桩土））共同工作作分析，深化、细细化概念设设计，计算算沉降、承承台内力与与配筋。2.6试试验验证证粉质粘土地地基，20层框筒结结构1/10现场模模型试验图6等桩桩长与变桩桩长模型试试验表1桩顶顶反力（F=3250KN））2.7变变刚度调平平概念设计计优点（1）减小小核心筒冲冲切力，降降低承台整整体弯矩（2）优化化承台设计计，降低造造价（3）减小小差异变形形，降低上上部结构刚刚度次应力力，提高耐耐久性（4）合理理发挥桩土土共同作用用2.8工工程应用北京皂君庙庙电信楼、山东农业银银行大厦、、北京长青青大厦等10余项工工程桩基设设计进行优优化，节约约造价2100余万万元；Smax≤35mm,△Smax≤0.0008L。近两年建设设项目：北北京电视中中心，北京京万豪大酒酒店，威海海海悦国际际大酒店………等数十十个工程的的桩基础均均采用变刚刚度调平概概念设计。。3基桩选选型误区3.1凡凡嵌岩桩必必为端承桩桩导致嵌岩深深度加大，，工期延长长，造价价提高3.2将将挤土桩一一沉管灌注注用于高层层建筑由于挤土效效应造成断断桩、缩颈颈、上浮，，事故频发且严重，，如：某会会展中心全全部桩报废废；云南某某大厦筏板开开裂，不得得不加固处处理……。。3.3预预制桩质质量稳定性性高于灌注注桩优于沉管灌灌注桩是肯肯定的。但但有三点点应特别注注意：■沉桩挤土效效应；■无法穿透硬硬夹层，桩桩长受限制制；■单桩承载力力可调范围围小，难于于实现变刚刚度调调平设设计。3.4人人工挖孔孔桩质量可可靠地下水位以以上人工挖挖孔桩可实实现彻底清清孔、直观观检查查持力力层，且无无断桩缩颈颈现象。隐隐患：■边挖孔边抽抽水，细颗颗粒流失，，地面下沉沉，乃至护护壁整整体脱落；；■临近新灌注注混凝土桩桩抽水，带带走水泥，，造成离析析；■在流动性淤淤泥中挖孔孔，引起淤淤泥侧向流流动，导致致土土体失稳滑滑移，将桩桩体推歪、、推断。3.5灌灌注桩不不适当扩底底■岩石fr＞混凝土fc情况下扩底底，不必要要；■桩侧土层较较好、桩长长较大情况况下扩底，，既损失扩扩底底端以上部部分侧阻力力，又增加加扩底费用用，可能得得失相相当或失大大于得；■将扩底端置置于有软弱弱下卧层的的薄硬层上上，增大沉沉降。。4嵌岩岩桩承载力力4.1嵌嵌岩段侧阻阻力qrs(1)极限限侧阻力系系数ζs=qrs/fr软质岩高于于硬质岩(2)侧阻阻力破坏模模式剪切面，软软质岩发生生于岩体一一侧硬质岩发生生于桩体一一侧泥浆护壁发发生于桩土土界面（3）侧阻阻力分布图7嵌岩岩段桩侧阻阻力分布概概化硬质岩：qS1=0.08frqS4=qrs1d/4hr软质岩：qs1=0.10frqS2=0.8qS1qS3=0.6qS1qS4=qrs1d/4hr4.2嵌嵌岩段端阻阻力（1）端阻阻力发挥值值随桩、岩岩刚度比Ep/Er增大而增大，随嵌嵌岩深度比比hr/d增大而减减小，如如图8图8嵌嵌岩桩端阻阻分担荷载载比随桩岩刚度比和和嵌岩深度度的变化（2）端阻阻力系数ζζ=qrp/fr,软软质岩高于于硬质岩表6嵌嵌岩段侧阻阻系数和端端阻系数4.3嵌嵌岩段承承载力确定定相关问题题（1）当桩桩混凝土轴轴心抗压强强度fck＜岩石单轴抗压强度frk,,取fck代替frk；（2）干作业成成桩，表列ζs、ζp乘以系系数1.2。5桩土共同同工作一承台效效应5.1桩距影影响桩周离桩中心的的任一点r处的的竖向位移为：：实测nd=5d～8d,（（Es小影响范范围小）即桩距距Sa=10d～16d,桩间土竖向向位移为零，土土抗力发挥率可达100%。因此桩距愈大，，承台效应系数数ηc=qc/fak愈大。5.2承台土土抗力随承台宽宽度与桩长之比比而变化图9承台分分担荷载比Pc/P随Bc/L的变化当Bc/L≥1时，承台土抗抗力形成的压力力泡包围整个桩桩群，导致桩侧侧阻力、端阻力力发挥值降低，，相应的承台土土抗力增大。5.3承台台土抗力随承台台区位和排列的的变化■承台内区（桩群群包络线以内））土抗力明显小小于于外区。■单排桩条基承台台土抗力大于其其他排列形式群群桩桩，如图10■为简化计算，ηηc不区分内外外区，这对于独独立桩基偏于安全，，对于筏式承台台差别不大。R=Ra+ηcfakAc图10粉土土中多排群桩和和单排群桩承分分担荷载比注：①表中为为桩中心距与桩桩径之比；为承承台宽度与有效效桩长之比。②对于桩布置置于墙下的箱、、筏承台，可按按单排桩条基取值；单排桩条条基，承台宽宽超过5d时，，取高值。6桩端土支支承刚度对桩侧侧阻力的影响6.1试验验结果(1)北京桩基小小组1975年年试验结果第一组孔底虚土土10cm的qsu较放50cm草草笼者大17%；第二组孔底虚土土10cm的qsu较放草笼50cm及虚土37cm者大8%，16%。（2）刘利民2000年报导导的2根桩试验验结果1号桩、2号桩桩，实底较空底底分别提高19.2%，11.10%。。（3）上海建研研院1995年年进行的2根桩桩对比试验qsu,ST-1较ST-2提高16.9%。（4）席宁中2001年模型型试验结果(5)蔡江东东，姜振宗所述述试验结果以上多项试验结结果表明，桩端端支承刚度较大大者，Qsu发挥值比支支承刚度较小者者高8%～64%。6.2规范范关于桩端土刚刚度对侧阻力影影响的反映（1）沉渣厚度度控制端承型桩≤50mm摩摩擦型桩桩≤100mm（（原规定摩擦桩桩≤300mm）（2）灌注桩后后注浆受压桩强调桩端端后注浆7桩身受压压承载力计算7.1制约因因素（1）桩身混凝凝土混凝土是制约桩桩身承载力的主主要因素，但其其强度等级受施工工工艺制约。同同时不同工艺的的工艺系数有别，，ψc=0.6～0.9.（2）箍筋箍筋对轴向受压压起侧向约束作作用，可使轴压压强度提高80%左右，如图11图11约束与与无约束混凝土土应力—应变关关系(引自Manderetal1984）(3)纵向主主筋7.2计算算模式(1)当桩桩顶以下5d螺螺旋式箍筋间距距≤100mm时N≤ψcfcAp+0.9fy,A,s(8.2-1)(2)当桩桩身配筋不符合合以上规定时N≤ψcfcAp(8.2-2)7.3试验验结果表8.3-1灌灌注桩（泥浆浆护壁、后注浆浆）桩身受压承承载力计算与实实测比较8软土地区区减沉复合疏桩桩基础设计8.1复合合疏桩基础的变变形特征图12群群桩变形试验示示意（a）大、小桩桩距桩间土竖向向变形图13-a粉粉土中群桩桩桩间土变形(b)大、小桩桩距桩端平面以以下土的竖向变变形图13－b粉粉土中群桩桩桩端以下土的变变形图14软土土中群桩桩间土土及桩端平面以以下土的竖向变变形■桩间土压缩变形形

工作作荷载（Pu/2）下大大桩距（（Sa≥6d）约占占90%～100%小桩距（（Sa﹦3d）约占10%～30%■桩端平面以下土土的压缩变形工工作荷荷载（Pu/2）下大大桩距（（Sa≥6d）约占占0%～10%小桩距（（Sa﹦3d）约占70%～90%8.2桩数数计算条件:多层建筑筑，地基承载力力满足要求设少量小载面基基桩减小沉降。。（1）复合桩基基承载力特征值值∑R=nRa+ηcfakAc(9.2-1)Ac=ξ(B×L)(9.2-2)式中Ac-承承台总有效面积积，ξ=0.6～1.0，根根据具体情况采采用条或筏式承台；；fak-地基承载力特特征值；ηc-承台效应应系数，按规范范表5.2.4确定；Ra-基桩承载载力特征值；n-基桩数。（2）桩数FK+GK≤nRa+ηcfakAc（9.2-3））n≥（9.2-4））式式中FK、GK--荷载效应标标准组合下作用用于承台顶顶面的荷载和承承台及其上土自自重。8.3沉降降计算（1）建模思路鉴于减沉基桩的的塑性刺入变形形难以计算，而而承台底地基土土荷载水平处于于弹性或局部塑塑性阶段，且桩桩距大，桩一土土相互影响相对对较小，可用常常规方法计算其其沉降。根据：桩顶沉沉降=承台底土土的沉降，故将将桩基沉降计算算转化为计算桩桩间土沉降。计计算中考虑桩的的刺入变形影响响和桩－土相互互作用图15复合合疏桩基础沉降降计算示意图（2）等效矩形形基础中点沉降降（9.3-1））（9.3-2））式中ξp－桩桩端刺入变形影影响系数。桩端端持力层为砂土土，ξp＝1.0；粉土，ξξp＝0.85；黏性土，ξξp＝0.7式中ξps一桩土相互影响增增沉系数，ξξps=1+，，随随计算点与桩中中心距相对距离离La/d增大大而减小。按按下表取值：Ξp--基桩剌剌入变形影响系系数，按桩端持持力层性质质取值值，粘性土，ξξP=0.7；粉土土和砂土ξξP=1.0；Ac=ξ(B×L)ξ＝0.7～1.0。。

ESi--第i层土压压缩模量；P。--作用于于承台底地基基土土的附加压力；；

F--荷荷载效应准永久久组合下，承台台底面的总附加加荷荷载；--承台底以下第第i层，第i-1层土的平均均附加加压压力系数；根据据a/b,Z/b=