桩基岩土工程十二

第四节桩基岩土工程问题分析在房屋建筑与构筑物的基础设计中，桩基是常用形式之一。桩基具有施工方便、承载力高、沉降量小等优点。一、桩基类型及持力层的选择桩的种类很多，但在房屋建筑与构筑物的桩基础设计中，常用灌注桩和预制桩。灌注桩——沉管灌注桩、大直径桩（钻孔、人工挖孔）、扩孔灌注桩等。

桩基持力层选择在稳定的硬塑—坚硬状态的低压缩性粘性土和粉土层，中密以上的砂土、碎石层，微、中风化的基岩。第四系土层作为桩端持力层其厚度宜超过6～10倍桩身2023/3/21直径或桩身宽度；扩底墩的持力层厚度宜超过2倍墩底直径；如果持力层下卧软弱地层时，应从持力层的整体强度及变形要求考虑，保证持力层有足够厚度。此外，对于预制打入桩来说，还应考虑桩能顺利穿过持力层以上各地层的可能性。

二、单桩承载力的确定在房屋建筑与构筑物的桩基础中，一般以受竖向荷载为主，故单桩承载力常指的是单桩竖向承载力。单桩承载力一方面取决于制桩材料的强度，另一方面取决于土对桩的支承力，大多数情况下，桩的承载力都是由土的支承力控制的。因此，如何根据地基的强度与变形确定单桩承载力是设计桩基础的关键问题，根据土对桩的支承力确定单桩承载力的方法，主要有静荷载(桩载)试验与静力分析(半经验公式计算)两种方法。

2023/3/21静力分析法主要是根据原位测试资料或土的物理性质指标与承载力参数之间的关系来确定单桩承载力。对一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定。对二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料，综合确定，当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定。对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。

2023/3/21桩静载荷试验是先在准备施工的地方打试验桩，在试桩顶上分级施加静荷载，直至桩发生剧烈或不停滞的沉降(桩已丧失稳定性)为止，在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，并不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。然后根据试验结果，绘制荷载～沉降(Q～S)关系曲线，从而可确定单桩竖向极限承载力标准值。按静力分析法估算单桩承载力，不同规范所推荐的经验公式是有差别的，有的用以估算单桩承载力设计值，有的则用以估算单桩承载力极限值。在房屋建筑与构筑物的桩基中，主要是估算单桩承载力极限值，下面介绍在房屋建筑与构筑物的桩基中常用的静力触探法与按土的物理指标法确定单桩承载力极限值。

2023/3/21(一)静力触探法估算单桩承载力静力触探试验中的探头与土的相互作用，相似于桩与土的相互作用，因此可以用静力触探试验测得的比贯入阻力(单桥)或双桥探头中的锥尖阻力与侧壁摩阻力估算单桩承载力。但不能直接以静力触探中端阻与摩阻作为实际单桩的端阻力和摩阻力，而必须经过修正，这是因为静力触探的工作性能与实际单桩的工作性能有所不同。不同之处主要是尺寸效应、应力场、材料性质等，存在这些差异所造成的影响至今还难以从理论上逐项严密地进行理论或从数学关系上加以描述，因此用静力触探确定单桩承载力也是一种经验估算。2023/3/21(1)根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验可按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsik·li+α·psk·Ap式中：Quk——单桩竖向极限承载力标准值；Qsk——单桩总极限侧阻力标准值；Qpk——单桩总极限端阻力标准值；u——桩身周长；qsik——用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值；li——桩穿越第i层土的厚度；α——桩端阻力修正系数；psk——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值)；Ap——桩端面积。

2023/3/21(2)根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土、如无当地经验时可按下式计算：Quk=u∑liβifsi+αqcAp式中：fsi——第i层土的探头平均侧阻力；qc——桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面以上4d(d为桩的直径或边长)范围内按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均；α——桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；βi——第i层土桩侧阻力综合修正系数。2023/3/21(二)土的物理指标法确定单桩承载力根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp式中：qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验值时，可查规范。qpk——极限端阻力标准值，如无当地经验值时，可表。

三、群桩承载力与群桩沉降验算当桩中心距小于或等于6倍桩径且桩数超过9根(含9根)时，可将桩和土作为假想的实体基础，此时桩台、桩和桩间土形成一个整体，在上部荷载作用下一起下沉，这便是群桩作用。验算这类桩基的承载力与沉降时，按实体基础考虑。

2023/3/21（一）群桩承载力验算群桩承载力验算是指验算实体基础底面(桩端平面处)的地基承载力是否满足。常用方法之一是假定荷载从最外一圈的桩顶，以φ0/4的倾角向下扩散传布(φ0为桩长范围内各土层的平均内摩擦角)，此时应满足：中心荷载时，偏心荷载时，2023/3/21(二)群桩沉降验算群桩沉降验算时，同样将群桩作为实体基础，所计算的桩基变形值应满足建筑物桩基变形允许值的规定，建筑物桩基变形允许值如无当地经验时可查表中的规定采用，对于表中未包括的建筑物桩基变形允许值，可根据上部结构对桩基变形的适应能力和使用上的要求确定。实体基础的底面尺寸可按φ0/4扩散后的范围取值，亦可按桩端处群桩所占的范围取值，两种取法的计算结果略有差别。群桩的沉降计算可按浅基础的沉降计算步骤进行，亦即前面介绍的沉降计算方法。也可按等效作用分层总和法计算。2023/3/21四、桩的负摩擦力力桩的负摩擦(阻)力是因为桩周围围土层的下沉(地地面沉降)对桩产产生方向向下的摩摩阻力。产生负摩摩擦力的原因主要要有：（1）欠固结软粘粘土或新填土的自自重固结；（2）大面积堆载载使桩周土层下沉沉；（3）正常固结软软粘土地区地下水水位全面下降，有有效应力增加引起土层下沉；（4）湿陷性黄土土湿陷引起沉降。2023/3/17负摩擦力力的作用用使桩上上的轴向向荷载增增大(附附加荷载载)，在在负摩擦擦力较明明显的地地方，应应引起重重视。负摩擦力力的大小小受着多多种因素素的影响响，诸如如桩周土土与桩端端土的强强度、土土的固结结历史、、地面荷荷载、桩桩的类型型及设置置方法、、地下水水位变化化以及历历时等。。因此计计算负摩摩擦力大大小是一一个较为为复杂的的问题，，大多采采用半经经验公式式或经验验估算，，主要根根据竖向向有效应应力、土土的不排排水抗剪剪强度、、土的力力学性质质指标等等进行估估算。实际中一一般按有有效应力力估算，，即单桩桩负摩擦力标标准值为为：qnsi=ζnσ′i式中：qnsi——第i层土桩侧侧负摩擦擦力标准准值；ζn——桩周土负负摩擦力力系数，，可查表表；σ’i——桩周第i层土平均均竖向有有效应力力。2023/3/17在地层组组合、地地下水情情况、地地面荷载载情况不不同时，，桩的负负摩擦力力计算亦亦不同。。我国沿海海软土地地区过去去并未考考虑负摩摩擦力问问题，也也很少发发现由于于负摩擦擦力引起起的事故