《建筑桩基技术规范》JGJ942008简介

《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008简介《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008简介二OO八年六月广州1。增加内容减少差异沉降和承台内力的变刚度调平设计;桩基耐久性规定;后注浆灌注桩承载力计算与施工工艺;软土地基减沉复合疏桩基础设计;考虑桩径因素的Mindlin应力解计算单桩、单排桩和疏桩基础沉降;抗压桩与抗拔桩桩身承载力计算;长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工方法;预应力混凝土空心桩承载力计算与沉桩等修订概况2。调整内容基桩和复合基桩承载力设计取值与计算;单桩侧阻力和端阻力经验参数;嵌岩桩嵌岩段侧阻力系数和端阻力系数;等效作用分层总和法计算桩基沉降经验系数;钻孔灌注桩孔底沉渣厚度控制标准等第一章总则桩基的设计与施工,应综合考虑工程地质与水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境,重视地方经验,因地制宜;注重概念设计,合理选择桩型与成桩工艺,优化布桩,节约资源;强化施工质量控制与管理。第二章术语1桩基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的单桩基础。2复合桩基由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。3基桩桩基础中的单桩。4复合基桩单桩及其对应面积的承台底地基土组成的复合承载基桩。5减沉复合疏桩基础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桩的复合桩基。6单桩竖向极限承载力标准值单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。7极限侧阻力标准值相应于桩顶作用极限荷载时,桩身侧表面所发生的岩土阻力。8极限端阻力标准值相应于桩顶作用极限荷载时,桩端所发生的岩土阻力。9单桩竖向承载力特征值单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。10变刚度调平设计考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应,通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布,以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法。11承台效应系数竖向荷载下,承台底地基土承载力的发挥率。12负摩阻力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起的对桩表面的向下摩阻力。13下拉荷载作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和。14土塞效应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效应。15灌注桩后注浆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,从而提高单桩承载力,减小沉降。16桩基等效沉降系数弹性半无限体中群桩基础按Mindlin解计算沉降量与按等代墩基Boussinesq解计算沉降量之比,用以反映Mindlin解应力分布对计算沉降的影响。第三章基本设计规定3-1两类极限状态1承载能力极限状态(1)基于以下三方面原因,计算模式作适当调整与《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的计算模式一致;不同桩型和工艺对承载力的影响,由试桩Quk或QukqSiK,qPk,ak反映;JGJ94-94的概率极限状态设计模式实属不完整的可靠性分析,短期内不可能实现突破。以综合安全系数K取代原规范的荷载分项系数?G、?Q和抗力分项系数?s、?p;以单桩竖向极限承载力标准值Quk为抗力R的参数;以荷载效应标准组合Sk为作用力;设计表达式为:Sk≤RQuk,K或Sk≤RqSiK,qPk,ak,KJGJ94-94Sd≤RQuk,?s、?pSd≤RqsiK,qsk,ak,?s、?p本规范规定采用单桩极限承载力标准值作为桩基承载力设计计算的基本参数。试验单桩极限承载力标准值指通过不少于2根的单桩现场静载试验确定的,反映特定地质条件、桩型与工艺、几何尺寸的单桩极限承载力代表值。计算单桩极限承载力标准值指根据特定地质条件、桩型与工艺、几何尺寸、以极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值的统计经验值计算的单桩极限承载力标准值。关于“单桩极限承载力标准值”的说明(2)安全度水准由于楼面均布活荷载标准值提高了33%,可变荷载组合值系数提高了17%,故桩的支承阻力安全度较JGJ94-94规范有所提高;由于基本组合的荷载分项系数由1.25提高至1.35,楼面均布活荷载值提高33%,以及钢筋和混凝土强度设计值略有降低,故桩身与承台结构安全度水准提高12%以上。2正常使用极限状态与原规范基本一致甲级:第一大类:功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大(1)重要建筑物(2)30层以上或高度超过100m的高层建筑第二大类:荷载和刚度分布极为不均,对差异沉降适应能力差(3)体型复杂,层数相差超过10层的高低层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沉降有特殊要求的建筑3-2桩基设计等级划分第三大类:场地、环境条件特殊(5)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(6)对相邻既有工程影响较大的建筑乙级:甲级、丙级以外的建筑;丙级:场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下的一般建筑。3-3桩基承载力计算和稳定性验算1竖向承载力、水平承载力(视条件)计算;2桩身(含桩身压曲、钢管桩局部压曲)和承台结构承载力计算;3软弱下卧层验算;4坡地、岸边桩基整体稳定性验算;5抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力(基桩和群桩)验算;6抗震设防区抗震承载力验算。3-4桩基变形计算1应计算沉降的桩基(1)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;(2)设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基;(3)软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。2应计算水平位移的桩基受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。3-5桩基设计采用的作用效应、抗力1布桩时,荷载效应采用标准组合;抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。2计算沉降和水平位移时,按荷载效应准永久组合。计算水平地震和风载引起的水平位移时,按荷载效应标准组合。3计算桩基结构承载力时,采用荷载效应基本组合。验算坡地、岸边桩基整体稳定性时,采用荷载效应标准组合(由于采用综合安全系数)。地震设防区,采用水平地震作用效应和荷载效应标准组合。3-6变刚度调平设计以减小差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计,宜结合具体条件按下列规定实施:(1)对于主裙楼连体建筑,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。(2)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(如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施),相对弱化核心筒外围桩基刚度。(3)对于框架-核心筒结构高层建筑天然地基承载力满足要求的情况下,宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩。(4)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。(5)对上述按变刚度调平设计的桩基,宜进行上部结构?承台?桩?土共同工作分析。1天然地基箱形基础变形特征图3-6-1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;S12.5cm;△S0.004L。2桩筏基础的变形特征图3-6-2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,L11m,均匀布桩,筏板厚2.5m,建成一年△S0.002L。3均匀布桩桩顶反力分布特征图3-6-3武汉某大厦桩箱基础桩顶反力分布高层框剪结构,φ500PHC桩,L22m,均匀布桩;中、边桩反力比1:1.94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3-6-1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3-6-3所示桩箱基础反力,整体弯矩较均布反力将增加50%以上。5变刚度调平设计图3-6-4均匀布桩与变刚度调平布桩的变形与反力示意图3-6-5变刚度布桩模式?变形与反力示意(1)减小荷载传递路径(2)实现抗力与荷载局部平衡(3)考虑相互作用效应,增强荷载高集度区的基桩刚度调整桩长,桩径等?变刚度调平概念设计要点?变刚度调平设计绩效(1)降低差异沉降(2)减小承台冲,剪,弯矩.6试验验证(中国建筑科学研究院与河北省建筑科学研究院合作完成)(1)变桩长模型试验粉质粘土地基,20层框筒结构1/10现场模型试验图3-6-6等桩长与变桩长模型试验表3-6-1桩顶反力(F3250KN)(2)核心筒局部增强模型试验粉质粘土地基,20层框筒结构1/10现场模型试验图3-6-8天然地基与局部增强地基模型试验(a)天然地基筏板基础(b)天然地基局部增强刚性桩复合地基(d150mm,L2m)(c)天然地基沉降等值线(d)天然地基局部增强沉降等值线7变刚度调平概念设计成效建成3年以上项目:北京皂君庙电信楼、山东农业银行大厦、北京长青大厦等10余项工程桩基设计进行优化,取得显著技术经济效益。S≤40mm,△S≤0.0008L。刚建成或在建项目:北京电视中心、北京万豪大酒店、威海海悦国际大酒店、北京国际财源中心、望京嘉美风尚酒店、嘉美风尚写字楼,陕西法华寺合十舍利塔等工程的桩基础均采用变刚度调平概念设计。3-7桩的选型与布置1基桩分类1.1按承载性状分:(1)摩擦型桩:摩擦桩、端承摩擦桩;(2)端承型桩:端承桩、摩擦端承桩;1.2按成桩方法分(1)非挤土桩(2)部分挤土桩(3)挤土桩1.3按桩径分:(1)小直径桩:d≤250mm;(2)中等直径桩:250mmd800mm;(3)大直径桩:d?800mm2桩型、施工工艺选择(1)对于框架-核心筒桩基宜选择基桩尺寸和承载力可调性较大的桩型和工艺。(2)挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时,应局限于多层住宅桩基。3基桩最小中心距考虑到挤土桩工程事故多发,主要由于挤土导致桩土上涌,桩缩颈断裂,沉降大增。将其最小桩距适当调整。当施工中采取减小挤土效应的可靠措施时,可适当减小。4基桩选型误区(1)凡嵌岩桩必为端承桩(?)导致嵌岩深度加大,工期延长,造价提高(2)将挤土沉管灌注桩用于高层建筑(?)由于挤土效应造成断桩、缩颈、上浮,事故频发且严重,如:东北某会展中心全部桩报废;云南某大厦筏板开裂,不得不加固处理。(3)预制桩质量稳定性高于灌注桩(?)优于沉管灌注桩是肯定的。但有三点应特别注意:■沉桩挤土效应;■无法穿透硬夹层,桩长受限制;■单桩承载力可调范围小,难于实现变刚度调平设计。(4)人工挖孔桩质量可靠(?)地下水位以上人工挖孔桩可实现彻底清孔、直观检查持力层,且无断桩缩颈现象。隐患:■边挖孔边抽水,细颗粒流失,地面下沉,乃至护壁整体脱落;■临近新灌注混凝土桩抽水,带走水泥,造成离析;■在流动性淤泥中挖孔,引起淤泥侧向流动,导致土体失稳滑移,将桩体推歪、推断。(5)灌注桩不适当扩底(?)■岩石fr>混凝土fc情况下扩底,不必要;■桩侧土层较好、桩长较大情况下扩底,既损失扩底端以上部分侧阻力,又增加扩底费用,可能得失相当或失大于得;■将扩底端置于有软弱下卧层的薄硬层上,增大沉降。5基桩布置(1)排列基桩时,宜使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合,并使基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。(2)对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏(含平板和梁板式承台)基础,宜将桩布置于墙下。(3)对于框架-核心筒结构应按荷载分布考虑相互影响,将桩相对集中布置于核心筒区域。3-8特殊条件下的桩基根据地基与土性的特殊性,合理选择桩型、成桩工艺、桩端持力层,确保成桩质量、承载力和整体稳定;采取有效措施,控制桩基变形,确保正常使用状态。1软土地基桩基2湿陷性黄土地区桩基3季节性冻土和膨胀土地基的桩基4岩溶地区桩基5坡地、岸边桩基6抗震设防桩基7可能出现负摩阻力的桩基8抗拔桩基1软土地基桩基(1)桩端持力层宜选择中、低压缩性土层;(2)考虑因自重固结、场地填土、地面大面积堆载、降低地下水位等引起的桩侧负摩阻力对基桩的影响;(3)考虑挤土桩的挤土效应对环境的影响,采取相应的措施;(4)先成桩后开挖基坑时,控制基坑挖土顺序、一次开挖深度,防止土体侧移。2湿陷性黄土地区桩基(1)基桩应穿透湿陷性黄土层,进入较硬持力层;(2)设计等级为甲、乙级建筑桩基,单桩极限承载力,宜以浸水载荷试验为主要依据;(3)自重湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力,应考虑负摩阻力的影响。3季节性冻土、膨胀土中的桩基(1桩端进入冻深线或膨胀土的大气影响急剧层以下的深度≮4d及1D,且≮1.5m;(2)宜采用钻、挖孔(扩底)灌注桩;(3)基桩竖向极限承载力不计入冻胀、膨胀深度范围内桩侧阻力外,且应验算桩基的抗拔稳定性和桩身受拉承载力;(4)可沿桩周及承台作隔冻、隔胀处理。4岩溶地区的桩基(1)岩溶地区的桩基,宜采用钻、冲孔桩;(2)当单桩荷载较大,岩层埋深较浅时,宜采用嵌岩桩;(3)当基岩面起伏很大且埋深较大时,宜采用摩擦型灌注桩。5坡地、岸边的桩基(1)桩端应进入稳定岩土层内;(2)建筑物桩基与边坡应保持一定的水平距离;建筑场地内的边坡必须确保稳定;(3)新建坡地、岸边建筑桩基工程应与建筑边坡工程统一规划,设计;(4)不宜采用挤土桩;(5)应验算最不利荷载效应组合下桩基的整体稳定性和基桩水平承载力。(1)桩进入液化土层以下稳定土层的长度应按计算确定;对于碎石土,砾、粗、中砂,密实粉土,坚硬粘性土尚不应小于3~5d;(2)承台和地下室侧墙周围的回填应采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,或灌注素混凝土;(3)当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa的软土,可将承台外1/2承台宽度范围内的土进行加固;(4)应考虑液化扩展对桩基的侧向作用。6抗震设防区桩基7可能出现负摩阻力的桩基(1)场地填土,应先填土后成桩,并采取措施保证填土和下卧层的密实度和固结度;(2)采取措施,减小大面积堆载对桩基的影响;(3)对于自重湿陷性黄土地基、欠固结土,宜先采取消除湿陷性和加速固结等有效措施;(4)对于挤土沉桩,应采取消减挤土效应的措施;(5)对于中性点以上的桩身可对表面进行处理,以减少负摩阻力。8抗拔桩基(1)根据环境、水土介质确定抗浮桩的裂缝控制等级;(2)对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级,应设置预应力筋;一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级,宜设置预应力筋;(3)对于三级裂缝控制等级,应进行桩身裂缝宽度计算;(4)当抗拔承载力要求较高时,可采用桩侧后注浆、扩底等技术措施。3-9耐久性规定二类、三类环境桩基结构混凝土耐久性基本要求(表3.5.2)、最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量、最大碱含量;桩身裂缝控制等级及最大裂缝宽度应根据是否设置预应力、环境类别和水、土介质腐蚀性等级按表3.5.3规定选用。四类、五类环境桩基结构耐久性设计应参考现行《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ267)、《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046)等相关标准执行。第四章桩基构造4-1基桩构造1灌注桩(1)配筋率:0.65%~0.20%,受水平荷载桩≮8Φ12,抗压桩和抗拔桩≮6Φ10;(2)配筋长度:1)端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋;2)桩径大于600mm的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3桩长;受水平荷载时,配筋长度尚不宜小于4.0/α(α见第5.7.5条);3)抗震桩基:主筋应穿过可液化土层和软弱土层,进入稳定土层;4)受负摩阻力的桩、因先成桩后开挖基坑而随地基土回弹的桩,配筋长度应穿过软弱土层并进入稳定土层一定深度;5)抗拔桩基:等截面或变截面通长配筋。(3)箍筋:Φ6~Φ8@200~300,桩顶5d应加密至100mm;(4)混凝土及保护层:1)强度等级≮C25;2)保护层≮35mm,水下灌注≮50mm;3)四类、五类环境,保护层厚度应符合相关规范。2混凝土预制桩(1)最小断面尺寸:非预应力桩≮200mm,预应力桩≮350mm;(2)混凝土强度等级与保护层厚度:非预应力桩≮C30,预应力桩≮C40,保护层≮30mm;(3)打入、静压的最小配筋率、箍筋与网片设置:锤击沉桩≮0.8%,静压成桩≮0.6%;桩顶4~5d箍筋加密,并设网片;(4)分节长度根据施工、运输条件确定;接头≤3个。3预