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岩土研究院

建筑桩基基本设计规定

405 2022-07-25 15:23:11

基本资料


本条系根据一般情况下桩基设计所要求具备资料作出的相应规定,在特殊情况下,还应增加有关资料,以满足设计要求。


岩土工程勘察资料是桩基设计的主要依据,资料必须完善。岩土性质指标在条文中没有列出,但规范有关章节均有具体要求。地下水位受季节和气候的影响较大,勘察时确定的地下水位与施工和使用时的地下水位有差异,因此要求提供观测的地下水位。现阶段桩基承载力的确定,最可靠的方法是现场静载荷试验,在收集资料时应强调试桩资料的收集。


勘探点应根据工程地质条件的复杂程度进行布置,简单地质条件下勘探点的间距可大些,但应保证揭露场地的工程地质条件与特征。复杂地质条件下应适当加密勘探点。随着桩基工程技术的发展,成桩尺寸和单桩承载力有很大的提高,柱下单桩基础的使用量增加。对于这种基础型式,万一有一根桩失效,便会危及整个建筑物的安全,因此条文中规定宜每一柱设一勘探点。钻孔深度是根据桩基受力与变形特性确定的。


桩的选型与布置


关于桩的分类

一旦确定采用桩基础后,合理地选择桩类和桩型是桩基设计中的重要环节。有关桩的分类说明如下。


一、桩在竖向荷载作用下,桩顶荷载由桩侧阻力和端阻力共同承受,而桩侧阻力、端阻力的大小及分担荷载比例,主要由桩侧、桩端地基土的物理力学性质,桩的尺寸和施工工艺所决定。传统的分类法是将桩分成摩擦桩和端承桩,很多设计者将摩擦桩视为只具有侧阻力,端承桩只具有端阻力,显然这是不符合实际的。为此,本规范按竖向荷载下桩土相互作用特点,桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比,将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。


  1. 摩擦型桩∶是指在竖向极限荷载作用下,桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小,摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。


在深厚的软弱土层作中,无较硬的土层作为桩端持力层,或桩端持力层虽然较坚硬但桩的长径比l/d很大,传递到桩端的轴力很小,以至在极限荷载作用下,桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承受,桩端阻力很小可忽略不计的桩,称其为摩擦桩。


当桩的l/d不很大,桩端持力层为较坚硬的粘性土、粉土和砂类土时,除桩侧阻力外,还有一定的桩端阻力。桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,但大部分由桩侧阻力承受的桩,称其为端承摩擦桩。这类桩所占比例很大。


2.端承型桩;是指在竖向极限荷载作用下,桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受,桩侧阻力相对桩端阻力而言较小,或可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例,又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。桩端进入中密以上的砂土、碎石类土或中、微化岩层,桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,而主要由桩端阻力承受,称其为摩擦端承桩。


当桩的l/d 较小(一般小于10),桩身穿越软弱土层,桩端设置在密实砂层,碎石类土层中、微风化岩层中,桩顶荷载绝大部分由桩端阻力承受,桩侧阻力很小可忽略不计时,称其为端承桩。


对于嵌岩桩,桩侧与桩端荷载分担比与孔底沉渣及进入基岩深度有关,桩的长径比l/d 不是制约荷载分担比的唯一因素。


二、按使用功能分类,是指桩在使用状态下,按桩的抗力性能和工作机理进行分类。不同使用功能的桩基,有不同的构造要求和不同的计算内容。


1.竖向抗压桩∶主要承受竖向下压荷载(简称竖向荷载)的桩,应进行竖向承载力计算,必要时,还需计算桩基沉降,验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载;

2. 竖向抗拔桩∶主要承受竖向上拔荷载的桩,应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算;

3.水平受荷桩∶主要承受水平荷载的桩,应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算;

4.复合受荷桩∶承受竖向、水平荷载均较大的桩,应按竖向抗压(或抗拔)桩及水平受荷桩的要求进行验算。


三、按桩身材料的性质可分为三类∶混凝土桩、钢桩和组合材料桩。


混凝土桩可分为灌注桩和预制桩两类。在现场采用机械或人工成孔,就地灌注混凝土成桩,称为灌注桩。灌注桩可在桩内设置钢筋笼,也可不配钢筋;预制桩是在工厂或现场预制成型的混凝土桩,有实心(或空心)方桩、管桩。为提高其抗裂性和节约钢材可做成预应力桩,为减小沉桩挤土效应可做成敞口预应力管桩。钢桩、主要有钢管桩、H型钢桩以及使用量较小的钢轨桩。


组合材料桩,是指用两种材料组合的桩,例如钢管桩内填充混凝土,或上部为钢管桩下部为混凝土等型式的组合桩。


四、按成桩方法与工艺分类。大量工程实践表明,成桩挤土效应对桩的承载力、成桩质量控制、环境等有很大影响,因此,根据成桩方法和成桩过程的挤土效应,将桩分为非挤土桩,部分挤土桩和挤土桩三类。


在饱和软土中设置挤土桩,如设计和施工不当,就会产生明显的挤土效应,导致未初凝的灌注桩桩身缩小乃至断裂,桩上涌和移位,地面隆起,从而降低桩的承载力;有时还会损坏邻近建筑物;桩基施工后,还可能因饱和软土中孔隙水压力消散,土层产生再固结沉降,使桩产生负摩阻力,降低桩基承载力,增大桩基沉降。挤土桩若设计和施工得当,可收到良好的技术经济效果。


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本条指出了在选择桩型和施工工艺时,应根据经济合理、安全适用的原则,综合考虑各主要因素。附录A 表可作成桩工艺选择时参考。如本地区无该类桩型或工艺使用经验可借鉴时,应进行必要的试验,包括施工.机械性能试验,成孔成桩工艺试验,桩的受力性能试验等。


桩的布置原则主要应考虑桩的中心距,桩的合理排列以及桩端进入持力层的深度等因素。


一、为了避免桩基施工可能引起土的松弛效应和挤土效应对相邻基桩的不利影响,以及桩群效应对基桩承载力的不利影响,布桩时应该根据土类和成桩工艺及排列确定桩的最小中心距,一般情况下,穿越饱和软土的挤土桩,要求桩中心距最大,部分挤土桩或穿越非饱和土的挤土桩次之,非挤土桩最小;对于大面积的桩群,桩的最小中心距宜适当加大。对于桩的排数为1~2排,桩数小于9根的其他情况的摩擦型桩基,桩的最小中心距可适当减小。


扩底灌注桩为保证桩侧阻力得到有效发挥且避免扩大端相串,除桩的最小中心距应符合规范表3.2.3-1中要求外,尚宜满足规范表3.2.3-2中的规定。


经验证明,桩的合理布置对发挥桩的承载力,减少建筑物的沉降,特别是不均匀沉降是至关重要的。


二、桩端持力层的选择原则及桩端进入持力层的最小深度,主要是考虑了在各类持力层中成桩的可能性和尽量提高桩端阻力的要求。对于薄持力层,且桩端持力层有下卧软弱土层时,当桩端进入持力层过深,反而会降低桩的承载力。当硬持力层较厚且施工条件许可时,桩端进入持力层的深度宜尽可能达到该土层桩端阻力的临界深度。桩端阻力的临界深度是指桩端阻力随桩端进入持力层的深度增加而增大的一个界限深度值。当桩端进入持力层的深度超过该土层的临界深度后,桩端阻力则不再有显著增加或不再增加了。因此,将桩端设置在土层的临界深度处,有利于充分发挥桩的承载力。砂与碎石类土的临界深度为(3~10)d,随密度提高而增大;粉土、粘性土的临界深度为(2~6)d,随土的孔隙比和液性指数的减小而增大。


3.3 设计原则

3.3.1 可靠性分析设计或称概率极限状态设计法已在《建筑结构设计统一标准》中明确规定为建筑结构的设计原则,《工程结构可靠度设计统一标准》也规定对于各类工程结构要采用概率极限状态设计法。60年代以来,岩土工程的可靠性研究已成为许多国家迅速发展的一门学科,有些国家已开始应用于工程设计。原苏联建筑法规—桩基础 CHIII2.02.03—85规定桩基础按两类极限状态设计,并在承载力设计表达式中引入工作条件系数Y。《随成桩方法工艺而变),安全系数Y,(随确定承载力方法、高低承台、群桩中桩数而变)。波兰PH-83/B—02482 桩和桩基承载力规范中规定按两类极限状态设计,在承载力设计表达式中引入修正系数m(对单、双、群桩取不同值),工艺系数 Sp、Ss、Sw,土的

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