《建筑桩基技术规范》版本_讲解.ppt.ppt

建筑桩基技术规范2008版本_讲解.ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第五章第五章 桩基计算桩基计算l5-1桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算l5-2桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算l5-3基桩竖向承载力取值基桩竖向承载力取值l5-4设计中考虑承台效应按复合桩基设计设计中考虑承台效应按复合桩基设计的条件的条件l5-5桩土共同作用承台效应桩土共同作用承台效应l5-6单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力l5-7后注浆灌注桩承载力后注浆灌注桩承载力l5-8软弱下卧层验算软弱下卧层验算l5-9负摩阻力负摩阻力l5-10抗拔桩承载力和裂缝控制验算抗拔桩承载力和裂缝控制验算l5-11等效作用分层总和法沉降计算桩等效作用分层总和法沉降计算桩距小于和等于距小于和等于6d的群桩的群桩l5-12单桩、单排桩、疏桩基础沉降计算单桩、单排桩、疏桩基础沉降计算l5-13软土地区减沉复合疏桩基础设计软土地区减沉复合疏桩基础设计l5-14桩基水平承载力（不讲）桩基水平承载力（不讲）l5-15桩身受压承载力计算桩身受压承载力计算l5-16承台计算承台计算5-1 桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算l对对于于一一般般建建筑筑物物和和受受水水平平力力（包包括括力力矩矩和和水水平平剪剪力力）较较小小的的高高层层建建筑筑群群桩桩基基础础，按按下下列列公公式式计计算算柱柱、墙墙、核核心心筒筒群群桩桩中中基桩或复合基桩的桩顶作用效应。基桩或复合基桩的桩顶作用效应。l1)考虑竖向力的设计状况考虑竖向力的设计状况l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下l偏心竖向力作用下偏心竖向力作用下l式中式中Fk荷载效应标准组合下，作用于荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；承台顶面的竖向力；lGk桩桩基基承承台台和和承承台台上上土土自自重重标标准准值值，对对稳稳定定的的地地下下水水位位以以下下部部分分应应扣扣除除水水的的浮力；浮力；lNk荷荷载载效效应应标标准准组组合合轴轴心心竖竖向向力力下下，基桩或复合基桩的平均竖向力；基桩或复合基桩的平均竖向力；lNik荷荷载载效效应应标标准准组组合合轴轴心心竖竖向向力力下下，第第i基桩或复合基桩的竖向力；基桩或复合基桩的竖向力；lMxk、Myk荷荷载载效效应应标标准准组组合合下下，作作用用于于承承台台底底面面，绕绕通通过过群群桩桩形形心心的的x、y主主轴轴的的力力矩矩xi、xj、yi、yj第第i、j基基桩桩或或复复合基桩至合基桩至y、x轴的距离；轴的距离；ln桩基中的桩数。桩基中的桩数。l必必须须注注意意，上上述述桩桩顶顶作作用用效效应应的的计计算算结结果果，只只适适用用于于根根据据基基桩桩的的承承载载力力特特征征值值计计算算桩桩数数；如如果果用用于于验验算算桩桩身身承承载载力力，桩桩顶顶作作用用的的形形式式不不变变，但但所所有有的的荷荷载载均均对对应应于于荷荷载载效效应应基基本本组组合合，计计算算得得到到的的基桩竖向力均为设计值。基桩竖向力均为设计值。5-2 桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力计算l桩桩基基竖竖向向承承载载力力就就是是群群桩桩基基础础的的承承载载力力，在在不不考考虑虑群群桩桩效效应应的的条条件件下下，基基桩桩或或复复合合基基桩桩的的平平均均竖竖向向力力与与基基桩桩或或复复合合基基桩桩的的承承载载力力特特征征值值的的关关系系必必须须满满足足下下列列设设计表达式：计表达式：l（1）荷载效应标准组合荷载效应标准组合l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下l偏偏心心竖竖向向力力作作用用下下，除除满满足足上上式式外外，尚尚应满足下式要求：应满足下式要求：l（2）地震作用效应和荷载效应标准组合）地震作用效应和荷载效应标准组合l轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下l偏偏心心竖竖向向力力作作用用下下，除除满满足足上上式式外外，尚尚应应满足下式要求：满足下式要求：l式式中中Nk荷荷载载效效应应标标准准组组合合轴轴心心竖竖向向力力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；lNkmax荷荷载载效效应应标标准准组组合合偏偏心心竖竖向向力力下下，桩顶最大竖向力；桩顶最大竖向力；lR基桩或复合基桩竖向承载力特征值。基桩或复合基桩竖向承载力特征值。5-3 基桩竖向承载力取值基桩竖向承载力取值l建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范规规定定，单单桩桩竖竖向向承承载载力力特征值应由下式确定：特征值应由下式确定：l式中式中Quk单桩极限承载力标准值；单桩极限承载力标准值；lK安全系数，取安全系数，取K2；l建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定，初初步步设设计计时时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：单桩竖向承载力特征值可按下式估算：l式中式中Ra单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；lqpa、qsia桩桩端端阻阻力力、桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值，由由当当地静载荷试验结果统计分析算得；地静载荷试验结果统计分析算得；lAp桩底端横截面面积；桩底端横截面面积；lup桩身周边长度；桩身周边长度；lli第第i层岩土厚度。层岩土厚度。比较的结论比较的结论l1）单单桩桩承承载载力力的的特特征征值值，就就是是取取安安全全系系数为数为2的单桩容许承载力；的单桩容许承载力；l2）按按照照建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范的的术术语语和和符符号号规规定定，对对单单桩桩的的端端阻阻力力和和侧侧阻阻力力，只只定定义义力力单单桩桩极极限限端端阻阻力力标标准准值值和和单单桩桩极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值，不不定定义义桩桩端端阻阻力力和和桩侧阻力的特征值；桩侧阻力的特征值；l3）建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范在在其其术术语语和和符符号号的的规规定定中中没没有有定定义义桩桩端端阻阻力力和和桩桩侧侧阻阻力力的的特特征征值值的的条条文文，但但规规定定了了桩桩端端阻阻力力和和桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值是是由由静静载载荷荷试试验验结果统计分析得到的；结果统计分析得到的；l5）根根据据建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范附附录录Q中中的的规规定定：“将将单单桩桩极极限限承承载载力力除除以以安安全全系系数数2，为为单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值Ra”；l6）由由此此可可见见，建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范实实际际上上规规定定了了桩桩端端阻阻力力特特征征值值、桩桩侧侧阻阻力力的的特特征征值值与与桩桩的的极极限限端端阻阻力力标标准准值值及及桩桩的的极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值之之间间存存在在下下列的关系：列的关系：l?l7)7)建筑地基基础设计规范的桩基设建筑地基基础设计规范的桩基设计方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同计方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同步发挥假定的基础上，而这个假定已为步发挥假定的基础上，而这个假定已为桩的荷载传递机理的研究所否定。桩的荷载传递机理的研究所否定。l单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩在荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还在荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还可以测定桩的轴向力随深度的变化，根可以测定桩的轴向力随深度的变化，根据试验结果能据试验结果能进行单桩荷载传递的分析、进行单桩荷载传递的分析、单桩破坏机理的分析和单桩承载力的分单桩破坏机理的分析和单桩承载力的分析析。桩的荷载传递机理桩的荷载传递机理l地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用l不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化l单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律l超长桩的试验超长桩的试验地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用l地基土对桩的支承由两部分组成：地基土对桩的支承由两部分组成：桩端阻力和桩侧摩阻力。桩端阻力和桩侧摩阻力。l如果认为两者是同步增大的，那么如果认为两者是同步增大的，那么对任何的荷载阶段，这个表达式都是正对任何的荷载阶段，这个表达式都是正确的：确的：l而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力不是同步发挥的。不是同步发挥的。l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程。l对对10根桩长为根桩长为2746m的大直径灌注桩的的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，粘性土为粘性土为13mm，无粘性土为无粘性土为57mm；除两根支承于岩石的桩外，其余各桩除两根支承于岩石的桩外，其余各桩（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷载的小于桩顶荷载的10。l最近的试验资料最近的试验资料l哈大线高速铁路鞍辽特大桥桩径哈大线高速铁路鞍辽特大桥桩径1m，桩桩长长43ml单桩荷载传递试验结果：单桩荷载传递试验结果：l达到极限承载力达到极限承载力9600kN时，极限桩端阻时，极限桩端阻力力2400kN，占占25%l工作荷载时，容许承载力工作荷载时，容许承载力4800kN，端阻端阻力力400kN，占占8.5%l端阻力的安全系数为端阻力的安全系数为不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律l 基础的功能在于把荷载传递给地基基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（小部分（一般低于一般低于1%），这就意味着），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚至是主要的途径。甚至是主要的途径。l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程。l设桩身轴力为设桩身轴力为Q，桩身轴力是桩顶荷桩身轴力是桩顶荷载载N与深度与深度Z的函数，的函数，Qf（N、Z）l桩身轴力沿深桩身轴力沿深度分布的实测度分布的实测资料资料l 桩身轴力桩身轴力Q 沿着深度而逐渐减小；沿着深度而逐渐减小；在桩端处在桩端处Q 则与桩底土反力则与桩底土反力Qp相平衡，相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力同时桩端持力层土在桩底土反力Qp作用作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载着桩顶荷载N 的逐级增加，对于每级荷的逐级增加，对于每级荷载，上述过程周而复始地进行，直至变载，上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载传递过程结束。形稳定为止，于是荷载传递过程结束。l由于桩身压缩量的累积，上部桩身由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，因此上部的摩阻的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变；随着荷载的达到极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就完全由桩端持力层土继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。滞的下沉而破坏。l桩桩的的长长径径比比L/d是是影影响响荷荷载载传传递递的的主主要要因因素素之之一一，随随着着长长径径比比L/d增增大大，桩桩端端土土的的性性质质对对承承载载力力的的影影响响减减小小，当当长长径径比比L/d接接近近100时时，桩桩端端土土性性质质的的影影响响几几乎乎等等于于零零。发发现现这这一一现现象象的的重重要要意意义义在在于于纠纠正正了了“桩桩越越长长，承承载载力力越越高高”的的片片面面认认识识。希希望望通通过过加加大大桩桩长长，将将桩桩端端支支承承在在很很深深的的硬硬土土层层上上以以获获得得高高的的端端阻阻力力的的方方法法是是很很不不经经济济的的，增增加加了了工工程程造造价价但并不能提高很多的承载力。但并不能提高很多的承载力。桩越长，端阻力所占的比例越低桩越长，端阻力所占的比例越低工作状态的安全度工作状态的安全度l如果要用安全系数来表示的话，桩端阻如果要用安全系数来表示的话，桩端阻力的安全系数力的安全系数Kb必然大于必然大于2，而桩侧摩阻，而桩侧摩阻力的安全系数力的安全系数Kf则必然小于则必然小于2。桩端、桩侧的不同安全系数桩端、桩侧的不同安全系数l1984年，同济大学洪毓康教授根据年，同济大学洪毓康教授根据17根根桩长为桩长为862m的试桩资料和的试桩资料和5根模型桩的根模型桩的试验结果，通过分析研究，提出了试验结果，通过分析研究，提出了“考考虑到桩侧摩阻力和桩尖抵抗力发挥的过虑到桩侧摩阻力和桩尖抵抗力发挥的过程不同，在确定桩的轴向容许承载力时，程不同，在确定桩的轴向容许承载力时，应该采用两个承载力安全系数应该采用两个承载力安全系数Kb与与Kf的的结论结论”并给出了桩端阻力和桩侧摩阻力并给出了桩端阻力和桩侧摩阻力取用不同安全系数的建议如表所示。取用不同安全系数的建议如表所示。超长桩的试验超长桩的试验l90年代末，陕西省建筑科学研究院年代末，陕西省建筑科学研究院等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的试验研究，陕西信息大厦地上试验研究，陕西信息大厦地上51层，总层，总高度高度191m，地下地下3层，深层，深17.6m，基础采基础采用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注桩，直径桩，直径1.0m。l 场地内第四系土层厚度场地内第四系土层厚度700800m，勘探深度勘探深度150m，在地面下在地面下30m范围内为范围内为黄土和古土壤，在黄土和古土壤，在30m至至54m范围内为可范围内为可塑状态的粉质粘土，在塑状态的粉质粘土，在54m以下为含钙质以下为含钙质结核的硬塑粉质粘土层。试桩直径结核的硬塑粉质粘土层。试桩直径1.0m，桩长桩长82.2m，进行了单桩竖向承载力及进行了单桩竖向承载力及桩身荷载传递机理的测试与研究，还作桩身荷载传递机理的测试与研究，还作了压浆前后的承载性状的对比试验研究。了压浆前后的承载性状的对比试验研究。l研究成果不仅对黄土地区的桩基础研究成果不仅对黄土地区的桩基础设计有指导的意义，而且对其他地区的设计有指导的意义，而且对其他地区的桩也有参考作用。实测荷载传递资料表桩也有参考作用。实测荷载传递资料表明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻力，在桩长力，在桩长6070m处桩身轴力已经趋于处桩身轴力已经趋于零，说明在这个深度以下的桩侧阻力也零，说明在这个深度以下的桩侧阻力也得不到发挥；在压浆以后，由于提高了得不到发挥；在压浆以后，由于提高了浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明显减小。显减小。基桩竖向承载力特征值基桩竖向承载力特征值l不考虑承台效应：端承型桩基、桩数少不考虑承台效应：端承型桩基、桩数少于于4根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条件等因素不宜考虑承台效应时：件等因素不宜考虑承台效应时：考虑承台效应考虑承台效应l不考虑地震作用不考虑地震作用l考虑地震作用考虑地震作用群桩效应设计方法退出规范群桩效应设计方法退出规范l群桩效应及其工程意义群桩效应及其工程意义l建筑桩基技术规范考虑群桩效应的设建筑桩基技术规范考虑群桩效应的设计方法的定量依据是群桩试验的结果。计方法的定量依据是群桩试验的结果。l规范方法过于复杂，与桩基设计的误差水规范方法过于复杂，与桩基设计的误差水平不一致。平不一致。l具体计算方法退出规范不等于群桩效应不具体计算方法退出规范不等于群桩效应不存在。存在。群桩效应的工程意义群桩效应的工程意义l1.桩的平面布置对于单桩承载力发挥的桩的平面布置对于单桩承载力发挥的作用，桩的中心距的影响；作用，桩的中心距的影响；l2.载荷试验的沉降在什么条件下才具有载荷试验的沉降在什么条件下才具有工程意义？工程意义？l3.有没有变形控制的单桩承载力？有没有变形控制的单桩承载力？l 群桩在竖向荷载作用下，由于承台、群桩在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土之间相互影响和共同作用，群桩桩、土之间相互影响和共同作用，群桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩，即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩沉降也明显地大于单桩，这种现象群桩沉降也明显地大于单桩，这种现象就是群桩效应。群桩效应可用群桩效率就是群桩效应。群桩效应可用群桩效率系数系数和沉降比和沉降比 表示。表示。l群桩效率群桩效率和沉降比和沉降比 l 由端承桩组成的群桩，通过承台分由端承桩组成的群桩，通过承台分配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由桩身直接传递到桩端。因而通过承台土桩身直接传递到桩端。因而通过承台土反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、土之间的相互影响较小，其工作性状与土之间的相互影响较小，其工作性状与独立单桩相近。因而端承型群桩的承载独立单桩相近。因而端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和，即群力可近似取为各单桩承载力之和，即群桩效率桩效率和沉降比和沉降比 可近似取为可近似取为1。l 由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在过桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在桩端平面处产生应力重叠。承台土反力也传桩端平面处产生应力重叠。承台土反力也传递到承台以下一定范围内的土层中，从而使递到承台以下一定范围内的土层中，从而使桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。就一般情况桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。就一般情况而言，在常规桩距（而言，在常规桩距（34d）下，粘性土中的下，粘性土中的群桩，随着桩数的增加，群桩效率明显下降，群桩，随着桩数的增加，群桩效率明显下降，且且1；而沉降比则除了端承桩而沉降比则除了端承桩 =1外，均为外，均为 1；同时承台下土反力分担上部荷载可使群同时承台下土反力分担上部荷载可使群桩承载力增加。桩承载力增加。群桩应力的重叠作用群桩应力的重叠作用桩基设计方法变化的概括桩基设计方法变化的概括l新版规范有新版规范有4个变化：个变化：l群桩效应退出群桩效应退出l承台效应有条件地保留承台效应有条件地保留l荷载设计值标准值荷载设计值标准值l分项系数改为安全系数分项系数改为安全系数5-4 设计中考虑承台效应按复合桩基设计中考虑承台效应按复合桩基设计的条件设计的条件l1.上部结构整体刚度较好、体型简单的建上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物；（构）筑物；l2.对差异沉降适应性较强的排架结构和柔对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；性构筑物；l3.按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；弱化区；l4.软土地基的减沉复合疏桩基础。软土地基的减沉复合疏桩基础。5-5 桩土共同作用承台效应桩土共同作用承台效应l1.桩距越大，承台下土反力越大；桩距越大，承台下土反力越大；l2.承台分担荷载比随承台宽度与桩长之承台分担荷载比随承台宽度与桩长之比增大而增大。比增大而增大。l3.承台分担荷载比随桩数增加而降低；承台分担荷载比随桩数增加而降低；l4.承台分担荷载比随荷载的变化，一种承台分担荷载比随荷载的变化，一种是趋于稳定，另一种是持续增大。是趋于稳定，另一种是持续增大。l1.桩距越大，承台下土反力越大；桩距越大，承台下土反力越大；l桩周土受桩侧剪应力作用而产生的竖向桩周土受桩侧剪应力作用而产生的竖向位移为：位移为：l位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。当中心距达到当中心距达到nd时，位移为零。时，位移为零。l2.承台分担荷载比随承台宽度与桩长之承台分担荷载比随承台宽度与桩长之比增大而增大。比增大而增大。l3.承台分担荷载比随桩数增加而降低；承台分担荷载比随桩数增加而降低；l4.承台分担荷载比随荷载的变化，一种承台分担荷载比随荷载的变化，一种是趋于稳定，另一种是持续增大。是趋于稳定，另一种是持续增大。5-6 单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力l94规范的试桩资料规范的试桩资料229根；根；l本次修订增加资料本次修订增加资料416根；根；l桩的极限端阻力增加了全风化、强风化桩的极限端阻力增加了全风化、强风化等土类；等土类；l桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻力。力。大直径桩单桩极限承载力大直径桩单桩极限承载力混凝土空心桩单桩极限承载力混凝土空心桩单桩极限承载力lhb/d 5 p=0.16hb/dlhb/d 5 p=0.8l桩端进入持力层深度桩端进入持力层深度lAj桩端净面积桩端净面积lAp1空心桩敞口面积空心桩敞口面积嵌岩桩单桩极限承载力嵌岩桩单桩极限承载力l l嵌岩桩的承载性状嵌岩桩的承载性状l l嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果l l嵌岩桩荷载传递的特点嵌岩桩荷载传递的特点l l嵌岩段的侧阻力嵌岩段的侧阻力l l嵌岩深度与端阻的关系嵌岩深度与端阻的关系l l嵌岩桩承载力的组成嵌岩桩承载力的组成嵌岩桩的承载性状嵌岩桩的承载性状l通过对比试验和对桩端阻力所占比通过对比试验和对桩端阻力所占比例的分析可以得到嵌岩桩例的分析可以得到嵌岩桩不一定是端承不一定是端承桩的概念桩的概念，从而改变了人们对嵌岩桩承，从而改变了人们对嵌岩桩承载性状的认识载性状的认识；l其实质是认识嵌岩桩的其实质是认识嵌岩桩的侧阻力侧阻力的存的存在和作用的问题，也是研究侧阻力的发在和作用的问题，也是研究侧阻力的发挥条件的问题。挥条件的问题。嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果lA2和和A3进入中风化泥岩进入中风化泥岩2.2m，B3和和B4进入中风化泥岩进入中风化泥岩0.4m。桩身轴力随深度变化曲线比较桩身轴力随深度变化曲线比较嵌岩与非嵌岩桩的嵌岩与非嵌岩桩的荷载传递规律惊人地相似荷载传递规律惊人地相似l增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力并并没有显著提高没有显著提高；l桩身轴力随深度桩身轴力随深度明显地减小明显地减小；l说明侧摩阻力得到了比较说明侧摩阻力得到了比较充分地发充分地发挥挥；l嵌岩与不嵌岩的条件嵌岩与不嵌岩的条件并不影响侧阻并不影响侧阻力的发挥力的发挥；进入新鲜岩石和强风化岩的比较进入新鲜岩石和强风化岩的比较l嵌入嵌入新鲜岩石新鲜岩石和和强风化岩石强风化岩石的的桩的荷载传递规律也惊人地相似；桩的荷载传递规律也惊人地相似；l嵌入强风化岩嵌入强风化岩5d，d0.6m；l嵌入风化泥质砂岩嵌入风化泥质砂岩3.7m、新鲜新鲜泥质砂岩泥质砂岩2.0m，d1.0m；l两者的轴力都随深度递减；两者的轴力都随深度递减；l其其端阻力都比较小端阻力都比较小；嵌岩桩荷载传递的特点嵌岩桩荷载传递的特点l1.大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之比都比都超过了超过了60，大部分在，大部分在80以上；以上；l2.桩侧阻力的分担比例桩侧阻力的分担比例随长径比随长径比（l/d）的的增大而增大增大而增大；l3.当桩的当桩的长径比较大长径比较大（l/d 35），而覆盖），而覆盖层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载的比例很小（的比例很小（30MPa。介于两者之间的可以介于两者之间的可以内插取值。内插取值。l深径比非表内数值时也可以内插取值。深径比非表内数值时也可以内插取值。5-7 后注浆灌注桩承载力后注浆灌注桩承载力l l后注浆的作用后注浆的作用l l规范关于后注浆工艺的规定规范关于后注浆工艺的规定l l桩端条件对试桩曲线的影响桩端条件对试桩曲线的影响l l后注浆对侧摩阻力的影响后注浆对侧摩阻力的影响l l后注浆增强系数后注浆增强系数 l后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。l根据注浆的目的，可以分成如下不同的根据注浆的目的，可以分成如下不同的注浆类型：注浆类型：l1）桩端注浆）桩端注浆l2）桩侧注浆）桩侧注浆l3）复式注浆）复式注浆l4)4)压浆修补桩的缺损部位压浆修补桩的缺损部位l新版建筑桩基技术规范将灌注桩后新版建筑桩基技术规范将灌注桩后注浆纳入规范，规定了施工的要求和设注浆纳入规范，规定了施工的要求和设计参数的取法。计参数的取法。规范关于后注浆工艺的规定规范关于后注浆工艺的规定l后注浆装置的设置后注浆装置的设置l浆液水灰比浆液水灰比l注浆终止压力注浆终止压力l单桩注浆量单桩注浆量l注浆顺序注浆顺序l终止注浆的条件终止注浆的条件l后注浆装置的设置：后注浆装置的设置：l1.后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；筋绑扎固定或焊接；l2.注浆导管数量，直径小于注浆导管数量，直径小于1200mm的用的用2根，根，12002500mm的用的用3根；根；l3.桩长超过桩长超过15m，且对承载力增幅要求较且对承载力增幅要求较高时，采用桩端桩侧复式注浆；高时，采用桩端桩侧复式注浆；l4.桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在桩端在桩端515m以上，桩顶以上，桩顶8m以下，每隔以下，每隔612m设置一道注浆阀。设置一道注浆阀。l浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：l饱和土：饱和土：0.450.65l非饱和土：非饱和土：0.70.9l松散碎石土、砂砾：松散碎石土、砂砾：0.50.6l注浆终止压力根据土层性质及注浆点的注浆终止压力根据土层性质及注浆点的深度确定：深度确定：l风化岩、非饱和粘性土、粉土：风化岩、非饱和粘性土、粉土：310MPa；l饱和土层：饱和土层：1.24MPa。l单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定：是否复式注浆等因素确定：l 注浆量经验系数注浆量经验系数ln桩侧注浆断面数桩侧注浆断面数l注浆量以水泥质量计（注浆量以水泥质量计（t）l注浆顺序：注浆顺序：l饱和土中，先桩侧后桩端；饱和土中，先桩侧后桩端；l非饱和土中，先桩端后桩侧；非饱和土中，先桩端后桩侧；l桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2小时。小时。l成桩后两天才可以注浆；成桩后两天才可以注浆；l注浆作业点距其他成孔作业点的距离不注浆作业点距其他成孔作业点的距离不宜小于宜小于810m。l终止注浆的条件：终止注浆的条件：l1.注浆总量和注浆压力已达到设计要求；注浆总量和注浆压力已达到设计要求；l2.注浆总量已达到设计值的注浆总量已达到设计值的75，且注浆，且注浆压力超过设计值；压力超过设计值；l检测条件：检测条件：l在注浆后在注浆后20天进行；天进行；l掺入早强剂的可在注浆后掺入早强剂的可在注浆后15天进行检测。天进行检测。l l后压浆具有如下的作用：后压浆具有如下的作用：l1）胶胶结孔底沉渣，提高单桩承载力，消结孔底沉渣，提高单桩承载力，消除桩的过大沉降；除桩的过大沉降；l2）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提高侧摩阻力；高侧摩阻力；l3）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；l减少桩基的不均匀沉降。减少桩基的不均匀沉降。根根据据一一些些试试验验的的结结果果，认认为为后后压压浆浆处处理理后后可可以以达达到到比比较较好好的的效效果果，对对细细粒粒土土中中的的桩桩，单单桩桩承承载载力力可可提提高高3070；对对粗粗粒粒土土中的桩，增幅可达中的桩，增幅可达60120。压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩的韧性增大。的韧性增大。桩端条件对试桩曲线的影响桩端条件对试桩曲线的影响后注浆对侧摩阻力的影响后注浆对侧摩阻力的影响常规桩的曲线常规桩的曲线压浆桩的曲线压浆桩的曲线l1）在事故处理、补强中的应用；）在事故处理、补强中的应用；l单桩承载力不足时的补强；单桩承载力不足时的补强；l此时只能在桩体外下管注浆。此时只能在桩体外下管注浆。l2）设计时承载力不能满足要求，事先在桩）设计时承载力不能满足要求，事先在桩体中预设压浆管的加强措施。体中预设压浆管的加强措施。后压浆技术推广应用中的问题主要是如何后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；工程中应用的关键；l后压浆技术推广应用中的问题主要是如后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；定性是在工程中应用的关键；l标准化将有助于这一技术的推广应用。标准化将有助于这一技术的推广应用。后注浆增强系数后注浆增强系数l后注浆增强系数系通过数十根不同土层后注浆增强系数系通过数十根不同土层中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而且变化很大。且变化很大。l总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧复式注浆高于单一注浆。复式注浆高于单一注浆。l根据北京、上海、天津、河南、山东、根据北京、上海、天津、河南、山东、西安、武汉、福州等地西安、武汉、福州等地106份资料验证。份资料验证。5-8 软弱下卧层验算软弱下卧层验算l当桩端持力层下存在软弱下卧层时，需当桩端持力层下存在软弱下卧层时，需要验算其强度是否满足。此时桩基作为要验算其强度是否满足。此时桩基作为实体深基础，假设作用于桩基的竖向荷实体深基础，假设作用于桩基的竖向荷载全部传到持力层顶面并作用于桩群外载全部传到持力层顶面并作用于桩群外包线所围的面积上，该荷载以包线所围的面积上，该荷载以 角扩散到角扩散到软弱下卧层顶面。软弱下卧层顶面。l z作用于软弱下卧层顶面的附加应力；作用于软弱下卧层顶面的附加应力；l m软软弱弱层层顶顶面面以以上上各各土土层层重重度度（地地下下水水位位以以下取浮重度）的厚度加权平均值；下取浮重度）的厚度加权平均值；ll 硬持力层的厚度；硬持力层的厚度；lfaz软软弱弱下下卧卧层层经经深深度度修修正正的的地地基基承承载载力力特特征征值，深度修正系数取值，深度修正系数取1.0；lA0、B0桩群外缘矩形面积的长、短边长；桩群外缘矩形面积的长、短边长；lqsik桩周第桩周第I层土的极限侧阻力标准值；层土的极限侧阻力标准值；l 压力扩散角压力扩散角，按表取用。，按表取用。5-9 负摩阻力负摩阻力l负负摩摩阻阻力力是是指指桩桩周周土土层层由由于于某某种种原原因因而而产产生生超超过过桩桩身身沉沉降降量量的的下下沉沉时时，作作用用于于桩桩身身的的向向下下的的摩摩阻阻力力。作作用用于于一一根根桩桩上上的的负负摩摩阻阻力力之之和和称称为为下下拉拉荷荷载载，记记为为Qn，由由于于负负摩摩阻阻力力的的作作用用可可能能导导致致基基础础和和上上部部结结构构的的沉沉降降和和破破坏坏，不不少少建建筑筑物物桩桩基基因因负负摩摩阻阻力力而而产产生生过过大大的的沉沉降降、倾倾斜斜或或建建筑筑物物开开裂裂等等过过程程事事故故，需需要要花花费费大大量量资资金金进进行行加加固固，甚甚至至无无法法使使用用而而拆拆除除。负负摩摩阻阻力力已已称称为为基基础础工工程程界界的的一一个个技技术术热热点点，设设计计时时必必须须充充分予以注意。分予以注意。负摩阻力发生的条件负摩阻力发生的条件 l1)桩桩穿穿过过欠欠压压密密的的软软粘粘土土或或新新填填土土，而而支支承承于于坚坚硬硬土土层层（硬硬粘粘性性土土、中中密密以以上上砂砂土土、卵卵石石层层或或岩岩层）时；层）时；l2)在桩周地面有大面积堆载或超填土时；在桩周地面有大面积堆载或超填土时；l3)由由于于抽抽取取地地下下水水或或桩桩周周地地下下水水位位下下降降，使使桩桩周周土下沉时：土下沉时：l4)挤挤土土桩桩群群施施工工结结束束后后，孔孔隙隙水水消消散散，隆隆起起的的或或扰动的土体逐渐固结下沉时；扰动的土体逐渐固结下沉时；l5)自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。中性点的特征中性点的特征中中性性点点有有三三个个特特征征：所所在在断断面面处处桩桩土土位位移移相等、摩阻力为零、轴力最大。相等、摩阻力为零、轴力最大。中中性性点点的的深深度度ln与与桩桩周周土土的的压压缩缩性性和和持持力力层层的的刚刚度度等等因因素素有有关关；且且在在桩桩、土土沉沉降降稳稳定定之之前前，它它始始终终处处于于变变动动中中。例例如如上上海海宝宝钢钢支支承承于于砂砂层层的的钢钢管管桩桩，随随着着地地面面堆堆载载从从2m加加到到8m，中中性性点点的的深深度度从从0.22L逐逐渐渐下下移至移至0.85L（L为桩的入土深度）。为桩的入土深度）。中性点的深度中性点的深度l中性点深度应按桩周土层沉降与桩沉降中性点深度应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可按表确定：相等的条件计算确定，也可按表确定：lln自桩顶算起的中性点深度；自桩顶算起的中性点深度；ll0桩周软弱土层的下限深度；桩周软弱土层的下限深度；l桩穿过湿陷性黄土时，可增大桩穿过湿陷性黄土时，可增大10；l桩周土的固结与桩基的固结沉降同时完桩周土的固结与桩基的固结沉降同时完成时成时ln0；l当桩周土计算沉降小于当桩周土计算沉降小于20mm时，时，ln应按应按0.40.8折减。折减。负摩阻力标准值的计算负摩阻力标准值的计算 l中性点以上单桩桩周第中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标层土负摩阻力标准值