建筑桩基技术规范081.ppt

建筑桩基技术规范 讲座,规范是根据建设部建标2003104号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关的设计、勘察、施工、研究和教学单位，对建筑桩基技术规范JGJ94-94修订而成。 在修订过程中，开展了专题研究，进行了广泛的调查分析，总结了近年来我国桩基础设计施工经验，吸纳了该领域新的科研成果，以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见，并进行了试设计，对主要问题进行了反复修改，最后经审查、定稿。 规范主要规定的内容有：桩基设计基本规定、桩基构造、桩基承载力极限状态利正常使用极限状态计算或验算、桩基施工、桩基工程质量检查、验收及有关附录。,规范修订增加的内容主要有：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解计算单桩、单排桩和疏桩基础沉降;抗压与抗拔桩身承载力计算；长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工方法；预应力混凝土桩承载力与沉桩等。 调整的主要内容有：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；等效作刚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。 本规范将来可能需要进行局部修订，有关局部修订的信息和条文内容将刊登在工程建设标准化杂志上。,规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 规范的具体解释权由中国建筑科学研究院地基基础研究所负责。在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，并将意见和建议寄交北京市北三环东路30号中国建筑科学研究院行业标准建筑桩基技术规范管理组(邮编：100013，Email：（laowenshengcabn COITI） 本规范主编单位：中国建筑科学研究院 参加单位：北京筑都方圆建筑设计有限公司、福建省建筑科学研究院、天津大学、上海岩土工程勘察设计研究院、华东建筑设计研究院有限公司、机械工业勘察设计研究院、中冶集团建筑研究总院、北京市勘察设计研究院、中国建筑东北设计院、广东省建筑科学研究院、广州大学土木工程学院 主要起草人:黄 强 刘金砺 高文生 刘金波 沙志国 侯伟生 邱明兵 顾晓鲁 吴春林 顾国荣 王卫东 张 炜 杨志银 唐建华 张丙吉 杨斌 曹华先 张季超,1总则 1.0.1为了在桩基设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、 经济合理、确保质量、保护环境，制定本规范。 1.0.2本规范适用于各类建筑(包括构筑物）桩基的设计与施工。 1.0.3桩基的设计与施工，应综合考虑地质与水文条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境，、吸纳地方经验，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。 1.0.4执行本规范时，对于特殊土地基、机械振动和腐蚀介质作用的桩基，以及本规范未作规定的其他内容，尚应符合现行的有关标准、规范的规定。,2术语和符号,2.1术语 2.1.1桩基pi1e foundation 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。 2.1.2复合桩基composite pile f0Lmdation 由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。 2.1.3基桩foundation pile 桩基础中的单桩。 2.1.4复合基桩composite foundation pile 单桩及其对应面积的承台底地基土组成的复合承载桩。 2.1.5减沉复合疏桩基础composite sparse pile foundation for reducing settlement 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。,2术语和符号,2.1.6单桩竖向极限承载力标准值ultimate vertical bearing capacity of single pile 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，它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。 2.1.7极限侧阻力标准值ultimate shaft resistance 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。 2.1.8极限端阻力标准值ultimate tip resistance 相应于桩顶作用极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力。 2.1.9单桩竖向承载力特征值characteristic value of single pile vertical bearing capacity 单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。,2术语和符号,2.1.10变刚度调平设计adjusted foundation rigidity design for reducing differential settlement 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原则称为变刚度调平设计. 2.1.11承台效应系数coefficient of pile cap effect 竖向荷载下，群桩承台底地基土产生一定抗力分担荷载，称此为承台效应。以地基承载力的发挥率度量该效应称为承台效应系数。 2.1.12负摩阻力negative skin friction，negative shaft resistance 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。 2.1.13下拉荷载down drag 作用于单桩中性点以上负摩阻力之和称为下拉荷载。对于群桩中的基桩，其下拉荷载值、因群桩效应而降低。 2.1.14闭塞效应closing effect 敞口管桩沉桩过程土体涌入管内形成土塞，土塞高度及其闭塞程度随管桩直径、土性、桩端有无内隔板及内隔板形式、进入持力层深度等因素而变化，桩端闭塞程度影响桩端阻力的发挥值。,2术语和符号,2.1.15灌注桩后注浆post grouting for castinsitu pile 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。 2.1.16桩基等效沉降系数equivalent effect coefficient of calculating settlement，of group pile foundation 弹性半无限体中群桩基础按Mindlin 解计算沉降量Wm与按等代墩基Botlssinesq解计算沉降量WB之比，用以反映Mindlin解应力分布对计算沉降的影响。 2.2符号 2.2.1作用和作用效应 2.2.2抗力和材料性能 2.2.3几何参数 2.2.4计算系数,3基本设计规定,3.1一般规定 3.1.1桩基础应按下列两类极限状态设计： 1 承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的变行; 2 正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。 3.1.2根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和f建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度，应将桩基设计分为表3.1.2所列的三个设计等级。桩基设计时，应根据表3.1.2确定设计等级。,3基本设计规定,表3.1.2 建筑桩基设计等级 设计等级 建筑类型 甲级 (1）重要的建筑 (2）重层以上或高度超过100m的高层建筑 (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层以上框筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑 (5）场地和地基条件复杂的一般建筑及坡地、岸边建筑 (6）对相邻既有工程影响较大的建筑 乙级除甲级、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建筑,3基本设计规定,3.1.3桩基应根据具体条件分别进行下列承载能力计算和稳定性验算： 1 应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算； 2 应对桩身和承台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于1 0kPa且长径比大于50的细长桩应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应按施工阶段吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩应进行局部压屈验算； 3 当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算j 4 对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算； 5 对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算； 6 对于抗震设防区的桩基应按现行建筑抗震设计规范的规定进行抗震承载力验算。,3基本设计规定,3.1.4应根据建筑桩基的设计等级及长期荷载作用下桩基变形对上部结构的影响程度，按下列规定进行变形计算。 1 以下建筑桩基应进行沉降计算： 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）体形复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的设计等级为乙级 的建筑桩基： 3）地基条件复杂和沉降控制要求严格的建筑桩基： 4）软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础. 2 对受水平荷载较大,且对水平位移有严格限制的建筑桩基,应计算其水平位移. 3.1.5 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级,验证桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度.,3基本设计规定,3.1.6桩基设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定： 1 确定桩数和布桩时，传至承台底面的荷载效应应按荷载效应的标准组合。相应的抗 力应采用基桩或复合基桩承载力特征值。 2计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时时,应按荷载效应的准永久组合；计算水 平地震作用、风载作用下桩基水平位移时，应按水平地震作用、风载作用效应的标准组合。 3验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，其荷载效应应采用标准组合；抗震设防区，其荷载效应应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。 4在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，承台顶面荷载取基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制计算时，应按荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合. 5桩基础结构设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数r。应按现行有关建筑结构规范的规定采用。 6对桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数r。，应按现行建筑抗震设计规范的规定采用。,3基本设计规定,3.1.7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 对于框筒、框剪结构高层建筑桩基，应加强核心筒和内部剪力墙区域桩基刚度(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 对于框筒、框剪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，应进行上部结构一承台一桩土共同工作分析。 3.1.8软土地基上的多层建筑物，当天然地基承载力基本满足要求时，可采用复合疏桩基础减小沉降. 3.1.9对于第3.1.4条规定应进行沉降计算的建筑桩基，在其施工过程及建成后使用期间，应进行系统的沉降观测直至沉降稳定.,3基本设计规定,3.2基本资料 3.2.1桩基设计应具备以下资料： 1 岩土工程勘察文件： 1）桩基按两类极限状态进行设计所需用岩土物理力学参数及原位测试参数； 2）对建筑场地的不良地质作用，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞等，有明确判 断、结论和防治方案； 3）地下水位埋藏情况、类型和水位变化幅度及抗浮设计水位，地下水的腐蚀性评价， 地下水浮力计算的设计水位； 4）抗震设防区按设防烈度提供的液化地层资料； 5）有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性评价。 2 建筑场地与环境条件的有关资料： 1）建筑场地现状，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布； 2）相邻建筑物安全等级、基础形式及埋置深度； 3）提供附近类似工程地质条件场地的桩基工程试桩资料和单桩承载力设计参数； 4）水、电及有关建筑材料的供应条件： 5）周围建筑物及边坡的防振、防噪声的要求； 6）泥浆排放、弃土条件 7）建筑基坑支护形式.,3基本设计规定,3 建筑物的有关资料： 1）建筑物的总平面布置图； 2）建筑物的结构类型、荷载及建筑物的使用或生产设备对基础竖向及水平位移的要求； 3）建筑结构的安全等级； 4）建筑物所在地区的抗震设防烈度和建筑场地类别。 4 施工条件的有关资料： 1）施工机械设备条件，制桩条件、动力条件以及施工工艺对地质条件的适应性； 2）施工机械的进出场及现场运行条件。 5 供设计比较用的有关桩型及实施的可行性。,3基本设计规定,3.2.2桩基的详细勘察除满足现行勘察规范有关要求外，尚宜满足以下要求： 1勘探点间距 1） 对于端承型桩(含嵌岩桩）：主要根据桩端持力层顶面坡度决定，宜为1224m。 当相邻两个勘察点揭露出的桩端持力层层面坡度大于10或持力层起伏较大、地层分布杂时，应根据具体工程条件适当加密勘探点； 2） 对于摩擦型桩：宜按2035m布置勘探孔，但遇到土层的性质或状态在水平方向分布变化较大，或存在可能影响成桩的土层时，应适当加密勘探点； 3） 复杂地质条件下的柱下单桩基础应按柱列线布置勘探点，并宜每桩设一勘探点。,3基本设计规定,2勘探深度 1） 布置1312的勘探孔为控制性孔，且设计等级为甲级的建筑桩基，场地至少应布置3个控制性孔，设计等级为乙级的建筑桩基应布置不少于2个控制性孔。控制性孔应穿透桩端平面以下压缩层厚度，一般性勘探孔应深入桩端平面以下35d。 2） 嵌岩桩的控制性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于35m，一般性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于13d。当持力层较薄时，应有部分钻孔钻穿持力岩层。在岩溶、断层破碎带地区，应查明溶洞、溶沟、溶槽、石笋等的分布情况，钻孔应钻穿溶洞或断层破碎带进入稳定土层，进入厚度应满足上述控制性钻孔和一般性钻孔要求。 3在勘察深度范围内的每一地层，均应采取不扰动试样进行室内试验或根据土质情况选用有效的原位测试方法进行原位测试，提供设计所需参数。,3基本设计规定,3.3桩的选型与布置 3.3.1基桩可按下列规定分类 1按承载性状分类： 1） 摩擦型桩： 摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计； 端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。 2） 端承型桩： 端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计； 摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。,3基本设计规定,2按成桩方法分类: 1） 非挤土桩:干作业法钻(挖）孔灌注桩,泥浆护壁法钻(挖）孔灌注桩,套管护壁法钻(挖）孔灌注桩； 2） 部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入(静压）预制桩、打入(静压）式敞口钢管、敞口预应力混凝土管桩和H型钢桩； 3） 挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯(挤）扩灌注桩、打入(静压）预制桩、闭口预应力混凝土管桩和闭口钢管桩。 4） 桩底桩侧后注浆灌注桩。 3 按桩径(设计直径d）大小分类： 1）小直径桩：d=800mm。,3基本设计规定,3.3.2桩型与工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，选择安全适用、经济合理的桩型和成桩工艺。选择时可参考附录A。 1 对于框筒、框剪结构桩基应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饱和I粘性土层时，应局限于多层住宅单排桩条基。 3.3.3基桩的布置宜符合下列条件 1基桩的中心距。桩的中心距应符合表3.3.31的规定。,3基本设计规定,2 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截面模量。 3 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； 4 对于框筒、框剪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、剪力墙下； 5 应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土，不宜小于ld。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。 6 对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m，倾斜度大于30的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d且不小于0.2m。,3基本设计规定,3.4特殊条件下的桩基 3.4.1软土地基的桩基设计原则规定如下： 1 软土中的桩基宜选择中、低压缩性土层作为桩端持力层； 2 桩周围软土因自重固结、场地填土、地面大面积堆载、降低地下水位、大面积挤土沉桩等原因而产生的沉降大于基桩的沉降时，应视具体工程情况考虑桩侧负摩阻力对基桩的影响； 3 采用挤土桩时，应考虑挤土效应对成桩质量、对邻近建筑物、道路和地下管线等产生的影响，并采取包括消减孔压和挤土效应的技术措施； 4 先成桩后开挖基坑时，必须考虑基坑挖土顺序和控制一次开挖深度，防止土体侧移对桩的影响。 3.4.2湿陷性黄土地区的桩基设计原则规定如下： 1基桩应穿透湿陷性黄土层，桩端应支承在压缩性低的粘性土、粉土、中密和密实砂土以及碎石类土层中； 2湿陷性黄土地基中，设计等级为甲、乙级建筑桩基的单桩极限承载力，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，应根据工程具体情况考虑负摩阻力的影响。,3基本设计规定,3.4.3季节性冻土和膨胀土地基中的桩基设计原则规定如下： 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应满足抗拔稳定性验算要 求，且不得小于4倍桩径及1倍扩大端直径，最小深度应大于1.5m； 2为减小和消除冻胀或膨胀对建筑物桩基的作用，宜采用钻、挖孔(扩底）灌注桩； 3确定基桩竖向极限承载力时，除不计入冻胀、膨胀深度范围内桩侧阻力外，还应考虑 地基土的冻胀、膨胀作用，验算桩基的抗拔稳定性和桩身受拉承载力； 4为消除桩基受冻胀或膨胀作用的危害，可在冻胀或膨胀深度范围内，沿桩周及承台 作隔冻、隔胀处理。 3.4.4岩溶地区的桩基设计原则规定如下： 1岩溶地区的桩基，宜采用钻、冲孔桩；当单桩荷载较大，岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩； 2 当基岩面起伏很大且埋深较大时，宜采用较小桩径、小桩距的后注浆非嵌岩摩擦型灌注桩。,3基本设计规定,3.4.5坡地岸边上的建筑桩基设计原则规定如下： 1对建于坡地岸边的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的滑动体上，桩端应进入潜在滑裂面以下足够深度的稳定岩土层内； 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是完全稳定的边坡，如有崩塌、滑坡等不良地质现象存在时，应按现行建筑边坡工程技术规范进行整治，确保其稳定性； 3坡地岸边建筑新建建筑桩基工程应与建筑边坡工程统一规划，同步设计，合理确定施工顺序； 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。,3基本设计规定,3.4.6抗震设防区桩基设计原则规定如下： 1桩进入液化土层以下稳定土层的长度(不包括桩尖部分）应按计算确定；对于碎石士，砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬粘性土尚不应小于0.5m；对其它非岩石类土尚不应小于1.5m； 2 承台和地下室侧墙周围的回填土应采用具有良好压实性的素填士或灰土、级配砂石分层夯实； 3 当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa(或不排水抗剪强度小于1 5kPa）的软土，且桩基水平承载力不满足计算要求时，可将承台外12承台宽度范围内的 土进行加固； 4 对于存在液化扩展地段，应考虑土流动对桩基的侧向作用。,3基本设计规定,3.4.7可能出现负摩阻力的桩基设计原则规定如下： 1 对于填土建筑场地，宜先填土并保证填土的密实性，软土场地填土前应预设塑料排水板等措施，待填土地基沉降基本稳定后成桩； 2 对于地面大面积堆载的建筑物，应采取措施，减小地面沉降对建筑物桩基的影响； 3 对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密土桩等先行处理，消除上部或全部土的自重湿陷；对于欠固结土宜采取先期排水预压等； 4 对于挤土沉桩，应采取消减超孔压、控制沉桩速率等措施： 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。,3基本设计规定,3.4.8抗拔桩基设计原则规定如下： 1 应根据环境类别及水土对钢筋的腐蚀、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用时间等因素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，需设置预应力筋； 3 对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级，可采用提高混凝土强度等级、控制基桩抗拔承载力取值，或采用预应力等措施，但配筋率应满足抗拔承载力要求； 4 对于限制裂缝宽度不超过0.2mm的三级裂缝控制等级，应进行桩身裂缝宽度计算，确定混凝土强度等级、配筋率、是否采用预应力等； 5 当基桩抗浮承载力要求较高时，可采用桩侧后注浆、扩底等技术措施。,3基本设计规定,3.5耐久性规定 3.5.1桩基结构的耐久性应根据设计使用年限、现行混凝土结构设计规范的环境类别规定以及水、土对钢、混凝土腐蚀性的评价进行设计。 3.5.2二类和三类环境中，设计使用年限为50年的桩基结构混凝土应符合表3.5.2的规定。,3基本设计规定,3.5.3二类、三类环境中，非预应力混凝土桩身裂缝控制等级为三级，预应力混凝土桩身裂缝控制等级相应为二级、一级。 3.5.4四类、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、工业建筑防腐蚀设计规范等相关标准执行。,