桩基础知识之详解

发布于：2016-05-10 16:40:10 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

建筑结构丨不可不知的桩基础知识（一）

一般性规定
一、《建筑地基基础设计规范》
1、摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍；当扩底直径大于2m时桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。
2、扩底灌注桩的扩底直径不应大于桩身直径的3倍。
3、桩底进入持力层的深度根据地质条件荷载及施工工艺确定宜为桩身直径的1~3倍。在确定桩底进入持力层；深度时尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度不宜小于0.5m。
4、布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。
5、预制桩的混凝土强度等级不应低于C30，灌注桩不应低于C20，预应力桩不应低于C40。
6、桩的主筋应经计算确定，打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%，静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%，灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直径桩取大值)。
7 、配筋长度:
1) 受水平荷载和弯矩较大的桩配筋长度应通过计算确定；
2)桩基承台下存在淤泥淤泥质土或液化土层时配筋长度应穿过淤泥淤泥质土层或液化土层；
3) 坡地岸边的桩8度及8度以上地震区的桩抗拔桩嵌岩端承桩应通长配筋；
4) 桩径大于600mm的钻孔灌注桩构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。
8、桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm，主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径(I级钢)的30倍和钢筋直径(II级钢和III级钢)的35倍。对于大直径灌注桩当采用一柱一桩时可设置承台或将桩和柱直接连接桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。
9、在承台及地下室周围的回填中应满足填土密实性的要求。
二、《公路桥涵地基与基础设计规范》
5.1.1桩可按下列规定分类。
1、按承载性状分类。
1)摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩端阻力。
2)端承桩：桩顶荷载主要由桩端阻力承受，并考虑桩侧阻力。
2、按成桩方法分类。
1)非挤土桩：分为干作业法钻(挖)孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩。
2)部分挤土桩：分为冲孔灌注桩、挤扩孔灌注桩、预钻孔沉桩、敞口预应力混凝土管桩等。
3)挤土桩：分为沉桩(锤击、静压、振动沉入的预制桩及闭口预应力混凝土管桩等)。
5.1.2各类桩基须根据地质、水文等条件比较采用。
1、钻(挖)孔桩适用于各类土层(包括碎石类土层和岩石层)，但应注意：
1)钻孔桩用于淤泥及可能发生流砂的土层时，宜先做试桩。
2)挖孔桩宜用于无地下水或地下水量不多的地层。
2、沉桩可用于黏性土、砂土以及碎石类土等。
5.1.3各类桩基础的承台底面标高应符合下列要求：
1、冻胀土地区，承台底面在土中时，其埋置深度应符合第4.1.1条的有关规定。
2、有流冰的河流，其标高应在最低冰层底面以下不小于0.25m。
3、当有流筏、其他漂流物或船舶撞击时，承台底面标高应保证桩不受直接撞击损伤。
4 、承台底面标高宜参照第4.1.2条的原则确定。
5.1.4位于冻胀土地区的桩，桩间若需设横系梁，其位置应避开冻胀层，以免受冻胀力的作用。
5.1.5在同一桩基中，除特殊设计外，不宜同时采用摩擦桩和端承桩；不宜采用直径不同、材料不同和桩端深度相差过大的桩。
5.1.6对于具有下列情况的大桥、特大桥，应通过静载荷试验确定单桩承载力。
1、桩的入土深度远超过常用桩。
2、地质情况复杂，难以确定桩的承载力。
3、有其他特殊要求的桥梁用桩。
三、《建筑桩基技术规范》设计方法
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形。
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。
设计等级建筑类型：
甲级
1、重要的建筑
2、30 层以上或高度超过100m 的高层建筑
3、体型复杂且层数相差超过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
5、场地和地基条件复杂的7 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 7 层及7 层以下的一般建筑。
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10kPa、且长径比大于50 的桩应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应按吊装、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；
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进行抗震承载力验算。
3.1.4 下列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、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。
3.1.5 对受水平荷载较大，或对水平位移有严格限制的建筑桩基，应计算其水平位移。
3.1.6 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级，验算桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度。
3.1.7 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，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；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，应采用荷载效应准永久组合；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风载效应标准组合。
3、验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应标准组合；抗震设防区，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，应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合。
5、桩基结构设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数γo应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时性建筑外，重要性系数γ o不应小于1.0。
6、当桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数REγ应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011)的规定采用。
3.1.8 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，应强化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（采用复合桩基，视地层条件减小桩长）。
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，宜于核心筒区域局部设置增强刚度、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。
3.1.9 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，可采用减沉复合疏桩基础。
3.1.10 对于本规范第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。
桩基勘察
一、《建筑桩基技术规范》
3.2.2 桩基的详细勘察除应满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 有关要求外，尚应满足下列要求：
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12~24m。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、地层分布复杂时，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20~35m 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。
2、勘探深度：
1）宜布置1/3~1/2的勘探孔为控制性孔。对于设计等级为甲级的建筑桩基，至少应布置3个控制性孔，设计等级为乙级的建筑桩基至少应布置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预计桩端平面以下3~5倍桩身设计直径，且不得小于3m；对于大直径桩，不得小于5m。
2) 嵌岩桩的控制性钻孔应深入预计桩端平面以下不小于3~5倍桩身设计直径，一般性钻孔应深入预计桩端平面以下不小于1~3倍桩身设计直径。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，进入深度应满足上述控制性钻孔和一般性钻孔的要求。
3、在勘探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。

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