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1、摘要桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的一种基础类型，也是目前土木工程中利用最为广泛的一种，高层建筑占到 70%以上。在工程的前期设计当中，利用土木工程力学方面的知识进行合理的桩基础设计是很重要、很有基础性意义的工作。如何选择合理的桩基础形式，对于保证安全，节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。而在后期将设计变现的施工过程中，按施工方法，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分，桩的施工方法超过 300 种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。笔者就以下几方面对桩基础设计中值得注意的进行探讨：桩基础加固；某具体工程的桩基础设计；桩基础施工应注意的问
2、题及未来的发展方向，以寻求实际中更好的桩基础方案。关键词：1.桩基础 2 设计实例 3 桩基加固 4 施工操作 5 发展趋势1定义、特点简介（1）简介桩基础是由桩和承台构成的深基础。 由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。(2）特点（1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载） 。（2）桩基具有很大的竖向单桩
3、刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩） ，在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。（3）凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。（4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在建筑桩基技术规范中
4、均有规定。桩基础可以采用不同的材料（木、现场灌注；打入法、压入法） ，可以支撑在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础（建筑物的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台） ，因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺和设备极其多样。桩基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力 分支领域，50 年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。2某工程桩基设计实例本人所在四川某地的一高层建筑工程，该工程楼层为地上 20 层，建有地下室 1 层。（1）工程地质条件由专业勘察机构得出相关勘察报告：（1）填土(Q 4al
5、)该层为建筑垃圾及粘性素填土，厚度为 27.5 米，力学性能较差，埋深 5.0米以下的粘性素填土建议承载力特征值为 70 。akP（2）粉质粘土（Q 4al）软塑状，中压缩性，分布不均匀，承载力特征值为 150 ，埋藏深，不选ak作基础持力层。（3）粉质粘土（Q 3al）硬塑状，中压缩性，厚度大于 2.50 米，承载力特征值为 223 ，不选作akP基础持力层。（4）细砂（Q 3al）中密状，厚度 0.6-1.8 米，承载力特征值为 280 ，不选作基础持力层。ak（5）粘土（Q 2al）硬塑状，低压缩性，承载力特征值为 295 ，个别孔缺失，埋藏深，不选aP作基础持力层。（6）细砂（Q 2a
6、l）该层厚度较大，承载力特征值仅为 240 ，埋藏深，不选作基础持力层。ak（7）圆砾（Q 1al）该层呈中密状，厚度大于 5 米，场地内分布稳定，承载力特征值为350 ，可作为该高层建筑良好的基础持力层。akP（8）粘土（Q 1al）该土层呈硬塑状，低压缩性，厚度大于 2 米，承载力特征值为 315 ，akP可作为该场地高层建筑物基础持力层的下卧层。（9）砾砂（Q 1al）该土层呈中密状，厚度达 4.60 米，承载力特征值为 360 ，可作为该建ak筑物基础持力层的下卧层。综上所述，该工程为二级工程，场地为二级场地，地基属二级地基，岩土工程勘察登记为二级。（2）各岩土层承载力特征值及设计预估
7、单桩承载力参数如下表：力学指 标土层名称厚度（m）承载力特征指值fk(Kpa)预制桩qsik(Kpa)人工挖孔桩qsik(Kpa)预制桩qpk(Kpa)人工挖孔桩qpk(Kpa)重度(k/m 3)压缩模量 siEaMP1 填土 4.6 70 20 20 192 粉质粘土 0.5 150 56 56 400 800 20 853 粉质粘土 2.8 223 67 67 900 1800 20 934 细砂 1.0 280 58 58 1800 3200 27 1395 粘土 0.9 295 58 58 900 1800 20 786 细砂 4.0 240 67 67 1100 1200 20 13
8、97 圆砾 8.6 350 110 110 2400 3500 27 1808 粘土 2.3 315 67 67 1400 2200 20 789 砾砂 7.8 360 120 120 1800 3000 25 167表 21 各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数（3）基础方案设计计算该大楼长 74.6m 宽 60.5m。为框架结构,层高 3.0m，共 20 层，可知该场地类型为 C 类。（1）风荷载力计算1 楼高:H=203.0=60m2 柱子最大承担上部荷载面积 s=6.94.2=28.983 单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为 P=28.982018=10432.84 风引起的荷
9、载计算 0kzsw风荷载标准值kZ 高度处风振系数z风荷载体型系数s风荷载高度变化系数z基本风压02kNm根据建筑规范查得九江 =0.35 0w1.35z1z迎风面: 背风面:.8s0s则由此产生的荷载为:wk=1(0.8+0.5) 1.350.35=0.614 KN/m2由标准值转为设计值:1.4wk=1.40.614=0.860 KN则风荷载产生的剪力为:V=wkH*L=0.860606.9=356KN风荷载产生的力矩: 22110.86.90168.kMLHKNmwA由于该排有四个柱子且惯性矩(I)都相等故每根柱子承担的剪力:V=1435689每根柱子承担的力矩: 0.27.MKNm（2
10、）桩型选择和持力层确定由上述计算数据结合各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数表，选择圆砾为持力层，为消除负摩阻力影响承台制于 2 号粉质粘土上，桩径为600600，预制桩进入持力层深度为 5d=3.0m，桩长 11.7m。（3）验算单桩承载力确定单桩竖向极限承载力标准值 ukQukspipkskLqA单桩极限摩阻力标准值（kN）skQ单桩极限端阻力标准值（kN）p桩的横断面周长（m）u桩的横断面底面积（ ）pA2m桩周各层土的厚度（m）iL桩周第 i 层土的单位极限摩阻力标准值（ ）sikqakP桩底土的单位极限端阻力标准值（ ）pkq akP（4）确定桩数及桩布置确定单桩竖向极限承载
11、力设计值 R,并确定桩数 N 及其布置。假设先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值 R 为：pkskPRQR单桩竖向极限承载力设计值，kN单桩总极限侧阻力力标准值，kNskQ单桩总极限端阻力力标准值，kNp桩侧阻力分项抗力系数s桩端阻力分项抗力系数p查表得： =1.62sp2059.864127.53.1804.1RkN按轴力 P 和 R 估算桩数 n1为： 0.84P 2 240.62.4()036).871.580.9674.05831003593()pukdAmQ 由于 n13，应考虑群桩效应和承台的效应确定 R。姑且先取桩数 n=6 根，桩的布置按矩形排列，桩距 ，30.618as
12、dm取边桩中心至承台边缘距离为 1d=0.6m，布置如图-，则承台底面尺寸为：3.0m4.8m。下面按桩数=6，求单桩竖向承载力设计值 R：pkskckRQ其中： ckcAnqQ2kfiecccA侧阻群桩效应系数s端阻群桩效应系数p承台土阻力阻群桩效应系数c承台内区土阻力群桩效应系数i承台外区土阻力群桩效应系数ec承台土阻力分项抗力系数桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值ckQ（kN） ，承 台 底 承 台 宽 度 的 深 度 范 围 内 （ ） ， 地 基 土 极 限 抗ckq21ml5力 标 准 值 ， 可 按 地 基 规 范 中 相 应 的 地 基 土 承 载 力 标 准 值
13、 乘 以 2 取 值 ，（ ） ；N承 台 底 地 基 土 净 面 积 （ ） 。cA2承 台 内 区 的 净 面 积i承 台 外 区 的 净 面 积ec承 载 力 特 征 值 ，kf akP查 表 得 ： 1.62sp1.65c07sp.ic 0.3ec2605ckaqkP14.9.8QN2.83.0.iceicAm42180.66.4.c599.1725R下 面 验 算 取 是 否 合 适n承 台 重 ： 3.04821.76GkN5.0PR故 取 6 根 桩 可 以 ， 确 定 承 台 底 面 尺 寸 及 桩 的 排 列 如 图 ：图 2-1 桩 的 布 置 及 承 台 尺 寸（5）桩基
14、中各单桩受力验算单 桩 所 受 的 平 均 竖 向 作 用 力 为 ：043.86140.725.0PGNRkNn桩 基 中 单 桩 最 大 受 力 为 ：max21yinjMxP作 用 于 承 台 底 面 的 外 力 对 通 过 群 桩 形 心 的 y 轴 的 力 矩 设 计 值yM第 桩至 y 轴的距离，miximax 2670.3891.184. 32.61464N RkN桩基中单桩最小力 为：ni21.7.9=48.0yini ijMxPG以上二项都满足要求由于水平力 。89TkN则与竖向的合力与铅锤线夹角 89tan0.51432TP，故可以不验算单桩竖向承载力。0.95（6）承台的
15、抗冲切验算取承台 1.7m，钢筋混凝土保护层厚度 100mm，构造见图，选用混凝土为 其 。30C214tfkNm6.1 柱对承台的冲切验算根 据 公 式 ： ； ； ；010hufFt iQF1 2.07式 中 ： 建 筑 桩 基 重 要 性 系 数 ， 取 =1.1；0作 用 于 冲 切 破 坏 上 的 冲 切 力 设 计 值 （ ） ， 即 等 于 作 用 于 桩 的 竖1FkN向 荷 载 设 计 值 F 减 去 冲 切 破 坏 锥 体 范 围 内 各 基 桩 底 的 净 反 力 设 计 值 之 和 ；混 凝 土 抗 拉 强 度 设 计 值 （ ） ；tf k冲 切 破 坏 锥 体 处 的 周 长 （ ） ；mu20hm0h承 台 冲 切 破 坏 锥 体 的 有 效 高 度 （ ） ；冲 切 系 数 ；冲 跨 比 ， ， 为 冲 跨 ， 即 柱 边 或 承 台 变 阶 处 到 桩 边0ha的 水 平 距 离 ， 按 圆 桩 的 有 效 宽 度 进 行 计 算 。 当 时 ， 取 =0.2002.haa； 当 时 ， 取 = 。0h0a1716.o m
