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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题及未
2、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发展趋势一 定义、特点简介（一） 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。(二） 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刚度（端承桩）或群
3、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均有规定。桩基础可以
4、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。二 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。（一） 工程地质条件由专业勘察机构得出相关勘察报告：（1）填土(Q4al)该层为建筑垃圾及粘性素填土，厚
5、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。（2）粉质粘土（Q4al）软塑状，中压缩性，分布不均匀，承载力特征值为150，埋藏深，不选作基础持力层。（3）粉质粘土（Q3al）硬塑状，中压缩性，厚度大于2.50米，承载力特征值为223，不选作基础持力层。（4）细砂（Q3al）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。（5）粘土（Q2al）硬塑状，低压缩性，承载力特征值为295，个别孔缺失，埋藏深，不选作基础持力层。（6）细砂（Q2al）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。（7）圆砾（Q1al）该层呈中密
6、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。（8）粘土（Q1al）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 ，可作为该场地高层建筑物基础持力层的下卧层。（9）砾砂（Q1al）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。（二） 各岩土层承载力特征值及设计预估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(
7、Kpa)人工挖孔桩qpk(Kpa)重度(k/m3)压缩模量1填土4.6702020192粉质粘土0.5150565640080020853粉质粘土2.82236767900180020934细砂1.0280585818003200271395粘土0.92955858900180020786细砂4.0240676711001200201397圆砾8.635011011024003500271808粘土2.331567671400220020789砾砂7.83601201201800300025167表21各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数（三） 基础方案设计计算该大楼长74.6m宽60
8、.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 风引起的荷载计算风荷载标准值Z高度处风振系数风荷载体型系数风荷载高度变化系数基本风压根据建筑规范查得九江=0.35 迎风面: 背风面: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=
9、356KN风荷载产生的力矩: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=每根柱子承担的力矩:（2）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单桩极限摩阻力标准值（kN）单桩极限端阻力标准值（kN） 桩的横断面周长（m）桩的横断面底面积（）桩周各层土的厚度（m）桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（） 桩底土的单位极限端阻力标准值（）（4）确定桩数及桩布置
10、确定单桩竖向极限承载力设计值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：R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，kN单桩总极限端阻力力标准值，kN桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数查表得：=1.62按轴力P和R估算桩数n1为：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，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：其中：侧阻群桩效应系数端阻群桩效应系数承台土阻力阻群桩效应系数承台内区土阻力群桩效应系数承
11、台外区土阻力群桩效应系数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（kN），承台底承台宽度的深度范围内（），地基土极限抗力标准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值，（）；承台底地基土净面积（）。承台内区的净面积承台外区的净面积承载力特征值，查表得： 下面验算取是否合适承台重：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）桩基中各单桩受力验算单桩所受的平均竖向作用力为：桩基中单桩最大受力为：作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值第桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为：以上二项都满足要求由于水平力。则与
12、竖向的合力与铅锤线夹角 ，故可以不验算单桩竖向承载力。（6）承台的抗冲切验算取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图，选用混凝土为其。6.1柱对承台的冲切验算根据公式： ；式中：建筑桩基重要性系数，取=1.1；作用于冲切破坏上的冲切力设计值（），即等于作用于桩的竖向荷载设计值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（）；冲切破坏锥体处的周长（）；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的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当时，取=0.2；当时，取=。，=1000，则：=0.625，=0.87所以:满足要
13、求。6.2角桩冲切验算对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式：； ； ；式中：作用于角桩顶的竖向力设计值（）； 角桩的冲切系数； 角桩冲跨比，其值满足0.21.0，=，=；从角桩内边缘至承台外边缘的距离（），此处应取桩的有效宽度；从承台底角桩内边缘引一冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 ，=取： 所以：满足要求所以承台不发生冲切破坏。（7）承台剪切验算对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面，抗剪验算应满足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（）=，=，剪切系数，当时，；当时，；计算截面剪跨比，=，。当时，取=0.3，当，取=3；混凝土轴心抗压强度设计值（）；承台计算截面的有效高度（）；，承台计算截面
