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1、第5章桩基础实用设计5.1桩基设计流程桩基设计流程一般情况下，桩基础设计的基本流程如下：1）确定桩基础的设计等级与设计原则2）桩型、桩断面尺寸、桩长的选择3）确定单桩承载力4）确定桩数及布桩5）群桩承载力与变形验算6）桩基中各桩受力计算7）桩身结构设计8）承台设计5.1.1桩基础的设计等级与设计原则桩基础的设计等级与设计原则根据地基复杂程度，建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，建筑地基基础设计规范GB50007-2002将地基基础设计分为甲、乙、丙三个设计等级,设计时应根据具体情况采用。建筑桩基技术规范JGJ94-94则根据桩基损坏造成建筑物的破坏后果（
2、危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响）的严重性，桩基设计时选用适当的安全等级：一级、二级、三级。相应的桩基础的也存在两种极限状态：桩基承载力极限状态对应于桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续承载的变形；桩正常使用极限状态对应于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。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002的相的相关规定如下关规定如下：1)按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用或单桩承载力特征值。2）在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确
3、定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。3)基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数0不应小于1.0。建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范规定所有桩基均应进行承载能力规定所有桩基均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容包括极限状态的计算，计算内容包括：1）根据桩基的使用功能和受力特征进行桩基的竖向（抗压或抗拔）承载力计算和水平承载力计算；对于某些条件下的群桩基础宜考虑由桩群、土、承台相互作用产生的承载力群桩效应；2）对桩身及承台承载力进行计算；对于桩身露出地面
4、或桩侧为可液化土、极限承载力小于50kPa(或不排水抗剪强度小于10kPa)土层中的细长桩尚应进行桩身压屈验算；对混凝土预制桩尚应按施工阶段的吊装、运输和锤击作用进行强度验算；3）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力；4）对位于坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性；5）按现行建筑抗震设计规范规定应进行抗震验算的桩基，应验算抗震承载力。下列建筑桩基应验算变形：1）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基，应验算沉降；并宜考虑上部结构与基础的共同作用；2）受水平荷载较大或对水平变位要求严格的一级建筑桩基应验算水平变位。根据使用条
5、件要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行抗裂验算；对使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算。5.1.2桩基类型的初选桩基类型的初选一般而言，目前在桥梁桩基础上，均采用钻孔灌注桩,钻孔方式则随地质情况有所区别。对于建筑桩基础，则情况稍微复杂。同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。桩的设计长度，主要取决于桩端持力层的选择：桩端进入坚实土层的深度，应根据地质条件、荷载及施工工艺确定。一般一份规范完整的地质勘察报告会提出桩基础的设计建议供设计人员参考。5.1.3岩土勘探要点通知单的书写岩土勘探要点通知单的书写详细勘探阶段其主要工作内容应符合下列规定：详细勘探阶段其主要工作内容应符合下列规定：1）搜集附
6、有坐标和地形的总平面图，场区的地面整平标高等资料；2）查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；3）查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性、分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力；4）提供地基变形计算参数；5）查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；6）查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；7）在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度；8）判定水和土对建筑材料的腐蚀性。桩基岩土工程勘察应包括下列内容：桩基岩土工程勘察应包括下列内容：1）查明场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性和变化规律；2）当采用基岩作为桩的
7、持力层时，应查明基岩的岩性、构造、岩面变化、风化程度，确定其坚硬程度、完整程度和基本质量等级，判定有无洞穴、临空面、破碎岩体或软弱岩层；3）查明水文地质条件，评价地下水对桩基设计和施工的影响，判定水质对建筑材料的腐蚀性；4）查明不良地质作用，可液化土层和特殊性岩土的分布及其对桩基的危害程度，并提出防治措施的建议；5）评价成桩可能性，论证桩的施工条件及其对环境的影响。土质地基勘探点间距应符合下列规定：土质地基勘探点间距应符合下列规定：1）对端承桩宜为1224m，相邻勘探孔揭露的持力层层面高差宜控制为12m；2）对摩擦桩宜为2035m；当地层条件复杂，影响成桩或设计有特殊要求时，勘探点应适当加密；
8、3）复杂地基的一柱一桩工程，宜每柱设置勘探点。勘探孔的深度应符合下列规定：勘探孔的深度应符合下列规定：1）一般性勘探孔的深度应达到预计桩长以下35d(d为桩径)，且不得小于3m；对大直径桩，不得小于5m；2）控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求；对需验算沉降的桩基，应超过地基变形计算深度；3）钻至预计深度遇软弱层时，应予加深；在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时，可适当减小；4）对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下35d，并穿过溶洞、破碎带、到达稳定地层；5）对可能有多种桩长方案时，应根据最长桩方案确定。桩基工程的岩土工程勘察报告除应符合规桩基工程的岩土工程勘察报告除应符合规范要求，并提供承载力和变形
9、参数外，尚范要求，并提供承载力和变形参数外，尚应包括下列内容：应包括下列内容：1）提供可选的桩基类型和桩端持力层；提出桩长、桩径方案的建议；2）当有软弱下卧层时，验算软弱下卧层强度；3）对欠固结土和有大面积堆载的工程，应分析桩侧产生负摩阻力的可能性及其对桩基承载力的影响，并提供负摩阻力系数和减少负摩阻力措施的建议；4）分析成桩的可能性，成桩和挤土效应的影响，并提出保护措施的建议；5）持力层为倾斜地层，基岩面凹凸不平或岩土中有洞穴时，应评价桩的稳定性，并提出处理措施的建议。5.1.4桩基初步设计群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式计算：群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式计算：1).轴心竖向力作用下Qk
10、=Fk+Gk/n偏心竖向力作用下Qik=Fk+Gk/nMxkyi/y2iMykxi/x2i2).水平力作用下Hik=Hk/n1）.轴心竖向力作用下QkRa偏心竖向力作用下,除满足公式(5-4)外,尚应满足下列要求：Qikmax1.2Ra2.）水平荷载作用下HikRha初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：Ra=qpaAp+upqsiali当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值：Ra=qpaAp特别说明：按照公式计算出的承载力特征值只是初步设计时可以采用，其计算采用的桩基设计参数均为地质报告所提供，地质报告提供值由当地静载荷试验结果统计分析算得，是一个经验值。
11、合理的设计步骤是进行原位试桩并确定准确的桩基承载力，然后调整优化桩基设计参数，进行正式桩基础设计。5.1.5桩身及承台结构设计：桩身及承台结构设计：1）桩身配筋一般钻孔灌注桩，混凝土强度不应小于C20，混凝土选用的粗骨料粒径，不宜大于30mm，且不得大于钢筋间最小净距的13，坍落度为160220mm，含砂率宜为4045，宜采用中砂。对于轴心受压桩、主筋最小配筋大于0.2%0.65%；受弯时，主筋最小配筋大于0.4%;抗拔时，通长配置。箍筋采用环式或螺旋箍筋，不小于6200300mm。保护层厚度一般大于30mm水下大于50mm2）承台结构设计）承台结构设计（1）构造：承台的宽度不应小于500mm
12、。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于40mm.（2）承台的配筋5.1.6现场试桩要求通知单的书写现场试桩要求通知单的书写试桩通知一般包含如下内容：试桩通知一般包含如下内容：a)试桩数量，试桩方法；b)试桩位置（一般提供cad图纸明确），并明确该试桩以后是否用作工程桩；c)试桩桩体大样图：一般包含桩长、桩径、桩体配筋、桩端持力层以及入土（岩）深
13、度；d)试桩要求：试桩加载值，一般加载值为桩基承载力特征值2倍，破坏性试桩需加载至破坏，验证性试桩一般加载到2倍即停止。建筑桩基一般需要提供承载力、Q-S曲线。交通行业一般会要求提供承载力、Q-S曲线、分层侧阻力、端阻力。5.1.7桩基施工后的验收要求桩基工程施工中对桩基质量进行检查及验收：1）灌注桩成桩质量检查：成桩质量检查主要包括成孔及清孔、钢筋笼制作及安放、混凝土搅制及灌注等三个工序过程的质量检查。2）预制桩和钢桩成桩质量检查：主要包括制桩、打入（静压）深度、停锤标准、桩位及垂直度检查；预制桩应按选定的标准图或设计图制作，其偏差应符合要求；沉桩过程中的检查项目应包括每米进尺锤击数、最后1
14、m锤击数、最后三阵贯入度及桩尖标高、桩身（架）垂直度等。对于一级建筑桩基和地质条件复杂或成桩质量可靠性较低的桩基工程，应进行成桩质量检测。检测方法可采用可靠的动测法，对于大直径桩还可采取钻取岩芯，预埋管超声检测法；检测数量根据具体情况由设计确定。单桩承载力检测，单桩承载力检测，确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求,应根据工程重要性、地质条件、设计要求及工程施工情况进行单桩静载荷试验或可靠的动力试验。桩及承台工程验收资料，桩及承台工程验收资料，承台工程验收时应包括下列资料：承台钢筋、混凝土的施工与检查记录；桩头与承台的锚筋、边桩离承台边缘距离、承台钢筋保护层记录；承台厚度、长宽记录及外观情况描述等。5.2各种桩基设计的典型实例各种桩基设计的典型实例5.2.1钻孔灌注桩的工程实例5.2.2、人工挖孔桩的工程实例5.2.3、沉管灌注桩的工程实例5.2.4预应力管桩的工程实例5.2.5桥梁桩基础的表达方式
