建筑桩基技术规范2019版讲解上-资料

《建筑桩基技术规范》2019版本讲解（上）同济大学高大钊2019年8月济南内容桩基础的功能和工程意义规范修订的技术背景规范修改的主要内容规范增加的新内容规范删节的内容新规范章节内容概要要求1.了解《建筑桩基技术规范》的变化；2.结合工程勘察工作的需要，了解桩基设计的内容、设计参数的工程应用以及探明地质条件对桩基设计的作用；3.扩大知识面，充实基础设计的知识。桩基础的功能和工程意义桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一。桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基础。今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景。桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：桩具有多种独特的功能通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；桩基具有很大的竖向刚度，因而采用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且比较均匀，可以满足对沉降要求特别高的上部结构的安全需要和使用要求;桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全；改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。桩基规范修订的技术背景我国的桩基工程经历了一个发展的历史过程。现代意义上的桩基，大约在19世纪后期开始采用，距今已有100多年的历史。在20世纪初期，上海和沿海的城市开始建造10层至20余层的高层建筑，都是采用桩基础的。1929年上海沙逊大厦（现和平饭店）桩基施工20世纪中页，许多工业建筑开始采用桩基础，那时主要是预制桩，从公路桥梁上开始采用钻孔灌注桩，随后在建筑部门也开始推广应用。20世纪80年代开始了高层建筑、大型桥梁的建设，桩基工程开始了全新的发展阶段。超大直径的超长桩对设计理论、施工方法和检测方法都提出了新的要求。大直径钻井工程施工和开发能力上升到一个新的水平，主要表现在大直径工程桩施工和钻机的研制与开发。从长江到钱塘江，十几个大桥的超大直径工程桩的施工，比较有代表性的长江大桥有荆沙大桥、武汉白沙州大桥、鄂黄大桥、润杨大桥、苏通大桥、钱塘江四桥、六桥、东海大桥、跨海大桥、上海长江大桥。大直径工程钻机从GF-150~GYD-600已形成系列产品，最大扭矩达32t-m。1963年我国第一本地方标准，上海地基基础设计规范颁布，对于单桩承载力的确定，桩基沉降的计算作出了规定。1974年，我国第一本全国的地基基础设计规范，规定了单桩承载力的确定方法，但没有对桩基沉降的计算作出规定。1980年，《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》颁布，这本规程规定了单桩承载力的确定方法，提出了计算桩基沉降的要求，但没有规定具体的计算方法。1994年，在灌注桩规程的基础上，编制了《建筑桩基技术规范》JGJ94-94，总结了80年代的桩基工程的经验。从编制《建筑桩基技术规范》以来的十余年间，我国的桩基工程技术又经历了飞速的发展过程。增加的内容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计算与施工工艺软土地基减沉复合疏桩基础设计考虑桩径因素的Mindlin应力解计算单桩、单排桩和疏桩基础的沉降抗压桩和抗拔桩桩身承载力计算长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工方法预应力混凝土空心桩承载力计算与沉降调整的内容基桩和复合基桩承载力设计取值与计算单桩側阻力和端阻力经验参数嵌岩桩嵌岩段側阻和端阻综合经验系数等效作用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新规范章节内容概要1.总则2.术语与符号3.基本设计规定3.1一般规定3.2基本资料3.3桩的选型与布置3.3特殊条件下的桩基3.4耐久性规定4.桩基构造4.1基桩构造4.2承台构造5.桩基计算5.1桩顶作用效应计算5.2桩基竖向承载力计算5.3单桩竖向极限承载力5.4特殊条件下桩基竖向承载力验算5.5桩基沉降计算5.6软土地基减沉复合疏桩基础5.7桩基水平承载力与位移计算5.8桩身承载力与裂缝控制计算5.9承台计算6.灌注桩施工6.1施工准备6.2一般规定6.3泥浆护壁成孔灌注桩6.4长螺旋钻孔压灌桩6.5沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩6.6干作业成孔灌注桩6.7灌注桩后注浆7.混凝土预制桩与钢桩施工7.1混凝土预制桩的制作7.2混凝土预制桩的起吊、运输和堆放7.3混凝土预制桩的接桩7.4锤击沉桩7.5静压沉桩7.6钢桩（钢管桩、H型桩及其他异形钢桩）施工8.承台施工8.1基坑开挖与回填8.2钢筋和混凝土施工9.桩基工程质量检查及验收9.1一般规定9.2施工前检验9.3施工检验9.4施工后检验9.5基桩及承台工程验收资料附录A桩型与成桩工艺选择附录B预应力空心桩基本参数附录C考虑承台（包括地下墙体）、基桩协同工作和土的弹性抗力作用计算水平荷载的桩基附录DBoussinesq（布西奈斯克）解的附加应力系数和平均附加应力系数附录E桩基等效沉降系数的计算系数附录F考虑桩径影响的Mindlin（明德林）解应力影响系数附录G按倒置弹性地基梁计算砌体墙下条形桩基承台梁附录H锤击沉桩锤重的选用各章内容重点第一章总则规范编制的目的、适用范围、设计施工原则以及与其他规范的衔接。桩基设计与施工应综合考虑工程地质和水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境，重视地方经验，因地制宜；注重概念设计，合理选择桩型、成桩工艺和承台形式，优化布桩，节约资源；强化施工质量控制与管理。第二章术语1.桩基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.复合桩基由桩基和承台下地基土共同承担荷载的桩基础3.基桩桩基础中的单桩4.复合基桩单桩及其对应面积的承台底地基土组成的复合承载基桩5.减沉复合疏桩基础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6.单桩竖向极限承载力标准值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7.极限側阻力标准值相应于桩顶出现极限荷载时，桩身側表面所发生的岩土阻力8.极限端阻力标准值相应于桩顶出现极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力9.单桩竖向承载力特征值单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值－单桩容许承载力10.变刚度调平设计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方法11.承台效应系数竖向荷载下，承台底地基土承载力的发挥率12.负摩阻力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13.下拉荷载作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和14.土塞效应敞口管桩沉桩过程中土体涌入管内形成的土塞，对桩端阻力的发挥程度的影响效应15.灌注桩后注浆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16.桩基等效沉降系数弹性半无限体中群桩基础按Mindlin解计算沉降量与按等代墩基Boussinesq解计算沉降量之比，用以反映Mindlin解应力分布对计算沉降的影响第三章基本设计规定3-1两类极限状态3-2桩基设计等级划分3-3桩基承载力计算和稳定性验算3-4桩基变形计算3-5桩基设计采用的作用效应、抗力3-6变刚度调平设计以上各点为3.1节一般规定的内容3-7基本资料3-8桩的选型与布置3-9特殊条件下的桩基3-10耐久性规定3-1两类极限状态承载力极限状态：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。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。明确了两种极限状态的区别桩基的承载力计算是承载力极限状态的验算，设计表达式的抗力是单桩极限承载力除以安全系数，荷载为承载力极限状态的荷载效应基本组合的荷载分项系数取为1.0，即荷载的标准组合。桩基础设计控制承载力极限状态极限状态控制内容土对桩的支承桩身和承台强度正常使用极限状态设计状况极限状态极限状态工作状态安全度控制安全系数/分项系数分项系数作用项标准值/设计值设计值计算沉降量或裂缝抗力项单桩极限承载力混凝土强度设计值允许变形值或裂缝允许值3-2桩基设计等级划分设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑物（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七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、荷载分布均匀的七层及七层以下的建筑划分建筑桩基设计等级旨在界定桩基设计的复杂程度、计算内容和应采取的相应措施。桩基设计等级是根据建筑物规模、体型和功能特征、场地地质与环境的复杂程度，以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度划分为三个等级。甲类建筑有三种情况：（1）和（2）都是重要的或高层建筑，选择承载力高、布桩比较灵活、性能比较稳定的桩型，严格控制桩基的整体稳定与倾斜；（3）和（4）主要控制差异沉降，布桩有利于调整不均匀沉降；（5）和（6）主要考虑控制因场地因素带来的桩基不稳定性。3-3桩基承载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进行吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；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验算；6.对于抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算。3-4桩基变形计算哪些桩基需要计算变形？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用什么方法计算？等代实体基础法传统的分层总和法，用Boussinesq理论计算应力，用修正系数进行修正；单桩、单排桩的沉降计算，根据产生沉降的不同原因，采用不同的理论计算应力。3-5桩基设计采用的作用效应、抗力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