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（Ⅴ）桩承台的内力计算与强度验算

第三章灌注桩基础施工

第一节施工准备

第二节灌注桩的施工

（Ⅰ）一般规定

（Ⅱ）螺旋钻成孔灌注桩

（Ⅲ）潜水钻成孔灌注桩

（Ⅳ）机动洛阳铲挖孔灌注桩

（Ⅴ）冲击成孔灌注桩

（Ⅵ）钻孔扩底灌注桩

（Ⅶ）锤击沉管灌注桩

（Ⅷ）振动、振动冲击沉管灌注桩

（Ⅸ）水下混凝土的灌注

第三节承台施工

第四节灌注桩基础工程验收

附录一灌注桩成孔工艺选择参考表

附录二考虑承台（包括地下墙体）与基桩协同工作和土的弹性抗力作用计算受水平力的桩基

附录三基桩计算长度和桩身纵向弯曲系数

附录四按倒置弹性地基梁计算墙下条形桩基承台梁

附录五受地震水平力的一般建筑物桩基设计计算举例

附录六灌注桩基础施工记录表

附录七本规程条文中用词和用语的说明

参考资料一桩的现场试验

参考资料二常用灌注桩的成孔机械性能

参考资料三灌注桩施工设备示意图例

基本符号

内外力

Ｇ——桩基承台自重和承台上土重；

Ｇｓ——按设计桩径确定的桩身自重；

Ｈ——作用于桩基承台底面的水平力；

Ｈ１——作用于单桩桩顶的水平力；

Ｈｉ——作用于第ｉ桩桩顶的水平力；

Ｈμ——单桩水平极限荷载；

Ｈｃｒ——单桩水平临界荷载；

Ｈα——单桩水平容许承载力；

Ｍｘ、Ｍｙ——作用于桩基上的外力对通过桩群形心的Ｘ、Ｙ轴的外力矩；

Ｎ——作用于桩基承台顶面上的垂直荷载；

Ｎ０——作用于单桩桩顶的垂直恒载；

Ｎ１——作用于单桩桩顶的轴向压力；

Ｎ１max——作用于单桩桩顶的最大轴向压力；

Ｎｉ——作用于第ｉ桩桩顶的轴向力；

Ｐμ——单桩轴向受压极限荷载；

Ｐα——单桩轴向受压容许承载力。

计算指标

Ｅ——钢筋的弹性模量；

Ｅｈ——混凝土的弹性模量；

ｆ——桩周土的容许摩阻力；

ｆｉ——柱周第ｉ层土的容许摩阻力；

Ｒｊ——土的容许端承力；

Ｒα——混凝土的轴心抗压设计强度；

Ｒｌ——混凝土的抗拉设计强度；

Ｒｆ——混凝土的抗裂设计强度；

τｔ——土的冻胀切力。

几何特征

Ａ——桩身截面面积；

Ａｎ——桩身换算截面面积；

Ａ０——单桩桩底压力分布面积；

Ａ——纵向钢筋面积；

Ｆｔ——冻土层中桩的侧表面积；

Ｂ——验算方向的房屋宽度；

ｂ０——桩身计算宽度；

ｄ——桩的设计直径；

ｄ１——成桩直径；

ｄｅ——套管外径；

ｄ——钢筋直径；

ｄ０——纵向钢筋圆环的直径；

ｅ０——荷载偏心距；

ｈ——桩的入土深度；

ｈｎ——承台埋深；

Ｉ——截面惯性矩；

Ｉ０——换算截面惯性矩；

ｌ——桩长；

ｌｃ——桩的计算长度；

ｌ０——高桩台基桩露出地面的长度；

Ｌｉ——桩周第ｉ层土的厚度；

ｓ——桩的中心距；

Ｗ０——换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；

ｘｉ、ｙｉ——ｉ桩至通过桩群形心的Ｙ、Ｘ轴的距离。

计算系数

Ｋ——桩身或承台强度设计安全系数；

Ｋｙ——单桩轴向受压承载力的安全系数；

ＫＨ——单桩水平承载力的安全系数；

Ｋｆ——抗裂设计安全系数；

Ｃ０——桩底面地基土竖向抗力系数；

Ｃｂ——承台底面地基土竖向抗力系数；

ＣＲ——岩石地基竖向抗力系数；

Ｃｎ——承台侧面地基土水平抗力系数；

Ｃ——桩侧地基土水平抗力系数；

ｍ——地基土水平抗力系数的比例系数；

ｍｏ——地基土竖向抗力系数的比例系数；

ｍｘ——位移换算系数；

νＭ——桩顶（身）最大弯矩系数；

νｘ——桩顶水平位移系数；

ξＮ——桩身轴向压力传布系数；

ξＭ——桩身弯矩调整系数；

λ——抗拔容许摩阻力与受压容许摩阻力的比例系数；

ηｘｉηｙｉ——第ｉ桩在Ｘ、Ｙ方向的弯矩分配系数；

ηⅠηⅡ——Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ截面的弯矩分配系数；

η——偏心距增大系数；

α——桩身变形系数；

αｔ——荷载性质系数；

αｅ——与偏心距有关的系数；

φ——桩身纵向弯曲系数；

φ——桩周各土层内摩擦角的加权平均值；

γ——桩身截面抵抗矩的塑性系数；

β——综合系数；

μ——摩擦系数；

μ——桩身配筋率；

ｎ——桩数或钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

ｘ——水平位移；

ｘｃｒ——水平临界荷载对应的水平位移；

ｘ０α——桩顶容许的水平位移。

第一章总则

第1-0-1条本规程适用于工业与民用建筑（包括房屋和构筑物）灌注桩基础的设计与施工（不包括爆扩灌注桩）。

第1-0-2条灌注桩基础的设计和施工，要因地制宜，综合考虑地基土层性质、地下水情况、场地条件与环境、施工设备性能、上部结构类型、荷载大小与性质等因素，精心设计、精心施工，做到技术先进、经济合理、确保质量。

第1-0-3条灌注桩按现有成孔工艺划分为：

一、钻、挖、冲孔灌注桩：

包括螺旋钻成孔、潜水钻成孔、机动洛阳铲挖孔和冲击成孔的灌注桩；

二、钻孔扩底灌注桩；

三、沉管灌注桩：

包括锤击沉管、振动沉管和振动冲击沉管成孔的灌注桩。

成孔工艺可参照附录一选取。

第1-0-4条采用本规程进行灌注桩基础设计、施工时，尚应符合现行有关标准、规范的要求（若与《工业与民用建筑地基基础设计规范》TJ7-74Ｔ、《地基和基础工程施工及验收规范》GBJ17-66（修订本）中有关灌注桩部分的规定有不一致之处，按本规程执行）。

第1-0-5条关于试桩

一、灌注桩基础应尽量进行桩的垂直静载试验，以确定垂直承载力。

属于下列情况之一者，必须进行桩的垂直静载试验。

１．重要的、有纪念性的大型建筑；

２．使用上、生产工艺上对基础沉降有特殊限制的建筑；

３．住宅群和工业建筑群；

４．缺乏施工经验和试桩资料时；

５．地质情况复杂，成桩质量有怀疑时。

二、属于下列情况之一者，应进行桩的水平静载试验：

１．经常受较大水平力的桩基础；

２．抗震设防为八度和八度以上的重要的、有纪念性的建筑、高大建筑（八层以上的高层房屋、高度３０米以上的工业厂房和高耸构筑物，下同）和建筑群；

３．抗震设防为七度和七度以上的对基础水平位移有特殊限制的建筑。

三、经常承受拔力的桩基应进行桩的抗拔试验。

四、对于地质条件、成桩工艺、桩径和桩长相近的桩基工程，垂直、水平静载试桩和抗拔试桩的数量不得少于２根，并不宜少于１％。

五、水平静载试验可利用经垂直静载试验后的试桩，但不能用工程桩进行。

第106条属于下列情况之一的采用灌注桩基础的建筑，应进行系统的沉降观测：

１．重要的或有代表性的高大建筑；

２．使用或构造上对沉降有特殊限制的建筑；

３．使用灌注桩的经验尚不足时。

第二章灌注桩基础设计

第一节一般规定

第2-1-1条灌注桩基础设计应具备以下基本资料：

一、工程地质资料，其内容一般包括：

１．根据土层分布的均匀程度，按现行《工业与民用建筑工程地质勘察规范》TJ21-77中对桩基勘察要求绘制的工程地质剖面图、钻孔柱状图；

２．控制性钻孔的土的物理力学性质指标。

对于粘性土应包括天然容重、天然含水量、孔隙比、塑性指数、液性指数、压缩模量、内摩擦角、粘聚力、地基土容许承载力；

对于砂土和碎石类土应包括颗粒级配、密实程度；

对于岩石应包括类别、风化程度、单轴极限抗压强度；

３．控制性钻孔附近静力触探贯入阻力沿深度的变化曲线（有条件进行静力触探的地区）；

４．附近地区可供参考的试桩资料；

５．地下水位及地下水化学分析结论；

６．有关地基土冻胀性的资料。

二、建筑场地与环境的条件：

包括地下管线和地下构筑物，施工机械进出场和运行条件，水电源、防振、防噪声的要求，泥浆排泄条件等。

三、建筑场地的总平面及建筑物基础平面图。

四、上部结构类型与形式、荷载大小及其分布和性质、生产工艺与使用对基础沉降和水平位移的要求。

五、抗震设防等级。

六、施工机械的型号和性能。

第2-2-1条灌注桩的基本尺寸和布置应符合：

一、桩长与设计桩径比ｌ/ｄ（简称长径比）一般应符合表2-1-2-1规定。

桩的长径比表2-1-2-1

┌────┬──────────┬───────┐

│桩型│穿越一般粘土性砂土│穿越淤泥、自│

│││重湿陷性黄土│

├────┼──────────┼───────┤

│端承桩│1/d≤60│1/d≤60│

│摩擦桩│不限│不限│

└────┴──────────┴───────┘

二、桩的最小中心距s按表2-1-2-2采用

桩的最小中心距s表2-1-2-2

┌─────────┬─────┬───────────┐

│成孔工艺│一般情况│排列超过2排，桩数超过│

│││9根的摩擦柱基础│

├─────────┼─────┼───────────┤

│钻、挖、冲孔灌注桩│2.5d│3.0d│

│钻孔扩底灌注桩│1.5D││

├────┬────┼─────┼───────────┤

│沉管灌│穿越非饱│3.0d│3.5d│

│注桩│土和穿越│3.5d│4.0d│

││饱和土│││

└────┴────┴─────┴───────────┘

注：

ｄ——桩身设计直径（钻直径或沉管外直径，下同），详见第2-3-4条。

Ｄ——扩大端设计直径，下同。

三、排列基桩时，应尽量使桩群形心与外荷载重心重合，并应使桩基在受水平力和弯矩较大方向有较大的抵抗矩。

四、同一建筑物应避免同时采用端承桩和摩擦桩（用沉降缝分开者例外）。

同一基础相邻桩的桩底标高差，对于支承在非岩石类土上的端承桩，不宜超过桩的中心距；

对于摩擦桩，在相同土层中不宜超过桩长的１/１０。

五、桩端进入硬持力层的深度，对于粘性土和砂土，不宜小于２～３倍桩径；

对于碎石类土不宜小于１～２倍桩径。

当存在软下卧层时，桩基以下硬持力层厚度一般不宜小于５倍桩径。

穿越软弱土层支承于倾斜基岩上的端承桩，当强风化岩层厚度小于２倍桩径时，桩端应嵌入微风化或未风化基岩层。

（桩径指设计桩径）第2-1-3条在灌注桩基础的设计中，应根据具体情况进行下列项目的计算：

一、验算作用于桩基的垂直荷载，使其不超过按第三节确定的桩基容许垂直承载力，并验算桩身的强度。

二、对于承受水平力的桩基，必须验算桩基的水平承载力，必要时应验算桩基的水平位移和桩身的裂缝宽度。

三、对于承受拔力的桩基，必须验算桩的抗拔稳定性和桩身的抗拉强度，并根据具体情况验算桩身的裂缝宽度。

四、当建筑物对桩基的沉降有要求时，应作沉降验算。

五、当桩基下有软下卧层时，应对软下卧层的承载力进行验算。

（桩径指设计桩径）

第2-1-3条在灌注桩基础的设计中，应根据具体情况进行下列项目的计算：

取值。

第2-1-6条灌注桩基础的抗震设计宜按下列原则进行：

一、桩承台除使用要求可露出地面外，应埋入地下成为低桩承台。

承台混凝土宜尽量采用原槽浇灌。

如采用支模浇灌，侧面回填土应采用素土或灰土分层夯实。

当水平力大且近承台底面的土层很松散时，可考虑采取夯辗加密或作碎石垫层等措施增加基底抗力。

当承台下土层有自重固结沉降（新填土的固结和降低地下水引起土的固结沉降等）、自重湿陷、震陷（振陷）和液化可能时，则不考虑承台底土抗力的作用。

二、当近承台底为可液化土层时，基桩应穿过可液化土层嵌入稳定土层，其深度一般不小于4.0/α（α根据第2-3-14条确定），或不小于７～１４倍桩径（硬土取低值，软土取高值）。

如果液化层以上的非液化层厚度不小于4.0/α，足以稳固桩身时，则桩端进入稳定土层的深度，对于粘性土和砂土可减至２～３倍桩径，对于碎石类土可减至１～２倍桩径。

验算桩基的抗震能力时，液化层的摩阻力和水平抗力系数均按零考虑。

三、对建于可能因地震引起上部土层滑移地段的桩基，应考虑滑移体对桩产生的水平力，按抗滑桩的要求进行设计。

四、作用于桩基的水平地震力，一般只考虑地面以上建筑物重量产生的水平惯性力，按现行《工业与民用建筑抗震设计规范》TJ11-78进行计算；

当考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力作用，进行桩基抗震计算时，应考虑承台底面以上重量产生的水平惯性力。

第二节构造

（Ⅰ）桩身

第2-2-1条桩身配筋应根据外力的性质与大小，以及工程地质等条件确定。

一、受水平力的桩基

１．当单桩桩顶水平力满足下列公式（2-2-1-1）时，桩身可不配抗弯钢筋。

对于高大和较重要的建筑物，宜配置桩顶连接构造筋，伸入桩身３～５ｄ。

0.9Ｎ

Ｈ1≤βd25（1.5ｄ2＋0.5ｄ1）（开方）[1＋───（2-2-1-1）

γＲＡ

式中

Ｈ1—单桩桩顶水平力（吨）；

β—综合系数，按表（2-2-1）采用；

ｄ—桩身设计直径（钻头或沉管外直径，下同）（米）；

Ｎ1—单桩桩顶轴向压力（吨）；

Ｒ—混凝土的抗拉设计强度（吨/米2）；

γ—桩身截面抵抗矩的塑性系数，圆截面γ＝２；

Ａ—桩身截面积；

按设计桩径计算（米2）。

２．当单桩桩顶水平力不满足公式（2-2-1-1）时，应按计算配筋。

对于受水平力的一般建筑物和受水平力较小（如七度和七度以下的水平地震力，下同）的高大建筑物的低桩台桩基，当桩的设计直径为30～60厘米时，可按配筋率0.40～0.65％（小桩径取高值，大桩径取低值）配筋。

３．在地基不致产生整体滑移的情况下，基桩的配筋长度一般采用4.0燉α，当桩长小于4.0燉α时，应通长配筋。

对于高桩台桩基或承台底为可液化土层时，桩身配筋长度应加长，加长部分的长度相当于桩露出地面的长度或液化层厚度。

综合系数β表2-2-1

───────────────────┬───────────

上部土层的类别│桩身混凝土标号

［承台下2（ｄ＋１）（米）深度范围内］├─────┬─────

│150号│200号

───────────────────┼─────┼─────

淤泥，淤泥质土，饱和湿陷性黄土│2.5～2.9│3.1～3.5

流塑、软塑状一般粘性土，松散粉细││

砂，松散填土│2.9～3.5│3.5～4.1

可塑状一般粘性土，湿陷性黄土，稍││

密砂土，稍密，中密填土│3.5～4.2│4.1～5.0

硬塑、坚硬状一般粘性土，湿陷性黄│4.2～5.1│5.0～6.2

土，中密中粗砂，密实老填土││

中密、密实砾砂，碎石类土│5.1～6.4│6.2～7.7

───────────────────┴─────┴─────

当桩基受长期或经常出现的水平荷载时，则按表中土层类别降低一类取值。

二、轴向受压桩：

当单桩桩顶轴向压力满足下列公式（2-2-1-2）时可不配抗压钢筋。

Ｎ1≤0.48Ｒαｄ2（2-2-1-2）

式中Ｒα—混凝土的轴心抗压设计强度（吨/米2）；

ｄ—桩身设计直径（米）。

端承桩的抗压钢筋，应沿桩身通长配置。

三、抗拔桩：

专用抗拔桩一般应通长配筋。

因地震力、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，按计算配通长或局部长度的抗拉筋。

第2-2-2条桩身混凝土、钢筋和混凝土保护层厚度应符合下列要求：

一、混凝土标号，不得低于150号，水下灌注混凝土时，不得低于200号。

二、桩身配筋时，对于受水平力的桩，主筋不宜少于６10；

对于轴向承压或抗拔桩，主筋不宜少于４10。

纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，并尽量减少钢筋接头。

水下灌注混凝土桩宜采用光圆钢筋。

三、箍筋采用６～８＠200～300毫米，宜采用螺旋或焊接环式箍筋。

抗水平力桩，桩顶箍筋应适当加密。

当钢筋笼长度超过４米时，为加强其刚度和整体性，可每隔２米左右设一道焊接加劲箍筋。

四、主筋的混凝土保护层厚度不应小于３厘米，水下灌注混凝土桩，保护层厚度不得小于５厘米。

（Ⅱ）承台

第2-2-3条桩承台的形式与基本尺寸一般应符合下列要求：

一、独立柱桩基和满堂桩基的承台，根据上部结构要求和布桩形式，可采用三角形、矩形、多边形、圆形和环形的现浇承台；

其尺寸根据上部结构要求和计算确定，但其厚度不宜小于30厘米，周边与边桩的净距不宜小于0.5倍桩径。

二、条形基础的承台，可根据受力情况、地质情况和施工条件，采用如下形式和构造：

１．现浇连续承台梁，其构造可参照图2-2-3-1（图略）。

２．现浇桩帽与预制梁相组合的承台梁，其构造可参照图2-2-3-2（图略）。

当用于抗震或其它受水平力较大的桩基时，须加强桩与预制梁的连接；

为节省钢材，预制承台梁宜作成

预应力连续梁；

１～３层砖混结构房屋可采用钢筋砖过梁。

第2-2-4条承台混凝土与配筋应符合下列要求：

一、混凝土标号宜采用150～200号。

二、对于非预应力绑扎骨架钢筋混凝土承台梁，纵向钢筋不宜小于10，箍筋不小于6，板式承台双向配筋不宜小于８＠200。

三、承台钢筋的混凝土保护层厚度，一般不小于５厘米。

第2-2-5条桩顶与承台的连接应符合下列要求：

一、桩顶嵌入承台的长度一般不小于５厘米，当有混凝土垫层时亦不小于５厘米。

二、当桩身配筋时，主筋伸入承台的长度一般不小于30ｄ（ｄ—钢筋直径）。

当桩顶构造符合上述要求时，除单桩基础和垂直于外力作用平面的单排桩基础外，可按桩顶为固接进行计算。

第2-2-6条属于下列情况之一的抗震桩基，应设置承台拉梁：

一、上部土层属可液化土层或土质很不均匀的地基上的框架柱独立桩基；

二、多层框架柱采用独立的单桩或双桩基础时；

三、上部土层属可液化土层的排架结构柱独立桩基。

对于上述前两种情况，应设置纵横向拉梁；

对于后一种情况，应沿厂房纵向设置拉梁，当有承墙梁时，可将承墙梁与承台连接，兼起拉梁作用。

第2-2-7条为消除或减少冻胀对桩承台的危害，可采取以下处理措施：

一、在冻深较大（标准冻深大于１米）地区，当承台下为弱冻胀、冻胀性土时，承台下应换填粗砂、中砂、炉渣等松散材料，厚度不宜小于３０厘米。

当承台下为强冻胀性土时，承台下应预留10～15厘米空隙；

或换填粗砂、中砂、炉渣等松散材料、并预留５～１０厘米空隙。

承台四周应填以粗砂、中砂、炉渣等松散材料，或在承台侧表面涂沥青、包油毡作隔离层。

处理构造。

二、在冻深较小（标准冻深等于和小于１米）地区，承台底位于冻深线以上时，承台下宜换填粗砂、中砂、炉渣等松散材料，厚度一般不小于10厘米。

对于膨胀土地基，可根

据土的胀缩性、胀缩等级，采用上述类似措施进行承台的防膨胀处理。

第三节桩基计算

（I）桩顶荷载计算

第2-3-1条对于一般建筑物和受水平力较小的高大建筑物的低桩台（承台顶面位于地面以下，下同）桩基，按下列公式计算单桩桩顶荷载：

垂直力：

Ｎ＋Ｇ

中心荷载下：

Ｎｉ＝─────（2-3-1-1）

ｎ

Ｎ＋ＧＭxｇiＭxｘi

偏心荷载下：

Ｎｉ＝───±

─────±

─────（2-3-1-2）

ｎn2n2

ΣｙｊΣｙｊ

Ｎ

水平力：

Ｈ1＝───（2-3-1-3）

式中Ｎ—作用于桩基承台顶面上的垂直荷载（吨）；

Ｇ—桩基承台自重和承台上土重（吨），当按第2-3-6条之三计算时，则不计此值；

Ｎi—作用于第ｉ桩桩顶的轴向力（吨）；

ｎ—桩数；

Ｍｘ、Ｍｙ——作用于桩基上的外力对通过桩群形心的Ｘ、Ｙ轴的外力矩（吨·

米）；

ｘｉ、ｙｉ——第ｉ桩至通过桩群形心的Ｙ、Ｘ轴的距离（米）；

Σｘ２ｊ、Σｙ２ｊ——各桩至通过桩群形心的Ｙ、Ｘ轴的距离的平方和（米２）；

Ｈ——作用于桩基承台底面的水平力（吨）。

对于水平地震力，按现行《工业与民用建筑抗震设计规范》计算。

第2-3-2条属于下列情况之一的桩基，计算各基桩桩顶荷载和桩身内力时，可考虑承台（包括地下墙体）与基桩协同工作和土的弹性抗力作用（计算方法和公式详见附录二）。

一、受８度和８度以上水平地震力和其它较大水平力的高大建筑物，当其桩基承台刚度较大或由于上部结构与承台的协同作用能增强承台的刚度时；

二、受水平力的高桩台桩基（包括承台底有液化土层的情况）。

（Ⅱ）桩基垂直承载力及其验算

第２３３条单桩的轴向受压容许承载力，应根据单桩垂直静载试验所确定的极限荷载按下式计算：

Ｐｕ

Ｐα