美国土木工程师协会规范桩基设计施工规范Word格式.docx

1、美国土木工程协会已授权相关图书馆以及部分已注册用户，任何人不得违反版权法案中规定的公平使用条款，经过美国版权税计算中心的交易报告服务可知：每篇文章四美元，每页四美分的基本费用要直接交给美国版权税计算中心，222 紫檀，Drive，丹佛斯，MA01923。土木工程协会证明方法：0-7844-0219-1/97/$4.00+$0.50每页。特别许可复印或更大部分的复印必须获得美国土木工程协会的认可。版权所有美国土木工程协会保留所有权利议会图书馆编录卡代码：96-30072美国出版说 明1980年4月，美国土木工程协会董事会授权规范标准委员会，批准其对服务于社会发展的系列标准规范的维护和编制进行统筹

2、管理。所有类似的规范都是在F管理组织的统一安排下的通过一套固定的流程来完成的。该流程包括：规范平衡委员会（由协会成员和非协会成员组成）的投票表决、美国土木工程协会会员投票表决以及社会公共投票表决。所有规范必须在五年的间隔期内进行新的修订和完善。下列是已经出版的系列规范：美国国家标准协会/美国土木工程师协会 1-82 N-725 关于大地构造的核安全设计分析规范美国国家标准协会/美国土木工程师协会 2-91 氧气在纯净水中的传播测量美国国家标准协会/美国土木工程师协会 3-91 复合平板结构设计标准美国国家标准协会/美国土木工程师协会 9-91 复合平板结构施工与检测的标准惯例美国国家标准协会/

3、美国土木工程师协会 4-86 核设施地震安全分析美国混凝土协会530-95/美国土木工程协会5-95/运输监控系统402-95 石结构规范要求美国混凝土协会530.1/美国土木工程协会6-95/运输监控系统602-95 石结构说明书美国国家标准协会/美国土木工程师协会 7-95 建筑与其它结构最小设计荷载美国国家标准协会/美国土木工程师协会 8-90 冷轧不锈钢结构组设计标准说明书美国国家标准协会/美国土木工程师协会 9-91 美国土木工程师协会3-91 列表美国国家标准协会/美国土木工程师协会 10-90 格构式钢架传递结构设计美国国家标准协会/美国土木工程师协会 11-90 现存建筑结构评

4、估规范美国国家标准协会/美国土木工程师协会 12-91 城市地下排水系统设计规范美国土木工程师协会 13-93 城市地下排水系统施工标准规范美国土木工程师协会 15-93 城市地下排水系统维护维修标准规范美国国家标准协会/美国土木工程师协会 13-93 依照SIDD的预应力混凝土埋置桩规范惯例美国土木工程师协会16-95 土木工程木结构荷载与抗力要素设计规范美国土木工程师协会 20-96 桩基设计施工规范美国土木工程师协会 21-96 自动化大众运输标准-第一部分前 言桩基础与其它结构物不同之处在于大多数桩基在施工完成后都是隐蔽不可见的，不利于检测。贯入桩常受到施工过程中贯入压力的影响；在施工

5、过程中，钻孔桩和贯入桩的桩身发生损坏的可能性，与其最小变形和最大设计压力息息相关。进一步地说，研究发现：在桩基设计中，一向被认为是可确定的土体强度参数，在放到连续统一的地层中考虑时，并非偏于保守。本规范为桩基设计以及其后施工中用到的工程方法提供了指导，其目的是在综合考虑已有的模型结构和一般性规范的基础上，为桩基设计施工提供合理的基础依据。具备较强能力的专家可参照本规范对已有规范标准的规定条款（包含本规范以及提及的相关规范的相关条款）的原理以及局限性作出评估。一般性的，对于个人而言，严格按照专家级别来遵循本规范比较少见。一般的设计团队包括结构工程师、岩土工程师，此外，还可能拥有桩基承包商所提供的

6、施工专家意见和成本造价。加强设计团队成员和工作职员们的相互交流联系有益于本规范在全美的成功施行。鸣 谢美国土木工程协会致谢标准规范活动协会。该协会可提供多方面的业务服务：咨询工程、勘察工程、施工产业、设计以及个人实践。本规范的制订准备工作通过了依据美国土木工程师协会和标准规范活动协会的流程规定的基础上投票表决。标准委员会成员有：委员会主席：卡罗尔 L. 克劳泽下为名单，从略。第一章 综述 1.1 适用范围本规范为桩基础设计与施工提供依据。本规范提及的很多设计的准备工作需要用到土力学和基础工程的知识以及相关工作经验，这些知识和经验在使用本规范进行设计时是很必要的。 1.2 参考规范根据当地地方法

7、规条例，本规范所引用到的相关标准规范在第九章被标识，其中包括引用处和标识处。 1.3 规范误差对规范规定的操作误差只局限于第6.1.1和6.4.7所叙述的情况。而对于专有桩型、新桩型、已改进发展的桩型、新桩体材料以及其设计计算方法并不受到本规范的强行约束。 1.4 工程需要本规范涉及到的全部工作应当在专业工程师的指导下进行，专业工程师需具备如下条件：（1）具备近期工作的工程经验和桩基设计施工工程经验、具有相关工程资质、掌握根据工程需要指定的分析检验技术 （2）持有当地有效的桩基施工专业工程师资格证书。具备上述条件的专业工程师以下简称为工程师。工程师将主持桩基的勘察、设计、检测以及根据当地法律法

8、规检查其指导下的工作人员的工作质量。 1.5 定义本规范中的术语定义参考了本规范认可的一些工程。未经定义的术语应参考其使用的具体环境来进行合理的理解。最新完整版的韦伯斯特新英语国际词典可对这些未定义术语的合理理解提供一个参考的准绳。可接受或已接受 获得工程师或岩土工程师的认可；类似批准的文件，通常包括可接受或已接受的。已接受的（工程）实践 土木工程实践必须具备专业工程师所具有的细心和技能素质、必须符合相关规定、测试要求。螺旋压力灌注桩 混凝土钻孔灌注桩是由一个飞速旋转的空心轴钻入土体特定深度或标准深度后形成的。随着螺旋钻的提升浆液将通过空心轴注射到周围的土体中，注浆即完成。建筑官员 建筑官员是

9、正规被授权的部门或部门代表，建筑官员可以根据建筑法规进行相关的管理工作。现浇 在桩基施工过程中或者钻孔结束后，混凝土直接浇筑进桩体的轴心。承载能力（极限荷载） 该情况下的荷载发生在桩体最初破坏的时候，此时荷载超过了桩轴的结构荷载强度，或超过了支撑材料的极限抗力。临界截面 桩轴最大压应力出现的横截面。截断标高 计划和规格中所要求的桩体顶部标高。当前经验 最近五年内在工程中应用的设计、测试、安装技术的工程经验。设计荷载 在结构的使用年限内，作用在桩基上的荷载组合最大值，拉力、横向荷载等其中的一项或者若干项的组合值。设计压力 依据设计荷载和相关工程实践的经验计算，作用在桩体横截面上的压力。打桩帽 根

10、据桩的形状用钢铁铸造或者锻造出相应形状的桩帽来打桩，以便在打击的过程中，桩体可均匀受力。动态分析 应用能量波方程解可以确定驱动力和单桩承载力。动态分析测量 分析测试的方法包括桩体在动态冲击的作用下以及随后的以一维空间弹性波传播理论为基础的后续数据下的动态响应分析。强度较大的动态测试主要通过常规打桩锤或者其他类似装置来实现，低强度的动态测试主要用手持式的锤来完成。工程师 正式的注册工程师，其对桩基设计直接负责。（参考第1.4节）确定的分析方法 参考可接受的工程实践活动。失效 （1）破坏、桩或者其它材料的超负荷使用、（2）支撑荷载响应下的渐进位移、（3）超过了由工程师认可适当的桩体位移。冻结 当周

11、围土体的孔隙水压力发生变化，土体由于重塑而重新聚集压力，土体中应力重分布等因素，从而导致桩体的承载力不断增加。附属 当桩顶在地表以下、水面以下、或者到达在不脱离吊桩引线的前提下，桩锤能到达的最低高度，临时加深桩体是允许的。岩土工程师 经过土力学和地质学知识的学习并正式获得注册专业土木工程师资格的工程师。锤垫 一种夹在锤子和桩帽之间的设备或材料，用于避免在锤子和桩帽直接接触时而造成的破坏。锤垫必须有足够的硬度，以保证将锤头的冲击力充分的传递到桩体上。微型桩 一种小截面空间桩体，在本规范中，微型桩指的是小于在第6.2，6.3，6.4节所提及的个别型号桩体的横截面的桩。负摩阻 桩体受到荷载作用会与周

12、围土体的固结力互相影响产生力的作用，这也包括土体的由其他原因引起的附加力的作用。负摩阻力也称作：逆向荷载。桩垫 一种材料，大多数是胶合板制成。安装于现浇混凝土桩体顶部以控制打桩工程中的压应力和拉应力，用于将落在桩顶的压力均匀一致的分散开来，也起到补偿桩顶的不规则压力的作用。静态分析 采用相关土体或岩体的参数，利用建立在桩土相互关系基础上的桩土模式来分析辅助承载能力。永久荷载（设计荷载） 在结构的使用年限内，作用在桩基上的荷载组合最大值，拉力、横向荷载等其中的一项或者若干项的组合值。沉降（载荷测试） 应用测试荷载造成的桩体总体下沉成为交叉沉降。有效沉降等于总沉降减去载荷测试结束后的变形反弹。辅助

13、材料 为桩体提供主要承载能力的土层或者岩层。极限荷载（承载能力） 该情况下的荷载发生在桩体最初破坏的时候，此时荷载超过了桩轴的结构荷载强度，或超过了支撑材料的极限抗力。波动方程分析 一种以一维弹性波传播理论为基础的用于分析桩锤、桩体、土体等之间相互关系的常规的计算机计算方法。工作荷载（设计荷载） 在结构的使用年限内，作用在桩基上的荷载组合最大值，拉力、横向荷载等其中的一项或者若干项的组合值。第二章 行政要求2.1 设计调查为了满足桩基设计和安装的基本要求，必须在岩土工程师的监督下对现场和地表以下情况的展开基础调查和工程分析。需要做的工作有：钻孔、基坑测试、探头锥、工程师对钻孔进行判断分析以及获

14、取其它数据，这些数据包括：场地附近的信息、先前的施工或者工程资料。场地信息资料可以用作鉴定先前已经被批准的设计和施工标准或适当的岩土设计标准。上述全部信息都要在工程过程中进行备案。2.2 设计分析所有地表以下的调查数据或者其他有效数据的成果将被工程师运用到桩基设计分析的准备工作之中。设计分析主要包括：荷载情况的评价、环境情况的评价，结构变形容许值分析、承载力地层预测、桩基础施工的允许方法分析、合理的桩型分析、在该地或者临近已建的或者现存的工程构筑物特点和性能的分析。工程师在设计时必须要靠考虑到安全设计的极限范围，防止下列情况的出现：（1）土材料破坏，（2）超过本规范规定的桩体轴向抗压力，（3）

15、基础设计应该与结构容许变形保持一致。桩型、设计荷载、桩承载能力、预计桩长、施工标准都是桩基设计的重要构成部分。2.3 耐久性桩体可能由于现场特定的生物、化学、物理情况的影响而导致恶化。为此，工程师需要评估削减桩的使用年限以及减弱结构承载能力的因素。根据本规范的规定，为了达到结构要求的使用年限，且未来的桩体可能被要求更换，所以桩基设计中必须体现出桩轴结构强度的期望值。由于桩可能暴露在地表或者穿过开阔的水面，所以必需针对环境对桩体的影响作出特殊的考虑。为了防止诸如大气侵蚀，海水冲刷，热流压力，冻融循环造成的破坏，必须考虑采用适当的方法来提供保护措施。2.4 相关产业工程师必须就桩基施工对现存地下结

16、构的影响作出预测，内容包括：对公用工程，已开挖洞涵，临近结构和部门的影响预测分析。必要起见，应将具体合理的保护措施写入相关工程文件中。2.5 现有桩基使用假如在出现新的结构之前，工程师认为有充分的证据表明，该桩是合理的而且能够满足设计荷载，那么现有桩基可以用于新型结构的建造使用。判断的依据主要包括下列要求中的一款或几款：（1）之前的基础在加载和现存情况下拥有令人满意的文件记录；（2）代表性的荷载测试；（3）复打桩；（4）动态分析及方法；（5）静态分析；（6）地下调查证明满足桩要求的具有代表性的情况；（7）其他信息、踏勘、项目要求的测试。2.6 特殊情况设计桩基在设计和施工时应该考虑到以下情况：

17、桩体暴露在外、合理但未经证实的桩长、摩擦、侧压力、允许范围内侧向承载能力的削减、桩体的侧向抗压力。2.7 与其他工作的协调设计必须考虑到桩基施工和其他操作间的协调，包括但不仅仅只包括以下部分：开挖、支撑和撑杆、排水、边坡稳定性、支柱、以及其他相关的操作。如果涉及到其它特殊程序和必要的操作，必须在设计中进行记录。2.8 施工标准工程师应当记录适合该工程或单桩或群桩的设计标准和夯入及安装标准、最终的安装标准；须根据一切测试、桩体施工探测、场地情况以及其他一切需记录的因素对施工进行修改完善。这些施工因素包括最小捶击能量、冲击抵抗力、最小钻孔钻力矩及能量、最小抽水率、最大钻孔排水率、渗透率以及这些因素

18、的组合以及其他特殊的设备仪器，材料和施工步骤等因素的要求。2.9 计划和详述除了其他特定的建筑技术规范提供的要求外，下列计划和详述也应得到体现，包含：（1）桩位，关于永久参考；（2）设计的独一性和每根桩的编号；（3）桩标高；（4）适当的话，需获得相近土质下的最小桩顶标高；（5）要求倾斜度和倾角；（6）适当的话，需获得非圆形桩的定位。注：为了防止桩体在施工过程中发生转动和位移而试图对桩体施加限制并不是一种正确的做法；（7）桩基设计荷载和安全因素；（8）钻孔土的记录、定位和标高是与桩基定位参考模式相关的；（9）桩基设计和检测要求；（10）桩基施工条件；（11）桩的配筋,任何附属物和锚固细节。2.1

19、0 记录桩基础施工过程应该由工程师负责观察记录，或者选取有代表性的特定桩由工程师进行检查记录。记录必须如实反映桩体最终的施工情况（包括任何修改），其记录方式必须按照本规范的第8.16节进行。这些观察记录必须包括每一根桩的测试、设备和施工操作。工程师必须依法保留施工记录的复印件，保留时间不短于工程结构基本完工后一年。2.11 设计变更设计因直接变更或者场地情况的不可预期而导致的间接变更必须由工程师进行记录，类似的变更必须满足本规范设计所要求的变更适用性。2.12 荷载测试如果桩体被要求进行荷载测试，具体测试应参照第4.5节。工程师或工程师代表必须详细说明、观察并记录每根桩的荷载试验细节。第三章

20、桩轴强度要求3.1 概述桩的设计包含单独强度设计：（1）桩体轴向强度；（2） 桩身、桩底及桩顶位置处的土体材料强度、桩土接触面的强度。3.1.1 桩轴材料要求最小值 除非特殊情况，一般的，桩体材料截面最小强度要求值应做详细规定说明。（见3.0节）3.2 桩体结构强度设计荷载作用在施工桩体上的全部结构压力应该小于或等于当地规定或者本规范的容许值。设计荷载应包含轴向压力或拉力，弯矩和剪切力的组合值。在确定桩体的结构强度时，应将主要考虑材料强度的削弱。因为削弱原因可能是由于材料属性的多样性、所用荷载的偶然偏心、桩体的错位、因特殊形状和空间造成的桩体横截面的偏差造成的。若侧向荷载的作用未被桩体或者其他

21、结构单元的侧压力所抵抗，则应在设计过程中进行相关计算。工程师应综合运用考虑了桩土弹性接触、荷载持久性、重复荷载、桩顶结构束缚及群桩效应等因素的分析方法，在确定了桩顶侧向作用和桩轴最终弯矩、剪应力的分布情况的基础上，对桩体进行设计。3.2.1 最大允许轴应力设计荷载中的最大允许轴向应力的规定是由材料和桩型决定的，详见第6.0节。3.3 临界桩轴截面工程师应分析沿桩轴线方向的荷载分布，设计出在全部荷载作用下拥有足够强度的桩。临界面的确定对由锥型桩以及其他非统一的桩型是必不可少的。3.4 施工操作和打桩力桩的设计应充分考虑桩的型号，桩的强度以保证有害屈服、开裂，应考虑桩体不会在运输、竖起、以及打入的

22、时候发生破坏。因此设计应注意：（1）施工操作和打桩时，应减少最大压应力；（2）要有必要的桩长；（3）根据地下土体或者岩体的具体情况，确定合适的打桩设备和桩身材料。3.5 自由长度桩体桩的整体或局部可能暴露在空气、水或油中，这些介质不提供侧向力，所以应依据桩的自由柱形和暴露长度并结合工程经验综合考虑。第四章 挤密桩接触面强度和承载力要求4.1 概述桩的设计包含单桩强度设计：（1）桩轴强度；（2） 桩身、桩底及桩顶处的土体材料强度以及桩土接触面的强度。4.1.1挤密桩承载力分析 单桩承载能力应通过使用荷载测试、静态分析、动态测试与分析来进行计算，最好能够进行组合计算。通过现场测试和打桩抗力分析得来

23、的统计数据，与其施工程序中得到的结果一致。比如同样的桩锤装置或螺旋设备以及抽水组装设备，或者来源于可考证的可用经验、设备安装、场地情况、预设桩荷载等将在第4.3节被结合使用。4.2 持力层的判定工程师应在设计过程中指定桩体打入深度范围内的地层或者土层。一些上覆层可能会产生负摩擦阻力，或者造成桩体施工困难。如果工程师认为出现了不允许的地层，则必须对其进行鉴定。4.2.1 极限承载能力 在指定的土层中，单独的桩体、群桩中的某一根桩或集合中的一个群桩体的极限土体材料抗力或者承载能力与本规范中附录A有关。在承载能力过分不足的地层，摩擦力和粘滞力可在该分析过程中被忽略。在桩基设计中，潜在的负摩擦力和负粘

24、滞力应该予以考虑。如果桩下没有持力层将会导致承载能力小于附录A中的允许值，此时应采用其它允许的方法进行分析和确认。4.2.2群桩 在可能的地方，桩距规定如下：群桩的承载能力不必降低到比单个桩体的总和的值小，而桩距的设置必须考虑到随着桩长的变化桩与桩之间的相互影响。4.3 静态抗力分析除了其他用于确定桩基承载能力的分析方法以外，一种静态的抗力分析方法应该被提倡。通过该工程分析法来确定桩土承载能力，但该法要求土体参数必须已知而且可靠。这些土体参数主要通过相近土体的档案资料及工程经验或者通过现场试验或者实验室试验获得。分析过程中必须考虑桩体施工方法、群桩效应、桩体与土体的接触作用影响、地下水潜在的起

25、伏现象、地震活动、波的运动、循环运动、冲刷作用、地下水作用、开挖作用、强度集中释放、打入桩作用。静态抗力分析必须考虑允许的工程规定，并需要利用适当的土体和材料强度参数。该法分析计算了在每个合理的土层中沿着桩轴方向的摩擦力和粘聚力。对于压缩桩，将上述力添加到桩顶的承载能力中。对于潜在的持力层的组合以及桩体和在桩顶以下的潜在过压力层也应该在静态分析中得以考虑。在侧向荷载的作用下，侧向承载能力也应进行分析。分析中所用到的土体或者地层材料参数数据主要来源于有代表性的地层在侧向抗力作用下的变形试验案例、完整的荷载试验、近似材料的公认数据。变形和承载能力分析应该考虑到桩土作用。4.3.1荷载下的桩体位移

26、静态分析必须考虑桩体在荷载的作用下的竖向和横向变形。对此，必须采用一种允许的方法进行分析。如果预测变形过大而无法接受或变形导致有害倾斜或结构的不稳定，基础必须重新设计以排除这些变形危害。4.4 负摩擦合理的地下勘察、测试、静态分析方法可用于检测在结构使用年限以内的导致桩体上产生负摩阻力的地层沉降。在桩基设计中，类似的负摩阻应该设法减少或阻止其传播到桩体上。4.5 桩荷载测试4.5.1 荷载测试设计承载力 单桩的压力、拉力、侧向设计压力应在静载试验中得以确定和证实。动态试验可用于估计桩的承载力、打桩压力、和轴心完整性。工程师应要求在所有情况下利用静态桩载试验来确定设计承载力、施工承载力，以及其他

27、不确定状况。若工程师充分认为动态方法在某特定工程的有效性高，那么动态试验方法及分析可予以使用。鼓励工程师指定的桩体抗力达到静态抗力分析试验的失效值，最小不能小于预计设计荷载的百分之三百。桩体破坏测试试验提供了有价值的信息，这些信息允许以测量桩土接触为基础进行设计。通过测试，桩长经常被缩短，从而形成节约。4.5.2动态测试 在打桩过程和复打过程中，动态测试和分析应与静态方法相结合。这一过程的原理是一维弹性压力波的传播法则。类似的方法提供了手段和数据，可用来计算桩体承载能力、评价打桩系统、判断桩轴结构无损、计算静态桩承载力、打桩力。该测试方法被称为高压力动态测试。任何类似的测试应遵照美国材料试验协

28、会的D4945规定以及满足特定工程特定要求。低压力动态测试用于分析桩体结构无损。该测试一般由用小锤锤击时桩顶动态响应的测量和随后的数据以及一维压力波传播规律下的分析组成。动态分析测试并非唯一的估计桩基承载能力的方法，至少，该法应与以适当的材料参数为基础的静态设计分析方法相组合。（参见第4.5.1节，关注静态载荷试验的使用。）4.5.3 静态载荷试验4.5.3.1 静态压载试验 当用压载试验确定单桩承载能力时，试验一般参照美国材料试验协会D1143，但当工程有特殊要求的时，需另外考虑。试验项目的要求应由工程师专门制定。这些要求应包括：桩基测试数量、特殊试验程序，未破坏时的最大测试荷载、允许偏向、

29、合格桩体的验收准则（包括加上载荷后和撤去载荷后的情况）。荷载试验的最终解释要在工程师的指导下进行。设计荷载的确定应考虑到允许的结构位移，应该考虑到已有的工程法规。4.5.3.2静态拉应力测试 单桩的承载力上升主要取决于外加荷载，类似的测试需参考美国材料试验协会D3689，且应针对特殊情况单独考虑。测试项目的最小值应当由工程师根据具体情况确定，这些要求应包括：4.5.3.3静态侧向荷载测试 单桩的侧向荷载承载力主要取决于外加水平荷载，类似的测试需参考美国材料试验协会D3689，且应针对特殊情况单独考虑。桩基测试数量、特殊试验程序、未破坏时的最大测试荷载、允许偏向、合格桩体的验收准则（包括加上载荷后和撤去载荷后的情况）。当在单桩上进行试验作用时，必须对其进行下述分析：桩头束缚、同一时刻轴向荷载、群桩效应。4.5.3.4桩载试验时间 桩基施工会对原状土体结构情况产生影响。其影响程度大小主要取决于土体类型、桩型、桩位、施工方法。静态或动态试验在测试