8.桩基础与深基础
8.1概述
8.1.1桩基础与深基础适用范围
一般低层和多层工业与民用建筑物尽量采用天然地基浅基础，因为浅基础技术简单，造价低，工期短。
1．天然地基土质软弱
若遇天然地基土质软弱，设计天然地基浅基础不满足地基承载力或变形的要求，或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许时，则可采用桩基础或深基础。 2．高层建筑
高层建筑，尤其超高层建筑设计的一个重要问题是：必须满足地基基础稳定性要求。在地震区，基础埋置深度d不应小于建筑物高度的
1，采用浅基础，难以满足此要求，15只能用桩基础或深基础。 3.重型设备
重型设备或超重型设备置于一般的天然地基浅基础上，地基将发生强度破坏。例如，上海宝钢一号高炉，总重量高达50 000t，地基为软弱淤泥质土，地基承载力仅80kPa。若此高炉置于天然地基浅基础上，必将发生地基强度破坏和极大的地基变形，无法使用，因此采用大直径钢管桩，直径914mm，桩深度60m。共144根钢管桩才满足高炉的正常运用。
8.1.2深基础的类型
常用的深基础类型包括：桩基础，大直径桩墩基础，沉井基础，地下连续墙，箱桩基础和高层建筑深基坑护坡工程等。其中以桩基础应用最广，作为本章的重点。
在建国初期，曾在一些特殊的工程采用沉箱深基础。例如，上海闸北电厂在黄浦江边修建大型水泵房。北京北太平庄有色金属研究院重型设备基础，以及解放前杭州钱塘江大桥桥墩等采用沉箱基础获得成功，但由于沉箱施工设备多、技术复杂，且工人需在高压压缩空气的环境中劳动，目前沉箱基础几乎不用，故本书从略。
8.1.3深基础的特点
深基础与浅基础相比较，具有下列特点： （1）深基础施工方法较复杂
顾名思义，深基础的埋置深度较大，一般基础埋深大于5m的称为深基础。 深基础通常需要考虑基础侧壁的摩擦力，而浅基础无需考虑基础侧壁摩擦力。
深基础采用特殊的结构形式、特殊的施工方法，而浅基础一般采用开挖基坑的简单方法。
（2）深基础的地基承载力高
一方面由于深基础选择地基深层较坚实土层作为建筑物的持力层，地基承载力本来就.高；由于埋置深度大、承载力经过深度修正，有大幅度提高；而且深基础不仅基底土层有较高的承载能力，而且其四周侧壁的摩阻力也具有一定的承载能力。因此，深基础的地基承载力较高。
（3）深基础施工需专门设备
例如预制桩施工需打桩设备，灌注桩施工需成孔设备；沉井基础施工，需要现场浇筑混凝土的设备、井点降水、沉降观测及纠倾等一整套设备。 （4）深基础技术较复杂
深基础需进行特殊结构设计；施工需专业技术人员负责，如发现问题，应及时处理。
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例如，沉井施工下沉，如发现沉井倾斜，应立即采取有效措施纠倾。 （5）深基础的造价往往较高
基础各方案应认真进行经济分析。如上所述，通常只有在天然地基浅基础无法满足建筑物的安全使用的情况下，才采用深基础工程。 （6）深基础的工期较长
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8.2桩及桩基础的分类
8.2.1按承载性状分类
1.摩擦型桩： 1）摩擦桩：
在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计； 2）端承摩擦桩：
在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。 2.端承型桩： 1）端承桩：
在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计； 2）摩擦端承桩：
在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。
8.2.2按成桩方法分类
大量工程实践表明：成桩挤土效应对桩的承载力、成桩质量控制与环境等有很大影响，因此，按成桩方法和成桩过程的挤土效应将桩分为下列三类：
1.非挤土桩：
成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩，成桩方法有干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；这类非挤土桩施工方法是，首先清除桩位的土，然后在桩孔中灌注混凝土成桩，如人工挖孔扩底桩。
2.部分挤土桩：
成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。有长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩；
3.挤土桩：
成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，这类桩称为挤土桩。有沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。
应当注意，在饱和软土中设置挤土桩，如设计和施工不当，就会产生明显的挤土效应，导致未初凝的灌注桩桩身缩小乃至断裂，桩上涌和移位，地面隆起，从而降低桩的承载力，有时还会损坏邻近建筑物；桩基施工后，还可能因饱和软土中孔隙水压力消散，土层产生再固结沉降，使桩产生负摩阻力，降低桩基承载力，增大桩基的沉降。
挤土桩若设计和施工得当，可收到良好的技术经济效果，如在非饱和松散土中采用挤土桩，其承载力明显高于非挤土桩。因此，正确地选择成桩方法和工艺是桩基设计中的重要环节。
8.2.3按桩径（设计直径d）大小分类：
1．小直径桩：
1）定义：桩径d ≤250mm； 2）特点
由于桩径小，沉桩的施工机械、施工场地与施工方法比较简单。 3）用途
适用于中小型工程和基础加固。 2.中等直径桩：
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1）定义：250mm< d <800mm； 2）用途
中等直径桩的承载力大，因此，长期以来在工业与民用建筑中大量使用。这类桩的成桩方法和施工工艺种类很多，为量大面广的最主要的桩型。
3.大直径桩：
1）定义： d ≥800mm 2）特点
因为桩径大，而且桩端还可扩大，因此单桩承载力高。大直径桩多为端承型桩。可以实现-柱-桩的优良结构型式。
3）用途
通常用于高层建筑、重型设备基础。 4）施工要点
大直径桩每一根桩的施工质量都必须切实保证。要求每一根桩作施工记录，进行质量检验须将虚土清除干净，再下钢筋笼，并用商品混凝土一次浇成，不得留施工冷缝。
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8.3桩的承载力
8.3.1单桩竖向极限承载力标准值
1.一般规定
1）建筑桩基设计等级
根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度，应将桩基设计分为表8-3-1所列的三个设计等级。桩基设计时，应根据表8-3-1确定设计等级。
表8-3-1 建筑桩基设计等级 设计等级 建筑类型 （1）重要的建筑 （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7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 除甲级、丙级以外的建筑 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑 甲级 乙级 丙级 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技术措施。桩基设计等级是根据建筑物规模、体型与功能特征、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。
甲级建筑桩基，第一类是（1）重要的建筑；（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑。这类建筑物的特点是荷载大、重心高、风载和地震作用水平剪力大，设计时应选择基桩承载力变幅大、布桩具有较大灵活性的桩型，基础埋置深度足够大，严格控制桩基的整体倾斜和稳定。第二类是（3）体型复杂且层数相差超过10层的高低层（含纯地下室）连体建筑物；（4）20层以上框架－核心筒结构及其他对于差异沉降有特殊要求的建筑物。这类建筑物由于荷载与刚度分布极为不均，抵抗和适应差异变形的性能较差，或使用功能上对变形有特殊要求（如冷藏库、精密生产工艺的多层厂房、液面控制严格的贮液罐体、精密机床和透平设备基础等）的建（构）筑物桩基，须严格控制差异变形乃至沉降量。桩基设计中，首先，概念设计要遵循变刚度调平设计原则；其二，在概念设计的基础上要进行上部结构—承台—桩土的共同作用分析，计算沉降等值线、承台内力和配筋。第三类是（5）场地和地基条件复杂的一般建筑物及坡地、岸边建筑；（6）对相邻既有工程影响较大的建筑物。这类建筑物自身无特殊性，但由于场地条件、环境条件的特殊性，应按桩基设计等级甲级设计。如场地处于岸边高坡、地基为半填半挖、基底同置于岩石和土质地层、岩溶极为发育且岩面起伏很大、桩身范围有较厚自重湿陷性黄土或可液化土等等，这种情况下首先应把握好桩基的概念设计，控制差异变形和整体稳定、考虑负摩阻力等至关重要；又如在相邻既有工程的场地上建造新建筑物，包括基础跨越地铁、基础埋深大于紧邻的重要或高层建筑物等，此时如何确定桩基传递荷载和施工不致影响既有建筑物的安全成为设计施工应予控制的关键因素。
丙级建筑桩基的要素同时包含两方面，一是场地和地基条件简单，二是荷载分布较均
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匀、体型简单的七层及七层以下一般建筑；桩基设计较简单，计算内容可视具体情况简略。
乙级建筑桩基，为甲级、丙级以外的建筑桩基，设计较甲级简单，计算内容应根据场地与地基条件、建筑物类型酌定。
2）设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定： ①设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； ②设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试验确定；
③设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。 本条说明不同桩基设计等级对于单桩竖向极限承载力标准值确定方法的要求。
目前对单桩竖向极限承载力计算受土强度参数、成桩工艺、计算模式不确定性影响的可靠度分析仍处于探索阶段的情况下，单桩竖向极限承载力仍以原位原型试验为最可靠的确定方法，其次是利用地质条件相同的试桩资料和原位测试及端阻力、侧阻力与土的物理指标的经验关系参数确定。对于不同桩基设计等级应采用不同可靠性水准的单桩竖向极限承载力确定的方法。
单桩竖向极限承载力的确定，要把握两点，一是以单桩静载试验为主要依据，二是要重视综合判定的思想。因为静载试验一则数量少，二则在很多情况下如地下室土方尚未开挖，设计前进行完全与实际条件相符的试验不可能。因此，在设计过程中，离不开综合判定。
本规范规定采用单桩极限承载力标准值作为桩基承载力设计计算的基本参数。试验单桩极限承载力标准值指通过不少于2根的单桩现场静载试验确定的，反映特定地质条件、桩型与工艺、几何尺寸的单桩极限承载力代表值。计算单桩极限承载力标准值指根据特定地质条件、桩型与工艺、几何尺寸、以极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值的统计经验值计算的单桩极限承载力标准值。
3）单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定：
①单桩竖向静载试验应按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行； ②对于大直径端承型桩，也可通过深层平板（平板直径应与孔径一致）载荷试验确定极限端阻力；
③对于嵌岩桩，可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值，也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；
④桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系，以经验参数法确定单桩竖向极限承载力。
本条主旨是说明单桩竖向极限承载力标准值及其参数包括侧阻力、端阻力以及嵌岩桩嵌岩段的侧阻力、端阻力如何根据具体情况通过试验直接测定，并建立承载力参数与土层物性指标、静探等原位测试指标的相关关系以及岩石侧阻、端阻与饱和单轴抗压强度等的相关关系。直径为0.3m的嵌岩短墩试验，其嵌岩深度根据岩层软硬程度确定。 2.按静载荷载试验确定单桩竖向极限承载力
1）试验加卸载方式应符合下列规定： ①加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2 倍。
②卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2 倍，逐级等量卸载。
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③加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。
为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。
2）慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：
①每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min 测读桩顶沉降量，以后每隔30min 测读一次。
②试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min 开始，按1.5h 连续三次每30min 的沉降观测值计算）。
③当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。
④卸载时，每级荷载维持lh，按第15、30、60min 测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15， 30min，以后每隔30min 测读一次
施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。
快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少为1h，是否延长维持荷载时间应根据桩顶沉降收敛情况确定。
3）当出现下列情况之一时，可终止加载：
①某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。 注：当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm 时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。 ②某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2 倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。
③已达到设计要求的最大加载量。
④当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。
⑤当荷载—沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。 4）检测数据的整理应符合下列规定：
①确定单桩竖向抗压承载力时，应绘制竖向荷载-沉降（Q—s )、沉降-时间对数（s—lgt）曲线，需要时也可绘制其他辅助分析所需曲线
②当进行桩身应力、应变和桩底反力测定时，应整理出有关数据的记录表，并按《建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003》附录A绘制桩身轴力分布图，计算不同土层的分层侧摩阻力和端阻力值。
5）单桩竖向抗压极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定：
①根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q—s曲线，取其发生明显陡降的起始点
对应的荷载值。
②根据沉降随时间变化的特征确定：取s—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载
值。
③出现某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2 倍，且经24h尚
未达到相对稳定标准的情况，取前一级荷载值。 ④对于缓变型Q—s曲线可根据沉降量确定，宜取S＝40mm 对应的荷载值；当桩长大于40m
时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mmm 的桩，可取s=0.05D（D 为桩端直径）对应的荷载值。 注：当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取
最大试验荷载值。
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5）单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应符合下列规定：
①参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗
压极限承载力。
②当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必
要时可增加试桩数量。
③对桩数为3 根或3 根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3 根时，应取低值。 6）单桩竖向抗压承载力特征值Ra
单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra，应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。 3.经验参数法
当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时， 1)对一般预制桩及灌注桩 宜按下式估算：
Quk?Qsk?Qpk?u?qsikli?qpkAp （8-3-1）
式中 qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表8-3-2取值；
qpk——极限端阻力标准值，如无当地经验时，可按表8-3-3取值
表8-3-2 桩的极限侧阻力标准值qsik (kPa) 土的名称 填土 淤泥 淤泥质土 流塑 软塑 可塑 硬可塑 硬塑 坚硬 土的状态 IL>1 0.75< IL≤1 0.50< IL≤0.75 0.25 泥浆护壁钻（冲）孔桩 20～28 12～18 20～28 21～38 38～53 53～68 68～84 84～96 96～102 12～30 30～70 24～42 42～62 62～82 22～46 46～64 64～86 53～72 72～94 74～95 95～116 50～90 116～130 135～150 140～170 80～100 120～140 140～200 160～240 干作业钻孔桩 20～28 12～18 20～28 21～38 38～53 53～66 66～82 82～94 94～104 12～30 30～70 24～42 42～62 62～82 22～46 46～64 64～86 53～72 72～94 76～98 98～120 60～100 112～130 135～150 150～170 80～100 120～150 140～220 160～260 黏性土 红黏土 0.7 注：1 对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力； 2 aw为含水比，aw?w/wl，w为土的天然含水量，wl为土的液限； 3 N为标准贯入击数；N63.5为重型圆锥动力触探击数； 4 全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为frk≤15MPa 、frk>30MPa的岩 石。 9 表8-3-3 桩的极限端阻力标准值qpk（kPa） 土名称 土的状态 软塑 黏性土 可塑 硬可塑 硬塑 粉土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 角砾、圆砾 碎石、卵石 全风化软质岩 全风化硬质岩 强风化软质岩 强风化硬质岩 中密、密实 N>15 N63.5>10 N63.5>10 30 3全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩指其母岩分别为frk≤15MPa 、frk>30MPa的岩石。 10 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系计算单桩竖向极限承载力，核心问题是经验参数的收集，统计分析，力求涵盖不同桩型、地区、土质，具有一定的可靠性和较大适用性。 原《建筑桩基技术规范》JGJ94-94收集的试桩资料经筛选得到完整资料229根，涵盖11个省市。本次修订又共收集试桩资料416根，其中预制桩资料88根，水下钻（冲）孔灌注桩资料184根，干作业钻孔灌注桩资料144根。前后合计总试桩数为645根。以原规范表列qsik、qpk为基础对新收集到的资料进行试算调整，其间还参考了上海、天津、浙江、福建、深圳等省市地方标准给出的经验值，最终得到规范表所列各桩型的qsik、qpk经验值。 2）大直径桩 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直径桩单桩极限承载力标准值时，可按下式计算： Quk?Qsk?Qpk?u?siqsikli??pqpkAp (8-3-2) 式中 qsik——桩侧第i层土极限侧阻力标准值，如无当地经验值时，可按表8-3-2取值，对 于扩底桩变截面以上2d长度范围不计侧阻力； ?qpk——桩径为800mm的极限端阻力标准值，对于干作业挖孔（清底干净）可采用深 层载荷板试验确定；当不能进行深层载荷板试验时，可按表8-3-4取值； ?si、?p——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按表8-3-5取值。 u——桩身周长，当人工挖孔桩桩周护壁为振捣密实的混凝土时，桩身周长可按护 壁外直径计算。 关于大直径桩（d≥800mm）极限侧阻力和极限端阻力的尺寸效应 Ⅰ大直径桩端阻力的尺寸效应。大直径桩静载试验Q?S曲线均呈缓变型，反映出其端阻力以压剪变形为主导的渐进破坏。G.G.Meyerhof(1998)指出，砂土中大直径桩的极限端阻随桩径增大而呈双曲线减小。根据这一特性，将极限端阻的尺寸效应系数表示为 ???(式中 D—桩端直径； 0.8n) Dn—经验指数，对于粘性土、粉土，n?1/4；对于砂土、碎石土，n?1/3 图5.3-4为试验结果与上式计算端阻尺寸效应系数??的比较。 1.0D(m)8760.8n=41n=310.40.8( )Dn0.654321050100150q (kPa)sk中值0.2粘性土、含粘性土的粉砂中上密至密实粉细砂砂卵石1.02.03.0D(m)0 图5.3-4 大直径桩端阻尺寸效应系数?? 图5.3-5 砂、砾土中极限侧阻 与桩径D关系计算与试验比较 力随桩径的变化 11 Ⅱ大直径桩侧阻尺寸效应系数 桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线型减小（图5.3-5 H.Brand1.1988）。本规范建议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。 ?s?(0.8m) d式中 d－桩身直径； m－经验指数；粘性土、粉土m=1/5；砂土、碎石m=1/3。 表8-3-4 干作业挖孔桩（清底干净，D=800mm） 极限端阻力标准值qpk（kPa） 土名称 黏性土 0.25 为密实。 3 当桩的长径比l/d?8时，qpk宜取较低值。 4 当对沉降要求不严时，qpk可取高值。 表8-3-5 大直径灌注桩侧阻尺寸效应系数?si、端阻尺寸效应系数?p 土类型 黏性土、粉土 砂土、碎石类土 (0.8/d)1/5 (0.8/D)1/4 8.3.2基桩或复合基桩竖向承载力特征值 ?si ?p (0.8/d)1/3 (0.8/D)1/3 1.基桩、复合基桩定义 基桩：桩基础中的单桩。 复合基桩：单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。 2.群桩工作特点 当建筑物上部荷载远远大于单桩竖向承载力时，通常由多根桩组成群桩，共同承受上部荷载。群桩的受力情况与承载力计算，与单桩是否相同呢?下文将对此问题给出答案。 群桩效应 由图8-3-1的端承摩擦桩来加以说明。 12 图8-3-1端承摩擦桩应力传布 图8-3-1（a）为单桩受力情况，桩顶轴向荷载N，由桩端阻力与桩周摩擦力共同承受。 图8-3-1（b）为群桩受力情况，同样地每根桩的桩顶轴向荷载N，由桩端阻力与桩周摩擦力共同承受，但因桩的间距小，桩间摩擦力无法充分发挥作用，同时，在桩端产生应力叠加。因此，群桩的承载力小于单桩承载力与桩数的乘积，即: Rn?nR (8-3-3) 式中 Rn一群桩竖向承载力设计值，kN； n一群桩中的桩数； R一单桩竖向承载力设计值，kN Rn与nR之比值称为群桩效应系数。以?表示: ??Rn nR国内外进行的大量群桩模型试验和现场载荷试验表明，群桩效应系数与桩距、桩数、桩径、桩的入土长度、桩的排列、承台宽度及桩间土的性质等因素有关，其中以桩距为主要因素。 3.承台效应 摩擦型群桩在竖向荷载作用下，由于桩土相对位移，桩间土对承台产生一定竖向抗力，成为桩基竖向承载力的一部分而分担荷载，称此种效应为承台效应。承台底地基土承载力特征值发挥率为承台效应系数。 4．单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定： Ra?1Quk (8-3-4) K式中 Quk—单桩竖向极限承载力标准值； 13 K—安全系数，取K＝2。 关于桩基竖向承载力计算，本规范采用以综合安全系数K＝2取代原规范的荷载分项系数?G、?Q和抗力分项系数?s、?P，以单桩极限承载力Quk或极限侧阻力qsik、极限端阻力qpk、桩的几何参数ak为参数确定抗力，以荷载效应标准组合Sk为作用力的设计表达式： Sk?R?Quk,K? 或Sk?Rqsik,qpk,ak,k 采用上述承载力极限状态设计表达式，桩基安全度水准与《建筑桩基技术规范》JGJ94-94相比，有所提高。这是由于（1）建筑结构荷载规范的均布活载标准值较前提高了1/3（办公楼、住宅），荷载组合系数提高了17％；由此使以土的支承阻力制约的桩基承载力安全度有所提高。（2）基本组合的荷载分项系数由1.25提高至1.35（以永久荷载控制的情况）；（3）钢筋和混凝土强度设计值略有降低。以上（2）、（3）因素使桩基结构承载力安全度有所提高。 5.基桩或复合基桩竖向承载力特征值 1）对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。 2）对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值： ①上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物； ②对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物； ③按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区； ④软土地基的减沉复合疏桩基础。 减沉复合疏桩基础 composite foundation with settlement-reducing piles 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。 变刚度调平设计 optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement 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。 对于本条规定的考虑承台土抗力的四种情况：一是上部结构刚度较大、体形简单的建（构）筑物，由于其可适应较大的变形，承台分担的荷载份额往往也较大；二是对于差异变形适应性较强的排架结构和柔性构筑物桩基，采用考虑承台效应的复合桩基不致降低安全度；三是按变刚度调平原则设计的核心筒外围框架柱桩基，适当增加沉降、降低基桩支撑刚度，可达到减小差异沉降、降低承台外围基桩反力、减小承台整体弯距的目标；四是软土地区减沉复合疏桩基础，考虑承台效应按复合桩基设计是该方法的核心。以上四种情况，在近年工程实践中的应用已取得成功经验。 3）考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定： 不考虑地震作用时 R?Ra??cfakAc (8-3-5) 考虑地震作用时 R?Ra????a1.25?cfakAc (8-3-6) Ac?(A?nAps)/n (8-3-7) 式中 ?c—承台效应系数，可按表8-3-6取值； fak—承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值 按厚度加权的平均值； 14 Ac—计算基桩所对应的承台底净面积； Aps—为桩身截面面积； A—为承台计算域面积。对于柱下独立桩基，A为承台总面积；对于桩筏基础， A为柱、墙筏板的1/2跨距和悬臂边2.5倍筏板厚度所围成的面积；桩集 中布置于单片墙下的桩筏基础，取墙两边各1/2跨距围成的面积，按条基计算?c； 应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011?a—地基抗震承载力调整系数， 采用。 当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取?c?0。 表8-3-6 承台效应系数?c sa/d 3 4 5 Bc/l ≤0.4 0.4~0.8 ?0.8 6 0.32~0.38 0.38~0.44 0.44~0.50 0.50~0.60 >6 0.06~0.08 0.08~0.10 0.10~0.12 0.15~0.18 0.14~0.17 0.17~0.20 0.20~0.22 0.25~0.30 0.22~0.26 0.26~0.30 0.30~0.34 0.38~0.45 0.50~0.80 单排桩条形承台 注：1 表中sa/d为桩中心距与桩径之比；Bc/l为承台宽度与桩长之比。当计算基桩为非正方形排 列时，sa?A/n ，A为承台计算域面积，n为总桩数。 2 对于桩布置于墙下的箱、筏承台，?c可按单排桩条基取值。 3 对于单排桩条形承台，当承台宽度小于1.5d时，?c按非条形承台取值。 4 对于采用后注浆灌注桩的承台，?c宜取低值。 5 对于饱和黏性土中的挤土桩基、软土地基上的桩基承台，?c宜取低值的0.8倍。 15 关于承台效应及复合桩基承载力计算 1 承台效应系数 摩擦型群桩在竖向荷载作用下，由于桩土相对位移，桩间土对承台产生一定竖向抗力，成为桩基竖向承载力的一部分而分担荷载，称此种效应为承台效应。承台底地基土承载力特征值发挥率为承台效应系数。承台效应和承台效应系数随下列因素影响而变化。 （1）桩距大小。桩顶受荷载下沉时，桩周土受桩侧剪应力作用而产生竖向位移wr wr?1??snd qsdlnEor由上式看出，桩周土竖向位移随桩侧剪应力qs和桩径d增大而线性增加，随与桩中心距离r增大，呈自然对数关系减小，当距离r达到nd时，位移为零；而nd根据实测结果约为（6～10）d，随土的变形模量减小而减小。显然，土竖向位移愈小，土反力愈大，对于群桩，桩距愈大，土反力愈大。 （2）承台土抗力随承台宽度与桩长之比Bc/l减小而减小。现场原型试验表明，当承台 宽度与桩长之比较大时，承台土反力形成的压力泡包围整个桩群，由此导致桩侧阻力、端阻力发挥值降低，承台底土抗力随之加大。由图5.2-1看出，在相同桩数、桩距条件下，承台分担荷载比随Bc/l增大而增大。 （3）承台土抗力随区位和桩的排列而变化。承台内区（桩群包络线以内）由于桩土相互影响明显，土的竖向位移加大，导致内区土反力明显小于外区（承台悬挑部分），即呈马鞍形分布。从图5.2-2（a）还可看出，桩数由22增至32、42，承台分担荷载比Pc/P递减，这也反映出承台内、外区面积比随桩数增多而增大导致承台土抗力随之降低。对于单排桩条基，由于承台外区面积比大，故其土抗力显著大于多排桩桩基。图5.2-2所示多排和单排桩基承台分担荷载比明显不同证实了这一点。 图5.2-1 粉土中承台分担荷载比Pc/P随承台宽度与桩长比Bc/L的变化 16 图5.2-2 粉土中多排群桩和单排群桩承台分担荷载比 （4）承台土抗力随荷载的变化。由图5.2-1、图5.2-2看出，桩基受荷后承台底产生一定土抗力，随荷载增加土抗力及其荷载分担比的变化分二种模式。一种模式是，到达工作荷载?Pu/2?时，荷载分担比Pc/P趋于稳值，也就是说土抗力和荷载增速是同步的；这种变化模式出现于Bc/l≤1和多排桩。对于Bc/l>1和单排桩桩基属于第二种变化模式，Pc/P在荷载达到Pu/2后仍随荷载水平增大而持续增长；这说明这两种类型桩基承台土抗力的增速持续大于荷载增速。 （5）承台效应系数模型试验实测、工程实测与计算比较（表5.2-1、表5.2-1） 表5.2-1 承台效应系数模型试验实测与计算比较 桩径 土类 d(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 粉土 淤泥质粘粉粘 粉土 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 150 150 150 114 325 100 100 长径比 l/d 18 8 13 23 18 18 18 18 18 18 18 18 18 11 11 11 17.5 12.3 45 45 距径比 sa/d 3 3 3 3 4 6 3 3 3 3 3 3 3 3 3.75 5 3.5 4 3 4 桩数 r x m 3 x 3 3 x 3 3 x 3 3 x 3 3 x 3 3 x 3 1 x 4 2 x 4 3 x 4 4 x 4 2 x 2 1 x 6 3 x 3 6 x 6 5 x 5 4 x 4 3 x 9 2 x 2 4 x 4 4 x 4 17 承台宽与桩长比 Bc/l 0.50 1.125 0.692 0.391 0.611 0.833 0.167 0.333 0.507 0.667 0.333 0.167 0.500 1.55 1.55 1.55 0.50 1.55 0.267 0.333 承台底土承载力特征值 fak(kPa) 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 75 75 75 200 150 40 40 砾砂 砾砂 砾砂 粉粘 粉土 粘土 粘土 粉粘 桩端持力层 实测土抗力平均值 (kPa) 32 40 35 30 34 60 40 32 30 29 40 32 28 13.3 21.1 27.7 48 51 11.2 12.0 承台效应系数 实测ηC 0.26 0.32 0.28 0.24 0.27 0.48 0.32 0.26 0.24 0.23 0.32 0.26 0.22 0.18 0.28 0.37 0.24 0.34 0.28 0.30 计算ηC 0.16 0.18 0.16 0.14 0.22 0.44 0.30 0.14 0.15 0.16 0.14 0.14 0.15 0.18 0.23 0.37 0.19 0.24 0.13 0.21 序号 土 21 22 100 100 45 45 6 6 4 x 4 3 x 3 0.467 0.333 40 40 承台宽与桩长比 Bc/l 1.12 1.44 0.18 2.95 0.506 0.456 0.453 0.687 0.163 0.111 0.98 0.73 0.61 0.73 1.4 粘土 粘土 承台底土承载力特征值 fak(kPa) 80 90 60 90 80 80 80 80 79 79 110 110 110 110 120 14.4 16.4 计算承台效应系数 0.36 0.41 0.38 0.36 表5.2-2 承台效应系数工程实测与计算比较 桩径 建筑结构 d(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 22层框架－剪力墙 25层框架－剪力墙 独立柱基 20层剪力墙 12层剪力墙 16层框架－剪力墙 32层剪力墙 26层框架－核心筒 7层砖混 7层砖混 7层框架 7层框架 7层框架 7层框架 某油田塔基 550 450 400 400 450 500 500 609 400 400 380 380 380 380 325 桩长 l(m) 22.0 25.8 24.5 7.5 25.5 26.0 54.6 53.0 13.5 13.5 15.5 15.5 15.5 15.5 4.0 距径比 sa/d 3.29 3.94 3.55 3.75 3.82 3.14 4.31 4.26 4.6 4.6 4.15 4.3 4.4 4.3 5.5 承台平面尺寸 (m2) 42.7x24.7 37.0x37.0 5.6x4.4 29.7x16.7 25.5x12.9 44.2x12.3 27.5x24.5 38.7x36.4 439 335 14.7x17.7 10.5x39.6 9.1x36.3 10.5x39.6 φ=6.9 承台土抗力 计算pC 12 18 17.1 18.0 23.2 16.1 18.9 26.4 13.7 14.2 19.0 18.0 19.3 19.1 60 实测p C’ 13.4 25.3 17.7 20.4 33.8 15 19 29.4 14.4 18.5 19.5 24.5 32.1 19.4 66 序号 实测pC’ 计算pC 0.15 0.20 0.21 0.20 0.80 0.23 0.27 0.33 0.18 0.18 0.17 0.16 0.18 0.16 0.50 1.12 1.40 1.04 1.13 1.46 0.93 1.01 1.11 1.05 1.30 1.03 1.36 1.66 1.02 1.10 2 复合基桩承载力特征值 根据粉土、粉质粘土、软土地基群桩试验取得的承台土抗力的变化特征（表5.2-1），结合15项工程桩基承台土抗力实测结果（表5.2-2），给出承台效应系数?c。承台效应系数?c按距径比sa/d和承台宽度与桩长比Bc/l确定（规范表5.2.5）。相应于单根桩的承台抗力特征值为?cfakAc，由此得规范式（5.2.5-1）、（5.2.5-2）。对于单排条形桩基的?c，如前所述大于多排桩群桩，故单独给出其?c值。但对于承台宽度小于1.5d的条形基础，内区面积比大，故?c按非条基取值。上述承台土抗力计算方法，较JGJ 94-94简化，不区分承台内外区面积比。按该法计算，对于柱下独立桩基计算值偏小，对于大桩群筏形承台差别不大。Ac为计算基桩对应的承台底净面积。关于承台计算域A、基桩对应的承台面积Ac和承台效应系数?c，具体规定如下： （1）柱下独立桩基：A为全承台面积。 （2）桩筏、桩箱基础：按柱、墙侧1/2跨距，悬臂边取2.5倍板厚处确定计算域，桩距、桩径、桩长不同，采用上式分区计算，或取平均sa、Bc/l计算?c。 （3）桩集中布置于墙下的剪力墙高层建筑桩筏基础：计算域自墙两边外扩各1/2跨距，对于悬臂板自墙边外扩2.5倍板厚，按条基计算?c。 （4）对于按变刚度调平原则布桩的核心筒外围平板式和梁板式筏形承台复合桩基：计算域为自柱侧1/2跨，悬臂板边取2.5倍板厚处围成。 不能考虑承台效应的特殊条件：可液化土、湿陷性土、高灵度软土、欠固结土、新填土、沉桩引起孔隙水压力和土体隆起等，这是由于这些条件下承台土抗力随时可能消失。 对于考虑地震作用时，按规范式（5.2.5-2）计算复合基桩承载力特征值。由于地震作用下轴心竖向力作用下基桩承载力按规范式（5.2.1-3）提高25%，故地基土抗力乘以?a/1.25系数，其中?a为地基抗震承载力调整系数；除以1.25是与规范式（5.2.1-3）相适应的。 18 3 忽略侧阻和端阻的群桩效应的说明 影响桩基的竖向承载力的因素包含三个方面，一是基桩的承载力；二是桩土相互作用对于桩侧阻力和端阻力的影响，即侧阻和端阻的群桩效应；三是承台底土抗力分担荷载效应。对于第三部分，上面已就条文的规定作了说明。对于第二部分，在《建筑桩基技术规范》JGJ94-94中规定了侧阻的群桩效应系数?s，端阻的群桩效应系数?p。所给出的?s、?p源自不同土质中的群桩试验结果。其总的变化规律是：对于侧阻力，在粘性土中因群桩效应而削弱，即非挤土桩在常用桩距条件下?s小于1，在非密实的粉土、砂土中因群桩效应产生沉降硬化而增强，即?s大于1；对于端阻力，在粘性土和非粘性土中，均因相邻桩桩端土互逆的侧向变形而增强，即?p>1。但侧阻、端阻的综合群桩效应系数?sp对于非单一粘性土大于1，单一粘性土当桩距为3~4d时略小于1。计入承台土抗力的综合群桩效应系数略大于1，非粘性土群桩较粘性土更大一些。就实际工程而言，桩所穿越的土层往往是两种以上性质土层交互出现，且水平向变化不均，由此计算群桩效应确定承载力较为繁琐。另据美国、英国规范规定，当桩距sa≥3d时不考虑群桩效应。本规范第3.3.3条所规定的最小桩距除桩数少于3排和9根桩的非挤土端承桩群桩外，其余均不小于3d。鉴于此，本规范关于侧阻和端阻的群桩效应不予考虑，即取?s??p?1.0。这样处理，方便设计，多数情况下可留给工程更多安全储备。对单一粘性土中的小桩距低承台桩基，不应再另行计入承台效应。 关于群桩沉降变形的群桩效应，由于桩—桩、桩—土、土—桩、土—土的相互作用 导致桩群的竖向刚度降低，压缩层加深，沉降增大，则是概念设计布桩应考虑的问题。 19 8.4桩基基础设计 8.4.1选择桩的类型 1.确定桩的承载性状 根据建筑桩基的等级、规模、荷载大小，结合工程地质剖面图、各土层的性质与层厚，确定桩的受力工作类型。例如，温州市水心住宅区地表为粉质粘土，层厚为1.5m,第②层为淤泥，层厚达22m。第③层为坚实土层。如为低层房屋，可采用摩擦桩；如为大中型工程，可用端承摩擦桩，长桩穿透软弱层，桩端进人坚实土层。 2.选择桩的材料与施工方法 根据当地材料供应、施工机具与技术水平、造价、工期及场地环境等具体情况，选择桩的材料与施工方法。例如，中小型工程可用素混凝土灌注桩，以节省投资。如为大工程则应采用钢筋混凝土桩，通常用锤击法施工。深基槽护坡桩有一次性混凝土灌注桩与多次使用的钢板桩两种类型供比较。北京医院新建的高级干部病房，因考虑打钢板桩噪音污染，影响住院病人休养，选择了混凝土灌注桩护坡。对于高层建筑与重型设备基础，则可考虑选用扩底桩。 3.应避免基桩选型常见误区 （1）凡嵌岩桩必为端承桩 将嵌岩桩一律视为端承桩会导致将桩端嵌岩深度不必要地加大，施工周期延长，造价增加。 （2）将挤土灌注桩应用于高层建筑 沉管挤土灌注桩无需排土排浆，造价低。上世纪80年代曾风行于南方各省，由于设计施工对于这类桩的挤土效应认识不足，造成的事故极多，因而21世纪以来趋于淘汰。然而，重温这类桩使用不当的教训仍属必要。某28层建筑，框架－剪力墙结构；场地地层自上而下为饱和粉质粘土、粉土、粘土；采用Φ500、l=22m、沉管灌注桩，梁板式筏形承台，桩距3.6d，均匀满堂布桩；成桩过程出现明显地面隆起和桩上浮；建至12层底板即开裂，建成后梁板式筏形承台的主次梁及部分与核心筒相连的框架梁开裂。最后采取加固措施，将梁板式筏形承台主次梁两侧加焊钢板，梁与梁之间充填混凝土变为平板式筏形承台。 鉴于沉管灌注桩应用不当的普遍性及其严重后果，本次规范修订中，严格控制沉管灌注桩的应用范围，在软土地区仅限于多层住宅单排桩条基使用。 （3）预制桩的质量稳定性高于灌注桩 近年来，由于沉管灌注桩事故频发，PHC和PC管桩迅猛发展，取代沉管灌注桩。毋庸置疑，预应力管桩不存在缩颈、夹泥等质量问题，其质量稳定性优于沉管灌注桩，但是与钻、挖、冲孔灌注桩比较则不然。首先，沉桩过程的挤土效应常常导致断桩（接头处）、桩端上浮、增大沉降，以及对周边建筑物和市政设施造成破坏等；其次，预制桩不能穿透硬夹层，往往使得桩长过短，持力层不理想，导致沉降过大；其三，预制桩的桩径、桩长、单桩承载力可调范围小，不能或难于按变刚度调平原则优化设计。因此，预制桩的使用要因地、因工程对象制宜。 （4）人工挖孔桩质量稳定可靠 人工挖孔桩在低水位非饱和土中成孔，可进行彻底清孔，直观检查持力层，因此质量稳定性较高。但是，设计者对于高水位条件下采用人工挖孔桩的潜在隐患认识不足。有的边挖孔边抽水，以至将桩侧细颗粒淘走，引起地面下沉，甚至导致护壁整体滑脱，造成人身事故；还有的将相邻桩新灌注混凝土的水泥颗粒带走，造成离析；在流动性淤泥中实施强制性挖孔，引起大量淤泥发生侧向流动，导致土体滑移将桩体推歪、推断。 （5）灌注桩不适当扩底 20 扩底桩用于持力层较好、桩较短的端承型灌注桩，可取得较好的技术经济效益。但是，若将扩底不适当应用，则可能走进误区。如：在饱和单轴抗压强度高于桩身混凝土强度的基岩中扩底，是不必要的；在桩侧土层较好、桩长较大的情况下扩底，一则损失扩底端以上部分侧阻力，二则增加扩底费用，可能得失相当或失大于得；将扩底端放置于有软弱下卧层的薄硬土层上，既无增强效应，还可能留下安全隐患。 近年来，全国各地研发的新桩型，有的已取得一定的工程应用经验，编制了推荐性专业标准或企业标准，各有其适用条件。由于选用不当，造成事故者也不鲜见。 8.4.2确定桩的规格与单桩竖向承载力 1.确定桩的规格 （1）桩的长度 应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土，不宜小于1d。桩顶嵌入承台，以此确定桩长。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。例如，天津市海滨保税区一公司筹建办公与库房综合楼。地基表层为人工填土层，层厚约5m；第②层为海相沉积层淤泥与淤泥质土，层厚约13m；第③层为中密状态的粉土与粉质粘土，层厚超过10m。根据以.上条件，桩长定为18m，考虑当地冻深，桩承台埋深1.0m，用送桩器送入地面下lm；桩端进入粉土层约lm。 对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。 (2)桩的横截面面积 桩的横截面面积根据桩顶荷载大小与当地施工机具及建筑经验确定。如为钢筋混凝土预制桩：中小工程常用250mm×250mm或300mm×300mm大工程常用350mrn×350mm或400mm×400mrn。若小工程用大截面桩，则浪费；大工程用小截面桩，因单桩承载力低，需要桩的数量增多，不仅桩的排列难、承台尺寸大，而且打桩费工，不可取。 2．确定单桩竖向承载力 根据建筑场地的地基土层性质和确定的桩型与规格，可按“8. 3桩的承载力”一节确定单桩竖向承载力。 8.4.3计算桩的数量进行平面布置 1.桩的数量估算 (8-4-1) 式中：Fk—荷载效应标准组合下，作用于桩基承台顶面的竖向力； R—基桩或复合基桩竖向承载力特征值； ?—桩基偏心受压系数，通常取1.1～1.2。 2.桩的平面布置 基桩的布置宜符合下列条件： 1）基桩的最小中心距应符合表8-4-1的规定；当施工中采取减小挤土效应的可靠措施时，可根据当地经验适当减小。 21 n??FkR 表8-4-1 桩的最小中心距 排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基 其他情况 土类与成桩工艺 非挤土灌注桩 部分挤土桩 挤土桩 非饱和土 饱和黏性土 3.0d 3.5d 4.0d 4.5d 2D或D+2.0m(当D>2m) 2.2D且4.0d 2.5D且4.5d 3.0d 3.0d 3.5d 4.0d 1.5 D或D+1.5m(当D>2m) 2.0D且3.5d 2.2D且4.0d 钻、挖孔扩底桩 沉管夯扩、钻孔挤扩桩 非饱和土 饱和黏性土 1 d —圆桩直径或方桩边长，D—扩大端设计直径。 注：○ 2当纵横向桩距不相等时，其最小中心距应满足“其他情况”一栏的规定。 ○ 3当为端承型桩时，非挤土灌注桩的“其他情况”一栏可减小至2.5d。 ○ 2）排列基桩时，宜使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合，并使基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。 3）对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）基础，宜将桩布置于墙下。 4）对于框架－核心筒结构桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，外围框架柱宜采用复合桩基，桩长宜小于核心筒下基桩（有合适桩端持力层时）。 3.承台的平面尺寸 桩基承台的构造，应满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构要求，尚应符合下列要求： 独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。对于墙下条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。 8.4.4桩基础验算 1.一般规定 1）桩基应根据具体条件分别进行下列承载能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按吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩应进行局部压屈验算； 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计算； ⑥对于抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算。 2）下列建筑桩基应进行沉降计算： 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平面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。 2.单桩承载力验算（竖向） 1）桩顶作用效应计算 22 对于一般建筑物和受水平力（包括力矩与水平剪力）较小的高层建筑群桩基础，应按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应： ①轴心竖向力作用下 Nk?Fk?Gk (8-4-2) n ②偏心竖向力作用下 NikFk?GkMxkyiMykxi???22 (8-4-3) nyx?j?j ③水平力 Hik?Hk (8-4-4) n 式中 Fk——荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力； Gk——桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水 的浮力； Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力； Nik——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力； Mxk、Myk——荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、 y主轴的力矩； xi、xj、yi、yj——第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离； Hk——荷载效应标准组合下，作用于桩基承台底面的水平力； Hik——荷载效应标准组合下，作用于第i基桩或复合基桩的水平力； n——桩基中的桩数。 2）桩基竖向承载力计算 桩基竖向承载力计算应符合下列要求： ①荷载效应标准组合： 轴心竖向力作用下 Nk?R (8-4-5) 偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式的要求： Nkmax?1.2R (8-4-6) ②地震作用效应和荷载效应标准组合： 轴心竖向力作用下 NEk?1.25R (8-4-7) 偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的要求： NEkmax?1.5R (8-4-8) 式中 Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力； Nkmax——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力； 23 NEk——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的平均竖向力； NEkmax——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的最大竖向力； R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。 关于桩基竖向承载力计算，本规范采用以综合安全系数K＝2取代原规范的荷载分项系数?G、?Q和抗力分项系数?s、?P，以单桩极限承载力Quk或极限侧阻力qsik、极限端阻力qpk、桩的几何参数ak为参数确定抗力，以荷载效应标准组合Sk为作用力的设计表达式： Sk?R?Quk,K? 或Sk?Rqsik,qpk,ak,k 采用上述承载力极限状态设计表达式，桩基安全度水准与《建筑桩基技术规范》JGJ94-94相比，有所提高。这是由于（1）建筑结构荷载规范的均布活载标准值较前提高了1/3（办公楼、住宅），荷载组合系数提高了17％；由此使以土的支承阻力制约的桩基承载力安全度有所提高。（2）基本组合的荷载分项系数由1.25提高至1.35（以永久荷载控制的情况）；（3）钢筋和混凝土强度设计值略有降低。以上（2）、（3）因素使桩基结构承载力安全度有所提高。 3.桩基沉降计算 1）建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值。 2）桩基沉降变形可用下列指标表示： ① 沉降量； ② 沉降差； ③整体倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值； ④局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比 值。 3）计算桩基沉降变形时，桩基变形指标应按下列规定选用： ①由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制； ②对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制； ③当其结构为框架、框架－剪力墙、框架－核心筒结构时，尚应控制柱（墙）之间的差异沉降。 4） 建筑桩基沉降变形允许值，应按表8-4-2规定采用。 表8-4-2 建筑桩基沉降变形允许值 变形特征 砌体承重结构基础的局部倾斜 各类建筑相邻柱（墙）基的沉降差 (1)框架、框架－剪力墙、框架－核心筒结构 (2)砌体墙填充的边排柱 (3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构 单层排架结构(柱距为6m)桩基的沉降量(mm) 桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑) 纵向 横向 Hg?24 ??允许值 0.002 0.002l0 0.0007l0 0.005l0 120 0.004 0.003 24?Hg?60 60?Hg?100 Hg?100 多层和高层建筑的整体倾斜 0.004 0.003 0.0025 0.002 24 Hg?20 高耸结构桩基的整体倾斜 20?Hg?50 50?Hg?100 100?Hg?150 150?Hg?200 200?Hg?250 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 350 250 150 200 Hg?100 高耸结构基础的沉降量(mm) 体型简单的剪力墙结构 高层建筑桩基最大沉降量(mm) 100?Hg?200 200?Hg?250 — 注：l0为相邻柱（墙）二测点间距离，Hg为自室外地面算起的建筑物高度。 5）对于本规范表8-4-2中未包括的建筑桩基沉降沉降变形允许值，应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定。 4.特殊条件下桩基竖向承载力验算 1）软弱下卧层验算 对于桩距不超过6d的群桩基础，桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的软弱下卧层时，可按下列公式验算软弱下卧层的承载力（图8-4-1）: ?z??mz?faz (8-4-9) ?Fk?Gk??32?A0?B0???qsikli?z??A0?2t?tg???B0?2t?tg?? (8-4-10) 式中 ?z——作用于软弱下卧层顶面的附加应力； ?m——软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)的厚度加权平均值； t——硬持力层厚度； faz——软弱下卧层经深度z修正的地基承载力特征值； A0、B0——桩群外缘矩形底面的长、短边边长； qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值，无当地经验时，可根据成桩工艺按表8-3-2 取值； ? ——桩端硬持力层压力扩散角，按表8-4-3取值。 表8-4-3 桩端硬持力层压力扩散角? Es1/Es2 t?0.25B0 t?0.50B0 1 40 120 3 60 230 5 100 250 10 200 300 注： ① Es1、Es2为硬持力层、软弱下卧层的压缩模量； ② 当t?0.25B0时，取?＝0o，必要时，宜通过试验确定；当0.25B0 时，可内插取值。 25 θ AoAo+2ttgθθ硬持力层软弱下卧层tZ 图8-4-1 软弱下卧层承载力验算 （桩距不超过6d的群桩，当桩端平面以下软弱下卧层承载力与桩端持力层相差过大（低于持力层的1/3）且荷载引起的局部压力超出其承载力过多时，将引起软弱下卧层侧向挤出，桩基偏沉，严重者引起整体失稳。对于本条软弱下卧层承载力验算公式着重说明四点： （1）验算范围。规定在桩端平面以下受力层范围存在低于持力层承载力1/3的软弱下卧层。实际工程持力层以下存在相对软弱土层是常见现象，只有当强度相差过大时才有必要验算。因下卧层地基承载力与桩端持力层差异过小，土体的塑性挤出和失稳也不致出现。 （2）传递至桩端平面的荷载，按扣除实体基础外表面总极限侧阻力的3/4而非1/2总极限侧阻力。这是主要考虑荷载传递机理，在软弱下卧层进入临界状态前基桩侧阻平均值已接近于极限。 （3）桩端荷载扩散。持力层刚度愈大扩散角愈大这是基本性状，这里所规定的压力扩散角与《建筑地基基础设计规范》GB 50007一致。 （4）软弱下卧层承载力只进行深度修正。这是因为下卧层受压区应力分布并非均匀，呈内大外小，不应作宽度修正；考虑到承台底面以上土已挖除且可能和土体脱空，因此修正深度从承台底部计算至软弱土层顶面。另外，既然是软弱下卧层，即多为软弱粘性土，故深度修正系数取1.0。） 2）负摩阻力计算 Ⅰ概念 ①负摩阻力 由于某种原因使桩周土的沉降大于桩身的沉降时，桩身相对于桩周土的位移向上，桩侧摩阻力则向下，即桩侧负摩阻力，相当于增加了作用在桩上的荷载。 ②中性点 桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。 ③下拉荷载 对于单桩基础，中性点以上负摩阻力的累计值。 Ⅱ产生负摩阻力的条件 符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力： ①桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时； ②桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时； 26 L ③由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。 Ⅲ考虑负摩阻力基桩承载力计算 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。 ① 对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力： Nk?Ra (8-4-11) n②对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载Qg， 并可按下式验算基桩承载力： nNk?Qg?Ra (8-4-12) ③当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入 附加荷载验算桩基沉降。 注：本条中基桩的竖向承载力特征值Ra只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。 （桩周负摩阻力对基桩承载力和沉降的影响，取决于桩周负摩阻力强度、桩的竖向承载类型，因此分三种情况验算。 1 对于摩擦型桩，由于受负摩阻力沉降增大，中性点随之上移，即负摩阻力、中性点与桩顶荷载处于动态平衡。作为一种简化，取假想中性点（按桩端持力层性质取值）以上摩阻力为零验算基桩承载力。 2 对于端承型桩，由于桩受负摩阻力后桩不发生沉降或沉降量很小，桩土无相对位移或相对位移很小，中性点无变化，故负摩阻力构成的下拉荷载应作为附加荷载考虑。 3 当土层分布不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，由于下拉荷载是附加荷载的一部分，故应将其计入附加荷载进行沉降验算。） Ⅳ下拉荷载计算 桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资料时可按下列规定计算： ①中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标准值，可按下列公式计算： nqsi??ni?i' (8-4-13) ''当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时：?i???i 当地面分布大面积荷载时：?i?p???i ??i???m?zm??i?zi (8-4-14) 'm?1n式中 qsi —第i层土桩侧负摩阻力标准值；当按式 (8-4-13)计算值大于正摩阻力 ''i?112标准值时，取正摩阻力标准值进行设计； ?ni —桩周第i层土负摩阻力系数，可按表表8-4-4取值； 桩群外围桩自地面算?'?i —由土自重引起的桩周第i层土平均竖向有效应力；起，桩群内部桩自承台底算起； ?i? —桩周第i层土平均竖向有效应力； ?i、?m—分别为第i计算土层和其上第m土层的重度，地下水位以下取浮重 度； ?zi、?zm—第i层土、第m层土的厚度； p—地面均布荷载。 27 表8-4-4 负摩阻力系数?n 土类 饱和软土 黏性土、粉土 砂土 ?n 0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35 自重湿陷性黄土 注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较大值； ②考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算： Q??n?ung?qi?1nnsiil (8-4-15) ??qsnd?? ?n?sax?say/??d????4??? (8-4-16) ????m式中 n——中性点以上土层数； li——中性点以上第i土层的厚度； ?n——负摩阻力群桩效应系数； sax、say——分别为纵横向桩的中心距； n——中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值； qs。 ?m——中性点以上桩周土层厚度加权平均重度（地下水位以下取浮重度）对于单桩基础或按式(8-4-16)计算的群桩效应系数?n>1时，取?n=1。 ③中性点深度ln应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可参照表表8-4-5 确定。 表8-4-5 中性点深度ln 持力层性质 中性点深度比ln/l0 黏性土、粉土 0.5~0.6 中密以上砂 0.7~0.8 砾石、卵石 0.9 基岩 1.0 注： 1 ln、l0—分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度； 2 桩穿过自重湿陷性黄土层时，ln可按表列值增大10％（持力层为基岩除外）； 3 当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取ln?0； 4 当桩周土层计算沉降量小于20mm时，ln应按表列值乘以0.4~0.8折减。 （关于负摩阻力及下拉荷载的计算 1 负摩阻力计算 负摩阻力对基桩而言是一种主动作用。多数学者认为桩侧负摩阻力的大小与桩侧土的有效应力有关，不同负摩阻力计算式中也多反映有效应力因素。大量试验与工程实测结果表明，以负摩阻力有效应力法计算较接近于实际。因此本规范规定如下有效应力法为负摩阻力计算方法。 qni?k?tg?'??i'??n??i' 式中 qni—第i层土桩侧负摩摩阻力标准值； k —土的侧压力系数； ??—土的有效内摩擦角； ?i?—第i层土的平均竖向有效应力； ?n—负摩阻力系数。 28 ?n与土的类别和状态有关，对于粗粒土，?n随土的粒度和密实度增加而增大；对于 细粒土，则随土的塑性指数、孔隙比、饱和度增大而降低。综合有关文献的建议值和各类土中的测试结果，给出如规范表5.4.4-1所列?n值。由于竖向有效应力随上覆土层自重增大而增加，当qni??n??i'超过土的极限侧阻力qsk时，负摩阻力不再增大。故当计算负摩阻力qni超过极限侧摩阻力时，取极限侧摩阻力值。 下面列举饱和软土中负摩阻力实测与按规范方法计算的比较。 某电厂的贮煤场位于厚70～80m的第四系全新统海相地层上，上部为厚20～35m的低强度、高压缩性饱和软粘土。用底面积为35m×35m、高度为4.85m的土石堆载模拟煤堆荷载，堆载底面压力为99kPa，在堆载中心设置了一根入土44m的Φ610闭口钢管桩，桩端进入超固结粘土、粉质粘土和粉土层中。在钢管桩内采用应变计量测了桩身应变，从而得到桩身正、负摩阻力分布图、中性点位置；在桩周土中埋设了孔隙水压力计，测得地基中不同深度的孔隙水压力变化。 按规范式（5.4.4-1）估算，得图5.4-1所示曲线。 由图中曲线比较可知，计算值与实测值相近。 2 关于中性点的确定 当桩穿越厚度为lo的高压缩土层，桩端设置于较坚硬的持力层时，在桩的某一深度ln以上，土的沉降大于桩的沉降，在该段桩长内，桩侧产生负摩阻力；ln深度以下的可压缩层内，土的沉降小于桩的沉降，土对桩产生正摩阻力，在ln深度处，桩土相对位移为零，既没有负摩阻力，又没有正摩阻力，习惯上称该点为中性点。中性点截面桩身的轴力最大。 ??kPa? Qn(kN) ?qn(kPa) ?qn(kPa) ?v2001000200400600402002040 5523101564303540451015202513035404520255z(m)z(m)图5.4-1采用有效应力法计算负摩阻力图 ① 土的计算自重应力?c??mz；?m?土的浮重度加权平均值； ② 竖向应力?v??z??c； ③ 竖向有效应力?'v??v?u， u－实测孔隙水压力； ④ 由实测桩身轴力Qn，求得的负摩阻力?qn； ⑤ 由实测桩身轴力Qn，求得的正摩阻力?qs； ⑥ 由实测孔隙水压力，按有效应力法计算的负摩阻力。 一般来说，中性点的位置，在初期多少是有变化的，它随着桩的沉降增加而向上移动，当沉降趋于稳定，中性点也将稳定在某一固定的深度ln处。 工程实测表明，在高压缩性土层lo的范围内，负摩阻力的作用长度，即中性点的稳定深 29 度ln，是随桩端持力层的强度和刚度的增大而增加的，其深度比ln/lo的经验值列于规范表5.4.4-2中。 3 关于负摩阻力的群桩效应的考虑 对于单桩基础，桩侧负摩阻力的总和即为下拉荷载。 对于桩距较小的群桩，其基桩的负摩阻力因群桩效应而降低。这是由于桩侧负摩阻力是由桩侧土体沉降而引起，若群桩中各桩表面单位面积所分担的土体重量小于单桩的负摩阻力极限值，将导致基桩负摩阻力降低，即显示群桩效应。计算群桩中基桩的下拉荷载时，应乘以群桩效应系数?n?1。 本规范推荐按等效圆法计算其群桩效应，即独立单桩单位长度的负摩阻力由相应长度范围内半径?e形成的土体重量与之等效，得 ?dq?(?r?解上式得 ns2e?d24)?m re?式中re－等效圆半径（m）； dqsn?md2? 4d－桩身直径（m）； qsn－单桩平均极限负摩阻力标准值（kPa） ；地下水位以下取浮重度。 ?m－桩侧土体加权平均重度（kN/m3） 以群桩各基桩中心为圆心，以re为半径做圆，由各圆的相交点作矩形。矩形面积Ar?sax?say与圆面积Ae??re2之比，即为负摩阻力群桩效应系数。 ?n?Ar/Ae?sax?say?re2?sax?say/?d(nqs?m?d) 4式中sax、say－分别为纵、横向桩的中心距。?n?1，当计算?n?1时，取?n?1。） 8.4.5桩承台设计 1.承台作用 （1）把多根桩联成整体，共同承受上部荷载； （2）把上部结构荷载，通过桩承台传递到各根桩的顶部 （3）桩承台本身具有类似于浅基础的承载能力 2.承台种类 （1）高桩承台：当桩顶位于地面以上相当高度的承台。 （2）低桩承台：桩顶位于地面以下的桩承台。 3.承台构造 桩基承台的构造，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构需要外，尚应符合下列要求： 1）柱下独立承台、条形承台梁、筏形承台构造尺寸 ①柱下独立桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。对于墙下条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于75mm，承台的最小厚度不应小于300mm。 ②高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于400mm，墙下布桩的剪力墙结构 30 筏形承台的最小厚度不应小于200mm。 ③高层建筑箱形承台的构造应符合《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6的规定。 2）柱下独立承台、条形承台梁、筏形承台的配筋规定； ①柱下独立桩基承台钢筋应通长配置（图8-4-2（a）），对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内（图8-4-2（b））。钢筋锚固长度自边桩内侧（当为圆桩时，应将其直径乘以0.8等效为方桩）算起，不应小于35dg（dg为钢筋直径）；当不满足时应将钢筋向上弯折，此时水平段的长度不应小于25dg，弯折段长度不应小于10dg。承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm。 图8-4-2 承台配筋示意 （a）矩形承台配筋 （b）三桩承台配筋 （c）墙下承台梁配筋图 柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。 ②柱下独立两桩承台，按深受弯构件配置纵向受拉钢筋、水平及竖向分布钢筋。承台纵向受力钢筋端部的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。 ③条形承台梁的纵向主筋应符合现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010）关于最小配筋率的规定 ，主筋直径不应小于12mm，架立筋直径不应小于10mm，箍筋直径不应小于6mm。承台梁端部纵向受力钢筋的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。 ④筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考虑到整体弯曲的影响，在纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于0.15%；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。 3）混凝土耐久性要求、抗渗要求、保护层厚度； 承台砼材料及其强度等级应符合结构砼耐久性的要求和抗渗要求。 承台底面钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于50mm，无垫层时不应小于70mm；此外尚不应小于桩头嵌入承台内的长度。 4）桩与承台的连接 ①桩嵌入承台内的长度对中等直径桩不宜小于50mm；对大直径桩不宜小于100mm。 ②混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于35倍纵向主筋直径。对于抗拔桩，桩顶纵向主筋的锚固长度按现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010）确定。 ③对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。 5）柱与承台之间的连接 ①对于一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向主筋锚入桩身内长度不应小于35倍纵向主筋直径。 ②对于多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台不应小于35倍纵向主筋直径；当承台高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度不应小于20倍纵向主筋直径，并向柱轴线方向呈90°弯折。 31 ③当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.15系数；对于三级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.05系数。 6）承台与承台之间的连接，联系梁设置 ①一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置联系梁。当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设联系梁。 ②两桩桩基的承台，应在其短向设置联系梁。 ③有抗震设防要求的柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置联系梁。 ④联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的1/10～1/15，且不宜小于400mm。 ⑤联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小于2根直径12mm钢筋；位于同一轴线上的相邻跨联系梁纵筋应连通。 7）承台及地下室外墙与基坑侧壁间隙的回填处理 承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土或搅拌流动性水泥土，或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层回填夯实，轻型击实压实系数不宜小于0.94； 4.承台计算 1）受弯计算 桩基承台应进行正截面受弯承载力计算。承台弯距可按以下规定计算，受弯承载力和配筋可按现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的规定进行。 Ⅰ柱下独立桩基承台 柱下独立桩基承台的正截面弯矩设计值可按下列规定计算： ①两桩条形承台和多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处(图8-4-3（a）)，可按下列公式计算： Mx??Niyi (8-4-17) My??Nixi (8-4-18) 图8-4-3 承台弯矩计算示意 （a）矩形多桩承台； （b）等边三桩承台； （c）等腰三桩承台 式中 Mx、My—— 分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值； xi、yi——垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下的第i基桩或复合基 桩竖向反力设计值。 ②三桩承台的正截面弯距值应符合下列要求： 等边三桩承台（图8-4-3（b）） 32 M?Nmax3(sa?c) (8-4-19) 34式中 M——通过承台形心至各边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值； Nma——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下三桩中最大基桩或复合基桩x竖向反力设计值； sa——桩中心距； c——方柱边长，圆柱时c=0.8d(d为圆柱直径)。 等腰三桩承台(图8-4-3（c）) M1?Nmax0.75(sa?c1) (8-4-20) 234?? M2?Nmax0.75(?sa?c2) (8-4-21) 234??式中 M1、M2——分别为通过承台形心至两腰边缘和底边边缘正交截面范围内板带的 弯矩设计值； sa—— 长向桩中心距； ?——短向桩中心距与长向桩中心距之比，当?小于0.5时，应按变截面的二桩承 台设计； c1、c2——分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。 Ⅱ箱形承台和筏形承台的弯矩可按下列规定计算： ①箱形承台和筏形承台的弯矩宜考虑地基土层性质、基桩分布、承台和上部结构类型和刚度，按地基－桩－承台－上部结构共同作用原理分析计算； ②对于箱形承台，当桩端持力层为基岩、密实的碎石类土、砂土且深厚均匀时；或当上部结构为剪力墙；或当上部结构为框架－核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时，箱形承台底板可仅按局部弯矩作用进行计算； ③对于筏形承台，当桩端持力层深厚坚硬、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时；或当上部结构为框架－核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时，可仅按局部弯矩作用进行计算。 Ⅲ柱下条形承台梁的弯矩可按下列规定计算： ①可按弹性地基梁（地基计算模型应根据地基土层特性选取）进行分析计算； ②当桩端持力层深厚坚硬且桩柱轴线不重合时，可视桩为不动铰支座，按连续梁计算。 Ⅳ砌体墙下条形承台梁， 可按倒置弹性地基梁计算弯矩和剪力，并应符合《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》附录G的要求。对于承台上的砌体墙，尚应验算桩顶部位砌体的局部承压强度。 2）受冲切计算 桩基承台厚度应满足柱（墙）对承台的冲切和基桩对承台的冲切承载力要求。 Ⅰ轴心竖向力作用下桩基承台受柱（墙）的冲切，可按下列规定计算： ①冲切破坏锥体应采用自柱（墙）边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成的锥体， 锥体斜面与承台底面之夹角不应小于45°（图8-4-4 ）。 ②受柱（墙）冲切承载力可按下列公式计算： Fl??hp?0umfth0 (8-4-22) 33 Fl?F??Qi (8-4-23) ?0?0.84 (8-4-24) ??0.2式中 Fl——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体上的 冲切力设计值； ft—— 承台混凝土抗拉强度设计值； ?hp——承台受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800mm时，βhp 取1.0, h≥2000mm时，β hp 取0.9, 其间按线性内插法取值； um—— 承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长； h0——承台冲切破坏锥体的有效高度； ?0——柱（墙）冲切系数； ?——冲跨比，??a0/h0，a0为柱（墙）边或承台变阶处到桩边水平距离；当 λ<0.25时，取λ=0.25；当λ>1.0时,取λ=1.0； F——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下柱（墙）底的竖向荷 载设计值； ?Qi——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下冲切破坏锥体内各基桩 或复合基桩的反力设计值之和。 ③对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算（图8-4-4 ）： Fl?2?ox(bc?aoy)??oy(hc?aox)?hpfth0 (8-4-25) ??式中 ?0x、?0y—— 由公式(8-4-24)）求得，?0x?a0x/h0，?0y?a0y/h0；?0x、 ?0y 均应满足0.25～1.0的要求； hc、bc —— 分别为x、y方向的柱截面的边长； aox、aoy——分别为、y方向柱边离最近桩边的水平距离。 x 图8-4-4 柱对承台的冲切计算示意 ④对于柱下矩形独立阶形承台受上阶冲切的承载力可按下列公式计算（图8-4-4 ）： 34 Fl?2?1x(b1?a1y)??1y(h1?a1x)?hpfth10 (8-4-26) 式中 ???1x、?1y—— 由公式(8-4-24)求得，?1x?a1x/h10，?1y?a1y/h10；?1x、 ?1y 均应满足0.25～1.0的要求； h1、b1 —— 分别为x、y方向承台上阶的边长； a1x、a1y——分别为x、y方向承台上阶边离最近桩边的水平距离。 对于圆柱及圆桩，计算时应将其截面换算成方柱及方桩，即取换算柱截面边长，换算桩截面边长bp?0.8d（d为圆桩直径）。 bc?0.8dc（dc为圆柱直径） 对于柱下两桩承台，宜按深受弯构件（lo/h<5.0，lo＝1.15 ln，ln为两桩净距）计算受弯、 受剪承载力，不需要进行受冲切承载力计算。 Ⅱ对位于柱（墙）冲切破坏锥体以外的基桩， 可按下列规定计算承台受基桩冲切的承载力： ① 四桩以上（含四桩）承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算（图8-4-5-1）： Nl??1x(c2?a1y/2)??1y?c1?a1x/2??hpfth0 (8-4-27) ???1x??1y?0.56 (8-4-28) ?1x?0.20.56 (8-4-29) ?1y?0.2 （a）锥形承台； (b)阶形承台 图8-4-5-1 四桩以上（含四桩）承台角桩冲切计算示意 式中 Nl——不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下角桩（含复合基桩） 反力设计值； ?1x,?1y——角桩冲切系数； a1x、a1y—— 从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内 边缘的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该45°线以内时，则取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线（图8-4-5-1）； h0——承台外边缘的有效高度； ?1x、?1y——角桩冲跨比，?1x?a1xh0，?1y其值均应满足0.25～?a1yh0， 1.0的要求。 ②对于三桩三角形承台可按下列公式计算受角桩冲切的承载力（图8-4-5-2）： 底部角桩： 35 Nl??11?2c1?a11??hptg ?11??12ftho (8-4-30) 0.56 (8-4-31) ?11?0.2 图8-4-5-2 三桩三角形承台角桩冲切计算示意 顶部角桩： Nl??12?2c2?a12??hptg ?12?式中 ?22ftho (8-4-32) 0.56 (8-4-33) ?12?0.2?11、?12 —— 角桩冲跨比，?11?a11/h0,?12?a12/h0，其值均应满足0.25～1.0 a11、a12——从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘 的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该45°线以内时，则 的要求； 取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 ③对于箱形、筏形承台，可按下列公式计算承台受内部基桩的冲切承载力： （a） （b） 图8-4-6基桩对筏形承台的冲切和墙对筏形承台的冲切计算示意 （a）受基桩的冲切 （b）受桩群的冲切 应按下式计算受基桩的冲切承载力（图8-4-6（a））： Nl?2.8?bp?h0??hpfth0 (8-4-34) 36 应按下式计算受桩群的冲切承载力（图图8-4-6（b））： ?Nli?2?0xby?a0y??oy?bx?a0x??hpfth0 (8-4-35) 式中 ?????0x、?0y——由公式(8-4-24)求得， 其中?0x?a0x/h0，?0y?a0y/h0，?0x、 ?0y均应满足0.25～1.0的要求； 桩的净反力设计值、冲切锥体内各基桩或复合基桩反力设计值之和。 Nl、?Nli——不计承台和其上土重，在荷载效应基本组合下，基桩或复合基 3）受剪计算 柱（墙）下桩基承台，应分别对柱（墙）边、变阶处和桩边联线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。当承台悬挑边有多排基桩形成多个斜截面时，应对每个斜截面的受剪承载力进行验算。 Ⅰ柱下独立桩基承台斜截面受剪承载力应按下列规定计算： ①承台斜截面受剪承载力可按下列公式计算（图8-4-7-1）： V??hs?ftb0h0 (8-4-36) ??1.75 (8-4-37) ??18001/4?hs?() (8-4-38) ho 图8-4-7-1 承台斜截面受剪计算示意 式中 V ——不计承台及其上土自重，在荷载效应基本组合下，斜截面的最大剪力 设计值； ft—— 混凝土轴心抗拉强度设计值； b0——承台计算截面处的计算宽度； h0——承台计算截面处的有效高度； ?——承台剪切系数；按公式(8-4-37)确定； ?——计算截面的剪跨比，?x?ax/h0，?y?ay/h0,此处，ax,ay为柱边（墙 边）或承台变阶处至y、x方向计算一排桩的桩边的水平距离，当λ<0.25时，取λ=0.25;当λ>3时,取λ=3； ?hs– 受剪切承载力截面高度影响系数；当h0?800mm时，取 h0?800mm ；当h0?2000mm时，取h0?2000mm；其间按线性内 37 插法取值。 ②对于阶梯形承台应分别在变阶处（A1-A1,B1-B1）及柱边处（A2-A2,B2-B2）进行斜截面受剪承载力计算（图8-4-7-2）。 计算变阶处截面（A1-A1,B1-B1）的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度均为h10,截面计算宽度分别为by1和bx1。 计算柱边截面（A2-A2,B2-B2）的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度均为h10+ h20， 截面计算宽度分别为： 对A2-A2 by0?by1?h10?by2?h20h10?h20bx1?h10?bx2?h20h10?h20 (8-4-39) 对B2-B2 bx0? (8-4-40) ③ 对于锥形承台应对变阶处及柱边处（A-A及B-B）两个截面进行受剪承载力计算（图 图8-4-7-3），截面有效高度均为ho，截面的计算宽度分别为： 对A-A by0?[1?0.5by2h20(1?)]by1 (8-4-41) h0by1对B-B bx0?[1?0.5h20b(1?x2)]bx1 (8-4-42) h0bx1图8-4-7-2 阶梯形承台斜截面受剪计算示意 图8-4-7-3 锥形承台斜截面受剪计算示意 Ⅱ梁板式筏形承台的梁的受剪承载力 可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010计算。 Ⅲ砌体墙下条形承台梁配有箍筋，但未配弯起钢筋时，斜截面的受剪承载力可按下式计算： V≤0.7ftbh0?1.25fyv式中 V——不计承台及其上土自重，在荷载效应基本组合下，计算截面处的剪力设计值； Asvh0 (8-4-43) sAsv—— 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积； s——沿计算斜截面方向箍筋的间距； fyv——箍筋抗拉强度设计值； b——承台梁计算截面处的计算宽度； h0——承台梁计算截面处的有效高度。 38 Ⅳ砌体墙下承台梁配有箍筋和弯起钢筋时，斜截面的受剪承载力可按下式计算： V≤0.7ftbh0?1.25fyAsvh0?0.8fyAsbsin?s (8-4-44) s式中 Asb—— 同一截面弯起钢筋的截面面积； fy——弯起钢筋的抗拉强度设计值； ?s—— 斜截面上弯起钢筋与承台底面的夹角。 Ⅴ柱下条形承台梁，当配有箍筋但未配弯起钢筋时，其斜截面的受剪承载力可按下式计算： V≤ A1.75ftbh0?fysvh0 (8-4-45) ??1s式中 ?——计算截面的剪跨比，??a/h0，a为柱边至桩边的水平距离；当λ<1.5时，取λ=1.5;当λ>3时,取λ=3。 4）局部受压计算 对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。 5）抗震验算 当进行承台的抗震验算时，应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定对承台顶面的地震作用效应和承台的受弯、受冲切、受剪承载力进行抗震调整。 8.4.6桩身承载力验算 桩身应进行承载力计算。计算时应考虑桩身材料强度、成桩工艺、吊运与沉桩、约束条件、环境类别诸因素，除按本节有关规定执行外，尚应符合现行国家标准的有关规定。 1.受压桩 钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定： 1）当桩顶以下5d范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm，且符合桩基规范第4.1.1条灌注桩配筋规定时： N??cfcAps?0.9fy'As' （5.8.2—1） 2）当桩身配筋不符合上述1）款规定时： N??cfcAps （5.8.2—2） 式中 N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值； ?c——基桩成桩工艺系数； fc ——混凝土轴心抗压强度设计值； ——纵向主筋抗压强度设计值； fy' '——纵向主筋截面面积。 As3）基桩成桩工艺系数?c 应按下列规定取值： 1）混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩：?c=0.85； 2）干作业非挤土灌注桩：?c=0.90； 3）泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩：?c?0.7~0.8； 4）软土地区挤土灌注桩：?c?0.6。 4） 桩的稳定系数 39 计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时，一般取稳定系数?=1.0。对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩，应考虑压屈影响，可按本规范式（5.8.2-1）、（5.8.2-2）计算所得桩身正截面受压承载力乘以?折减。其稳定系数?可根据桩身压屈计算长度lc和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身露出地面的自由长度lo、桩的入土长度h、桩侧和桩底的土质条件应按表5.8.4-1确定。桩的稳定系数可按表5.8.4-2确定。 表5.8.4-1 桩身压屈计算长度lc 桩 顶 铰 接 桩底支于非岩石土中 桩底嵌于岩石内 桩 顶 固 接 桩底支于非岩石土中 桩底嵌于岩石内 h?4.0 ?h?4.0? h?4.0? h?4.0? h?4.0? h?4.0? h?4.0 ?h?4.0? lc?1.0? lc?0.7?4.0???l0????? lc?0.5?4.0???l0????? lc?0.5?4.0???l0????? lc?0.7?4.0???l0????? ?l0?h? lc?0.7??l0?h? lc?0.7??l0?h? lc?0.5??l0?h? 注：1 表中??5mbo； EI2 lo为高承台基桩露出地面的长度，对于低承台桩基，lo＝0； 3 h为桩的入土长度，当桩侧有厚度为dl的液化土层时，桩露出地面长度lo和桩的入土长度h分别调整为l0?l0??ldl， h??h??ldl，?l按表5.3.12取值。 表5.8.4-2 桩身稳定系数? ?≤7 8.5 10.5 12 14 15.5 17 19 21 lc/b ≤8 10 12 14 16 18 20 22 24 ? 1.00 0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.70 0.65 lc/d 26 28 29.5 31 33 34.5 36.5 38 40 lc/b 30 32 34 36 38 40 42 44 46 ? 0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 注： b为矩形桩短边尺寸，d为桩直径。 5）偏心受压混凝土桩正截面受压承载力 lc/d 22.5 24 26 28 0.60 0.56 41.5 43 48 50 0.21 0.19 计算偏心受压混凝土桩正截面受压承载力时，可不考虑偏心距的增大影响，但对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩，应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，应将轴向力对截面重心的初始偏心矩ei乘以偏心矩增大系数?，偏心距增大系数?的具体计算方法可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行。 40 2. 预制桩吊运和锤击验算 预制桩吊运时单吊点和双吊点的设置，应按吊点（或支点）跨间正弯矩与吊点处的负弯矩相等的原则进行布置。考虑预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响，计算吊运弯矩和吊运拉力时，可将桩身重力乘以1.5的动力系数。 对于裂缝控制等级为一级、二级的混凝土预制桩、预应力混凝土管桩，可按下列规定验算桩身的锤击压应力和锤击拉应力： 1）最大锤击压应力σp可按下式计算： σp ＝ ?2eE?pH?Ac1????AHEc??cEH??H??A??1?????AcE??p??Ec??c?? （5.8.12） 式中 ?p—桩的最大锤击压应力； ?—锤型系数；自由落锤为1.0；柴油锤取1.4； e—锤击效率系数；自由落锤为0.6；柴油锤取0.8； AH、Ac、A—锤、桩垫、桩的实际断面面积； EH、Ec、E—锤、桩垫、桩的纵向弹性模量； ?H、?c、?—锤、桩垫、桩的重度； H—锤落距。 2）当桩需穿越软土层或桩存在变截面时，可按表5.8.12确定桩身的最大锤击拉应力。 表5.8.12 最大锤击拉应力σt建议值（kPa） 预应力混凝土管桩 (0.33～0.5)σp ①桩刚穿越软土层时； ②距桩尖（0.5～0.7）混凝土及预应力混凝土(0.25～0.33)σp l处。 桩 桩截面环向预应力混凝土管桩 0.25σp 最大锤击压应力相应拉应力或侧混凝土及预应力混凝土(0.22～0.25)σp 的截面 向拉应力 桩（侧向） 3）最大锤击压应力和最大锤击拉应力分别不应超过混凝土的轴心抗压强度设计值和轴心抗拉强度设计值。 应力类别 桩轴向拉应力值 桩类 建议值 出现部位 41