施工手册(第四版)第七章地基处理与桩基工程7-2-10 桩基

'7-2-10桩基承载力评定7-2-10-1按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩的承载力1．一般直径单桩竖向极限承载力特征值，可按下式计算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣqsikli＋qpkAp（7-36）式中Qsk——单桩总极限侧阻力特征值；Qpk——单桩总极限端阻力特征值；U——桩身周长；qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值时，可按表7-101取值；li——桩穿越第i层土的厚度；qpk——极限端阻力特征值，如无当地经验值时，可按表7-102取值；Ap——桩端面积。桩的极限侧阻力特征值qsik（kPa）表7-101土的名称土的状态混凝土预制桩水下钻（冲）孔桩沉管灌筑桩干作业钻孔桩填土20~2818~2615~2218~26淤泥11~1710~169~1310~16淤泥质土20~2818~2615~2218~26粘性土IL＞121~3620~3416~2820~340.75＜IL≤136~5034~4828~4034~480.50＜IL≤0.7550~6648~6440~5248~620.25＜IL≤10.566~8264~7852~6362~760＜IL≤0.2582~9178~8863~7276～86IL≤091~10188~9872~8086~96红粘土0.7＜aw≤113~3212~3010~2512~300.5＜aw≤0.732~7430~7025~6830~70粉土e＞0.922~4422~4016~3220~400.75≤e≤0.942~6440~6032~5040~60e＜0.7564~8560~8050~6760~80细粉砂稍密22~4222~4016~3220~40中密42~6340~6032~5040~60密实63~8560~8050~6760~80中砂中密54~7450~7242~5850~70 密实74~9572~9058~7570~90粗砂中密74~9574~9558~7570~90密实95~11695~11675~9290~110砾砂中密、密实116~138116~13592~110110~130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为含水量，aw＝w/wL；3．对于预制桩，根据土层埋深h，将qsik乘以下表修正系数。土层埋深h（m）≤51020≥30修正系数0.81.01.11.2 桩的极限端阻力特征值qpk（kPa）表7-102土的名称桩型土的状态预制桩入土深度（m）水下钻（冲）孔桩入土深度（m）h≤99＜h≤1616＜h≤30h＞3051015h＞30粘性土0.75＜IL≤1210~840630~13001100~17001300~1900100~150150~250250~300300~4500.50＜IL≤0.75840~17001500~21001900~25002300~3200200~300350~450450~550550~7500.25＜IL≤0.501500~23002300~30002700~36003600~4400400~500700~800800~900900~10000＜IL≤0.252500~38003800~51005100~59005900~6800750~8501000~12001200~14001400~1600粉土0.75＜e≤0.9840~17001300~21001900~27002500~3400250~350300~500450~650650~850e＜0.751500~23002100~30002700~36003600~4400550~800650~900750~1000850~1000粉砂稍密800~16001500~21001900~25002100~3000200~400350~500450~600600~700中密、密实1400~22002100~30003000~38003800~4600400~500700~800800~900900~1100细砂中密、密实2500~38003600~48004400~57005300~6500550~650900~10001000~12001200~1500中砂中密、密实3600~51005100~63006300~72007000~8000850~9501300~14001600~17001700~1900粗砂中密、密实5700~74007400~84008400~95009500~10301400~15002000~22002300~24002300~2500砾砂中密、密实6300~105001500~2500角砾、圆砾中密、密实7400~116001800~2800碎石、卵石中密、密实8400~127002000~3000土的名称桩型土的状态沉管灌筑桩入土深度（m）干作业钻孔桩入土深度（m）51015＞1551015粘性土0.75＜IL≤1400~600600~750750~10001000~1400200~400400~700700~9500.50＜IL≤0.75670~11001200~15001500~18001800~2000420~630740~950950~12000.25＜IL≤0.501300~22002300~27002700~30003000~3500850~11001500~17001700~19000＜IL≤0.252500~29003500~39004000~45004200~50001600~18002200~24002600~2800 粉土0.75＜e≤0.91200~16001600~18001800~21002100~2600600~10001000~14001400~1600e＜0.751800~22002200~25002500~30003000~35001200~17001400~19001600~2100粉砂稍密800~13001300~18001800~20002000~2400500~9001000~14001500~1700中密、密实1300~17001800~24002400~28002800~3600850~10001500~17001700~1900细砂中密、密实1800~22003000~34003500~39004000~49001200~14001900~21002200~2400中砂中密、密实2800~32004400~50005200~55005500~70001800~20002800~30003300~3500粗砂中密、密实4500~50006700~72007700~82008400~90002900~32004200~46004900~5200砾砂中密、密实5000~84003200~5300角砾、圆砾中密、密实5900~9200碎石、卵石中密、密实6700~10000注：1．砂土和碎石类土中桩的极限端阻力取值，要综合考虑土的密实度，桩端进入持力层的深度比hb/d（hb为桩端进入持力层的深度，d为桩径），土愈密实，hb/d愈大，取值愈高；2．表中沉管灌筑桩系指带预制桩尖沉管灌筑桩。 2．大直径（d≥800mm）单桩竖向极限承载力特征值，可按下式计算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣψsiqsiklsi＋ψpqpkAp（7-37）式中qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值时，可按表12-131取值，对于扩底变截面以下不计侧阻力；qpk——桩径为800mm的极限端阻力特征，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，可采用当地经验值或按表7-101取值，对于干作业（清底干净）可按表7-103取值；ψsi、ψp——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按表7-104取值。对于混凝土护壁的大直径挖孔桩，计算单桩竖向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。U、lsi、Ap符号意义同上。干作业桩（清底干净，D＝800mm）极限端阻力特征值qpk（kPa）表7-103土名称状态粘性土0.25＜IL≤10.750＜IL≤0.25IL≤0800~18001800~24002400~3000粉土0.75＜e≤0.9e≤0.751000~15001500~2000砂土、碎石类土稍密中密密实粉砂500~700800~11001200~2000细砂700~11001200~18002000~2500中砂1000~20002200~32003500~5000粗砂1200~22002500~35004000~5500砾砂1400~24002600~40005000~7000圆砾、角砾1600~30003200~50006000~9000卵石、碎石2000~30003300~50007000~11000注：1．Qpk取值宜考虑桩端持力层土的状态及桩进入持力层的深度效应，当进入持力层深度hb为hb≤D，D＜hb＜4D，hb≥4D；Qpk可分别取较低值、中值、较高值；2．砂土密实度可根据标贯击数N判定，N≤10为松散，10＜N≤15为稍密，15＜N≤30为中密，N＞30为密实；3．当对沉降要求不严时，可适当提高qpk值。大直径灌注桩侧阻力及端阻力尺寸效应系数ψsi、ψp表7-104土类别粘性土、粉土砂土、碎石类土ψsi1 ψp注：表中D为桩端直径。7-2-10-2按单桩的静载试验确定承载力1．荷载-沉降（Q-s）关系曲线图的绘制（图7-119）其横坐标为荷载Q（kN），以1cm代表5kN；纵坐标为沉降s（mm），以1cm代表1cm；用于爆扩桩；以1cm代表1mm，用于灌筑桩或预制桩。图中应标明试桩的构造尺寸和地质剖面以及各层土的物理力学指标。图7-119桩静载试验的荷载-沉降（Q-s）曲线1-第一拐点；2-第二拐点2．承载力特征值的确定（1）单桩竖向极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定：1）根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型Q-s曲线，取发生明显陡降起始点的荷载为极限荷载；2）根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-s曲线，一般可取s＝40mm对应的荷载值；对于大直径可取s＝0.03~0.06D（D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值）所对应的荷载值；对于细长桩（l/d＞80）可取s＝60~80mm对应的荷载值作为极限荷载；3） 根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：绘出各级荷载作用下的s-lgt曲线如图7-120所示。在桩达到破坏以前某级荷载所绘出的s-lgt曲线保持直线关系，如a~d，其斜率表明桩的沉降速率。当桩达到破坏时，s-lgt曲线急剧变陡，如e~h，其中从f线起曲折比较明显。在该级荷载下，沉降速率骤增，尾部出现明显的向下弯曲，表明土中塑性变形急剧发展，因此f线为桩的破坏标志，可取其前一级荷载（即e所对应的荷载），定为极限荷载。图7-120桩静载试验的沉降-时间对数（s-lgt）曲线（2）单桩竖向承载力特征值的取值，按参加统计的试桩数取试验求得的极限荷载的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30％，可取其平均值的一半为单桩承载力特征值Quk；若桩数为3根及3根以下的柱下承台，取最小值为其极限承载力Qu。当极差超过时，应查明原因，必要时宜增加试桩数。（3）对于爆扩桩和摩擦桩，除按上述方法确定Qu外，还要按桩的沉降确定Qu值。即在Q-s曲线上取s/D＝1.5%（爆扩桩）或s/d＝3%（直径小于50cm的摩擦桩）所对应的荷载作为Qu，然后取两个Qu中的较低值作为单桩的承载力特征值。（4）最后确定单桩竖向承载力，一般情况下单桩竖向承载力值按1.2倍特征值确定。对桩数为3根及3根以下的柱台，取1.1倍特征值为设计值。7-2-10-3按桩的抗拔试验确定抗拔承载力抗拔力的大小取决于桩的埋置深度、土层的抗剪强度、桩的直径（扩大头直径）等因素。按抗拔荷载试验结果，绘出荷载-变形（U-Δ）曲线图（图7-121）。 图7-121抗拔试验的荷载-变形（U-△）曲线图一般有三个阶段的情况：第一阶段荷载较小，曲线变化平缓，呈直线或近似直线上升。第二阶段荷载增大，土体开始出现塑性变形，表现出不太明显的转折后，上升坡度增大。第三阶段荷载达到最大值，土体被带动，变形（拔伸量）成倍增加，土体受剪破坏。单桩竖向抗拔极限承载力的判定：（1）对于陡变形U-△曲线，取陡升起始点荷载为极限荷载；（2）对于缓变形U-△曲线，根据上拔量和△-lgt曲线变化综合判定，即△-lgt曲线尾部显著弯曲的前一级荷载为极限荷载。7-2-10-4按桩的水平荷载试验确定水平承载力按水平静载荷试验记录可绘制桩顶水平荷载-时间-位移（H0-T-x0）曲线（图7-122）,或绘制水平力-位移（H0-x0）曲线（图7-123）及水平力-位移梯度（H0=△x0/△H0）曲线（图7-124），或水平力-位移双对数（1gH0-lgx0）曲线，当具有桩身应力测量资料时，尚可绘制应力沿桩身分布和水平荷载与最大弯矩截面钢筋应力（H0-σg）曲线（图7-125）。 图7-122单桩H0-T-x0曲线图7-123单桩H0-x0曲线 图7-124单桩H0-△x0/△H0曲线图7-125单桩H0-σg曲线从以上曲线可求出单桩的水平临界荷载和极限荷载。1．单桩水平临界荷载Hct，即相当于桩身开裂，受拉区混凝土明显退出工作前的桩顶最大水平荷载，按下列方法综合确定：（1）取H0-T-x0曲线（H0-x0曲线）出现突变（相同荷载增量条件下，出现比前一级明显增大的位移增量）点的前一级荷载（图7-122、图7-123）为水平临界荷载。（2）取H0－△x0/△H0曲线第一直线段的终点所对应的荷载（图7-124）为水平临界荷载。（3）取H0-σg曲线第一突变点对应的荷载（图7-125）为水平临界荷载。2．单桩水平极限荷载Hu是相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶最大水平荷载，可根据下列方法综合确定：（1）取H0-T-x0曲线（H0-x0曲线） 明显陡降的前一级荷载（图7-122、图7-123）为极限荷载。（2）取H0－△x0/△H0曲线第二直线段终点对应的荷载（图7-123）为极限荷载。（3）取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载（图7-125）为极限荷载。对于桩身配筋率小于0.65%的灌筑桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值Rh。对于混凝土预制桩、桩身全截面配筋率不小于0.65％的灌筑桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载为单桩水平承载力特征值Rh。 7-2-11打（沉）桩施工的安全技术措施1．打桩前，应对邻近施工范围内的原有建筑物、地下管线等进行检查，对有影响的工程，应采取有效的加固措施或隔振措施，以确保施工安全。2．机具进场要注意危桥、陡坡、陷地和防止碰撞电杆、房屋等，以免造成事故。3．打桩机行走道路必须平整、坚实，必要时宜铺设道渣，经压路机碾压密实。场地四周应挖排水沟以利排水，保证移动桩机时的安全。4．在施工前应先全面检查机械，发现有问题时及时解决，检查后要进行试运转，严禁带病作业。机械操作必须遵守安全技术操作要求，由专人操作，并加强机械的维护保养，保证机械各项设备和部件、零件的正常使用。5．吊装就位时，起吊要慢，拉住溜绳，防止桩头冲击桩架，撞坏桩身；加强检查，发现不安全情况，及时处理。6．在打桩过程中遇有地坪隆起或下陷时，应随时对机架及路轨调平或垫平。7．机械司机，在施工操作时要集中精力，服从指挥信号，不得随便离开岗位，并经常注意机械运转情况，发现异常情况要及时纠正。要防止机械倾斜、倾倒，桩锤不工作时，突然下落等事故的发生。8．打桩时桩头垫料严禁用手拨正，不要在桩锤未打到桩顶即起锤或过早刹车，以免损坏桩机设备。9．钻孔灌筑桩在已钻成的孔尚未浇筑混凝土前，必须用盖板封严；钢管桩打桩后必须及时加盖临时桩帽；预制混凝土桩送桩入土后的桩孔，必须及时用砂子或其他材料填灌，以免发生人身事故。10．冲抓锥或冲孔锤操作时，不准任何人进入落锤区施工范围内，以防砸伤。11．成孔钻机操作时，注意钻机安定平稳，以防止钻架突然倾倒或钻具突然下落而发生事故。12．施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。13．人工挖孔桩尚应采用以下特殊安全措施：（1） 人工挖孔桩孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井，使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检验其安全起吊能力。（2）每日开工前必须检测井下有毒有害气体，并应有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风设备，风量不宜少于25L/s。（3）孔口四周必须设置护栏，一般加0.8m高围栏围护。（4）挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周lm范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。（5）挖孔桩各孔内用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等措施。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）的规定。 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