《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》若干技術(shù)焦點(diǎn)剖析講義

1、建筑樁基技術(shù)規(guī)范（修訂）若干技術(shù)焦點(diǎn)剖析 兩類極限狀態(tài) 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì) 基樁選型與誤區(qū) 嵌巖樁承載力 樁土共同工作-承臺效應(yīng) 樁端支承剛度對側(cè)阻力的影響 軟土地區(qū)減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 樁身受壓承載力計(jì)算 灌注樁后注漿技術(shù)關(guān)鍵與誤區(qū) 1 兩類極限狀態(tài) 1.1 承載能力極限狀態(tài)基于以下三方面原因，調(diào)整為以綜合安全系數(shù)K為代替荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)，以單樁極限承載力為參數(shù)確定基樁抗力，以荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合為作用力的設(shè)計(jì)表達(dá)式 NkR(Quk,K) 或 NkR(qSKi,qPk,ak,K)（1）與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2002的設(shè)計(jì)原則一致; （2）不同樁型和工藝對承載力的影響，已反映于

2、QUK (qSiK,qPk,ak,); (3)JGJ94-94的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)模式實(shí)屬不完整的的可靠性分析，短期內(nèi)不可能實(shí)現(xiàn)突破。1.2 正常使用極限狀態(tài) 與原規(guī)范一致。2 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)2.1 天然地基箱形基礎(chǔ)變形特征 圖1 北京中信國際大廈箱基沉降等值線（s單位：cm）高104m,框筒結(jié)構(gòu)，雙層箱基高11.8m；Smax=12.5 cm; Smax=0.004L。2.2 樁筏基礎(chǔ)的變形特征圖2 南銀大廈樁筏基礎(chǔ)沉降等值線（建成一年，s單位：cm）高113m，框筒結(jié)構(gòu)，400PHC樁，L=11m,均勻布樁，筏板厚2.5m,建成一年Smax=0.002L。2.3 均勻布樁樁頂反力分布特征圖3

3、 武漢某大廈樁箱基礎(chǔ)樁頂反力分布高層框剪結(jié)構(gòu)，500PHC樁，L=22m,均勻布樁；中、邊樁反力比=1：1.92.4 碟形沉降和馬鞍形反力分布的負(fù)面效應(yīng)（1）碟形沉降 引起承臺、上部結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力（2）馬鞍形反力分布 導(dǎo)致基礎(chǔ)的整體彎矩、沖切力、剪力增大以圖1北京中信國際大廈為例，整體彎矩較均布反力增加16.2%；對于圖3所示樁筏基礎(chǔ)，整體彎矩較均布反力將增加50%以上。2.5 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì) 圖4 均勻布樁與變剛度調(diào)平布樁 的變形與反力示意 圖5 變剛度布樁模式（1）局部增強(qiáng) 如圖4-（a）（2）樁基變剛度 如圖4-（b）(c)(d) 增強(qiáng)核心筒區(qū)，弱化外圍，局部平衡（3）主裙連體變剛度 增強(qiáng)

4、主體，弱化裙房（4）上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基（樁土）共同工作分析， 深 化、細(xì)化概念設(shè)計(jì)，計(jì)算沉降、承臺內(nèi)力與配筋。2.6 試驗(yàn)驗(yàn)證 粉質(zhì)粘土地基，20層框筒結(jié)構(gòu)1/10現(xiàn)場模型試驗(yàn) 圖6 等樁長與變樁長模型試驗(yàn) 表1 樁頂反力（F=3250KN）2.7 變剛度調(diào)平概念設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)（1）減小核心筒沖切力，降低承臺整體彎矩（2）優(yōu)化承臺設(shè)計(jì)，降低造價(jià)（3）減小差異變形，降低上部結(jié)構(gòu)剛度次應(yīng)力，提高耐久性（4）合理發(fā)揮樁土共同作用2.8 工程應(yīng)用 北京皂君廟電信樓、山東農(nóng)業(yè)銀行大廈、北京長青大廈等10余項(xiàng)工程樁基設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，節(jié)約造價(jià)2100余萬元；Smax35mm, Smax0.0008L。 近兩年建設(shè)項(xiàng)目

5、：北京電視中心，北京萬豪大酒店，威海海悅國際大酒店等數(shù)十個(gè)工程的樁基礎(chǔ)均采用變剛度調(diào)平概念設(shè)計(jì)。3 基樁選型誤區(qū)3.1 凡嵌巖樁必為端承樁 導(dǎo)致嵌巖深度加大，工期延長， 造價(jià)提高3.2 將擠土樁一沉管灌注用于高層建筑 由于擠土效應(yīng)造成斷樁、縮頸、上浮，事故頻 發(fā)且嚴(yán)重，如：某會展中心全部樁報(bào)廢；云南某 大廈筏板開裂，不得不加固處理。3.3 預(yù)制樁質(zhì)量穩(wěn)定性高于灌注樁 優(yōu)于沉管灌注樁是肯定的。 但有三點(diǎn)應(yīng)特別注意： 沉樁擠土效應(yīng)； 無法穿透硬夾層，樁長受限制； 單樁承載力可調(diào)范圍小，難于實(shí)現(xiàn)變剛度 調(diào)平設(shè)計(jì)。3.4 人工挖孔樁質(zhì)量可靠 地下水位以上人工挖孔樁可實(shí)現(xiàn)徹底清孔、直觀檢 查持力層，且無

6、斷樁縮頸現(xiàn)象。 隱患： 邊挖孔邊抽水，細(xì)顆粒流失，地面下沉，乃至護(hù)壁 整體脫落； 臨近新灌注混凝土樁抽水，帶走水泥，造成離析； 在流動性淤泥中挖孔，引起淤泥側(cè)向流動，導(dǎo)致 土體失穩(wěn)滑移，將樁體推歪、推斷。3.5 灌注樁不適當(dāng)擴(kuò)底 巖石fr混凝土fc情況下擴(kuò)底，不必要； 樁側(cè)土層較好、樁長較大情況下擴(kuò)底，既損失擴(kuò) 底端以上部分側(cè)阻力，又增加擴(kuò)底費(fèi)用，可能 得失相當(dāng)或失大于得； 將擴(kuò)底端置于有軟弱下臥層的薄硬層上，增大 沉降。4 嵌巖樁承載力4.1 嵌巖段側(cè)阻力qrs (1)極限側(cè)阻力系數(shù)s= qrs /fr 軟質(zhì)巖高于硬質(zhì)巖 (2)側(cè)阻力破壞模式 剪切面，軟質(zhì)巖發(fā)生于巖體一側(cè) 硬質(zhì)巖發(fā)生于樁體一

7、側(cè) 泥漿護(hù)壁發(fā)生于樁土界面 （3）側(cè)阻力分布 圖7 嵌巖段樁側(cè)阻力分布概化 硬質(zhì)巖：qS1=0.08fr qS4=qrs1d/4hr 軟質(zhì)巖：qs1=0.10fr qS2=0.8qS1 qS3=0.6qS1 qS4=qrs1d/4hr 4.2 嵌巖段端阻力（1）端阻力發(fā)揮值隨樁、巖剛度比Ep/Er增大而 增大，隨嵌巖深度比hr/d增大而減 小，如圖8 圖8 嵌巖樁端阻分擔(dān)荷載比隨樁 巖剛度比和嵌巖深度的變化（2）端阻力系數(shù)=qrp/fr,軟質(zhì)巖高于硬質(zhì)巖 表6 嵌巖段側(cè)阻系數(shù)和端阻系數(shù)4.3 嵌巖段承載力確定相關(guān)問題 （1）當(dāng)樁混凝土軸心抗壓強(qiáng)度fck巖石單軸抗 壓強(qiáng)度frk,取fck代替fr

8、k； （2）干作業(yè)成樁，表列s、p乘以系數(shù)1.2。5 樁土共同工作一承臺效應(yīng)5.1 樁距影響 樁周離樁中心的任一點(diǎn)r處的豎向位移為：實(shí)測 nd=5d8d,（Es小影響范圍小）即樁距 Sa=10d16d,樁間土豎向位移為零，土抗力 發(fā)揮率可達(dá)100%。 因此樁距愈大，承臺效應(yīng)系數(shù)c=qc/fak愈大。5.2 承臺土抗力隨承臺寬度與樁長之比而變化 圖9 承臺分擔(dān)荷載比Pc/P隨Bc/L的變化 當(dāng)Bc/L1時(shí)，承臺土抗力形成的壓力泡包圍整個(gè)樁群，導(dǎo)致樁側(cè)阻力、端阻力發(fā)揮值降低，相應(yīng)的承臺土抗力增大。5.3 承臺土抗力隨承臺區(qū)位和排列的變化 承臺內(nèi)區(qū)（樁群包絡(luò)線以內(nèi)）土抗力明顯小 于外區(qū)。 單排樁條基

9、承臺土抗力大于其他排列形式 群樁，如圖10 為簡化計(jì)算，c不區(qū)分內(nèi)外區(qū)，這對于獨(dú)立 樁基偏于安全，對于筏式承臺差別不大。 R=Ra+cfakAc圖10 粉土中多排群樁和單排群樁承分擔(dān)荷載比注： 表中為樁中心距與樁徑之比；為承臺寬度與有效樁 長之比。 對于樁布置于墻下的箱、筏承臺，可按單排樁條基 取值；單排樁條基， 承臺寬超過5d時(shí)，取高值。6 樁端土支承剛度對樁側(cè)阻力的影響6.1 試驗(yàn)結(jié)果 (1)北京樁基小組1975年試驗(yàn)結(jié)果第一組孔底虛土10cm的qsu較放50cm草籠者大17%；第二組孔底虛土10cm的qsu較放草籠50cm及虛土37cm者大8%，16%。（2）劉利民2000年報(bào)導(dǎo)的2根樁

10、試驗(yàn)結(jié)果 1號樁、2號樁，實(shí)底較空底分別提高 19.2%，11.10%。（3）上海建研院1995年進(jìn)行的2根樁對比試驗(yàn)qsu,ST-1較ST-2提高16.9%。（4）席寧中2001年模型試驗(yàn)結(jié)果(5) 蔡江東，姜振宗所述試驗(yàn)結(jié)果 以上多項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明，樁端支承剛度較大者， Qsu發(fā)揮值比支承剛度較小者高8%64%。6.2 規(guī)范關(guān)于樁端土剛度對側(cè)阻力影響的反映（1）沉渣厚度控制 端承型樁50mm 摩擦型樁100mm （原規(guī)定摩擦樁300mm）（2）灌注樁后注漿 受壓樁強(qiáng)調(diào)樁端后注漿 7 樁身受壓承載力計(jì)算7.1 制約因素（1）樁身混凝土 混凝土是制約樁身承載力的主要因素，但其 強(qiáng)度等級受施工工藝

11、制約。同時(shí)不同工藝的 工藝系數(shù)有別， c=0.60.9.（2）箍筋 箍筋對軸向受壓起側(cè)向約束作用，可使軸壓 強(qiáng)度提高80%左右，如圖11 圖11 約束與無約束混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 (引自Mander et al 1984） (3) 縱向主筋7.2 計(jì)算模式 (1) 當(dāng)樁頂以下5d螺旋式箍筋間距100mm時(shí)NcfcAp+0.9fy,A,s (8.2-1) (2) 當(dāng)樁身配筋不符合以上規(guī)定時(shí)NcfcAp (8.2-2)7.3 試驗(yàn)結(jié)果表8.3-1 灌注樁（泥漿護(hù)壁、后注漿）樁身受壓承載力計(jì)算與實(shí)測比較8 軟土地區(qū)減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)8.1 復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的變形特征 圖12 群樁變形試驗(yàn)示意 （a）大、

12、小樁距樁間土豎向變形圖13-a 粉土中群樁樁間土變形(b) 大、小樁距樁端平面以下土的豎向變形圖13b 粉土中群樁樁端以下土的變形圖14 軟土中群樁樁間土及樁端平面以下土的豎向變形 樁間土壓縮變形 工作荷載（Pu/2）下 大樁距 （Sa6d） 約占90%100% 小樁距 （Sa3d） 約占10%30% 樁端平面以下土的壓縮變形 工作荷載（Pu/2）下 大樁距 （Sa6d） 約占0%10% 小樁距 （Sa3d） 約占70%90% 8.2 樁數(shù)計(jì)算條件:多層建筑，地基承載力滿足要求 設(shè)少量小載面基樁減小沉降。 （1）復(fù)合樁基承載力特征值 R=nRa+cfakAc (9.2-1) Ac=(BL) (

13、9.2-2)式中 Ac-承臺總有效面積，=0.61.0，根據(jù)具體情況采用 條或筏式承臺； fak-地基承載力特征值； c-承臺效應(yīng)系數(shù)，按規(guī)范表5.2.4確定； Ra-基樁承載力特征值；n-基樁數(shù)。（2）樁數(shù) FK+GKnRa+cfakAc （9.2-3） n （9.2-4） 式中 FK、GK-荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用于承臺 頂面的荷載和承臺及其上土自重。 8.3 沉降計(jì)算（1）建模思路 鑒于減沉基樁的塑性刺入變形難以計(jì)算，而承臺底地基土荷載水平處于彈性或局部塑性階段，且樁距大，樁一土相互影響相對較小，可用常規(guī)方法計(jì)算其沉降。 根 據(jù)：樁頂沉降=承臺底土的沉降，故將樁基沉降計(jì)算轉(zhuǎn)化為計(jì)算樁間土沉

14、降。計(jì)算中考慮樁的刺入變形影響和樁土相互作用圖15 復(fù)合疏樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算示意圖（2）等效矩形基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降 （9.3-1） （9.3-2） 式中 p樁端刺入變形影響系數(shù)。樁端持力層為砂土，p1.0；粉土，p0.85；黏性土，p0.7式中 ps一樁土相互影響增沉系數(shù)， ps=1+ ， 隨計(jì)算點(diǎn)與樁中心距相對距離 La/d增大而減小。按下表取值：p-基樁剌入變形影響系數(shù)，按樁端持力層性 質(zhì)取值，粘性土，P=0.7；粉土和砂土 P=1.0；Ac=(BL) 0.71.0。 ESi-第i層土壓縮模量； P。-作用于承臺底地 基土的附加壓力；F -荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下，承臺底面的總附 加荷載； -承臺底以下第i層，第i-1層土的平均附 加壓力系數(shù)；根據(jù)a/b,Z/b=2Z/Bc,查附錄 D確定；其中Bc為承臺等效寬度Bc= ; L,B為承臺外緣的長、寬；Zi,Zi-1-承臺底面至第i層、i-1層的深度。 （3）計(jì)算與實(shí)測比較表 表 8-1 復(fù)合疏樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算與實(shí)測比較 9 后注漿技術(shù)關(guān)鍵與誤區(qū)9.1 后注漿增強(qiáng)機(jī)理圖16 后注漿對樁側(cè)樁端土的增強(qiáng)機(jī)理9.2 后注漿增強(qiáng)效果圖17 樁端注漿、樁側(cè)注漿增強(qiáng)效果9.3 后注漿關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)（1）漿液水灰比 飽和土 0.50.7，根據(jù)土的密實(shí)度、強(qiáng)度 確定；密實(shí)度和強(qiáng)度較高者取較大值； 非飽和土0.70.9，松散砂礫0