地基处理与桩基工程技术桩基承载力评定.docx

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地基处理与桩基工程技术桩基承载力评定

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

20~28

18~26

15~22

18~26

淤泥

11~17

10~16

9~13

10~16

淤泥质土

20~28

18~26

15~22

18~26

粘性土

IL＞1

21~36

20~34

16~28

20~34

0.75＜IL≤1

36~50

34~48

28~40

34~48

0.50＜IL≤0.75

50~66

48~64

40~52

48~62

0.25＜IL≤10.5

66~82

64~78

52~63

62~76

0＜IL≤0.25

82~91

78~88

63~72

76～86

IL≤0

91~101

88~98

72~80

86~96

红粘土

0.7＜aw≤1

13~32

12~30

10~25

12~30

0.5＜aw≤0.7

32~74

30~70

25~68

30~70

粉土

e＞0.9

22~44

22~40

16~32

20~40

0.75≤e≤0.9

42~64

40~60

32~50

40~60

e＜0.75

64~85

60~80

50~67

60~80

细粉砂

稍密

22~42

22~40

16~32

20~40

中密

42~63

40~60

32~50

40~60

密实

63~85

60~80

50~67

60~80

中砂

中密

54~74

50~72

42~58

50~70

密实

74~95

72~90

58~75

70~90

粗砂

中密

74~95

74~95

58~75

70~90

密实

95~116

95~116

75~92

90~110

砾砂

中密、密实

116~138

116~135

92~110

110~130

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）

≤5

10

20

≥30

修正系数

0.8

1.0

1.1

1.2

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≤9

9＜h≤16

16＜h≤30

h＞30

5

10

15

h＞30

粘性土

0.75＜IL≤1

210~840

630~1300

1100~1700

1300~1900

100~150

150~250

250~300

300~450

0.50＜IL≤0.75

840~1700

1500~2100

1900~2500

2300~3200

200~300

350~450

450~550

550~750

0.25＜IL≤0.50

1500~2300

2300~3000

2700~3600

3600~4400

400~500

700~800

800~900

900~1000

0＜IL≤0.25

2500~3800

3800~5100

5100~5900

5900~6800

750~850

1000~1200

1200~1400

1400~1600

粉土

0.75＜e≤0.9

840~1700

1300~2100

1900~2700

2500~3400

250~350

300~500

450~650

650~850

e＜0.75

1500~2300

2100~3000

2700~3600

3600~4400

550~800

650~900

750~1000

850~1000

粉砂

稍密

800~1600

1500~2100

1900~2500

2100~3000

200~400

350~500

450~600

600~700

中密、密实

1400~2200

2100~3000

3000~3800

3800~4600

400~500

700~800

800~900

900~1100

细砂

中密、密实

2500~3800

3600~4800

4400~5700

5300~6500

550~650

900~1000

1000~1200

1200~1500

中砂

中密、密实

3600~5100

5100~6300

6300~7200

7000~8000

850~950

1300~1400

1600~1700

1700~1900

粗砂

中密、密实

5700~7400

7400~8400

8400~9500

9500~1030

1400~1500

2000~2200

2300~2400

2300~2500

砾砂

中密、密实

6300~10500

1500~2500

角砾、圆砾

中密、密实

7400~11600

1800~2800

碎石、卵石

中密、密实

8400~12700

2000~3000

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）

5

10

15

＞15

5

10

15

粘性土

0.75＜IL≤1

400~600

600~750

750~1000

1000~1400

200~400

400~700

700~950

0.50＜IL≤0.75

670~1100

1200~1500

1500~1800

1800~2000

420~630

740~950

950~1200

0.25＜IL≤0.50

1300~2200

2300~2700

2700~3000

3000~3500

850~1100

1500~1700

1700~1900

0＜IL≤0.25

2500~2900

3500~3900

4000~4500

4200~5000

1600~1800

2200~2400

2600~2800

粉土

0.75＜e≤0.9

1200~1600

1600~1800

1800~2100

2100~2600

600~1000

1000~1400

1400~1600

e＜0.75

1800~2200

2200~2500

2500~3000

3000~3500

1200~1700

1400~1900

1600~2100

粉砂

稍密

800~1300

1300~1800

1800~2000

2000~2400

500~900

1000~1400

1500~1700

中密、密实

1300~1700

1800~2400

2400~2800

2800~3600

850~1000

1500~1700

1700~1900

细砂

中密、密实

1800~2200

3000~3400

3500~3900

4000~4900

1200~1400

1900~2100

2200~2400

中砂

中密、密实

2800~3200

4400~5000

5200~5500

5500~7000

1800~2000

2800~3000

3300~3500

粗砂

中密、密实

4500~5000

6700~7200

7700~8200

8400~9000

2900~3200

4200~4600

4900~5200

砾砂

中密、密实

5000~8400

3200~5300

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≤10.75

0＜IL≤0.25

IL≤0

800~1800

1800~2400

2400~3000

粉土

0.75＜e≤0.9

e≤0.75

1000~1500

1500~2000

砂土、碎石类土

稍密

中密

密实

粉砂

500~700

800~1100

1200~2000

细砂

700~1100

1200~1800

2000~2500

中砂

1000~2000

2200~3200

3500~5000

粗砂

1200~2200

2500~3500

4000~5500

砾砂

1400~2400

2600~4000

5000~7000

圆砾、角砾

1600~3000

3200~5000

6000~9000

卵石、碎石

2000~3000

3300~5000

7000~11000

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

ψsi

1

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。

主要参考文献

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中国建筑工业出版社，2002

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