桩基工程新进展桩基工程新进展同济大学同济大学 高大钊高大钊20072007年杭州年杭州内内 容容l一些桩基工程事故案例一些桩基工程事故案例l若干特殊桩型的承载性状若干特殊桩型的承载性状l桩基设计的一些新进展桩基设计的一些新进展l有关桩基技术的规范发展对比分析有关桩基技术的规范发展对比分析l桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一也是最古老的基础之一。l桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，l桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基结成整体，以共同承受荷载的一种深基础。础。l今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。的基础形式。l在施工技术进步、桩型开发应用和设计在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景。广阔的发展前景。l桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：l在框架结构的柱下在框架结构的柱下, ,通常在承台下设置若通常在承台下设置若干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱一桩基础一桩基础；l当荷载较大时，在框架柱列之间常联以当荷载较大时，在框架柱列之间常联以基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构成梁式的承台桩基础；成梁式的承台桩基础；l上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排桩，但因桩径一般大于剪力墙厚度，故桩，但因桩径一般大于剪力墙厚度，故需要设置构造性的过渡梁；需要设置构造性的过渡梁；l若在筏板承台下布桩，如果桩数不多，若在筏板承台下布桩，如果桩数不多，可按柱网轴线布置，使板不承受桩的冲可按柱网轴线布置，使板不承受桩的冲剪作用，只承受水的浮力和有限的土反剪作用，只承受水的浮力和有限的土反力；力；l如荷载比较大需要布桩较多时，沿轴线如荷载比较大需要布桩较多时，沿轴线布置桩可能有困难，则可以在筏板下满布置桩可能有困难，则可以在筏板下满堂布桩堂布桩；l采用箱形基础时，可满堂布桩，或按柱采用箱形基础时，可满堂布桩，或按柱网轴线布桩。网轴线布桩。桩具有多种独特的功能桩具有多种独特的功能 l 通过桩的侧面和土的接触，将荷载通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递给桩周土体；或者将荷载传给深层传递给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；得很大的承载能力以支承重型建筑物；l 对于液化的地基，为了在地震时仍对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；层，将荷载传给稳定的不液化土层；l桩桩基基具具有有很很大大的的竖竖向向刚刚度度，因因而而采采用用桩桩基基础础的的建建筑筑物物，沉沉降降比比较较小小，而而且且比比较较均均匀匀，可可以以满满足足对对沉沉降降要要求求特特别别高高的上部结构的安全需要和使用要求的上部结构的安全需要和使用要求;l 桩桩具具有有很很大大的的侧侧向向刚刚度度和和抗抗拔拔能能力力，能能抵抵抗抗台台风风和和地地震震引引起起的的巨巨大大水水平平力力、上上拔拔力力和和倾倾覆覆力力矩矩，保保持持高高耸耸结结构构物物和和高层建筑的安全；高层建筑的安全；l 改改变变地地基基基基础础的的动动力力特特性性，提提高高地地基基基基础础的的自自振振频频率率，减减小小振振幅幅，保保证证机机械设备的正常运转。械设备的正常运转。l但桩并不是万能的，各种桩型都有但桩并不是万能的，各种桩型都有其适用条件，使用不当，或者没有掌握其适用条件，使用不当，或者没有掌握桩基设计的关键技术，也会产生工程事桩基设计的关键技术，也会产生工程事故。故。l从下面的一些工程案例中，可以得从下面的一些工程案例中，可以得到哪些教训呢？到哪些教训呢？一些桩基工程事故案例一些桩基工程事故案例l某某18层采用桩基础的住宅楼，因群桩失层采用桩基础的住宅楼，因群桩失稳而爆破拆除的案例稳而爆破拆除的案例l采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例l某高层建筑群的预制桩大比例浮桩、断某高层建筑群的预制桩大比例浮桩、断桩，采取注浆加固的案例桩，采取注浆加固的案例l某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高变化过大，造成沉桩困难或承载力不满变化过大，造成沉桩困难或承载力不满足设计要求的案例足设计要求的案例l采用桩基的高层建筑整体爆破拆除采用桩基的高层建筑整体爆破拆除l某栋新建的某栋新建的18层住宅楼，在结构封顶以后层住宅楼，在结构封顶以后由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达2884mm。为根除工程质量隐患，在采取为根除工程质量隐患，在采取工程补救措施无效后，对该楼实施整体定工程补救措施无效后，对该楼实施整体定向爆破拆除。向爆破拆除。l成为桩基严重事故的第一例。成为桩基严重事故的第一例。l建筑物体型为十字形的点式楼，基础底建筑物体型为十字形的点式楼，基础底面积约面积约800m2，地上地上18层，地下层，地下1层，总层，总高度高度56.6m，钢筋混凝土剪力墙结构，基钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用夯扩桩基础，设计桩径础采用夯扩桩基础，设计桩径480mm，施工桩长施工桩长1620m，桩端持力层粉细砂，桩端持力层粉细砂，桩端进入持力层约桩端进入持力层约0.8m。l工程于工程于1995年年1月进行桩基施工，共完成月进行桩基施工，共完成336根夯扩桩。根夯扩桩。1995年年4月初开始开挖基月初开始开挖基坑土方，坑土方，9月中旬完成主体工程结构封顶，月中旬完成主体工程结构封顶，11月底完成室外装修和部分室内装修。月底完成室外装修和部分室内装修。l地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层填土，其下为填土，其下为9.414.4m的的厚层淤泥厚层淤泥及及2.22.4m的淤泥质粘土，再下为的淤泥质粘土，再下为稍密中稍密中密的粉细砂密的粉细砂。l在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这个案例给了最好的说明。个案例给了最好的说明。l事故概况：事故概况：l1995年年12月月3日，日，突然发现建筑物突然发现建筑物向东北方向明显向东北方向明显倾斜。建筑物顶倾斜。建筑物顶端的水平位移端的水平位移470mm，在东北在东北方向的沉降量方向的沉降量55mm，而西南而西南方向仅沉方向仅沉5mm。l采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载500吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还进行了粉喷桩和注浆加固，并打了进行了粉喷桩和注浆加固，并打了7根锚根锚杆静压桩。杆静压桩。l建筑物在建筑物在12月月21日突然转向西北方向倾日突然转向西北方向倾斜，至斜，至12月月25日，建筑物顶端的水平位日，建筑物顶端的水平位移已达移已达2884mm，整栋建筑物的重心偏移整栋建筑物的重心偏移了了1442mm。l决定于决定于12月月26日爆破拆除。日爆破拆除。l事故原因分析：事故原因分析：l1.桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工程桩挤歪了。程桩挤歪了。l2.桩的倾斜检测数据错了，小数点错了桩的倾斜检测数据错了，小数点错了一位。一位。l3.底板的标高抬高，在倾斜的桩上接长，底板的标高抬高，在倾斜的桩上接长，形成偏心的桩轴力。形成偏心的桩轴力。l4.形成了不稳定的机动体系。形成了不稳定的机动体系。采用桩基的高层建筑倾斜超标事故采用桩基的高层建筑倾斜超标事故建筑物基本资料建筑物基本资料l两幢两幢24层的办公大楼，共用一个筏板基层的办公大楼，共用一个筏板基础，筏板基础平面面积础，筏板基础平面面积1692m2，筏板厚筏板厚2m，埋深埋深5m，选用选用0.45m0.45m28m预预制钢筋混凝土方桩。桩端持力层为砂质制钢筋混凝土方桩。桩端持力层为砂质粉土夹粉砂，粉土夹粉砂，Es11MPa。l1#楼平面面积为楼平面面积为27m24m，桩数桩数256根；根；2#楼平面面积为楼平面面积为37m21m，桩数桩数248根。根。l1993年年12月开始压桩，到月开始压桩，到1994年年6月完成月完成504根桩的压桩，其中根桩的压桩，其中141根桩未压倒设根桩未压倒设计标高而截短计标高而截短0.5m1.5m。其中，其中，1#楼楼截桩截桩61根，占根，占23.8；2#楼截桩楼截桩80根，占根，占32.2。l1995年年11月结构封顶，沉降基本保持均月结构封顶，沉降基本保持均匀沉降，平均沉降速率匀沉降，平均沉降速率1#楼楼0.170mm/d，2#楼楼0.201mm/d；l1996年年6月，沉降大增，平均沉降速率月，沉降大增，平均沉降速率1#楼楼0.358mm/d，2#楼楼0.415mm/d，l倾斜：倾斜：1#楼楼1.5，2#楼楼1.9，沉降已为，沉降已为结构到顶时的结构到顶时的23倍；倍；l其间，屋顶水箱注水，地下水浇注其间，屋顶水箱注水，地下水浇注0.8m厚厚的混凝土，的混凝土，1#楼从楼从1.5发展至发展至1.8、2.2；2#楼从楼从1.9发展至发展至2.3、2.9。l至至1999年年1月，观测到最大沉降达月，观测到最大沉降达305.4mm，最大沉降速率为最大沉降速率为0.177mm/d，最大倾斜为最大倾斜为4.20。原因分析原因分析l1.分别计算沉降，分别计算沉降，1#楼最终沉降楼最终沉降304mm，2#楼最终沉降楼最终沉降266mm；l2.共用桩筏基础计算沉降，最终沉降共用桩筏基础计算沉降，最终沉降480mm；l3.截桩的影响。截桩的影响。l高层建筑群大比例浮桩事故高层建筑群大比例浮桩事故l软土地区的一个住宅小区，有软土地区的一个住宅小区，有7幢高层建幢高层建筑的预制桩产生浮桩，在接桩部位拉断，筑的预制桩产生浮桩，在接桩部位拉断，拉断的比例很高。复打时的下沉量很大。拉断的比例很高。复打时的下沉量很大。l本项目的断桩具有如下特点：本项目的断桩具有如下特点：l（1）断断桩桩的的比比例例高高，而而且且呈呈集集中中成成片片地地出现；出现；l（2）每每幢幢建建筑筑物物最最后后一一批批施施工工的的桩桩基基本本上都没有出现断桩现象；上都没有出现断桩现象；l（3）边边桩桩在在较较大大的的挤挤压压力力作作用用下下，向向外外侧发生较大偏位；侧发生较大偏位；l（4）3、9、13楼楼桩桩基基采采用用同同样样的的施施工工方方法法，但但为为了了保保护护河河岸岸而而采采取取较较慢慢的施工速度，结果未出现断桩问题。的施工速度，结果未出现断桩问题。l采用注浆补强措施，在已经浇筑的底板采用注浆补强措施，在已经浇筑的底板上钻了上钻了1800个注浆孔。个注浆孔。l注浆材料采用注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥浆，级普通硅酸盐水泥浆，水灰比水灰比0.5，掺入，掺入0.2的木质素磺酸钙，的木质素磺酸钙，使浆液具有早强性能。注浆压力取使浆液具有早强性能。注浆压力取0.3Mpa，上部注浆压力取上部注浆压力取0.2Mpa，流量流量控制在控制在15L/min左右。注浆时应对边同时左右。注浆时应对边同时以相同的压力，相同的提升速度对称注以相同的压力，相同的提升速度对称注浆。浆。l化了化了200万处理的费用，工期延长了半年。万处理的费用，工期延长了半年。l用静力触探用静力触探检测加固效检测加固效果，要求比果，要求比贯入阻力提贯入阻力提高高50。l原因分析：原因分析：l1.设计方面的问题：采用设计方面的问题：采用400 400mm的预的预制桩，制桩，桩的截面过大，桩的截面面积之和桩的截面过大，桩的截面面积之和与基底面积之比大于与基底面积之比大于3.0，挤土效应严重。，挤土效应严重。l2.施工的问题：打桩速度过快，一天沉桩施工的问题：打桩速度过快，一天沉桩数量大于数量大于15套，最多时到套，最多时到20套，接头焊接套，接头焊接时间过短。时间过短。l3.桩的质量问题：接头处的连接钢板采用桩的质量问题：接头处的连接钢板采用旧钢板，型号不一，与焊条型号无法配合。旧钢板，型号不一，与焊条型号无法配合。l4.建设方在选择设计单位、工程管理和采建设方在选择设计单位、工程管理和采购方面的过失。购方面的过失。综合楼桩基工程施工质量事故综合楼桩基工程施工质量事故l综合楼为框架结构，桩基础，主体建筑综合楼为框架结构，桩基础，主体建筑地上八层，地下一层，建筑面积地上八层，地下一层，建筑面积8000m2。l设计桩型为预应力管桩。地下室部位的设计桩型为预应力管桩。地下室部位的桩径采用桩径采用 600mm，单桩承载力设计值单桩承载力设计值为为1100kN；边跨的桩径采用边跨的桩径采用 400mm，单桩承载力设计值为单桩承载力设计值为600kN。 600mm的的桩长分别采用桩长分别采用11m、13m和和15m。预制桩用于持力层起伏很大地质条件的问题预制桩用于持力层起伏很大地质条件的问题承载力不满足承载力不满足设计要求设计要求桩打不到桩打不到设计标高设计标高l桩布置于独立承台下，承台下的桩数一桩布置于独立承台下，承台下的桩数一般为五七桩，最多为十五桩承台。般为五七桩，最多为十五桩承台。l压桩施工过程中由施工单位提出，经设压桩施工过程中由施工单位提出，经设计单位同意，改变了计单位同意，改变了61根桩的长度，其根桩的长度，其中中30根桩增加根桩增加1m，22根减少根减少2m，9根减根减少少3m。l经检测单位检测了经检测单位检测了3根桩，其中，根桩，其中， 600mm直径的桩检测了直径的桩检测了2根，根，109#符合符合设计要求；设计要求；88#桩不符合要求；桩不符合要求； 400mm直径的桩检测了直径的桩检测了181#桩不符合设计要求。桩不符合设计要求。l认为是浮桩，采取复打措施。认为是浮桩，采取复打措施。l对复打以后的桩检测了对复打以后的桩检测了2根，其中根，其中70#桩桩符合设计要求，符合设计要求，92#桩不符合要求。桩不符合要求。l复打以后在桩身发现裂缝，对裂缝进行复打以后在桩身发现裂缝，对裂缝进行了处理。了处理。l采用补桩的措施，补了采用补桩的措施，补了9根冲抓桩。根冲抓桩。l桩基工程自桩基工程自2001年年6月月27日开始至日开始至2002年年5月月17日最后一次检测结束，历时日最后一次检测结束，历时350天，天，接近一整年。接近一整年。l引发本案的主要原因是桩基工程的施工引发本案的主要原因是桩基工程的施工时间从一个月左右拖到接近一年的时间，时间从一个月左右拖到接近一年的时间，影响了这个建筑物的后续施工和整个工影响了这个建筑物的后续施工和整个工期。期。l静静压压法法施施工工中中，最最终终压压力力与与入入土土深深度度的的关关系系，不不同同位位置置的的桩桩的的实实际际桩桩顶顶标标高高的的起起伏伏与与持持力力层层顶顶面面标标高高起起伏伏的的密密切切相相关关性性，说说明明达达不不到到设设计计深深度度的的原原因因是是地地层层的的起起伏伏；勘勘察察单单位位没没有有加加密密勘勘探探孔孔，没没有有采采用用静静力力触触探探探探明明持持力力层层顶顶面面标标高高的的起起伏伏；在在这这样样的的地地层层条条件件下下，采采用用预预制制桩桩的的方方案案是是错错误误的的，必必然然造造成成压压桩桩施施工工时桩顶标高的失控；时桩顶标高的失控；l场地下卧基岩面起伏很大，采用了场地下卧基岩面起伏很大，采用了PHC桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几种不同的桩长，但还是发生很多桩打不种不同的桩长，但还是发生很多桩打不到设计标高，有的桩承载力达不到要求到设计标高，有的桩承载力达不到要求的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工程和法律诉讼。程和法律诉讼。l教训：教训：l没有根据地质条件选择合适的桩型，没有根据地质条件选择合适的桩型，PHC桩用得不是地方。桩用得不是地方。若干特殊桩型的承载性状若干特殊桩型的承载性状l灌注桩的后注浆技术灌注桩的后注浆技术l嵌岩桩嵌岩桩l静力压桩静力压桩l钢管混凝土桩钢管混凝土桩灌注桩的后注浆技术灌注桩的后注浆技术 l后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。l根据注浆的目的，可以分成如下不同的根据注浆的目的，可以分成如下不同的注浆类型：注浆类型：l1）桩端注浆）桩端注浆l2）桩侧注浆）桩侧注浆l3）复式注浆）复式注浆l4) 4) 压浆修补桩的缺损部位压浆修补桩的缺损部位l新版建筑桩基技术规范将灌注桩后新版建筑桩基技术规范将灌注桩后注浆纳入规范，规定了施工的要求和设注浆纳入规范，规定了施工的要求和设计参数的取法。计参数的取法。规范关于后注浆工艺的规定规范关于后注浆工艺的规定l后注浆装置的设置后注浆装置的设置l浆液水灰比浆液水灰比l注浆终止压力注浆终止压力l单桩注浆量单桩注浆量l注浆顺序注浆顺序l终止注浆的条件终止注浆的条件l后注浆装置的设置：后注浆装置的设置：l1.后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；筋绑扎固定或焊接；l2.注浆导管数量，直径小于注浆导管数量，直径小于1200mm的用的用2根，根，12002500mm的用的用3根；根；l3.桩长超过桩长超过15m，且对承载力增幅要求较且对承载力增幅要求较高时，采用桩端桩侧复式注浆；高时，采用桩端桩侧复式注浆；l4.桩侧后注浆管筏的设置应结合地层情况、桩侧后注浆管筏的设置应结合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在桩端在桩端515m以上，桩顶以上，桩顶8m以下，每隔以下，每隔612m设置一道注浆筏。设置一道注浆筏。l浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：l饱和土：饱和土：0.450.65l非饱和土：非饱和土：0.70.9l松散碎石土、砂砾：松散碎石土、砂砾：0.50.6l注浆终止压力根据土层性质及注浆点的注浆终止压力根据土层性质及注浆点的深度确定：深度确定：l风化岩、非饱和粘性土、粉土：风化岩、非饱和粘性土、粉土：310MPa；l饱和土层：饱和土层：1.24MPa。l单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定：是否复式注浆等因素确定：l 注浆量经验系数注浆量经验系数ln桩侧注浆断面数桩侧注浆断面数l注浆量以水泥质量计（注浆量以水泥质量计（t）l注浆顺序：注浆顺序：l饱和土中，先桩侧后桩端；饱和土中，先桩侧后桩端；l非饱和土中，先桩端后桩侧；非饱和土中，先桩端后桩侧；l桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2小时。小时。l成桩后两天才可以注浆；成桩后两天才可以注浆；l注浆作业点距其他成孔作业点的距离不注浆作业点距其他成孔作业点的距离不宜小于宜小于810m。l终止注浆的条件：终止注浆的条件：l1.注浆总量和注浆压力已达到设计要求；注浆总量和注浆压力已达到设计要求；l2.注浆总量已达到设计值的注浆总量已达到设计值的75，且注浆，且注浆压力超过设计值；压力超过设计值；l检测条件：检测条件：l在注浆后在注浆后20天进行；天进行；l掺入早强剂的可在注浆后掺入早强剂的可在注浆后15天进行检测。天进行检测。l l后压浆具有如下的作用：后压浆具有如下的作用：l1）胶胶结孔底沉渣，提高单桩承载力，消结孔底沉渣，提高单桩承载力，消除桩的过大沉降；除桩的过大沉降；l2）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提高侧摩阻力；高侧摩阻力；l3）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；l减少桩基的不均匀沉降。减少桩基的不均匀沉降。 根根据据一一些些试试验验的的结结果果，认认为为后后压压浆浆处处理理后后可可以以达达到到比比较较好好的的效效果果，对对细细粒粒土土中中的的桩桩，单单桩桩承承载载力力可可提提高高3070；对对粗粗粒粒土土中的桩，增幅可达中的桩，增幅可达60120。 压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩的韧性增大。的韧性增大。桩端条件对试桩曲线的影响桩端条件对试桩曲线的影响压浆对侧摩阻力的影响压浆对侧摩阻力的影响常规桩的曲线常规桩的曲线压浆桩的曲线压浆桩的曲线l1）在事故处理、补强中的应用；）在事故处理、补强中的应用；l单桩承载力不足时的补强；单桩承载力不足时的补强；l此时只能在桩体外下管注浆。此时只能在桩体外下管注浆。l2）设计时承载力不能满足要求，事先在桩）设计时承载力不能满足要求，事先在桩体中预设压浆管的加强措施。体中预设压浆管的加强措施。 后压浆技术推广应用中的问题主要是如何后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；工程中应用的关键；l后压浆技术推广应用中的问题主要是如后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；定性是在工程中应用的关键；l标准化将有助于这一技术的推广应用。标准化将有助于这一技术的推广应用。后注浆增强系数后注浆增强系数l后注浆增强系数系通过数十根不同土层后注浆增强系数系通过数十根不同土层中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而且变化很大。且变化很大。l总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧复式注浆高于单一注浆。复式注浆高于单一注浆。l根据北京、上海、天津、河南、山东、根据北京、上海、天津、河南、山东、西安、武汉、福州等地西安、武汉、福州等地106份资料验证。份资料验证。嵌嵌岩岩桩桩l 嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过去常忽略覆盖层的侧阻力，将嵌岩桩作为直去常忽略覆盖层的侧阻力，将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌岩桩的端阻力与侧阻力之比并不接近于岩桩的端阻力与侧阻力之比并不接近于1.0，如嵌岩桩端超过如嵌岩桩端超过5倍桩径后，端阻力反而趋倍桩径后，端阻力反而趋近于零，但嵌岩桩又显然不同于摩擦桩。近于零，但嵌岩桩又显然不同于摩擦桩。l 嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔方法成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。方法成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。嵌岩部分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高嵌岩部分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高于端承桩的主要原因，是研究嵌岩桩的于端承桩的主要原因，是研究嵌岩桩的核心问题。嵌入基岩部分的桩与基岩的核心问题。嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的嵌固力与相互作用比较复杂，嵌岩段的嵌固力与底部的端阻力发挥的过程是不同的。实底部的端阻力发挥的过程是不同的。实测资料说明，当嵌岩深度为测资料说明，当嵌岩深度为3倍桩径时，倍桩径时，桩的嵌固力与端阻力可以得到很好的配桩的嵌固力与端阻力可以得到很好的配合，嵌固力占总承载力的合，嵌固力占总承载力的75%以上，可以上，可以用最少的工程量获得最佳的承载效果，以用最少的工程量获得最佳的承载效果，因此称为最佳嵌岩深度。因此称为最佳嵌岩深度。l 在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌岩桩承载力的主要是侧摩阻力，认为嵌岩桩承载力的主要是侧摩阻力，认为嵌岩桩是摩擦桩；另一种意见认为桩侧土岩桩是摩擦桩；另一种意见认为桩侧土的摩阻力在总承载力中所占的比例较小，的摩阻力在总承载力中所占的比例较小，一般不超过一般不超过10%左右，在大约左右，在大约10m厚的土厚的土层中，桩侧土的摩阻力所占的比例更低，层中，桩侧土的摩阻力所占的比例更低，因此没有必要计入。因此没有必要计入。l 上述分歧的主要原因一是所依据的上述分歧的主要原因一是所依据的资料代表性不同，二是对桩侧摩阻力的资料代表性不同，二是对桩侧摩阻力的理解不同，如将嵌岩部分的阻力定义为理解不同，如将嵌岩部分的阻力定义为嵌固力而不是摩阻力，则将摩阻力限制嵌固力而不是摩阻力，则将摩阻力限制在覆盖层土的作用，则土的摩阻力所占在覆盖层土的作用，则土的摩阻力所占的比例就不一定很高，也不会将嵌岩桩的比例就不一定很高，也不会将嵌岩桩作为摩擦桩来研究，两种意见也就可以作为摩擦桩来研究，两种意见也就可以统一。统一。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的比例不高这是已为大量实测阻力所证的比例不高这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。但分析明了的，也是得到公认的事实。但分析的角度不同，得到的观点也会有差异。的角度不同，得到的观点也会有差异。根据国内外根据国内外150根嵌岩桩的实测资料（其根嵌岩桩的实测资料（其中国内中国内39根，国外根，国外111根；无覆盖层根；无覆盖层20根，根，有覆盖层有覆盖层130根，长度根，长度L=3.055.0m，直直径径d=0.58.0m，L/d L/d =163.7），），给出给出了嵌岩桩在竖向荷载下端阻分担荷载比了嵌岩桩在竖向荷载下端阻分担荷载比与桩的长径比之间的关系。与桩的长径比之间的关系。l 当当L/dL/d从从1增加至增加至20时，时，Q Qp p/ /Q Qu u自自100%随随L/dL/d增大而递减至大约增大而递减至大约30%；当；当L/dL/d从从20增大至增大至63.7时，时，Q Qp p/ /Q Qu u一般不会超过一般不会超过30，其中大部分桩的其中大部分桩的Q Qp p/ /Q Qu u在在20以下，不少桩以下，不少桩在在5以下。与此相对应，桩的侧阻力（严以下。与此相对应，桩的侧阻力（严格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约在格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约在L/d L/d 1020时开始起主要作用，随时开始起主要作用，随L/dL/d增大而增大而增大，增大， Q Qs s/ /Q Qu u一般保持在一般保持在70以上，大部以上，大部分在以上分在以上80%，不少桩在，不少桩在95%以上。以上。l 嵌岩桩的长度也越来越长，长径比嵌岩桩的长度也越来越长，长径比越来越大，嵌岩桩的性状越来越大，嵌岩桩的性状离端承桩也越离端承桩也越来越远来越远； l 嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的端阻力端阻力发挥的过程发挥的过程是不同的。是不同的。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的的比例不高比例不高这是已为大量实测阻力所证这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。明了的，也是得到公认的事实。 l包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的原因有三点原因有三点:l1)较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得以发挥；以发挥；l2)由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；l3)由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈深，端阻力的比例愈低。深，端阻力的比例愈低。嵌岩桩的承载性状嵌岩桩的承载性状l通过对比试验和对桩端阻力所占比通过对比试验和对桩端阻力所占比例的分析可以得到嵌岩桩例的分析可以得到嵌岩桩不一定是端承不一定是端承桩的概念桩的概念，从而改变了人们对嵌岩桩承，从而改变了人们对嵌岩桩承载性状的认识载性状的认识；l其实质是认识嵌岩桩的其实质是认识嵌岩桩的侧阻力侧阻力的存的存在和作用的问题，也是研究侧阻力的发在和作用的问题，也是研究侧阻力的发挥条件的问题。挥条件的问题。嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果lA2和和A3进入中风化泥岩进入中风化泥岩2.2m，B3和和B4进入中风化泥岩进入中风化泥岩0.4m。桩身轴力随深度变化曲线比较桩身轴力随深度变化曲线比较嵌岩与非嵌岩桩的嵌岩与非嵌岩桩的荷载传递规律惊人地相似荷载传递规律惊人地相似l增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力并并没有显著提高没有显著提高；l桩身轴力随深度桩身轴力随深度明显地减小明显地减小；l说明侧摩阻力得到了比较说明侧摩阻力得到了比较充分地发充分地发挥挥；l嵌岩与不嵌岩的条件嵌岩与不嵌岩的条件并不影响侧阻并不影响侧阻力的发挥力的发挥；进入新鲜岩石和强风化岩的比较进入新鲜岩石和强风化岩的比较l嵌入嵌入新鲜岩石新鲜岩石和和强风化岩石强风化岩石的的桩的荷载传递规律也惊人地相似；桩的荷载传递规律也惊人地相似；l嵌入强风化岩嵌入强风化岩5d，d0.6m；l嵌入风化泥质砂岩嵌入风化泥质砂岩3.7m、新鲜新鲜泥质砂岩泥质砂岩2.0m，d1.0m；l两者的轴力都随深度递减；两者的轴力都随深度递减；l其其端阻力都比较小端阻力都比较小；嵌岩桩荷载传递的特点嵌岩桩荷载传递的特点l1.大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之比都比都超过了超过了60，大部分在，大部分在80以上；以上；l2.桩侧阻力的分担比例桩侧阻力的分担比例随长径比随长径比（l/d）的的增大而增大增大而增大；l3.当桩的当桩的长径比较大长径比较大（l/d 35），而覆盖），而覆盖层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载的比例很小（的比例很小（5），且桩的破坏常因桩），且桩的破坏常因桩身破坏而引起。身破坏而引起。嵌岩桩侧阻力的发挥嵌岩桩侧阻力的发挥l侧摩阻力在几个毫米时就可以侧摩阻力在几个毫米时就可以发挥发挥；l桩身的桩身的压缩量压缩量很容易达到毫米级，很容易达到毫米级，就足以发挥侧摩阻力；就足以发挥侧摩阻力；l因此，荷载是从桩顶因此，荷载是从桩顶依次向下传递依次向下传递；l桩顶的荷载桩顶的荷载大部分大部分被侧阻力所平衡；被侧阻力所平衡；l传给桩端的荷载就传给桩端的荷载就剩下不多了剩下不多了。嵌岩段的侧阻力嵌岩段的侧阻力l嵌岩段的侧阻力嵌岩段的侧阻力是构成嵌岩桩是构成嵌岩桩竖向承载力的重要因素；竖向承载力的重要因素；l嵌岩段的侧阻力在嵌岩段的侧阻力在很小的相对很小的相对位移位移时就能被调动起来；时就能被调动起来；l嵌岩段的侧阻力与桩嵌岩段嵌岩段的侧阻力与桩嵌岩段岩石之间的岩石之间的粗糙程度粗糙程度有关。有关。嵌岩段粗糙程度比较嵌岩段粗糙程度比较lA3桩，直径桩，直径315mm，砂岩，砂岩，7.5mm槽；槽；lS3桩，直径桩，直径1170mm，泥岩，粗糙嵌岩泥岩，粗糙嵌岩段；段；lS12桩，直径桩，直径335mm，泥岩，泥岩，3mm蚀坑；蚀坑；lC2桩，直径桩，直径160mm，砂岩，光滑嵌岩砂岩，光滑嵌岩段。段。嵌岩段粗糙程度对侧阻的影响嵌岩段粗糙程度对侧阻的影响嵌岩段侧阻发挥的相对位移条件嵌岩段侧阻发挥的相对位移条件嵌岩深度与端阻的关系嵌岩深度与端阻的关系l嵌岩桩的端阻与桩的极限承载嵌岩桩的端阻与桩的极限承载力之比随力之比随嵌岩深度嵌岩深度与桩的半径之比与桩的半径之比增大而急剧增大而急剧减小减小；l桩嵌岩桩嵌岩越深越深，端阻的，端阻的贡献越小贡献越小；l与一般的观念正好与一般的观念正好相反相反。嵌岩桩承载力的组成嵌岩桩承载力的组成l嵌岩桩的承载力由嵌岩桩的承载力由3个部分个部分组成，即土层的侧阻力、端阻力组成，即土层的侧阻力、端阻力和嵌岩段的侧阻力；和嵌岩段的侧阻力；l端阻力和嵌岩段的侧阻力都和端阻力和嵌岩段的侧阻力都和岩石的岩石的饱和单轴抗压强度饱和单轴抗压强度建立联建立联系，用经验的计算系数表示。系，用经验的计算系数表示。深径比的影响深径比的影响l94版建筑桩基技术规范版建筑桩基技术规范l侧阻力与深径比的关系不大；侧阻力与深径比的关系不大；l随着随着深径比深径比的的增大增大，端阻力急剧地，端阻力急剧地减小减小。l新版建筑桩基技术规范：新版建筑桩基技术规范：l按岩石的软硬分别给出系数；按岩石的软硬分别给出系数；l侧阻力与深径比的关系不大；侧阻力与深径比的关系不大；l随着随着深径比深径比的的增大增大，端阻力，端阻力减小减小；l比较两本规范的数值，存在较大的差别。比较两本规范的数值，存在较大的差别。嵌岩桩突然破坏的原因嵌岩桩突然破坏的原因l灌注型的嵌岩桩在静载荷试验灌注型的嵌岩桩在静载荷试验时，有时发生突然破坏的现象；时，有时发生突然破坏的现象；l其原因主要是由于嵌岩段侧阻其原因主要是由于嵌岩段侧阻的脆性破坏所引起的；的脆性破坏所引起的；嵌岩桩的设置嵌岩桩的设置l灌注桩和预制桩灌注桩和预制桩都可以嵌岩都可以嵌岩；l但不同的桩型，但不同的桩型，嵌岩的工艺嵌岩的工艺是是不同的；不同的；l在基岩起伏比较大的场地，用在基岩起伏比较大的场地，用预制桩预制桩作嵌岩桩，作嵌岩桩，很难控制桩长很难控制桩长；l尤其是尤其是预应力管桩预应力管桩，截桩会造，截桩会造成成预应力的破坏预应力的破坏，需要加以处理。，需要加以处理。灌注型嵌岩桩灌注型嵌岩桩预制型嵌岩桩预制型嵌岩桩静静力力压压桩桩l静力压桩法是以设备本身自重（包括配静力压桩法是以设备本身自重（包括配重）作反力，液压驱动，用静压力将桩压入重）作反力，液压驱动，用静压力将桩压入地基土中的一种沉桩工艺。这种施工工艺具地基土中的一种沉桩工艺。这种施工工艺具有无震动、无噪声、无污染、无冲击力和施有无震动、无噪声、无污染、无冲击力和施工应力小等特点。有利于沉桩震动对邻近建工应力小等特点。有利于沉桩震动对邻近建筑物和精密设备的影响，避免对桩头的冲击筑物和精密设备的影响，避免对桩头的冲击损坏，降低用钢量。在沉桩过程中还可以测损坏，降低用钢量。在沉桩过程中还可以测定沉桩阻力，为设计和施工提供参数，预估定沉桩阻力，为设计和施工提供参数，预估和验证单桩极限承载力，检验桩的工程质量。和验证单桩极限承载力，检验桩的工程质量。l近年来，由于大吨位压桩机的出现，近年来，由于大吨位压桩机的出现，提高了静力压桩法施工的适用范围，能提高了静力压桩法施工的适用范围，能将长桩压入砂层，可适用于对单桩极限将长桩压入砂层，可适用于对单桩极限承载力设计要求超过承载力设计要求超过5000kN的超高层建的超高层建筑。例如在上海地区，曾使用筑。例如在上海地区，曾使用800t压桩压桩机，将机，将0.50m0.50m38.5m的预制方桩的预制方桩压进中密砂层（此层的静力触探比贯入压进中密砂层（此层的静力触探比贯入阻力为阻力为12.5MPa）2.4m，至设计标高时至设计标高时的压桩阻力为的压桩阻力为4778kN5868kN，静载荷静载荷试验测定的单桩极限承载力为试验测定的单桩极限承载力为6750kN。压桩的优缺点压桩的优缺点l 静力压桩的优点是没有噪声、没有静力压桩的优点是没有噪声、没有震动，不会对环境造成危害；震动，不会对环境造成危害；l 但静力压桩需要大量的配重，对场但静力压桩需要大量的配重，对场地的要求比较高，如果场地土非常软弱，地的要求比较高，如果场地土非常软弱，无法承受配重的过大压力，就不能采用；无法承受配重的过大压力，就不能采用；l 静力压桩的挤土作用还是相当大的，静力压桩的挤土作用还是相当大的，孔隙水压力比较高，采用静力压桩的建孔隙水压力比较高，采用静力压桩的建筑物，其沉降一般偏大。筑物，其沉降一般偏大。压桩的适用条件压桩的适用条件l1.土层的性质土层的性质l高压缩性土和砂性较轻的软粘土层高压缩性土和砂性较轻的软粘土层l2.设备能力设备能力l桩的极限承载力与压桩阻力之间的关系桩的极限承载力与压桩阻力之间的关系l3.周边的环境条件周边的环境条件静力压桩方案成立的前提静力压桩方案成立的前提l 能能否否将将桩桩压压到到预预定定的的深深度度？关关注注压压桩阻力与设备的能力；桩阻力与设备的能力；l 压压桩桩阻阻力力与与单单桩桩承承载载力力之之间间存存在在什什么样的关系？么样的关系？l 能否用压桩阻力来估计承载力？能否用压桩阻力来估计承载力？l 能能否否用用地地层层的的静静力力触触探探数数据据来来估估计计压桩阻力以选择压桩设备？压桩阻力以选择压桩设备？压桩阻力的性质压桩阻力的性质l静力压桩施工过程中可以得到每根静力压桩施工过程中可以得到每根桩的桩的压桩阻力压桩阻力，对判定桩的承载力和桩，对判定桩的承载力和桩身质量是最直接的依据；身质量是最直接的依据；l但是，压桩阻力但是，压桩阻力不等于桩的承载力不等于桩的承载力；l压桩阻力所反映的是桩体压入土中所需压桩阻力所反映的是桩体压入土中所需要克服的要克服的动阻力动阻力；l是桩尖贯穿端部土层时的是桩尖贯穿端部土层时的冲剪力冲剪力。l压桩阻力与桩端压桩阻力与桩端土的类别和性质土的类别和性质直接有直接有关；关；l又与又与桩长、桩距及桩群大小桩长、桩距及桩群大小等因素有关；等因素有关；l在在粘性土粘性土中，压桩过程中的阻力最小，中，压桩过程中的阻力最小，经过休息，土的强度逐渐恢复与增长，因此，经过休息，土的强度逐渐恢复与增长，因此，承载力通常显著地高于压桩阻力承载力通常显著地高于压桩阻力；l粉砂粉砂就相反，压桩时急剧升高的孔隙水就相反，压桩时急剧升高的孔隙水压力夸大了桩的阻力，经过休息，孔隙水压压力夸大了桩的阻力，经过休息，孔隙水压力消散，端阻力下降，力消散，端阻力下降，桩的承载力常会低于桩的承载力常会低于压桩阻力。压桩阻力。l压桩经验的压桩经验的地方性地方性特别强；特别强；l各地的经验大致的趋势是各地的经验大致的趋势是相似相似的；的；l但存在但存在许多差别许多差别，与各地的地，与各地的地质条件及技术条件的不同有关；质条件及技术条件的不同有关；l还缺少还缺少地方技术标准地方技术标准；l更没有更没有全国性全国性的技术标准。的技术标准。广东的经验广东的经验l利用利用终止压力终止压力估计极限承载力估计极限承载力l 值的范围值的范围l桩长小于桩长小于14m，0.600.80l14m至至21m，0.801.00l大于大于21m，1.001.20上海的经验上海的经验l根据已有的估计单桩承载力来根据已有的估计单桩承载力来估计估计压桩阻力压桩阻力l研究压桩阻力与承载力的关系研究压桩阻力与承载力的关系侧阻力侧阻力灵敏度对压桩阻力的影响灵敏度对压桩阻力的影响l灵敏度灵敏度越大的土，压桩阻力越越大的土，压桩阻力越小；小；l这是因为灵敏度越大，这是因为灵敏度越大，土的结土的结构性构性越强，压桩时土的强度降低得越强，压桩时土的强度降低得越多；越多；l从灵敏度来估计压桩的侧阻力。从灵敏度来估计压桩的侧阻力。侧阻力修正系数侧阻力修正系数l研究研究深度深度的影响的影响l粘性土：粘性土： 1.0l砂土：砂土：端阻力修正系数端阻力修正系数西安的经验西安的经验l利用利用静力触探静力触探估计压桩终止阻力估计压桩终止阻力lPekNlPsMPal适用于适用于20m以内以内l利用压桩终止阻力利用压桩终止阻力Pe估计单桩极限估计单桩极限承载力：承载力：根据沉桩能量估计容许承载力根据沉桩能量估计容许承载力l压桩所需的能量压桩所需的能量为桩的有效长度与为桩的有效长度与每米终压力的平均值乘积每米终压力的平均值乘积终压力值与容许承载力终压力值与容许承载力 0.5110.696管桩压桩阻力的研究管桩压桩阻力的研究l1.静力触探贯入过程与压桩贯入过静力触探贯入过程与压桩贯入过程的比拟研究；程的比拟研究；l2.从土塞的高度研究压桩阻力的有从土塞的高度研究压桩阻力的有关信息。关信息。管桩的土塞管桩的土塞l 上海宝山钢铁总厂于上海宝山钢铁总厂于1978年做年做过过7组钢筋混凝土管桩和组钢筋混凝土管桩和3组钢管桩组钢管桩的的静载荷试验，研究了桩径、桩的的静载荷试验，研究了桩径、桩端的闭塞效应、土塞效应对管桩承端的闭塞效应、土塞效应对管桩承载机理的影响。载机理的影响。 管桩压桩阻力与土塞高度管桩压桩阻力与土塞高度l管桩在压桩过程中，内部管桩在压桩过程中，内部形成土塞形成土塞并逐步升高，压桩阻力随之增大；并逐步升高，压桩阻力随之增大；l土塞所形成的土塞所形成的“闭塞效应闭塞效应”是影响是影响压桩阻力的重要因素；压桩阻力的重要因素；l通过对通过对土塞形成机理土塞形成机理的研究，了解的研究，了解压桩阻力形成与变化的规律。压桩阻力形成与变化的规律。PHCPHC桩沉桩时与土体的相互作用桩沉桩时与土体的相互作用l开口管桩沉桩时产生开口管桩沉桩时产生土塞，土塞，减少了减少了向外的向外的挤土挤土，土塞上升土塞上升过程过程中与内壁的摩擦使土中与内壁的摩擦使土塞压缩，塞压缩，最终平衡而最终平衡而终止上升终止上升，土塞对挤，土塞对挤土作用和最终的承载土作用和最终的承载力有重要的影响。力有重要的影响。l当最终平衡而土塞停止上升时，土塞对当最终平衡而土塞停止上升时，土塞对管壁的摩阻力保持不变，土塞下土体进管壁的摩阻力保持不变，土塞下土体进入极限塑性状态，土塞和管桩壁构成一入极限塑性状态，土塞和管桩壁构成一个整体，可以看作实心桩。个整体，可以看作实心桩。l此时的压桩阻力为：此时的压桩阻力为：管桩与实心桩阻力之差管桩与实心桩阻力之差l从图中可以看到，从图中可以看到，随着压桩深度增随着压桩深度增加，管桩与实心加，管桩与实心桩压桩力差异逐桩压桩力差异逐渐减小，且这个渐减小，且这个差异呈非线性发差异呈非线性发展，这表明随着展，这表明随着压桩过程进行，压桩过程进行，管桩逐渐趋近于管桩逐渐趋近于实心桩压桩性状。实心桩压桩性状。l 将桩压入土体的过程作为土体将桩压入土体的过程作为土体在外荷载作用下处于极限平衡状态。在外荷载作用下处于极限平衡状态。因此，对桩端压入土体过程进行静因此，对桩端压入土体过程进行静力极限平衡分析得到的解可以看作力极限平衡分析得到的解可以看作桩端压桩力的下限荷载。可以将根桩端压桩力的下限荷载。可以将根据极限平衡分析得到的解作为桩端据极限平衡分析得到的解作为桩端的的压桩抗力压桩抗力。土塞最终高度与压桩阻力土塞最终高度与压桩阻力l 土塞的高度及其闭塞效果与土土塞的高度及其闭塞效果与土性、管径、壁厚、桩入土深度、以性、管径、壁厚、桩入土深度、以及进入持力层深度等诸多因素相关。及进入持力层深度等诸多因素相关。l PHC PHC桩长桩长6161m m，外径外径600600mmmm，内径内径400400mmmm，壁厚壁厚100100mmmm，剔除变异性大剔除变异性大的的2 2号桩，考察号桩，考察入土深度为入土深度为6161m m的桩的桩，平均平均土塞高度土塞高度20.620.6m m。土塞的测量资土塞的测量资料见下表。料见下表。l 根根据据施施工工实实测测压压桩桩的的最最终终阻阻力力：在在 4040m m深深 度度 处处 ， 约约 100100t t， 50m50m处处 约约200200t t，都都比比较较集集中中；但但压压至至最最后后深深度度时时压压桩桩阻阻力力比比较较分分散散，压压桩桩阻阻力力400400570570t t。土塞高度的实测资料土塞高度的实测资料l桩桩体体压压到到61m深深度度之之前前土土塞塞高高度度就就已已经经稳稳定定，此此时时可可以以根根据据已已知知的的土土塞塞最最终终高高度度和和静静力力触触探探得得到到的的比比贯贯入入阻阻力力平平均均值值，反反算算管管桩桩内内壁壁与与土土塞塞之之间间的的平平均均摩摩阻力阻力为为19.4kPal利利用用这这个个内内摩摩阻阻力力值值可可以以预预测测进进一一步步施工时其他桩需要的施工时其他桩需要的压桩力压桩力。l这这种种情情况况下下压压桩桩到到61m深深度度时时压压桩桩力力计算值为计算值为P4796kN。l与上述实测值非常接近。与上述实测值非常接近。钢钢管管混混凝凝土土桩桩钢管混凝土桩的承载特性钢管混凝土桩的承载特性 l在在软软土土覆覆盖盖层层很很厚厚的的地地区区建建造造超超高高层层建建筑筑，常常采采用用6070m长长的的超超长长桩桩。但但实实践践表表明明，超超长长桩桩的的承承载载能能力力常常常常由由桩桩身身强强度度控控制制的的，地地基基对对桩桩的的承承载载能能力力没没有有充充分分得得到到发发挥挥。为为了了充充分分发发挥挥超超长长的的钢钢管管桩桩的的承承载载能能力力，开开发发了了一一种种新新型型的的桩桩钢管混凝土桩，简称为钢管混凝土桩，简称为SCP桩。桩。钢钢管管混混凝凝土土桩桩的的施施工工步步骤骤是是先先将将钢钢管管桩桩沉沉至至设设计计标标高高，然然后后用用抛抛灌灌方方法法灌灌注注微膨胀的混凝土直至灌满为止。微膨胀的混凝土直至灌满为止。l 由于钢管混凝土桩具有足够的桩身由于钢管混凝土桩具有足够的桩身强度，可以获得较高的承载能力，桩径强度，可以获得较高的承载能力，桩径愈大，提高承载力的比例愈大。愈大，提高承载力的比例愈大。桩基设计的一些新进展桩基设计的一些新进展l与建筑桩基技术规范与建筑桩基技术规范94年的版本比年的版本比较，新版的桩基规范中吸收了十年来桩较，新版的桩基规范中吸收了十年来桩基设计的新进展和变化基设计的新进展和变化。l桩的设计参数表的完善桩的设计参数表的完善l群桩效应设计方法退出规范群桩效应设计方法退出规范l设计原则退回到安全系数设计方法设计原则退回到安全系数设计方法l承台效应的有条件应用承台效应的有条件应用l变刚度调平设计变刚度调平设计l桩基结构的耐久性桩基结构的耐久性桩的设计参数表的完善桩的设计参数表的完善l94规范的试桩资料规范的试桩资料229根；根；l本次修订增加资料本次修订增加资料416根；根；l桩的极限端阻力增加了全风化、强风化桩的极限端阻力增加了全风化、强风化等土类；等土类；l桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻桩的侧摩阻力增加了角砾和碎石的侧阻力。力。群桩效应设计方法退出规范群桩效应设计方法退出规范l群桩效应及其工程意义群桩效应及其工程意义l建筑桩基技术规范考虑群桩效应的建筑桩基技术规范考虑群桩效应的设计方法的定量依据是群桩试验的结果。设计方法的定量依据是群桩试验的结果。l规范方法过于复杂，与桩基设计的误差规范方法过于复杂，与桩基设计的误差水平不一致。水平不一致。l具体计算方法退出规范不等于群桩效应具体计算方法退出规范不等于群桩效应不存在。不存在。群桩效应的工程意义群桩效应的工程意义l1.桩的平面布置对于单桩承载力发挥的桩的平面布置对于单桩承载力发挥的作用，桩的中心距的影响；作用，桩的中心距的影响；l2.载荷试验的沉降在什么条件下才具有载荷试验的沉降在什么条件下才具有工程意义？工程意义？l3.有没有变形控制的单桩承载力？有没有变形控制的单桩承载力？l 群桩在竖向荷载作用下，由于承台、群桩在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土之间相互影响和共同作用，群桩桩、土之间相互影响和共同作用，群桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩的工作性状趋于复杂，桩群中任一根桩即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩，即基桩的工作性状都不同于孤立的单桩，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩承载力将不等于各单桩承载力之和，群桩沉降也明显地大于单桩，这种现象群桩沉降也明显地大于单桩，这种现象就是群桩效应。群桩效应可用群桩效率就是群桩效应。群桩效应可用群桩效率系数系数和沉降比和沉降比 表示。表示。l群桩效率群桩效率和沉降比和沉降比 l 由端承桩组成的群桩，通过承台分由端承桩组成的群桩，通过承台分配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由配到各桩桩顶的荷载，其大部或全部由桩身直接传递到桩端。因而通过承台土桩身直接传递到桩端。因而通过承台土反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、较小，桩群中各桩之间以及承台、桩、土之间的相互影响较小，其工作性状与土之间的相互影响较小，其工作性状与独立单桩相近。因而端承型群桩的承载独立单桩相近。因而端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和，即群力可近似取为各单桩承载力之和，即群桩效率桩效率和沉降比和沉降比 可近似取为可近似取为1。l 由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通过由摩擦桩组成的群桩，桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在桩端桩侧摩阻力传递到桩周和桩端土层中，在桩端平面处产生应力重叠。承台土反力也传递到承平面处产生应力重叠。承台土反力也传递到承台以下一定范围内的土层中，从而使桩侧阻力台以下一定范围内的土层中，从而使桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。就一般情况而言，在常和桩端阻力受到干扰。就一般情况而言，在常规桩距（规桩距（34d）下，粘性土中的群桩，随着桩下，粘性土中的群桩，随着桩数的增加，群桩效率明显下降，且数的增加，群桩效率明显下降，且1；而沉降比则而沉降比则除了端承桩除了端承桩 =1外，均为外，均为 1；同时承台下土同时承台下土反力分担上部荷载可使群桩承载力增加。反力分担上部荷载可使群桩承载力增加。群桩应力的重叠作用群桩应力的重叠作用设计原则设计原则l桩基设计是按极限状态设计桩基设计是按极限状态设计l单桩极限承载力除以安全系数得单桩容单桩极限承载力除以安全系数得单桩容许承载力单桩承载力特征值许承载力单桩承载力特征值l我国对桩基设计的安全系数取我国对桩基设计的安全系数取2l对应的荷载采用标准值对应的荷载采用标准值l94规范采用的是分项系数描述的设计表规范采用的是分项系数描述的设计表达式，荷载用设计值达式，荷载用设计值l1.确定桩数和布桩时，应采用传至承台确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应的抗力底面的荷载效应标准组合；相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值；应采用基桩或复合基桩承载力特征值；l2.计算荷载作用下的桩基沉降和水平位计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组合；计移时，应采用荷载效应准永久组合；计算水平地震作用，风荷载作用下的桩基算水平地震作用，风荷载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风水平位移时，应采用水平地震作用、风载效应标准组合；载效应标准组合；l3.在计算桩基结构承载力、确定尺寸和在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合；应基本组合；l当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合；准永久组合；l4.验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应的标准组合；抗性时，应采用荷载效应的标准组合；抗震设防区应采用地震作用效应和荷载效震设防区应采用地震作用效应和荷载效应标准组合。应标准组合。l94规范这个设计表达式有规范这个设计表达式有3个特点：个特点：l1.用分项系数描述的设计表达式；用分项系数描述的设计表达式；l2.用群桩效应系数反应群桩效应的作用；用群桩效应系数反应群桩效应的作用；l3.将承台底面土的反力分配给每根桩上。将承台底面土的反力分配给每根桩上。l新版规范有新版规范有4个变化：个变化：l群桩效应退出群桩效应退出l承台效应有条件地保留承台效应有条件地保留l荷载设计值标准值荷载设计值标准值l分项系数改为安全系数分项系数改为安全系数承台效应承台效应l1.桩距越大，承台下土反力越大；桩距越大，承台下土反力越大；l桩周土受桩侧剪应力作用而产生的竖向桩周土受桩侧剪应力作用而产生的竖向位移为：位移为：l位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，位移随桩侧剪应力及桩径的增大而增大，随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。随桩中心距增大而呈自然对数关系减小。当中心距达到当中心距达到nd时，位移为零。时，位移为零。l2.承台分担荷载比随承台宽度与桩长之承台分担荷载比随承台宽度与桩长之比增大而增大。比增大而增大。l3.承台分担荷载比随桩数增加而降低；承台分担荷载比随桩数增加而降低；l4.承台分担荷载比随荷载的变化，一种承台分担荷载比随荷载的变化，一种是趋于稳定，另一种是持续增大。是趋于稳定，另一种是持续增大。考虑承台效应的四种情况考虑承台效应的四种情况l1.上部结构整体刚度较好、体型简单的建上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物；（构）筑物；l2.对差异沉降适应性较强的排架结构和柔对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；性构筑物；l3.按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；弱化区；l4.软土地基的减沉复合疏桩基础。软土地基的减沉复合疏桩基础。变刚度调平设计变刚度调平设计l传统桩基设计的原则，同一建筑物下采传统桩基设计的原则，同一建筑物下采用相同截面、相同长度的桩，一般等距用相同截面、相同长度的桩，一般等距离布桩，桩基的刚度是等刚度的。离布桩，桩基的刚度是等刚度的。l基本概念：基本概念：l等刚度的桩基，按等桩长、等桩径、等等刚度的桩基，按等桩长、等桩径、等间距的布桩，其结果是：间距的布桩，其结果是：l沉降是中间大，四周小，形成碟形沉降沉降是中间大，四周小，形成碟形沉降盆；盆；l桩的反力是中间小，四周大，形成马鞍桩的反力是中间小，四周大，形成马鞍形反力分布。形反力分布。变桩距、变桩径或变桩长变桩距、变桩径或变桩长都可以达到变刚度的目的都可以达到变刚度的目的变刚度调平概念设计变刚度调平概念设计l变刚度调平概念设计的目的为了减小差变刚度调平概念设计的目的为了减小差异变形、降低承台内力和上部结构次应异变形、降低承台内力和上部结构次应力，以节约资源，提高建筑物使用寿命，力，以节约资源，提高建筑物使用寿命，确保正常使用功能。确保正常使用功能。l对于主群楼连体建筑，当高层主体采用对于主群楼连体建筑，当高层主体采用桩基时，裙房（含纯地下室）的地基或桩基时，裙房（含纯地下室）的地基或桩基的刚度宜相对弱化，可采用天然地桩基的刚度宜相对弱化，可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础；基、复合地基、疏桩或短桩基础；l对于框架核心筒结构高层建筑桩基，对于框架核心筒结构高层建筑桩基，应加强核心筒区域桩基刚度（如适当增应加强核心筒区域桩基刚度（如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施），适当弱化核心筒外围桩基刚度；施），适当弱化核心筒外围桩基刚度；l对于框架核心筒结构高层建筑天然地对于框架核心筒结构高层建筑天然地基满足要求的情况下，宜于核心筒区域基满足要求的情况下，宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩；设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩；l对于大体量筒仓、储罐的摩擦型桩基，对于大体量筒仓、储罐的摩擦型桩基，宜按内强外弱原则布桩；宜按内强外弱原则布桩；软土地基减沉复合疏桩基础软土地基减沉复合疏桩基础l软土地基上多层建筑，地基承载力基本软土地基上多层建筑，地基承载力基本满足要求时，以减小沉降为目的，可设满足要求时，以减小沉降为目的，可设置穿越软土层进入相对较好的疏布摩擦置穿越软土层进入相对较好的疏布摩擦桩型，由桩和桩间土共同分担荷载，称桩型，由桩和桩间土共同分担荷载，称为减沉复合疏桩基础。为减沉复合疏桩基础。减沉复合疏桩基础设计原则减沉复合疏桩基础设计原则l一是桩和桩间土在受荷变形过程中始终一是桩和桩间土在受荷变形过程中始终确保两者共同分担荷载；确保两者共同分担荷载；l桩端的变形条件桩端的变形条件l二是桩距大于二是桩距大于56倍桩径。倍桩径。l确定承台底面积和桩数确定承台底面积和桩数l 承台面积控制系数，取大于等于承台面积控制系数，取大于等于0.60l沉降计算：沉降计算：ls0承台底附加应承台底附加应力产生中点的沉降；力产生中点的沉降；lssp桩土相互作用桩土相互作用产生的中点沉降；产生的中点沉降；lqsu厚度加权平均厚度加权平均的桩侧摩阻力：的桩侧摩阻力：l p刺入变形影响刺入变形影响系数，砂土系数，砂土1.0，粉，粉土土1.15，粘土，粘土1.3l桩侧阻力引起桩周土的沉降，按桩侧剪桩侧阻力引起桩周土的沉降，按桩侧剪切位移法计算；切位移法计算；l桩周碟形位移体积：桩周碟形位移体积：l再除以环形面积后得沉降公式再除以环形面积后得沉降公式s0sspl疏桩基础的沉降由两部分构成；疏桩基础的沉降由两部分构成；l桩端下土层，由承台底面的压力产生的桩端下土层，由承台底面的压力产生的压缩变形，按实体基础假定计算压缩变形，按实体基础假定计算s0；l桩身部分，桩身压缩加刺入变形与桩土桩身部分，桩身压缩加刺入变形与桩土相互作用产生的土体压缩变形应当是相相互作用产生的土体压缩变形应当是相等的；等的；l由于刺入变形难以计算，故规范计算桩由于刺入变形难以计算，故规范计算桩土相互作用产生的土体压缩变形土相互作用产生的土体压缩变形ssp。桩基结构的耐久性桩基结构的耐久性l结构的耐久性结构的耐久性l在设计确定的环境作用和维修、使用条在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在规定的期限内保持其件下，结构构件在规定的期限内保持其适用性和安全性的能力。适用性和安全性的能力。l设计使用年限设计使用年限l在设计确定的环境作用和维修、使用条在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，作为结构耐久性设计依据并具有件下，作为结构耐久性设计依据并具有一定保证率的目标使用年限。一定保证率的目标使用年限。环境类别环境类别影响混凝土耐久性的机理分析影响混凝土耐久性的机理分析l二类环境：二类环境：l主要指碳化引起的钢筋锈蚀环境，不存主要指碳化引起的钢筋锈蚀环境，不存在冻融和盐、酸等化学物质的作用，主在冻融和盐、酸等化学物质的作用，主要考虑的环境因素是湿度、温度和要考虑的环境因素是湿度、温度和CO2与与O2的供给程度。的供给程度。l如果相对湿度较高，混凝土始终处于湿如果相对湿度较高，混凝土始终处于湿润的饱水状态，则空气中的润的饱水状态，则空气中的CO2难以扩散难以扩散到混凝土体内，碳化就不能进行或非常到混凝土体内，碳化就不能进行或非常缓慢地进行。缓慢地进行。l如果相对湿度很低，混凝土比较干燥，虽如果相对湿度很低，混凝土比较干燥，虽然然CO2能够比较顺利地通过孔隙向混凝土能够比较顺利地通过孔隙向混凝土内部迁移，但混凝土因缺水而缺少氢氧化内部迁移，但混凝土因缺水而缺少氢氧化钙，这是发生碳化反应的必要物质，故碳钙，这是发生碳化反应的必要物质，故碳化很难进行。化很难进行。l钢筋锈蚀是一种电化学过程，要求混凝土钢筋锈蚀是一种电化学过程，要求混凝土有一定的电导率。当混凝土内部的相对湿有一定的电导率。当混凝土内部的相对湿度低于度低于70时，碳化引起的钢筋锈蚀就会时，碳化引起的钢筋锈蚀就会因混凝土的电导率太低而很难进行。因混凝土的电导率太低而很难进行。l钢筋锈蚀的电化学过程需要有水和钢筋锈蚀的电化学过程需要有水和O2的的参与。当混凝土处于水下或接近饱和时，参与。当混凝土处于水下或接近饱和时，O2难以扩散到钢筋的表面，锈蚀因缺氧难以扩散到钢筋的表面，锈蚀因缺氧而难以发生。而难以发生。l所以，最易发生钢筋碳化锈蚀的环境是所以，最易发生钢筋碳化锈蚀的环境是干湿交替，在这种环境条件下，我国现干湿交替，在这种环境条件下，我国现行混凝土设计规范所规定的保护层最小行混凝土设计规范所规定的保护层最小厚度和最大水胶比，都难以满足设计使厚度和最大水胶比，都难以满足设计使用年限用年限50年的适用性要求。年的适用性要求。l低水胶比的混凝土保护层甚为密实，水、低水胶比的混凝土保护层甚为密实，水、CO2与与O2都不易从混凝土表面渗透或扩都不易从混凝土表面渗透或扩散到内部，内部的混凝土也处于比较干散到内部，内部的混凝土也处于比较干燥的状态，相应的电导率比较低，所以燥的状态，相应的电导率比较低，所以能有效地保护钢筋免受锈蚀。能有效地保护钢筋免受锈蚀。设计使用年限设计使用年限50年的桩基结构年的桩基结构混凝土耐久性要求混凝土耐久性要求桩身裂缝控制桩身裂缝控制有关桩基技术规范发展的有关桩基技术规范发展的对比分析对比分析l比较两本主要的地基基础规范：比较两本主要的地基基础规范：l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范l建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范桩基础的承载力桩基础的承载力l 单桩承载力的确定是桩基设计的重单桩承载力的确定是桩基设计的重要内容，而要正确地确定单桩承载力又要内容，而要正确地确定单桩承载力又必须了解桩土体系的荷载传递，包括必须了解桩土体系的荷载传递，包括桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状与破桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状与破坏机理。坏机理。l 单桩承载力同时还需满足桩身强度单桩承载力同时还需满足桩身强度的要求。的要求。l单桩竖向承载力单桩竖向承载力l 确定单桩竖向承载力是桩基勘察的确定单桩竖向承载力是桩基勘察的最主要的内容，单桩竖向承载力是桩基最主要的内容，单桩竖向承载力是桩基设计的重要设计参数。单桩竖向承载力设计的重要设计参数。单桩竖向承载力是指单桩所具有的承受竖向荷载的能力，是指单桩所具有的承受竖向荷载的能力，其最大的承载能力称为单桩极限承载力，其最大的承载能力称为单桩极限承载力，可由单桩竖向静载荷试验测定，也可用可由单桩竖向静载荷试验测定，也可用其它的方法（如规范经验参数法、静力其它的方法（如规范经验参数法、静力触探法等）估算。触探法等）估算。 l建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定，初初步步设设计计时时单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值可可按按下下式式估算：估算：l式中式中Ra单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；lqpa、qsia桩桩端端阻阻力力、桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值，由当地静载荷试验结果统计分析算得；由当地静载荷试验结果统计分析算得；lAp桩底端横截面面积；桩底端横截面面积；lup桩身周边长度；桩身周边长度；lli第第i层岩土厚度。层岩土厚度。l建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范规规定定，单单桩桩竖竖向向承载力特征值应由下式确定：承载力特征值应由下式确定：l式中式中Quk单桩极限承载力标准值；单桩极限承载力标准值；lK安全系数，取安全系数，取K2；比较的结论比较的结论l1）单单桩桩承承载载力力的的特特征征值值，就就是是取取安安全全系系数为数为2的单桩容许承载力；的单桩容许承载力；l2）按按照照建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范的的术术语语和和符符号号规规定定，对对单单桩桩的的端端阻阻力力和和侧侧阻阻力力，只只定定义义力力单单桩桩极极限限端端阻阻力力标标准准值值和和单单桩桩极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值，不不定定义义桩桩端端阻阻力力和和桩侧阻力的特征值；桩侧阻力的特征值；l3）建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范在在其其术术语语和和符符号号的的规规定定中中没没有有定定义义桩桩端端阻阻力力和和桩桩侧侧阻阻力力的的特特征征值值的的条条文文，但但规规定定了了桩桩端端阻阻力力和和桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值是是由由静静载载荷荷试试验验结果统计分析得到的；结果统计分析得到的；l5）根根据据建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范附附录录Q中中的的规规定定：“将将单单桩桩极极限限侧侧阻阻力力除除以以安安全全系系数数2，为为单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值Ra”；l6）由由此此可可见见，建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范实实际际上上规规定定了了桩桩端端阻阻力力特特征征值值、桩桩侧侧阻阻力力的的特特征征值值与与桩桩的的极极限限端端阻阻力力标标准准值值及及桩桩的的极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值之之间间存存在在下下列的关系：列的关系：l?l7)7)建筑地基基础设计规范的桩基设建筑地基基础设计规范的桩基设计方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同计方法是建立在桩端阻力和桩侧阻力同步发挥假定的基础上，而这个假定已为步发挥假定的基础上，而这个假定已为桩的荷载传递机理的研究所否定。桩的荷载传递机理的研究所否定。l 单桩竖向静载荷试验是确定单桩竖向承载单桩竖向静载荷试验是确定单桩竖向承载力的最基本的一种方法。试验时对桩逐级施加力的最基本的一种方法。试验时对桩逐级施加竖向荷载，测定桩在各级荷载作用下不同时刻竖向荷载，测定桩在各级荷载作用下不同时刻的桩顶位移，求得桩的荷载的桩顶位移，求得桩的荷载-位移位移-时间关系，时间关系，用以分析确定单桩的极限承载力。用以分析确定单桩的极限承载力。l 单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩在单桩竖向静载荷试验不仅可以测定单桩在荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还可以测定荷载作用下的桩顶变形性状曲线，还可以测定桩的轴向力随深度的变化，根据试验结果能桩的轴向力随深度的变化，根据试验结果能进进行单桩荷载传递的分析、单桩破坏机理的分析行单桩荷载传递的分析、单桩破坏机理的分析和单桩承载力的分析和单桩承载力的分析。 桩的荷载传递机理桩的荷载传递机理l地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用l不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化l单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律l超长桩的试验超长桩的试验地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用l地基土对桩的支承由两部分组成：地基土对桩的支承由两部分组成：桩端阻力和桩侧摩阻力。桩端阻力和桩侧摩阻力。l如果认为两者是同步增大的，那么如果认为两者是同步增大的，那么对任何的荷载阶段，这个表达式都是正对任何的荷载阶段，这个表达式都是正确的：确的：l而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力而实际上，桩侧摩阻力和桩端阻力不是同步发挥的。不是同步发挥的。l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程。不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律l 基础的功能在于把荷载传递给地基基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（小部分（一般低于一般低于1%），这就意味着桩），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚至是主要的途径。至是主要的途径。 l 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程。l设桩身轴力为设桩身轴力为Q，桩身轴力是桩顶荷桩身轴力是桩顶荷载载N与深度与深度Z的函数，的函数，Qf（N、Z）l桩身轴力沿深桩身轴力沿深度分布的实测度分布的实测资料资料l 桩身轴力桩身轴力Q 沿着深度而逐渐减小；沿着深度而逐渐减小；在桩端处在桩端处Q 则与桩底土反力则与桩底土反力Qp相平衡，相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力同时桩端持力层土在桩底土反力Qp作用作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载着桩顶荷载N 的逐级增加，对于每级荷的逐级增加，对于每级荷载，上述过程周而复始地进行，直至变载，上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载传递过程结束。形稳定为止，于是荷载传递过程结束。 l由于桩身压缩量的累积，上部桩身由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，因此上部的摩阻的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变；随着荷载的达到极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就完全由桩端持力层土继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。滞的下沉而破坏。l桩桩的的长长径径比比L/d是是影影响响荷荷载载传传递递的的主主要要因因素素之之一一，随随着着长长径径比比L/d增增大大，桩桩端端土土的的性性质质对对承承载载力力的的影影响响减减小小，当当长长径径比比L/d接接近近100时时，桩桩端端土土性性质质的的影影响响几几乎乎等等于于零零。发发现现这这一一现现象象的的重重要要意意义义在在于于纠纠正正了了“桩桩越越长长，承承载载力力越越高高”的的片片面面认认识识。希希望望通通过过加加大大桩桩长长，将将桩桩端端支支承承在在很很深深的的硬硬土土层层上上以以获获得得高高的的端端阻阻力力的的方方法法是是很很不不经经济济的的，增增加加了了工工程程造造价价但并不能提高很多的承载力。但并不能提高很多的承载力。 桩越长，端阻力所占的比例越低桩越长，端阻力所占的比例越低超长桩的试验超长桩的试验l90年代末，陕西省建筑科学研究院年代末，陕西省建筑科学研究院等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的等单位在陕西信息大厦进行了超长桩的试验研究，陕西信息大厦地上试验研究，陕西信息大厦地上51层，总层，总高度高度191m，地下地下3层，深层，深17.6m，基础采基础采用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注用桩筏基础，桩为泥浆护壁钻孔灌注桩，直径桩，直径1.0m。l 场地内第四系土层厚度场地内第四系土层厚度700800m，勘探深度勘探深度150m，在地面下在地面下30m范围内为范围内为黄土和古土壤，在黄土和古土壤，在30m至至54m范围内为可范围内为可塑状态的粉质粘土，在塑状态的粉质粘土，在54m以下为含钙质以下为含钙质结核的硬塑粉质粘土层。试桩直径结核的硬塑粉质粘土层。试桩直径1.0m，桩长桩长82.2m，进行了单桩竖向承载力及进行了单桩竖向承载力及桩身荷载传递机理的测试与研究，还作桩身荷载传递机理的测试与研究，还作了压浆前后的承载性状的对比试验研究。了压浆前后的承载性状的对比试验研究。l研究成果不仅对黄土地区的桩基础研究成果不仅对黄土地区的桩基础设计有指导的意义，而且对其他地区的设计有指导的意义，而且对其他地区的桩也有参考作用。实测荷载传递资料表桩也有参考作用。实测荷载传递资料表明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻明，黄土地区的超长桩没有测到桩端阻力，在桩长力，在桩长6070m处桩身轴力已经趋于处桩身轴力已经趋于零，说明在这个深度以下的桩侧阻力也零，说明在这个深度以下的桩侧阻力也得不到发挥；在压浆以后，由于提高了得不到发挥；在压浆以后，由于提高了浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明浅层土的侧摩阻力，轴力为零的深度明显减小。显减小。桩基础的沉降计算桩基础的沉降计算桩桩基基沉沉降降计计算算时时，一一般般将将群群桩桩所所包包围围的的土土体体作作为为实实体体深深基基础础计计算算。对对于于实实体体深深基基础础，国国内内外外提提出出了了各各种种不不同同的的经经验验处处理理的的方方法法，其其目目的的是是使使计计算算结结果果接接近于实际。近于实际。我我国国采采用用经经验验修修正正系系数数的的方方法法使使计计算算结结果果接接近近于于实实际际，但但修修正正系系数数应应和和经经验处理的假定相匹配。验处理的假定相匹配。附加应力计算的假定附加应力计算的假定l1.压力分布面积按压力分布面积按 /4扩散的假定扩散的假定l2.压力分布面积不扩散的假定压力分布面积不扩散的假定l3.压力分布面积不扩散但扣除侧面的摩压力分布面积不扩散但扣除侧面的摩阻力阻力l4.按按Boussinesq理论计算应力理论计算应力l5.按按Mindlin理论计算应力理论计算应力压力分布面积扩散压力分布面积扩散不扩散不扩散地基规范的假定地基规范的假定沉降计算结果的修正沉降计算结果的修正l1.按压缩模量的大小修正按压缩模量的大小修正l2.按桩长修正按桩长修正l3.按不同应力计算假定的等效修正按不同应力计算假定的等效修正不同计算方法修正结果的比较不同计算方法修正结果的比较建筑桩基规范的方法建筑桩基规范的方法将将附附加加压压力力作作用用面面的的位位置置放放在在桩桩端端标标高高处处，附附加加压压力力的的分分布布不不扩扩散散，即即直直接接按按群群桩桩外外围围面面积积分布附加压力。分布附加压力。采采用用按按Boussinesq理理论论计算应力计算应力l 按压缩模量取用的修正系数，取用方按压缩模量取用的修正系数，取用方法改变了，法改变了，94版规范是根据桩长取用的。版规范是根据桩长取用的。l e桩基等效修正系数，与桩基等效修正系数，与94版规范一版规范一样，没有变化。样，没有变化。l按压缩模量取用修正系数时，分别考虑按压缩模量取用修正系数时，分别考虑不同桩型的影响。采用后注浆工艺，将不同桩型的影响。采用后注浆工艺，将修正系数再乘以修正系数再乘以0.8的折减系数；软土中的折减系数；软土中的挤土桩，乘以的挤土桩，乘以1.31.8的挤土效应系数。的挤土效应系数。建筑地基基础设计规范的方法建筑地基基础设计规范的方法l1.基底压力分基底压力分布同时采用两布同时采用两种假定，分别种假定，分别采用扩散压力采用扩散压力和扣除侧摩阻和扣除侧摩阻力；力；l2.附加应力计算也同时采用两种假定，附加应力计算也同时采用两种假定，分别分别按按Boussinesq理论和按理论和按Mindlin理论理论；l3.对计算结果按照压缩模量进行修正；对计算结果按照压缩模量进行修正；l其实，修正系数的取用与计算假定密切其实，修正系数的取用与计算假定密切相关。相关。关于关于Mindlin课题应用课题应用l建筑桩基技术规范采用建筑桩基技术规范采用Geddes解解l明德林明德林盖得斯法假定承台是柔性的；盖得斯法假定承台是柔性的；桩群中各桩承受的荷载相等；桩端平面桩群中各桩承受的荷载相等；桩端平面以下土中的附加应力按明德林以下土中的附加应力按明德林盖得斯盖得斯解分布；各层土的压缩量按分层总和法解分布；各层土的压缩量按分层总和法计算。单桩顶上的总荷载计算。单桩顶上的总荷载Q可以分解为桩可以分解为桩端阻力端阻力Qp和桩侧摩阻力和桩侧摩阻力Qs之和，即之和，即Q=Qp+Qs。l假假设设桩桩端端阻阻力力占占总总荷荷载载的的比比例例为为 ，则则Qp= Q；桩桩侧侧摩摩阻阻力力Qs 分分解解为为均均匀匀分分布布的的摩摩阻阻力力Qw= Q，和和随随深深度度线线性性增增长长的的摩摩阻阻力力Qv=(1 )Q， 为为均均布布摩摩阻阻力力占占总总荷荷载载之之比比。盖盖得得斯斯对对图图示示的的Qp、Qw和和Qv三三种种荷荷载载分分别别进进行行积积分分，给给出出了了单单桩荷载下土中任一点竖向应力的显式。桩荷载下土中任一点竖向应力的显式。l zp由桩端阻力由桩端阻力Qp引起的竖向应力：引起的竖向应力：l zw由均匀分布摩阻力由均匀分布摩阻力Qw引起的竖向应力：引起的竖向应力：lll zv由三角形分布摩阻力由三角形分布摩阻力Qv引起的竖向应力：引起的竖向应力：单桩、单排桩的沉降单桩、单排桩的沉降l1.单桩和单排桩的沉降用群桩基础的沉单桩和单排桩的沉降用群桩基础的沉降计算方法不合适，得到的结果偏大；降计算方法不合适，得到的结果偏大；l2.新版建筑桩基技术规范提出了一新版建筑桩基技术规范提出了一种计算沉降的方法；种计算沉降的方法；l3.根据产生沉降的不同原因，采用不同根据产生沉降的不同原因，采用不同的应力计算方法，桩产生的附加应力用的应力计算方法，桩产生的附加应力用考虑桩径影响的考虑桩径影响的Mindlin解，承台底压力解，承台底压力引起的附加应力用引起的附加应力用Boussinesq解，将两者解，将两者叠加。叠加。l1.沉降由两部分组成，一部分是土层的沉降由两部分组成，一部分是土层的压缩，一部分是桩身压缩；压缩，一部分是桩身压缩；l2.从公式的相加，可以判断，所谓土层的从公式的相加，可以判断，所谓土层的压缩，都是指桩端以下的土层；压缩，都是指桩端以下的土层；l3.桩端以下土层的压缩是由两种附加应桩端以下土层的压缩是由两种附加应力引起的，一种是桩的作用结果，另一力引起的，一种是桩的作用结果，另一种是承台作用的结果。种是承台作用的结果。l1.考虑桩径与不考虑桩径的区别在哪里考虑桩径与不考虑桩径的区别在哪里？l2.桩端集中力假定与桩端分布压力；桩端集中力假定与桩端分布压力；l3.Geddes解假定集中力，使桩端平面以解假定集中力，使桩端平面以下应力集中现象明显；下应力集中现象明显；l4.在桩端下在桩端下l/10处，两者接近，越近桩端，处，两者接近，越近桩端，差异越大；差异越大；l因此，新版建筑桩基技术规范对单因此，新版建筑桩基技术规范对单桩、单排桩和疏桩复合桩基采用计入考桩、单排桩和疏桩复合桩基采用计入考虑桩径影响的虑桩径影响的Mindlin解。解。l摩擦型桩的桩身压缩量：摩擦型桩的桩身压缩量：l端承型桩的桩身压缩量：端承型桩的桩身压缩量：桩身承载力验算桩身承载力验算l两本规范都规定了桩身承载力的验算，两本规范都规定了桩身承载力的验算，验算的公式类似，但经验系数取值存在验算的公式类似，但经验系数取值存在一定的差别。一定的差别。建筑桩基技术规范的规定建筑桩基技术规范的规定l受压桩受压桩l在一定的条件下，可以考虑钢筋的承载在一定的条件下，可以考虑钢筋的承载力：力：l不考虑钢筋的承载力：不考虑钢筋的承载力：l c基桩成桩工艺系数基桩成桩工艺系数l混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩l c0.85l干作业非挤土灌注桩，干作业非挤土灌注桩， c0.9l泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分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，挤土灌注桩、挤土灌注桩， c0.70.8l软土地区挤土灌注桩软土地区挤土灌注桩 c=0.6l抗拔桩的正截面受拉承载力：抗拔桩的正截面受拉承载力：建筑地基基础设计规范的规定建筑地基基础设计规范的规定l桩轴心受压时：桩轴心受压时：l c工作条件系数工作条件系数l预制桩，预制桩， c0.75l灌注桩，灌注桩， c0.60.7如何处理不同规范的规定如何处理不同规范的规定l1.技术标准都是经验型的，没有绝对的技术标准都是经验型的，没有绝对的真理；真理；l2.计算的方法应由工程师选择，不同的计算的方法应由工程师选择，不同的工程师可以有不同的处理方法；工程师可以有不同的处理方法；l3.理解各种规范制订技术规定的依据，理解各种规范制订技术规定的依据，根据工程条件选用。根据工程条件选用。讲座结束讲座结束谢谢谢谢再见再见