下载文档原格式
单元五桩基础工程施工单元概述：一般情况下，工业与民用建筑物多采用浅基础，它造价低廉，施工简便。
当遇到天然浅土层软弱，可以采用各种地基处理的方法进行人工加固，从而形成人工处理地基浅基础。
如果是土层软弱，建筑物为高层建筑、上部荷载很大的工业建筑或者对变形和稳定有严格要求的一些特殊建筑，无法采用浅基础时，则经过技术经济比较后就要采用深基础。
桩基础是一种最常用的深基础形式之一，适用范围很广。
本单元将重点介绍桩基础的施工。
学习目标：1、了解桩基础的组成、作用和分类；钢筋混凝土预制桩的预制、起吊和运输工作，能根据具体情况正确选择沉桩方法、沉桩设备和沉桩顺序，正确的选择接桩方法；掌握预制桩施工工艺和施工要点。
2、了解灌注桩的种类、特点和适用性。
掌握沉管灌注桩的施工工艺流程、质量控制；熟悉泥浆护壁成孔灌注桩护筒的作用及要求，水下浇筑混凝土方法?。
3、熟悉桩基工程常见的质量通病及防治措施；熟悉桩基础的检测和桩基础工程施工方案。
4、了解桩基工程施工方案编制方法，熟悉泥浆护壁成孔灌注桩专项施工方案的编制。
具有组织地基处理及桩基础施工的能力；能够编制桩基工程的专项施工方案。
学习重点：1、预制桩施工：预制桩的制作、起吊、运输、堆放等施工方法；打桩的质量控制。
2、灌注桩施工：钻孔灌注桩、沉管灌注桩和人工挖孔桩的施工方法、质量要求及施工中常见问题的分析与处理。
3、桩基础的检测内容、验收等的相关知识。
教学建议：1、每周安排一次多媒体教学，运用现代教学手段，采用ppt课件，穿插一些现场施工图片，播放一些桩基础施工工艺flash动画演示或现场施工工艺录像，使学生加强感性认识。
2、力求理论紧密联系实践，每章安排一次施工现场参观，进行现场模拟教学。
3、实习课安排在建筑施工工地进行，结合工程实际，增强实习效果，使学生最大限度的实现学习目标。
4、本单元学习建议采用项目教学法、案例教学法。
关键词桩基础Pile Foundation；灌注桩cast-in-place pile预制钢筋混凝土桩Pre-cast reinforced concrete piles；施工工艺Construction Technology；质量控制 Quality Control；钻孔灌注桩 Bored piles；质量通病Common Quality Defect ；振动灌注桩vibro-pile；检测与验收 Inspection and Acceptance项目一桩基础工程基本知识【职业能力目标】桩基础是一种常用的深基础形式，适用范围很广。
桩基础的设计计算1．本章的核心及分析方法本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。
重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。
桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。
目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。
以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。
我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的"m"法、就属此种方法，本节将主要介绍"m"法。
2．学习要求本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，" "法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。
掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。
本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。
第一节单排桩基桩内力和位移计算一、基本概念（一）土的弹性抗力及其分布规律1．土抗力的概念及定义式（1）概念桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。
土的这种作用力称为土的弹性抗力。
（2）定义式（4-1）式中：--横向土抗力，kN/m2；--地基系数，kN/m3；--深度Z处桩的横向位移，m。
2．影响土抗力的因素（1）土体性质（2）桩身刚度（3）桩的入土深度（4）桩的截面形状（5）桩距及荷载等因素3．地基系数的概念及确定方法（1）概念地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m3或MN/m3。
（2）确定方法地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。
地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测及后反算得到。
建筑桩基技术规范2018前言根据住房城乡建设部《关于印发(2012年工程建设标准规范制订、修订计划)的通知》(建标〔20125号)的要求,标准编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订了《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。
新修订的标准共分为10章和1个附录,主要技术内容是:总则、术语、基本规定、地基工程、基础工程、特殊土地基基础工程、基坑支护工程、地下水控制、土石方工程、边坡工程等。
本标准修订的主要技术内容包括:1.调整了章节的编排;2.删除了原规范中对具体地基名称的术语说明,增加了与验收要求相关的术语内容;3.元善了验收的基本规定,增加了验收时应提交的资料、验收程序、验收内容及评价标准的规定;4.调整了振冲地基和砂桩地基,合并成砂石桩复合地基;5.增加了无筋扩展基础、钢筋混凝土扩展基础、筏形与箱形基础、锚杆基础等基础的验收规定;6.增加了咬合桩墙、土体加固及与主体结构相结合的基坑支护的验收规定;7.增加了特殊土地基基础工程的验收规定;8.增加了地下水控制和边坡工程的验收规定;9.增加了验槽检验要点的规定;10.删除了原规范中与具体验收内容不协调的规定。
第一章总则1.0.1为加强建筑地基基础工程施工质量管理,统一建筑地基础工程施工质量的验收,保证工程施工质量,制定本标准1.0.2本标准适用于建筑地基基础工程施工质量的验收。
1.0.3建筑地基基础工程施工质量验收除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
与本规范相关的国家现行规范1《砌体工程施工质量验收规范》GB50203－20022《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204－20023《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－20014《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208－20025《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－20146《建筑地基处理技术规范》JGJ79－20127《建筑地基基础设计规范》GB50007－20118《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008第二章术语略第三章基本规定3.0.1地基基础工程施工质量验收应符合下列规定:1地基基础工程施工质量应符合验收规定的要求2质量验收的程序应符合验收规定的要求3工程质量的验收应在施工单位自行检查评定合格的基础上进行;4质量验收应进行分部、分项工程验收;5质量验收应按主控项目和一般项目验收3.0.2地基基础工程验收时应提交下列资料: 1岩土工程勘察报告;2设计文件、图纸会审记录和技术交底资料; 3工程测量、定位放线记录;4施工组织设计及专项施工方案;5施工记录及施工单位自查评定报告6监测资料;7隐蔽工程验收资料;8检测与检验报9竣工图。
1 总则1.0.1为了在桩基设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，制定本规范。
1.0.2本规范适用于各类建筑（包括构筑物）桩基的设计、施工与验收。
1.0.3桩基的设计与施工，应综合考虑工程地质与水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境；并应重视地方经验，因地制宜，注重概念设计，合理选择桩型、成桩工艺和承台形式，优化布桩，节约资源；强化施工质量控制与管理。
1.0.4在进行桩基设计与施工时，除应符合本规范外，尚应符合现行的有关标准的规定。
2 术语、符号2．1 术语2.1.1桩基piled foundation由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。
2.1.2复合桩基composite piled foundation由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。
2.1.3基桩foundation pile桩基础中的单桩。
2.1.4复合基桩composite foundation pile单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。
2.1.5 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。
2.1.6单桩竖向极限承载力标准值ultimate vertical bearing capacity of a single pile单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载，它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。
2.1.7极限侧阻力标准值ultimate shaft resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩身侧表面所发生的岩土阻力。
2.1.8 极限端阻力标准值ultimate tip resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力。
2.1.9单桩竖向承载力特征值characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。
2.1.10变刚度调平设计optimized design of pile foundation stiffness to reduce differentialsettlement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。
2.1.11承台效应系数pile cap coefficient竖向荷载下，承台底地基土承载力的发挥率。
2.1.12负摩阻力negative skin friction ，negative shaft resistance桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因而产生大于基桩的沉降所引起的对桩表面的向下摩阻力。
2.1.13下拉荷载down drag作用于单桩中性点以上的负摩阻力之和。
2.1.14土塞效应plugging effect敞口空心桩沉桩过程中土体涌入管内形成的土塞，对桩端阻力的发挥程度的影响效应。
2.1.15灌注桩后注浆post grouting for cast-in-situ pile灌注桩成桩后一定时间，通过预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小沉降。
2.1.16 桩基等效沉降系数equivalent settlement coefficient for calculating settlement of piledfoundations弹性半无限体中群桩基础按Mindlin 解计算沉降量M w 与按等代墩基Boussinesq 解计算沉降量B w 之比，用以反映Mindlin 解应力分布对计算沉降的影响。
2．2 符 号2.2.1 作用和作用效应F k —— 按荷载效应标准组合计算的作用于承台顶面的竖向力；G k —— 桩基承台和承台上土自重标准值；k H ——按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的水平力；ik H ——按荷载效应标准组合计算的作用于第i 基桩或复合基桩的水平力；xk M 、yk M ——按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的外力，绕通过桩群形心的x 、y 主轴的力矩；N ik ——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；n gQ ——作用于群桩中某一基桩的下拉荷载； f q ——基桩切向冻胀力。
2.2.2 抗力和材料性能s E ——土的压缩模量；t f 、c f ——混凝土抗拉、抗压强度设计值；rk f ——岩石饱和单轴抗压强度标准值；s f 、c q ——静力触探双桥探头平均侧阻力、平均端阻力；m ——桩侧地基土水平抗力系数的比例系数；s p ——静力触探单桥探头比贯入阻力；sik q ——单桩第i 层土的极限侧阻力标准值；pk q ——单桩极限端阻力标准值；sk Q 、pk Q ——单桩总极限侧阻力、总极限端阻力标准值；k u Q ——单桩竖向极限承载力标准值；R ——基桩或复合基桩竖向承载力特征值；a R ——单桩竖向承载力特征值；a h R ——单桩水平承载力特征值；h R ——基桩水平承载力特征值；gk T ——群桩呈整体破坏时基桩抗拔极限承载力标准值；uk T ——群桩呈非整体破坏时基桩抗拔极限承载力标准值；γ、e γ——土的重度、有效重度。
2．2．3几何参数p A ——桩端面积；ps A ——桩身截面面积；c A ——计算基桩所对应的承台底净面积；c B ——承台宽度；d ——桩身设计直径；s d ——钢管桩外直径；D ——桩端扩底设计直径；l ——桩身长度；c L ——承台长度；a s ——基桩中心距；u ——桩身周长；n z ——桩基沉降计算深度（从桩端平面算起）。
2．2．4计算系数E α——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；c η——承台效应系数；f η——冻胀影响系数；s ζ、p ζ——桩嵌岩段侧阻力系数、端阻力系数；s ψ、p ψ——大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数；p λ——桩端土塞效应系数；s λ——钢管桩侧阻挤土效应系数；ψ——桩基沉降计算经验系数；c ψ——成桩工艺系数；e ψ——桩基等效沉降系数；α、α——Boussinesq 解的附加应力系数、平均附加应力系数。
3 基本设计规定3．1 一般规定3.1.1桩基础应按下列两类极限状态设计：1 承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的变形；2 正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。
3.1.2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3.1.2所列的三个设计等级。
桩基设计时，应根据表3.1.2确定设计等级。
表3.1.2建筑桩基设计等级3.1.3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。
3.1.4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。
3.1.5 对受水平荷载较大，或对水平位移有严格限制的建筑桩基，应计算其水平位移。
3.1.6 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级，验算桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度。
3.1.7桩基设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定：1 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；相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值。
2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；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震作用、风载效应标准组合。
3验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应标准组合；抗震设防区，应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。
4 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应基本组合。
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准永久组合。
5桩基结构设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数oγ应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时性建筑外，重要性系数γ不应小于1.0。
oγ应按现行国家标准《建筑抗震6 当桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数RE设计规范》(GB 50011)的规定采用。
3.1.8以减小差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计，宜结合具体条件按下列规定实施：1 对于主裙楼连体建筑，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。
2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（如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施），相对弱化核心筒外围桩基刚度。
3对于框架－核心筒结构高层建筑天然地基承载力满足要求的情况下，宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩。
4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。
5对上述按变刚度调平设计的桩基，宜进行上部结构—承台—桩—土共同工作分析。
3.1.9软土地基上的多层建筑物，当天然地基承载力基本满足要求时，可采用减沉复合疏桩基础。
3.1.10对于本规范第3.1.4条规定应进行沉降计算的建筑桩基，在其施工过程及建成后使用期间，应进行系统的沉降观测直至沉降稳定。
3．2 基本资料3.2.1 桩基设计应具备以下资料：1 岩土工程勘察文件:1）桩基按两类极限状态进行设计所需用岩土物理力学参数及原位测试参数；2）对建筑场地的不良地质作用，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞等，有明确判断、结论和防治方案；3）地下水位埋藏情况、类型和水位变化幅度及抗浮设计水位，土、水的腐蚀性评价，地下水浮力计算的设计水位；4）抗震设防区按设防烈度提供的液化土层资料；5）有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性评价。
