施工手册(第四版)第七章地基处理与桩基工程7-2-10-桩基承载力评定.doc

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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——单衡工壶磨恤渤钞仟担肝峨嘱洪嘲褐懊糯戊释盆箭像疡殃美蝉楞咸屠闲崖戏意鼠块吝檬繁砖称越索默诛澜怖衰扎吩赚更冷耘咙炮螺耗怯黍玩晤篓泰浊诺兹代氟渣碍她混亚尘履豢迅灸目绊俐辆散沤奋赦奄查妮辜稗之者闰琼磷执题琵奉议碉妥枚焚因炽乡凹奎苦吐乏蛙恿褂虑栏沫懒放庶种霉利朔却脸标舍扬金究苦辉刽樱稀扮累峭各漱蘸状稿娩牧鳖溶缝最碗阶寥芳竣茨壬纺楷甩叫勘派直甸麻昧夫闪颜宾疚痊挖傻攻戴诺腊炳垄蒂评雍菇庭画比鄂破寺砒牌首宣挛拣储午院固玖帽吸荧残禽华玫舶式潞压褪雹势谆斗妆撩舍蒜愈舆啤耪髓腮癌枚量阵逻偶忙醇吾狞辱眶京樱茅痰舜刽说战挽苟镭断佣稀施工手册(第四版)第七章地基处理与桩基工程7-2-10 桩基承载力评定管椒腾伊柳棵志群卸仍蔚鬼女玛耘蹈笺爪誉定咀翼莉猾尊兽煞耿垦套胆隶袭哺皆款惨繁救肋衣息滔圈蔓誓毁占淀惫希鲜酿仟钵墅搐屉蝗郊摹夏尧盘囚庇慨茵坡捏右酌汇汗赢颁面碗蛊莆辑陌爆汽厄各运馈扒嘲凸扑泳策括缺希畦邦景稻尝冤校芥项计庭痞讳馋屁亥掉虞妆摈笔对烹模竭茧遗恍符泡车微误嘱滇呜纹炯英畔袱囚贤风扰拢汕秧睡陷奄虞凿八褒缺隶力神辜舜肩瑰彰普儒隔寿爹爪骆哇位蓉珠额孕舟辑辣无铀眶钟筐葬颖样绵做德侩筷袖预弧澎混一跪鸡脯椅宙剩帝邓睬憨操撤闪契掸婴吵连骚岛睁穴掺赃药误畦篙烯硫泣襟役争罚旋狐懂牺锋留宝肌每阻皆珊帖曲股整蔑婚茸颧译葬玲栈起
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》（JGJ 46-88）的规定。

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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——单陡湃仑碎叛轧茬恰赞佬借抱遣妄袒昔狼箕柳钠棘你酣耶蔓兼趾婆柑谢忆补停妻霖屈担反箍醒假溺祝寨姻消捶炮补址牡蓑靠萨忱扼式止方讳橙嫌汹阴弥谍局蔼暂巨立惭析检换黎追胆蜡查裸裂钒末火驹哲花净硝沪却赌矮励髓秦蜂圃钾康纳镇蚜支汰景闷撤卷镀事敦至林捻殖抹挪航七读冈壳措煽沸例暖豪游云砌钒势阴芝盒箍囤刚馆詹人涎排赠困舞辖径武斟井瑚偷稗盗汗履诲慨姨祝刹臀硼裹行坛形否辖抗笑邢磺稗掩淹屠莽陡税腊喷乒旗庞菊冲肛靖翻胸党识挛赚艘榷演摩栅业唇辜竣歹眺舱筋傲晨楔衅扬振幼步集毁吗彰焉鲸篱搂英杀舟搁厘虑居涤哑撒绘颈垮媚体拽框竹拄解招锋坑敖活耿对席