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文檔簡介
工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎設計與施工規(guī)程
JGJ4-80
主編部門:中國建筑科學研究院
批準部門:國家建筑工程總局批準報
國家基本建設委員會備案
試行日期:1981年1月1日
通知
(80)建工科字第310號
《工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎設計與施工規(guī)程》由中國建筑科學研究院會同有關單位編制,現(xiàn)經(jīng)審定,批
準為部頒標準,編號為JGJ4-80,自一九八一年一月一日起試行。
本規(guī)程與《工業(yè)與民用建筑地基基礎設計規(guī)范》(TJ7-74)、《地基和基礎工程施工及驗收規(guī)范》(GBJ17-66)
中有關灌注樁基礎的某些條文規(guī)定有不一致之處,可按本規(guī)程執(zhí)行。
各單位在試行過程中要注意積累資料,總結(jié)經(jīng)驗,將有關資料和意見隨時函告中國建筑科學研究院地基基
礎研究所。
國家建筑工程總局
一九八。年五月三十一日
編制說明
本規(guī)程是根據(jù)國家基本建設委員會[74]建革技宇[236]號文和[78]建發(fā)科宇[138]號文下達的任務,由我院會
同黑龍江省第四建筑工程XX、廣州市設計院、廣東省基礎XX、天津市化工設計院、湖南省第四建筑工程
XX、甘肅省建筑工程局建筑科學研究所、北京市機械施工XX和六機部第九設計院等單位共同編制的。
在編制過程中,進行了廣泛的調(diào)查研究,總結(jié)了我國建國三十年,特別是近五年來工業(yè)與民用建筑灌注樁
基礎的設計、施工經(jīng)驗和科研成果;吸取了我國公路、鐵路等方面以及國外的有關經(jīng)驗,并征求了全國有
關單位的意見,最后經(jīng)會議審定通過。
由于灌注樁尚處在發(fā)展階段,有些問題還有待通過實踐不斷研究提高,因此,在試行過程中,請各單位注
意強科學研究,積累資料,總結(jié)經(jīng)驗;如發(fā)現(xiàn)需要修改或補充之處,請將意見及有關資料寄交我院地基基
礎研究所,以供今后修訂時參考。中國建筑科學研究院
基礎符號
內(nèi)外力
GT-樁基承臺自重和承臺上土重Gs--按設計樁徑確定的樁身自重
H--作用于樁基承臺底面的水平力
H1--作用于單樁樁頂?shù)乃搅?/p>
Hi-作用于單樁樁頂?shù)乃搅?/p>
Hu-作用于第i樁樁頂?shù)乃搅?/p>
Her--單樁水平極限荷載
Ha--單樁水平容許承載力
Mx、My--作用于樁基上的外力對通過樁群形心的X、Y軸的外力矩
N--作用于樁基承頂面上的垂直荷載
N0--作用于單樁樁頂?shù)拇怪焙爿d
N1-作用于單樁樁頂?shù)妮S向壓力
N1max-作用于單樁樁頂?shù)淖畲筝S向壓力
Ni-作用于第i樁樁頂?shù)妮S向力
Pu..單樁軸向受壓極限荷載
Pa-單樁軸向受壓容許承載力
計算指標
Eg-鋼筋的彈性模量
Eh-混凝土的彈性模量
f--樁周土的容許摩阻力
fi-樁周第i層土的容許摩阻力
Rj--土的容許端承力
Ra--混凝土的軸心杭壓設計強度
Ri-混凝土的抗拉設計強度
Rf-混凝土的抗裂設計強度
訃-土的凍脹切力
幾何特征
A--樁身截面面積
An--柱身換算截面面積
Ao-單樁樁底壓力分布面積
Ag--縱向鋼筋面積
Ft-凍土層中樁的側(cè)表面積
B-驗算方向的房屋寬度
bo??樁身計算寬度
d-樁的設計直徑
dl-成班直徑
de-套管外徑
dg-鋼筋直徑
do-縱向鋼筋圓環(huán)的直徑
eo--荷載偏心距
h-?樁的入土深度
hn-承臺埋深
I--截面慣性矩
I。??換算截面慣性矩
1--樁長
10-樁的計算長度
10-高樁臺基樁露出地面的長度
Li一樁周第i層土的厚度
s-樁的中心距
W0-演算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩
xi、yi??i樁至通過樁群形心的Y、X軸的距離
計算系數(shù)
K-樁身鸛承以強度設計安全系數(shù)
Ky--單樁軸向受壓承載力的安全系數(shù)
KH.?單樁水平承載力的安全系數(shù)
Kf-抗裂設計安全系數(shù)
C0--樁底面地基土豎向抗力系數(shù)
Cb-承以底面地基土豎向抗力系數(shù)
CR--巖石地基豎向抗力系數(shù)
Cn-承臺側(cè)面地基土水平抗力系數(shù)
C--樁側(cè)基土土水平抗力系數(shù)
m?.地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)
mO-地基土豎向抗力系數(shù)的比例系數(shù)
mx-位移換算系數(shù)
vM--樁頂(身)最大彎矩系數(shù)
v-樁頂水平位移系數(shù)
0I--樁身軸向壓力傳布系數(shù)
&M--樁身彎矩調(diào)整系數(shù)
九--抗拔容許摩阻力與受壓容許摩阻力的比例系數(shù)
“xiriyi--第i樁在X、Y方向的彎矩分配系數(shù)
中他-I-I、II-II截面的彎矩分配系數(shù)
r|-偏心工增大系數(shù)
a-樁身變形系數(shù)
at-荷載性質(zhì)系數(shù)
a”與偏心距有關的系數(shù)
(P--樁身縱向彎曲系數(shù)
q)-樁周相土層內(nèi)摩擦角的權平均值
y-樁身截面抵抗矩的塑性系數(shù)
B--綜合系數(shù)
摩擦系數(shù)
四一樁身配筋率
n??樁數(shù)或鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值
X--水平位移
xcr-水平臨界荷載對應的水平位移
xoa-於頂容許的水平位移
第一章總則
第LD.1條本規(guī)程適用于工業(yè)與民用建筑(包括房屋和構(gòu)筑物)灌注樁基礎的設計與施工(不包括爆擴灌注
樁)。
第1.0.2條灌注樁基礎的設計和施工,要因地制宜,綜合考慮地基土層性質(zhì)、地下水情況、場地條件與
環(huán)境、施工設備性能、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小與性質(zhì)等因素,精心設計、精心施工,做到技術先進、經(jīng)
濟合理、確保質(zhì)量。
第1.0.3條灌注樁按現(xiàn)有成孔工藝劃分為:
一、鉆、挖、沖孔灌注樁:包括螺旋鉆成孔、潛水鉆成孔、機動洛陽鏟挖孔和沖擊成孔的灌注樁;
二、拈孔擴底灌注樁;
三、沉管灌注樁:包括錘擊沉管、振動沉管和振動沖擊沉管成孔的灌注班。
成孔工藝可參照附錄一選取。
第1.0.4條采用本規(guī)程進行灌注樁基礎沒計、施工時,尚應符合現(xiàn)行有關標準、規(guī)范的要求(若與《工業(yè)
與民用建筑地基基礎設計規(guī)范》TJ7-74,《地基和基礎工程施工及驗收規(guī)范》GBJ17-6
6(修訂本)中有關灌注樁部分的規(guī)定有不一致之處,按本規(guī)程執(zhí)行)。
第1.0.5條關于試樁
一、灌注樁基礎應盡量進行樁的垂直靜載試驗,以確定垂直承載力。屬于下列情況之一者,必須進行樁的
垂直靜載試驗。
1.重要的、有紀念性的大型建筑;
2.使用上、生產(chǎn)工藝上對基礎沉降有特殊限制的建筑;
3.住宅群和工業(yè)建筑群;
4.缺乏施工經(jīng)驗和試樁資料時;
5.地質(zhì)情況復雜,成樁質(zhì)量有懷疑時。
二、屬于下列情況之一者,應進行樁的水平靜載試驗:
1.經(jīng)常受較大水平力的樁基礎;
2.抗震設防為八度和八度以上的重要的、有紀念性的建筑、高大建筑(八層以上的高層房屋、高度30米以
上的工業(yè)廠房和高聳構(gòu)筑物,下同)和建筑群;
3.抗震設防為七度和七皮以上的對基礎水平位移有特殊限制的建筑。
三、經(jīng)常承受拔力的樁基應進行樁的抗拔試驗。
四、對于地質(zhì)條件、成樁工藝、樁徑和樁長相近的樁基工程,垂直、水平靜載試樁和抗拔試樁的數(shù)量不得
小于2根,并不宜少于1%。
五、水平靜載試驗可利用經(jīng)垂直靜載試驗后的試樁。但不能用工程樁進行。
第1.0.6條屬于下列情況之一的采用灌注樁基礎的建筑,應進行系統(tǒng)的沉降觀測:
1.重要的或有代表性的高大建筑;
2.使用或構(gòu)造上對沉降有特殊限制的建筑;
3.使用灌注樁的經(jīng)驗尚不足時。
第二章灌注樁基礎設計
第一節(jié)一般規(guī)定
第2.1.1條灌注樁基礎設計應具備以下基本資料:
一、工程地質(zhì)資料,其內(nèi)容一般包括:
L根據(jù)土層分布的均勻程度,按現(xiàn)行《工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范》TJ21-77中對樁基勘察要求繪
制的工程地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖;
2.控制性鉆孔的土的物理力學性質(zhì)指標。
對于粘性土應包括天然容重、天然含水量、孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、壓縮模量、內(nèi)摩擦角、粘聚力、
地基土容許承載力;
對于砂土和碎石類土應包括顆粒級配、密實程度;
對于巖石應包括類別、風化程度、單軸極限抗壓強度;
3.控制性鉆孔附近靜力觸探貫入阻力沿深度的變化曲線(有條件進行靜力觸探的地區(qū));
4.附近地區(qū)可供參考的試樁資料;
5.地下水位及地下水化學分析結(jié)論;
6.有關地基土凍脹性的資料。
二、建筑場地與環(huán)境的條件:包括地下管線和地下構(gòu)筑物,施工機械進出場和運行條件,水電源、防振、
防噪聲的要求,泥漿排泄條件等。
三、建筑場地的總平面及建筑物基礎平面圖。
四、上部結(jié)構(gòu)類型與形式、荷載大小及其分布和性質(zhì)、生產(chǎn)工藝與使用對基礎沉降和水平位移的要求。
五、抗震設防等級。
六、施工機械的型號和性能。
第2.1.2條灌注樁的基本尺寸和布置應符合:
一、樁長與設計樁徑比1/d(簡稱長徑比)一般應符合表2.1.2.1.規(guī)定。
樁的長徑比表2.1.2.1
樁型穿越一般粘性土,砂土穿越淤泥、自重濕陷性黃土
靖承樁逐。,d/40
摩擦樁不限不限
二、樁的最小中心距s按表2-1-2-2采用。
樁的最小中心距s表2.1.2.2
排列超過2推,樁數(shù)
成孔工藝一般情況超過9根的摩擠樁基礎
鉆.挖,沖孔灌注椎3.0d
鉆孔擴底靄注樁ran
沉管穿越非飽和土3.5d
灌注樁穿越飽和土4.0d
注:d-?樁身設計直徑(鉆頭直徑或沉管外直徑,下同),詳見第2.3.4條。
D-擴大端設計直徑,下同。
三、排列基樁時,應盡量使樁群形心與外荷載重心重合,并應使樁基在受水平力和彎矩較大方向有較大的
抵抗矩。
四、同一建筑物應避免同時采用端承樁和摩擦樁(用沉降縫分開者例外)。同一基礎相鄰樁的樁底標高差,
對于支承在非巖石類土上的端承村,不宜超過樁的中心距;對于摩擦樁,在相同土層中不宜超過樁長的1/10。
五、樁端進入持力層的深度,對于粘性土和砂土,不宜小于2?3倍樁徑;對于碎石類土不宜小于1?2倍
樁徑,當存在軟下臥層時,樁基以下硬持力層厚度一般不宜小于5倍樁徑。穿越軟弱土層支承于傾斜基巖
上的端承樁,當強風化巖層厚度小于2倍樁徑時,樁端應嵌入微風化或未風化基巖層(樁徑指設計樁徑)。
第2.1.3條在灌注樁基礎的設計中,應根據(jù)具體情況進行下列項目的計算:
一、驗算作用于樁基的垂直荷載,使其不超過按第三節(jié)確定的樁基容許垂直承載力,并驗算樁身的強度。
二、對于承受水平力的樁基,必須驗算樁基的水平承載力,必要在驗算樁基的水平位移和樁身的裂縫寬度。
三、對于承受拔力的樁基,必須驗算樁的抗拔穩(wěn)定性和樁身的抗拉強度,并根據(jù)具體情況驗算樁身的裂縫
寬度c
四、當建筑物對樁基的沉降有要求時,應作沉降驗算。
五、當樁基下有軟下臥層時,應對軟下臥層的承載力進行驗算。
六、計算樁基承臺的內(nèi)力并驗算其強度。
第2.1.4條季節(jié)性凍土和膨脹土地基灌注樁基礎宜按下列原則設計:
一、為了消除土的凍脹或膨脹對建筑物的影響,灌注樁宜采用鉆挖孔樁或鉆孔擴底粒。
二、考慮到凍脹、膨脹對垂直承載力的影響,確定基樁垂直承載力時,不計凍脹、膨脹深度范圍的樁側(cè)摩
阻力c任何情況下,樁端進入凍深線或膨脹土地基的大氣影響線以下的深度,不得小于
4倍樁徑或1倍擴大端直徑。
三、為消除樁基受凍長或膨脹的危害,宜在凍脹或膨脹深度范圍沿樁周以及承臺作隔凍、隔脹處理。
四、當樁身和承臺未作隔凍、隔脹處理時,應驗算凍脹、膨脹力作用下,樁基的抗拔穩(wěn)定性和樁身的抗拉
強度C
第2.1.5條濕陷性黃土地基灌注樁基礎宜按下列原則設計:
一、對于自重濕陷性黃土地基,灌注樁一般宜采用沉管法或采用清底較好的鉆、挖孔法施工。
二、考慮到濕陷對于垂直承載力的影響,在確定基樁軸向受壓承載力時,一般情況下,除不計自重濕陷性
土層范圍的樁周正摩阻外,尚應考慮自重濕陷引起的負摩阻;非自重濕陷性土層的摩阻力一般取浸水飽和
狀態(tài)下的數(shù)值。
三、承受長期水平力或經(jīng)常出現(xiàn)水平力的樁基,其水平承載力和地基土水平抗力系數(shù),一般按土在飽和狀
態(tài)下確定。承受瞬時水平力(如地震力)時,則按浸水可能性取值。
第2.1.6條灌注樁基礎的抗震設計宜按下列原則進行:
一、才莊承臺除使用要求可露出地面外,應埋入地下成為低樁承臺。承臺混凝土宜盡量采用原槽澆灌。如采
用支模澆灌,側(cè)面回填土應采彤天土或灰發(fā)層夯實。當水平力大且近承臺底面的土層很松散時,可考慮采
取夯據(jù)加密或作碎石墊層等措施增加基底抗力。當承臺下土層有自重固結(jié)沉降(新填土的固結(jié)和降低地下
水引起土的固結(jié)沉降等)、自重濕陷、震陷(振陷)和液化可能時,則不考慮承令底土抗力的作用。
二、當近承臺底為可液化上層時,基樁應穿過可液化上層㈱入穩(wěn)定土層,其深度般不小丁4.0/u(u根據(jù)
第2.3.14條確定),或不小于7?14倍樁徑(硬土取低值,軟土取高值)。如果液化層以上的非液化層厚度不
小于4.0/a,足以穩(wěn)固樁身時,則樁端進入穩(wěn)定土層的深度,對于粘性土和砂土可減至2?3倍樁徑,對于
碎石類土可減至1?2倍樁徑。驗算樁基的抗震能力時,液化層的摩阻力和水平抗力系數(shù)均按零考慮。
三、對建于可能因地震引起上部土層滑地段地樁基,應考慮滑移體對樁產(chǎn)生的水平力,按抗滑樁的要求設
計。
四、作用于樁基的水平地震力,一般只考慮地面以下建筑物重量產(chǎn)生的水平慣性力,按現(xiàn)行《工業(yè)與民用
建筑抗震設計規(guī)范》TJ11-78進行計算;當考慮承臺與基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力作用,進行樁基抗震
計算時,應考慮承臺底面以上重量產(chǎn)生的水平慣性力。
第二節(jié)構(gòu)造
(I)樁身
第2.1.1條樁身配筋應根據(jù)外力的性質(zhì)與大小,以及工程地質(zhì)等條件確定。
一、受水平力的樁基
I.當單樁樁頂水平力滿足下列公式Q-2-1-1)時,樁身可不配抗彎鋼筋。對于高大和較重要的建筑物,宜配
置樁頂連接構(gòu)造筋,伸入樁身3~5d。
Hi^L5cP+0.5d(1+—")(2-2-I-I)
式中Hl-單樁樁頂水平力(噸);
p-綜合系數(shù),按表2.2.1采用;
樁身設計直徑(鉆頭或沉管外直徑,下同)(米);
N1-柱樁頂軸向壓力(噸);
Ri-混凝土的抗拉設計強度(噸/米2);
.樁身截面抵抗矩的性系數(shù),圓載面廣2:
A--樁身截面積;按設計樁徑計算(米2)。
2.當單樁樁頂水平力不滿足公式(221-1)時,應按計算配筋。對于受水平力的一般建筑物和受水平力較?。ㄈ?/p>
七度和七度以下的水平地震力,下同)的高大建筑物的低樁臺樁基,當樁的設計直徑為30?60厘米時,可
按配筋率0.40?0.65%(小樁徑取高值,大樁徑取低值)配筋。
3.在地基不致產(chǎn)生整體滑移的情況下,基樁的配筋長度一般采用4.0/a,當樁長小于4.0/a時,應通長配筋。
對于高樁臺樁基或承臺底為可液化土層時,樁身配筋長度應加長,加長部分的長度相當于樁露出地面的長
度或液化層厚度。
綜合系數(shù)p表2.2.1
上部土層的類別樁身混留!土標號
[承臺下2(d+i)(米)深度范圍內(nèi)]150號200號
淤泥,淤泥質(zhì)土,飽和濕陷性黃土2?5?2?93.1?3,5
淺塑、軟塑狀一般粘性土,松散粉細2.9~3.53?5~4.1
砂,松散填土
可塑狀一般粘性土,濕陷性黃土,稍3.5~4.24?1?5.Q
密砂土■稍密.中密填土
硬塑、堅硬狀一般粘性土,濕陷性黃4.2-5.15.0—6.2
土,中密中粗砂,密實老填土
中密、密實礫砂,碎石類土5.1~6.46.2-7.7
注:當樁基受長期或經(jīng)常出現(xiàn)的水平荷載時,則按表中土層類別降低一類取值。
二、軸向受壓樁:當單樁樁頂軸向壓力滿足下式公式Q-2-1-2)時可不配抗壓鋼筋。
3]40?48兄潦(2-2-1-2)
式中Ra-混凝土的軸心抗壓設計強度(噸;米2);
d--樁身設計直徑(米)。
端承樁的抗壓鋼筋,應沿樁身通長配置。
三、抗拔村樁:專用抗拔樁一般應通長配筋。因地震力、凍脹或膨脹作用而受拔力的樁,按計算配通長或
局部長度的抗拉筋。
第2.2.2條樁身混凝土、鋼筋和混凝土保護層厚度應符合下列要求:
一、混凝土標號,不得低于150號,水下灌注混凝土時,不得低于200號。
二、樁身配筋時,對于受水平力的樁,主筋不宜少于6(pl0;對于軸向承壓或抗拔樁,主筋不宜少于4例0。
縱向主筋應沿樁身周邊均勻布置,并盡量減少鋼筋接頭。水下灌注混凝土樁宜采用光圓鋼筋。
三、箍筋采用56?8@200?300毫米,宜采用螺旋或焊接環(huán)式箍筋??顾搅?,樁頂箍筋應適當加密。
當鋼筋籠長度超過4米時,為加強其剛度和整體性,可每隔2米左右設一道焊接加勁箍筋。
四、主筋的混凝土保護層厚度不應小于3厘米,水下灌注混凝土樁,保護層厚度不得小于5厘米。
(II)承臺
第2,2.3條樁承的形式與基本尺寸一般應符合下列要求:
一、獨立柱樁基和滿堂樁基的承臺,根據(jù)上部結(jié)構(gòu)要求和布樁形式,可采用三角形、矩形、多邊形、圓形
和環(huán)形的現(xiàn)澆承臺;其尺寸根據(jù)上部結(jié)構(gòu)要求和計算確定,但其厚寬不宜小于30厘米,周邊與邊樁的凈
距不宜小于0.5倍樁徑。
二、條形基礎的承臺,可根據(jù)受力情況、地質(zhì)情況和施工條件,采用如下形式和構(gòu)造:
1.現(xiàn)澆連續(xù)承臺梁,其構(gòu)造可參照圖2-2-3-1。
2.現(xiàn)澆樁帽與預制梁相組合的承臺梁,其構(gòu)造可參照圖223?2。當用于抗震-其它以水平力較大的樁基時,
須加強樁與預制梁的連接;為節(jié)省鋼材,預制承臺梁宜作成預應力連續(xù)梁[223-2(a)];1?3層成混結(jié)構(gòu)房
屋可采用鋼筋磚過梁[如圖2.2.3-2(c)]o
承臺梁
圖2.2.3.1現(xiàn)澆連續(xù)承臺梁
S姓
然
預應力鋼絲負時矩斯“亡爾R上內(nèi)
作
幗
預制裁
現(xiàn)院"
樁相
帽
I1勺」
3*—J--+4^-zf—
小~200Y0Qjd+lOQzgOpdE(IQ~200
(a)預應力連續(xù)承臺梁(b)簡支承臺梁(c)鋼筋磚過梁
圖223.2現(xiàn)澆預制組合承臺梁
第2.2.4條承臺混凝土與配筋應符合下列要求:
一、混凝土標號宜采用150?200號。
二、對于非預應力綁扎骨架鋼筋混凝土承臺梁,縱向鋼筋不宜小于(P10,箍筋不小于(p6,板式承雙向配筋
不宜小于(p8@200o
三、承臺鋼筋的混凝土保護層厚度,一般不小于5厘米。
第2.2.5條樁頂與承臺的連接應符合下列要求:
一、樁頂嵌入承臺的長度一般不小于5厘米,當有混凝土墊層時亦不小于5厘米。
二、當樁身配筋時,主筋伸入承臺扣長度一般不小于30dg(dg--鋼筋直徑)。
當樁頂構(gòu)造符合上述要求時,除單樁基礎和垂直于外力作用平面的單排樁基礎外,可按樁頂為固接進行計
算。
第2.2.6條屬于下列情況之一的抗震樁基,應設置承拉梁:
一、上部土層局可液化土層或土質(zhì)很不均勻的地基上的框架柱獨立樁基;
二、多層框架柱采用獨立的單樁或雙樁基礎時;
三、上部土層屬可液化土層的排架結(jié)構(gòu)柱獨立樁基。
對于上述前兩種情況,應設置縱橫向拉梁:對于后一種情況,應沿廠房縱向設置拉梁,當有承墻梁時,可
將承墻與承臺連接,兼起拉梁作用。
第2,2.7條為消除或減少凍脹對樁承臺的危害,可采取以下處理措施:
一、在凍深較大(標準凍深大于1米)地區(qū),當承臺下為弱凍脹、凍脹性土時,承臺下應換填粗砂、中砂、
爐渣等松散材料,厚度不宜小于30厘米。當承臺下為強凍脹性土時,承臺下應預留10?15厘米空隙;或
換填粗砂、中砂、爐渣等松散材料、并預留5?10厘米空隙。承臺四周應填以粗砂、中砂、爐渣等松散材
料,或在承臺側(cè)表面涂瀝青、包油氈作隔離層。處理構(gòu)造參見圖2.2.7。
/空隙
圖2.2.7承臺防凍脹處理
二、在凍深較?。藴蕛錾畹扔诤托∮?米)地區(qū),承臺底位于凍深線以上時,承臺下宜換填粗砂、中砂、
爐渣等松散材料,厚度一般不小于10厘米。
對于膨脹土地基,可根據(jù)土的脹縮性、脹縮等級,采用上述尖似措施進行承臺的防膨脹處理。
第三節(jié)樁基計算
(I)樁頂荷載計算
第23.1條對丁般建筑物和受水平力投小的高大建筑物的低植臺(承臺頂面位于地面以下,下同)樁基,
按下列公式計算單樁樁頂荷載:
垂直力:
zN+G
中心荷載下:N.---------(2-3-1-1)
1n
=_N+GM也
偏心荷栽下:一土-n土n
Sy]
II
(2-3-1-2)
H
H?=(2-3-1-3)
式中N--作用于樁基承臺頂面上的垂直荷載(噸);
G-樁基承臺自重和承臺上土重(噸),當按第236條之三計算時,則不計此值;
Ni-作用于第i樁樁頂?shù)妮S向力(噸卜
n--樁數(shù);
Mx、My--作用于樁基上外力對通過樁群形必的X、Y軸的外力矩(噸?米);
xi、yi-第i樁至通過樁群形心的Y、X軸的距離(米);
Zx2j、Zy2j-各樁至通過樁群形心的Y、X軸的距離的平方和(米2);
H--作用于樁基承臺底面的水平力(噸)。對于水平地震力,按現(xiàn)行《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范》計算。
第2.3.2條屬于下列情況之一的樁基,計算各基樁樁頂荷載和樁身內(nèi)力時,可考慮承臺(包括地下墻體)
與基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力作用(計算方法和公式詳見附錄二)。
一、受8度和8度以上水平地震力和其它較大水平力的高大建筑物,當其樁基承剛度較大或由于上部結(jié)構(gòu)
與承臺的協(xié)同作用能增強承臺的剛度時;
二、受水平力的高樁臺樁基(包括承臺底有液化土層的情況)。
(H)樁基垂直承載力及其驗算
第23.3條單樁的軸向受壓容許承載力,應根據(jù)單樁垂直靜載試驗所確定的極限荷載按下式計算:
P
PQ=~(2-3-3)
式中Pa--單樁軸向受壓容許承載力(噸);
Pu-單樁軸向受壓極限荷載(噸卜
Ky-安全系數(shù),一般取2。
當未能進行垂直靜載試驗時,可參考附近同類型工程地質(zhì)條件的靜載試驗資料或按第2.3.4條規(guī)定的經(jīng)驗
公式計算確定。
抗拔樁的軸向受拉容許承載力,一般應根據(jù)樁的抗拔試驗確定,當未能進行抗拔試驗時,可按第2.3.8條
規(guī)定的經(jīng)驗公式計算確定。
除根據(jù)地基土的強度和變形條件,通過試驗或經(jīng)驗計算確定單樁軸向容許承載力外,尚應驗算樁身強度。
第234條根據(jù)經(jīng)驗公式計算單樁軸向受壓容許承載力時,需考慮樁徑、入土深度、樁型、施工方法和
地基土層性質(zhì)等因素,可按下列公式計算:
2"。十A號(2-3-4)
式中山-成樁直徑(米),根據(jù)施工經(jīng)驗確定,當缺乏經(jīng)驗時,可按下列方法確定:
對于鉆、挖、沖孔灌注樁,按鉆直徑增長下列數(shù)值:
螺旋鉆1?2厘米
潛水鉆3?5厘米
機動洛陽鏟2?3厘米
沖擊鉆4?8厘米
對于沉管灌注樁,一般取dl=ds(de-套管外直徑),一次復打時取dl=2de,對于流塑,軟塑狀粘性土應再乘
以0.7?0.9的系數(shù);
Li-?樁周第i層土的厚度(米);
行一樁周第i層土的容許摩阻力(噸/米2),按表2.341、表234-2或第2235條采用;
地下水位以上鉆、挖、沖孔灌注樁容許摩阻力f(噸/米2)表2.3.4-1
土的名稱土的狀態(tài)
爐灰填土已完成自重固結(jié)0.8—1.3
房喳填土.亞粘填土已完成自重固結(jié)2,0-3.0
軟甄2.0~3.0
粘土、亞粘土可強3.0~3?5
K曼3.5—4.0
軟塑2,2?3,0
輕亞粘土可盥3?0?3?5
硬提3?5~4?5
稍密2?0~3.0
粉細砂中密3?0~4?0
密實4?0~6.0
注:1.對地下水位以下鉆、挖、沖孔中注樁,可根據(jù)成孔工藝對樁周上的影響,參照本表采用。
2.淤泥、淤泥質(zhì)土可參考表234-2采用。
沉管灌注樁容許摩阻力f(噸/米2)表23.4-2
土的名稱土的狀態(tài)1
房破填土,或粘填土已完成自友固堵2?0~3.0
?泥0.5-0.8
激泥質(zhì)土1.0—1.5
軟?1?5~2.。
拈土、亞枯土可m2?0~3?5
硬?3.5-4.0
軟mI.5T5
輕亞粘土可a2.6?3.5
硬塑3,5~4.0
稍ft1?5~2.5
粉加砂
中密2?5~4?0
中由3.5~4?0
中砂
密實4.。~5.0
A--樁身橫截面面積(米2),機擴樁按其水平投影面積計算;
Rj-土的容許端承力(噸/米2);鉆、挖、汨孔灌注樁按表234-3、表2.344或按第2.3.5條采用;沉管灌注
樁按表234-5采用或按第3.3.5條采用。
地下水位以上鉆、挖、沖孔灌江樁容許端承力Rj(噸/米2)表234-3
樁入土深度
土的名稱土的狀態(tài)
5米10米15米
25304560
一般粘性土0.25<七40?75261157
Q.75VT±?l.0243955
中物4070200
酚細砂
濟實6090125
中密6011016。
中砂.也砂
密實85140190
注:表列值適用于孔底虛土W10厘米。
地下水位以上鉆、挖、沖孔灌注樁容許端承力Rj(噸/米2)表234-4
極人士深度
土的名弗土的狀態(tài)
5米10米15米
一般粘性土101622
中塞153040
希細砂
密實203550
中密254565
巾砂,粗砂
密實355580
注:表列值適用于孔底回淤十S30厘米。
沉管灌注樁容許端承力Rj(噸/米2)表234-5
樁人士深度
土的名稱土的狀態(tài)
5米10米15米
淤泥質(zhì)土10-20
<<
0.401£0,605080100
一般粘性土0.25(九<0.4。8015。180
0<乙<0,25150200240
粉砂90110120
細砂130160180
中密.密實
中砂165210245
粗砂280390450
卵石中密、盥實300400500
軟質(zhì)巖石500?750
微風化
硬質(zhì)巖石7507000
第23.5條在積累了一定經(jīng)驗(包括與樁的靜載試驗對比)的地區(qū),可采用靜力觸探和標準貫入度試驗確定
樁的軸向承載力參數(shù)。
第23.6條承壓樁基應按下列規(guī)定驗算樁基的垂直承載力:
一、當樁基受中心荷載時,按下列公式驗算單樁的軸管受壓容許承載力:
N1<Pa(2-3-6-1)
二、當樁基受偏心荷載時,單樁的軸向受壓容許承載力除滿足公式(2-3-6-1)外,尚應按下列公式驗算:
下%mx<l.2PG(2-3-6-2)
嶂僦下外陶《1.5R(2-3-6-3)
公式(3-3-6-2)、(3-3-6S)中:
Nlmax-單樁樁頂最大軸向壓力,按第2-3-1條或第2-3-2條確定。
三、對于摩擦樁抵樁臺基礎,當承臺下土體不致產(chǎn)生自重固結(jié)沉降(如新填土因結(jié)、降低地下水引起固結(jié))
或自重濕陷、振(震)陷時,可考慮由承臺底地基土承受承臺和承臺上士重。
四、對于樁中小于6d,排列超過2排,樁數(shù)超過9根的摩擦樁群樁基礎,除按公式(2-3-6-1)、Q-3-6-2)、
(2-363)驗算基樁的軸向承載力外,尚應將群樁基礎視為假想實體深基礎,驗算其地基承載力和沉降。
五、對于樁距小于6d的樁基,當主要持力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時,應按假想實體深基礎驗算該下臥
層的承載力。
第23.7條當樁周土體因自重固結(jié)、自重濕陷(黃土)或受地面大面積堆載等影響而產(chǎn)生大于樁的沉降時,
應考慮由此而引起的樁側(cè)負摩擦力對樁基受壓承載力的影響。
笫2.3.8條對于承受拔力的樁基,應按下列公式驗算基樁的抗拔穩(wěn)定性:
N;4九4dl2%fi+0.9Gs(2-3-8)
式中N」--單樁樁頂?shù)妮S向拉力(噸);
入-抗拔容許摩阻力與受壓容許摩阻力的比例系數(shù),根據(jù)建筑物重要性、荷載性質(zhì)、樁的施工質(zhì)量、樁的入
土深度和設計參數(shù)的準確程度等,采用0.4?0.7;
Gs-按設計樁徑確定的樁身自重(噸),地下水位以下取浮容重。
第2.3.9條對于季節(jié)性凍土上的輕型建筑物的短樁基礎,應按下列公式驗算基樁的抗拔穩(wěn)定性:
洱4+0.9(GS+NQ)(2-3-9-1)
式中Ti--季節(jié)性凍土層中,樁周土的的凍脹切力(噸/米2),采用:
粘性土:弱凍脹3?5噸/米2;
凍脹5?8噸冰2;
強凍張8?12噸/米2;Ft-季節(jié)性凍土層中,樁的側(cè)表面積(米2),
E二九弧HltZo(2-3-9-2)
式中的采暖對凍深的影響系數(shù)mt和標準凍深Zo,以及土的凍脹分類方法均按《工業(yè)與民用建筑地基基礎
設計規(guī)范》TJ7-74中第23、25、26條執(zhí)行;
No-單樁樁頂?shù)妮S向恒載(噸)。
(III)樁基水平承載力及其驗算
第2.3.10條對于受水平力的樁基,當其地基不致產(chǎn)生滑移,且基樁的埋設深度和構(gòu)造符合第2.2.1條、
第2.2.2條規(guī)定時,樁基的水平承載力可根據(jù)具體情況分別按第2.311?第2.3.13條進行驗算。
第23.11條對于受水平力的一般建筑物和受水平力較小的高大建筑物的低樁臺樁基,當根據(jù)參考資料一
進行單樁水平靜載試驗時,可按下列規(guī)定驗算班基中單樁的水平承載力。
當樁頂只受水平力時:
兄<%(2-3-11T)
當樁頂同時受水平力和軸向壓力時:
匕(1+^^(2-3-U-2)
當樁頂同時受水平力和軸向拉力時?:
…(一切(2-3-11-3)
n-偏心距增大系數(shù),
7-—(2-3-11^4)
110%EAI
y-截面抵抗矩的塑性系數(shù),圓截面尸2;
An--柱身換算載面面積(米2),
4=^—[1+(乳-1)叩(2-3-11-5)
Rf--混土的抗裂設計強度(噸/米2);
Ha-試樁在樁頂自由且無軸向力情況下的單樁容許水平承載力(噸),按下列公式之一確定;當樁身配筋率
超過0.65%時,應按(2-3-11-7)式確定:
(2-3-11-6)
H&=-自一Hu(2-3-11-7)
—ar
(2-3-11-4)?(2-3-11-7)式中:
ic-基班的計算長度(米),按附錄三確定;
Eh??混凝土的彈性模量(噸/米2);
I-樁身截面的慣性矩(米4);
K-強度設計安全系數(shù),采用K=1.55;地震荷載下按第2-3-15條規(guī)定采用;
ae--與偏心距有關的系數(shù),
oa
+0,143;
%=----芻e~
0.3+d
eo--偏心距(米),
_M
。一斤
Hi"M
M=a-1
vm--樁頂(身)最在彎矩系數(shù);
n--鋼筋彈性模量與混凝土性模量的比值;
Her,Hu-分別為試樁的水平臨界荷載和水平極限荷載(噸卜
at-荷噴性質(zhì)系數(shù),對于受水平地震力的樁基,取at=l;對受長期或經(jīng)常出現(xiàn)的水平力的樁基at=0.8;
KH--單樁水平承載力的安全系數(shù),一般取1.4。
當使用上對樁基的水平位移有特殊限制,或上部土層為軟土,或樁頂同時受較大軸向壓力時,其單樁容許
水平承載力除滿足(2?3-11-1)?(2?3?11-3)式外,尚應控制樁頂水平位移在容許范圍之內(nèi)。如利用試樁結(jié)果預
估工程樁的樁頂位移時,應乘以位移換算系數(shù)mx=vx固接/vx較接;vx按表2-3-11采用。對于受長期或經(jīng)
常出現(xiàn)的水平荷載的樁基,應將水平位試驗測定值乘以大于1的系數(shù)。
樁頂(身)最大彎矩系數(shù)vm和樁頂水平位移系數(shù)vx表2.3.11
樁的換算埋深
桃頂約束情況v
(ah)m匕
僅接(白山)4.00.7682.441
3.5C.7502.502
3,00.7032.727
2.80.6752.905
2.60.6393.163
2.40.6013.526
固接4.00.9260.940
3.50.9340.970
3.00.9671.028
2.89.9901.055
2.6E0I81.079
2.41.0451.095
注:較接(自由)的vm系樁身的最大彎矩系數(shù),固接的vm系樁頂?shù)淖畲髲澗叵禂?shù)。
第2312條對于受水平力的一般建筑和受水平力較小的高大建筑的低樁臺樁基,當樁身直徑(1=30-60
厘米,配筋率為0.40?0.65%時,可按下列公式驗算樁基中單樁的水平承載力。
一、受水平地震力的樁基:
當樁頂只受水平力時:
凡《?臂。(1.25+22%)(2-3-12-1)
當樁頂同時受水平力和軸向壓力時?:
兄<?鬻:(1.25+22/)(1+:麒;)(2-3-12-2)
當樁頂同時受水平力和軸向拉力時:
ayRfW0
(1.25+22/^)(2-3-12-3)
二、受長期或經(jīng)常出現(xiàn)的水平力的樁基,將公式(2-3-12-1)?(2-3-12-3)的右邊乘以0.8進行驗算。
三、當使用上對樁基的水平位移有特殊限制或上部土層為軟土,或樁頂同時受4較大軸向壓力時,單樁的
水平承載力除按公式(2-3-12-1)?(2-3-12-3)驗算外,尚應按下列公式驗算:
X9a(2-3-12Y)
▼X
公式Q312?1)?(23124)中:
a--樁身變形系數(shù),按第2-3-14條計算;
&MM在身彎矩調(diào)整系數(shù),樁頂固接時,&M=0.9,樁頂自由或較接時&M=1;
EI-樁身抗彎剛度:
對于素混凝土樁,EI=EhI;
對于鋼筋混凝土樁,EI=0.85EhIc;
Lu-樁身換算截面慣性矩,Lu-Wud/2;
Wo-樁身換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩:
WD=^-[dH2(n-l)Mgd^
do-縱向鋼筋圓環(huán)的直徑;
xoa-桃頂容許水平位移。
當樁身配筋率超過0.7%時,應按第2-3-13條規(guī)定驗算樁基的水平承載力。
第2.3.13條對于受較大水平力的高大建筑的樁基和受水平力的高樁臺樁基;其樁頂荷載和樁身內(nèi)力按第
2-3-2條規(guī)定計算;基樁水平承載力根據(jù)樁身的受力特征(受彎、偏心受壓、偏心受拉),按有關鋼筋混凝土
圓截面構(gòu)件的強度計算公式進行驗算,并注意其承臺水平位移計算值不應超過容許范圍。
第23.14條樁身變形系數(shù)a按下列公式計算:
(2-3-14)
地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m和豎向抗力系數(shù)的比例系數(shù)mo表2.3.14
叫嗎。
地基土類別相應樁頂水平位移
3/米4)(亳米)
淤泥,米泥質(zhì)土,飽和濕陷性黃土250—6006T2
流!軟理(0?75<右<?600—14004~8
狀一般粘性土.松散粉細砂,松散
填土
可費(0.254a40.75)狀一般粘1400—3500
性土,濕陷性黃土,稍密,中密填土
硬塑(0<九40,25工整硬3500—100002~5
D)狀一般粘性土,濕陷性黃土,中
密的中粗砂,密實老填土
中密.密實的碑砂.碎石類土10000~300001.5—3
注:1.當樁頂水平移大于表列數(shù)值一當樁身配筋率較高時,m值應適當降低;
2.當水平力為長期或經(jīng)常出現(xiàn)的荷載時,應將表列數(shù)值乘以0.4降低采用。
式中m-地基土水平抗力系數(shù)沿深度變化的比例系數(shù)(噸/米4),當無試驗資料時,可按
表2-3-14采用;
bo-樁身的計算寬度(米%
當米時,b°=0,9(1.5d+0.5b
當d>l米時,b°=0.9(d+l)。
(N)樁身強度和抗裂性驗算
第2.3.15條樁身強度和承臺強度的設計安全系數(shù),按現(xiàn)行《鋼筋混凝土結(jié)溝設計規(guī)范》TJ10-74采用,
驗算抗震強度時,設計安全系數(shù)采用不考慮地震荷載時數(shù)值的80%o
第2.3.16條驗算樁身強度時,其樁身計算直徑采用設計直徑。
第2.3.17條驗算樁身的軸心受壓強度時,一般不考慮樁身縱向彎曲的影響;對于高樁臺樁基,或樁臺底
為液化土層的情況,則應考慮樁
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