《沉降控制桩基础技术规程》DB29-105-2004.pdf

天津市工程建设标准D B D B2 9 一 10 5 一 2 0 0 4J1 0 4 7 6 一 2 0 0 4 沉降控制桩基础技术规程 T echnical speC ification of settlement reducingpile foundation 2 0 0 4 一 1 2 一 0 7发布2 0 0 5 一 0 1 一 0 1实施 天津市建设管理委员会 天津市工程建设标准 沉降控制桩基础技术规程 T echnical specification of settlement reducingpile foundation D B 2 9 一 10 5 一 2 0 0 4 J1 0 4 7 6 一 2 0 0 4 主编单位天津大学 批准部门天津市建设管理委员会 实施日期2 0 0 5年1月 1 日 2 0 0 4 天津 天津市建设管理委员会文件 建科 教［ 2 0 0 4」13 9 5号 滕绍华签发 关于颁布沉降控制桩基础 技术规程 的通知 各有关单位 为了保证沉降控制桩基础 的工程质量，天津大学等单位在 总结实 际施工经验的基础上，编制完成沉降控制桩基础技术规 程。经我委组织 的专家审定委 员会审定，现批准沉降控制桩基 础技术规程 （D B 2 9 一 1 0 5 一 2 0 0 4 ）为我市地方工程建设标准。自 2 0 0 5年1月1 日起在我市施行。 各相关单位要认真执行本规程，施行过程中如有不 明之处 及修改意见请及时反馈给天津大学建筑工程学院。 本规 程由天津大学建筑工程学院负责解释。 本规程由天津市建设管理 委 员会负责管理 。 特此通 知 二0 0四年十二月七日 主题词城乡建设基础 天津市建设管理 委 员会办公室 技术通知 二0 0四年十二月七日 印发 肠念 J 沁 ．．吕－ 月 lJ青 本规程是根据2 0 0 0年3月由天津市建委签订科研项 目合同书 的要求编制的，项 目名称为建筑物疏桩基础设计方法研究及设 计暂行规程编制，以后为与国标建筑地基基础设计规范中 的提法 一 致，定名为沉降控制桩基础技术规程。 本规程的主要内容是1．总则；2．术语、符号；3一般规定； 4．设计；5．构造；6．施工；7．检测与检验。 本规程中明确了沉降控制桩基础的作用、目的及适用范围； 提出了沉降控制桩基础的设计方法，构造要求及施工、检测要点。 本规程由天津市建设管理委员会负责管理，天津大学建筑工 程学院负责具体技术内容的解释。 本规程的主编单位、参编单位、主要起草人、主要参加人名 单如下 主 编 单 位天津大学 参 编 单 位天津市建筑设计院 天津大学建筑设计研究院 天津市勘察院 天津市建工设计院 天津市房屋鉴定勘测设计院 中国市政华北设计研究院 天津市建筑科学研究院 铁道部第三勘测设计院 河北工业大学 主要起草人顾晓鲁郑刚文礼彬凌光荣 吴永红 方继圣赵曼旭宋昭煌孙云文 主要参加人员姜黎明王长祥尹金凤刘永超窦远明 目录 1 总 则 ⋯ ⋯ （ l 2术语和符号 ⋯ ⋯ （ 2 3 一 般规定 ⋯ ⋯ （4 4设计 ．． ⋯ ⋯ （ 5 5 构造 ⋯ ⋯ （1 1 6施工 ⋯ ⋯ （ 1 3 7检测与检验 ⋯ ⋯ （1 5 条文说明 ⋯⋯ （1 7 总则 1.1 为了在执行建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2 第 8.5.1 3条的规定时，符合天津市地方工程地质条件及设计经验， 特制定本规程。并将此类桩基础称为沉降控制桩基础。 1.2 沉降控制桩基础设计、施工和检测时，应根据岩土工程勘 察资料，综合考虑建筑结构类型、施工条件、环境条件、使用要 求等因素，精心设计、精心施工、严格检测，保证工程安全、经 济和正常使用。 1.3 本规程适用于荷载分布均匀的8层及8层以下，且高度在2 5 m 及2 5 m以下的民用建筑及 一 般工业建筑。 1.4 采用本规程设计时，荷载取值应符合现行国家标准建筑 结构荷载规范G B 5 0 O 0 9的规定，基础的计算尚应符合现行国家 标准 混凝土结构设计规范G B 5 0 O I O及建筑抗震设计规范 G B 5 0 O n的规定。当基础处于腐蚀性环境时，尚应符合国家现行 的有关规范的规定。 2术语和符号 2.1 术语 2.1.1 沉降控制桩基础 以控制建筑物沉降为目的，采用 一 定数量的大桩距摩擦桩与 承台下地基土共同工作形成的基础。 2.1.2地基承载力特征值 指由荷载试验测定的地基压力变形曲线，线性变形段内规定 的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。 2.1.3地基极限承载力 指由荷载试验测定的地基压力变形曲线，达到破坏状态前或 出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。 2.1.4 单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值由单桩竖向静载荷试验确定。将单桩 竖向极限承载力除以2，为单桩竖向承载力特征值。 2.1.5 单桩竖向极限承载力 单桩在竖向荷载作用下，达到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。 2.2 符号 人 承台底面净面积； d 桩身直径或截面边长； fa 修正后的地基承载力特征值； fu 地基极限承载力； 凡 相应于荷载效应标准组合时，作用在基础顶面的竖 向力； G * 基础及回填土自重标准值； 尺u单桩竖向承载力特征值； R u单桩竖向极限承载力； 叮 天然地基承载力满足率； 矶 沉降计算经验系数。 － 3 一 般规定 3.1 沉降控制桩基础是由承台下地基土与桩共同分担外荷载的 低承台桩基础。地基的承载力能满足或基本满足上部结构传来的 荷载效应作用的要求，桩的作用主要是为了控制基础沉降。 3.2 沉降控制桩基础中桩的设置应符合以下规定 1． 桩距可采用4 d 一 6 dd 一 桩径）; 2． 采用桩端进入较好土层的摩擦型桩。 3.3 沉降控制桩基础的设计应符合以下规定 1． 沉降控制桩基础应满足承载力计算及地基变形设计的有 关规定； 2． 对于建造在斜坡上或边坡附近的建筑物，尚应验算其稳 定性； 3．沉降控制桩基础的用桩数量应根据设计要求控制的沉降 值，通过计算确定，并应同时满足承载力计算的规定； 4． 当承台底土为新填土、欠固结土、可液化土层或地基承 载力特征值低于80 kP a的软土时，应对其进行处理，确保桩、土 和承台共同工作。 3.4 建筑物应进行从施工开始至使用期间的全过程沉降观测， 直到建筑物沉降稳定。 4 设计 4.1 沉降控制桩基础的承台底面净面积应满足下式要求 A 夕（双＋叹） fa 4.1 式中 凡 相应于荷载效应标准组合时，作用在基础顶面的 竖向力； G 、 基础 自重及基础上土自重标准值； fa 经深 度修正后的地基承载力特征值； 人 承台底面净面积； 叮 天然地基承载力满足率，取粉＝ 0.6 5 一 1.0。 4.2 按设计要求的建筑物沉降控制值计算确定用桩数量后，沉 降控制桩基础的承载力计算应满足以下要求 1．轴心竖向力作用下 单桩桩顶受力验算 Q幼 ＿凡 ＋G 、 一 gfa人 n 簇R a4.2 一 1 承台下土受力验算 pks 凡 ＋G ＊ 一 nR。 脚。 簇fa4.2 一 2 2．偏心竖向力作用下 设偏心作用全部由桩承受，单桩桩顶受力，按下式验算 。凡 ＋G ＊ 一 gfa人． M 、 y;.M yk xi 蛾劫 二 十 一 亏下几厂 十 下矛不万 一 、生 乙 一 j rL 乙 yi 乙xi 吼max 簇 lZ R 。 （4,2 一 4 承台下土受力验算 pks 仍按式4 .2 一 2验算。 当上式不能满足时，应增大承台底面积或增加桩数。 3．水平力作用下 从。 一兰 蕊甄 n 4.2 一 5 式中R 。 单桩竖向承载力特征值； n按设计要求的建筑物沉降控制值计算确定的用桩 数； fa 承台下经深度修正后的地基承载力特征值； 刀 桩间土承载力折减系数，取刀 ＝0 . 7 5一 0 . 9 5，天然 地基承载力较高时取较大值； Q kP 相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任 一 单桩的竖向力； p。 相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下承台 下土上的平均压力值； Q彻 相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i 根桩上的竖向力； Q 彻 ～ 相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下 第i根桩上的竖向力最大值； M xk 、M 皿 相应于荷载效应标准组合作用于承台底 面通过桩群形心的x、y轴的力矩； x，、 y, 桩i至桩群形心的y、 x轴线的距离； H 。 相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面的 桩所分担的水平力； H * 相应于荷载效应标准组合时，作用于任 一 单桩的 水平力； R H k 单桩水平承载力特征值，由单桩水平静载荷试验 确定 一 。 4.3 根据式（4 .1 ）初步确定的承台底面面积，按作用于承台上 外荷载的合力作用点与承台底面土及桩的承载力合力点基本重 合的要求，初步确定承台和桩的平面布置。 4.4 沉降控制桩基础的桩型、桩长、桩端持力层的选择应符合 下列规定 1．应采用桩身质量有可靠保证的预制钢筋混凝土桩、 灌注 桩。 2．桩长应穿过承台下的软弱土层，并进入压缩性相对较低的 土层 。 4.5 单桩竖向承载力特征值的确定应符合以下规定 1． 单桩竖向承载力特征值应通过单桩静载荷试验确定，同 一 条件下的试桩数量不少于桩数的1，且不少于3根。试验时应 加载至单桩承载力极限值，将单桩竖向承载力极限值除以安全系 数2，为单桩竖向承载力特征值。 2． 有经验时，也可参照条件相当的工程的试验资料或其他 原位测试方法确定。 3．初步设计时，单桩承载力特征值可按下式估算 R 。 ＝ ,, A , u，艺。 ，、l, 4.5 式中R 。 单桩竖向承载力特征值； q，。 ， qs必 桩端阻力、桩侧阻力特征值，可按天津市 地方标准岩土工程技术规范） B2 9 一 2 0 一 20 0 0 中的规定采用； A , 桩端横截面面积； u,桩身周边长度； 2 1 第i层土层的厚度。 ．_ . 4． 设计等级为丙级的建筑物，如无原位测试资料时，也可 按（4.5）确定。 4.6 沉降控制桩基础均应按地基变形设计，建筑物的地基变形 计算值，应大于地基变形允许值。 4.7 按控制沉降量要求确定用桩数量，计算时以单位建筑作为 分析单元。取建筑物平面中心点作为基础沉降计算点，将其沉降 计算值作为基础的平均沉降量。基础中心点的计算沉降值不应大 于基础中心点的允许沉降量。 4.8 沉降控制桩基础中心点的允许沉降量，可参照表4 .8的规 定 表4.8沉降控制桩基础中心点的允许沉降量 ｝ 结构类型｝基础中确 庙而橇端不 一 刁 1 2 一 巧 一 1 5 一 1 2 砌体承重结构 单层排架结构 独立基础 多层框架结构 匕一｝条形基础或筏板基础｛ 4.9 沉降控制桩基础的沉降量，宜按桩、 0 一 1 5 0 任 一 2 0 0 0 一 2 0 0 0 一 1 5 0 土、承台共同作用原 理确定，也可按以下简化方法计算 L 沉降控制桩基础的沉降量为第 一 阶段的沉降量s，和第 二阶段的沉降量s ，之和 ，并乘以沉降计算经验系数 汽 ，沉降量s 由下式表示 s＝ 汽（ s , s , 4.9 式中 s , 沉降控制桩基础第 一 阶段的沉降量； s,沉降控制桩基础第二阶段的沉降量； 汽 ’ 沉降计算经验系数，取汽 二 10 一 12 o 2.5 ，按以下规定计算 l） 当（ 双＋叹） 延峨时，假设荷载全由桩承受。s，的计 算可按建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2中附录R.0.4 中采用的明德林应力公式的方法计算； 2 ） 当（ 双＋叹） n尺时，假设桩所分担承受的荷载为 nR。，余下的荷载由承台下土分担承受。s，的计算，按桩所受 的荷载（nR。） ，按建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2中 附录R .0.4中采用的明德林应力公式的方法计算； 3.5 ，按以下规定计算 1 ） 当（ 双＋q） 燕峨时，可假设ss 0; 2 ） 当（ 双＋q）峨 时，可假设承台下土分担承受的荷 载为（ 凡 ＋G 。） 一 nR。，按建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2中第5.3.5规定的方法计算。 4.1 0桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。计算中应按 桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘 以工作条件系数fc ，桩身强度应符合下式要求 桩轴心受压时 Q 簇 人fc 矶 （ 4.1 0 一 1 式中 fc 混凝土轴心抗压强度设计值； Q 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设 计值，取Q l3 5 Q 劫 ； A , 桩身横截面积； J 口 口 口 口 口 ． . . . . . . . . 典 工作条件系数，预制桩取0.7 5，灌注桩取0.7。 桩身强度尚应满足下式要求 尺蕊人fc矶 （4 .1 0 一 2 式中R “ 单桩竖向极限承载力。 4.1 1 沉降控制桩基础的承台设计应满足抗冲切、抗剪切、抗弯 承载力计算的要求。作用在承台上的桩、土竖向力设计值应按承 载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的荷载分项系 数。由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载 效应组合的设计值S按下式确定 S 1.3 5 5 ＊簇 R 4.1 1 式中尺结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范 的规定确定； 又一荷载效应的标准组合值。 4.1 2 承台结构内力分析时，作用在承台底面的桩、土反力，可 按第4 .9的原则确定，并同时满足第4.2的桩、土受力条件的荷载 效应的作用。 4.1 3 承台结构的抗冲切、抗剪切、抗弯承载力计算应符合混 凝土结构设计规范G B 5 0 0 1 0的规定。 5 构造 5.1 沉降控制桩基础桩和桩基的构造，应符合下列要求 1．应采用摩擦型桩，桩端宜置于第四系全新统中组浅海相 沉积（以m）或第四系全新统下组河床 一 河漫滩相沉积 （么h Q二 al ）中相对较好的土层。 2． 桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工 工 艺确定，宜为桩身直径的1 3倍。 3． 桩距宜大于5 d ，局部布桩有困难时，也不得小于4 d。桩 径宜为小2 0 0 一 4 0 0 ，方桩为2 0 0X2 0 0 3 0 0X3 0 0。 4． 布置桩位时，宜使桩、土承载力合力点与准永久荷载效 应组合的合力作用点重合。 5．预制桩的混凝土强度不应低于C 3 O，灌注桩不应低于C 2 5。 6．桩的主筋应通过计算确定，打入式预制桩的最小配筋率 不宜小于0.8；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6；灌注 桩最小配筋率不宜小于0.2％ 一 0.6 5（ 小直径取大值），并宜通 长配筋。 7．桩顶嵌入承台内的长度应按所选用的钢筋种类，按 混 凝土结构设计规范G B 5 0 O 1 0的规定计算确定。 8．在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要 求。 9． 承台的最小宽度不应小于1 0 0 0 llun，边桩中心至承台边缘 的距离不小于桩的直径或边长，并不小于5 0 0 llun ，且桩的外缘至 承台边缘的距离不小于3 0 0 llun 。 1 0．承台混凝土标号不应低于C 3 0，承台的最小厚度不应小 于3 0 0 llun ，承台的主筋除满足计算要求外，尚应符合 混凝土结 构设计规范G B 5 0 0 1 0关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小 于1 2 lllln ，架立筋不宜小于1 0 I nln，箍筋直径不宜小于6 I nm。 6施工 6.1混凝大预制桩 6.1.1 桩的表面应平整、密实，制作允许偏差及桩位允许偏差 应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范G B 5 0 2 O 2的规定。 6.1.2混凝土预制桩达到设计强度的7 0 ％方可起吊，达到1 0 0 才能运输。 6.1.3 桩的连接可采用焊接或法兰连接，接点应达到与桩身等 强度。 6.1.4 预制打入桩 ’ 、静力压桩应提供经确认的桩顶、桩底标高、 桩端进入持力层的深度，其中预制桩尚应提供打桩的最后三阵锤 击贯入度，总锤击数等，静力压桩尚应提供桩的最大压入压力值。 6.1.5 当预制打入桩、静力压桩的入土深度与勘察资料不符或 对桩端下卧层有怀疑时，可采用补勘方法，检查 自桩端以下1 m 起至下卧层5 d范围内的岩土特征。 6.1.6 桩打入应符合下列规定 1．桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为5 一 1 0 I nm ; 2．锤与桩帽、桩帽与桩之间应加设弹性衬垫，如硬木、草 垫等； 3．锤与桩帽、桩帽或送桩应和桩身在同 一 中心线上； 4． 桩就位打入时的垂直度偏差不得超过0.5 ％。 6.1.7打桩顺序应按下列规定执行 1．对密集群桩，自中间向两个方向或向四周对称施打； 2．当 一 侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物向另 一 方向施打； 3． 根据设计标高，宜先深后浅； 4． 根据桩的规格，宜先大后小、先长后短。 6.1.8 桩停止锤击的控制原则如下 1．桩端（指桩全断面）位于 一 般土层时，以控制桩端设计 标高为主； 2．桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土等 硬土层时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考； 3． 贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击三阵， 按每阵1 0击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施 工控制贯入度应通过试验与设计、施工单位会商确定。 6.1.9 当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重 回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时， 应暂停打桩， 并分析原因，采取相应措施。 6.1.1 0静力压桩适用于软弱土层，当存在厚度大于2 m的中密以 上砂土及粉土夹层时， 不宜采用静力压桩。 6.2 灌注桩 6.2.1 灌注桩施工前宜进行试成孔，数量不少于2个，以便核对 地质资料、检验施工设备、施工 工艺 。 6.2.2 对混凝土灌注桩，应提供材料的力学性能捡验报告、试 件留置数量 及制作养护方法、混凝土抗压强度试 验报告、钢筋笼 制作质量检查报告、施工完成后的桩顶标高及桩位偏差检验报 引匕 碑 习。 6.2.3 对锤击沉管灌注桩，应提供最后三阵锤击贯入度、总锤 击数。 6.2.4 对钻孔灌注桩，应提供孔底虚土或沉碴等资料。 7 检测与检验 7.1施工完成后的工程桩应进行桩身完整性检测，桩身完整性可 用低应变动力法检测。灌注桩桩身完整性检测数量不应小于总桩 数的3 0 ；预制桩桩身完整性检测数量不宜小于总桩数的2 0 ％。 7.2 开槽后应对桩间土进行轻便触探检验，发现浅埋软弱土层 应予以清除，并作相应处理。 7.3 施工完成后的工程桩，应进行竖向承载力的检验。竖向承 载力检验的方法和数量，可结合可靠的工程经验确定。 天津市工程建设标准 沉降控制桩基础 技术规程 D B 2 9 一 10 5 一 2 0 0 4 J1 0 4 7 6 一 2 0 0 4 条文说明 目次 总则 ⋯ 一 般规定 设计 ⋯⋯ 2 1 2 2 2 7 1总则 1.1 建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 0 2中，第8 ,5.1 3 条指出，以控制沉降为 目的设置桩基时，应结合地区经验执行。 本规定结合天津市地方工程地质条件及设计经验，将此类桩基定 名为沉降控制桩基础，并对其机理、设计方法、施工与监测 等作了规定，作为天津市工程建设标准，在天津市范围内发布实 施。 3 一 般规定 3.1 沉降控制桩基础是介于天然地基上的浅基础与常规桩基之 间的 一 种新型基础型式。其主要目的是设置 一 些桩来控制基础沉 降。沉降控制桩基础的沉降比常规桩基大而比天然地基上浅基础 小。其沉降量必须足以使大桩距的摩擦桩能接近发挥其极限承载 力。 常规桩基础设计时，上部结构传来的荷载全部由桩承受，土 对桩起支承作用 （摩擦与端承 ）。桩基础的承载力高，沉降量 小，不考虑承台下土层的竖向支承作用。在某些情况下，承台下 的桩间土，经 一 定的时效后，甚至可以与承台底脱开 。 在建筑桩基技术规范 J 叮 9 4 一 9 4第5.2桩基竖向承 载力计算中规定，当承台下土质条件较好时，可以考虑承台效应， 即在桩基础的承载力中可以计入承台底土的阻力 （ 竖向支承力）, 但由于桩基的沉降量小、桩距小，能计入的承台底土所承担的外 荷载比例较小。 建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2条文说明第 8.6.1 3条中指出 “ 八十年代上海市开始采用为控制沉降而设置 桩基的方法，取得显著的社会经济效益。 目前天津、湖北、福建 等省市也相继应用了上述方法。开发这种方法是考虑桩、土、承 台共同工作时，基础的承载力可以满足要求，而下卧层变形过大， 此时采用摩擦型桩旨在减少沉降，以满足建筑物的使用要求。 ” 此类桩基的特点是尽可能发挥天然地基的承载作用，故而其沉降 较常规桩基大，桩的受力作用机制也不尽相同。为与常规桩基区 别，将此类桩基定名为沉降控制桩基础 。 在软土地 区，常会遇到基底压力不是很大而对沉降有较高要 求的工程，如果采用天然地基浅基础方案，地基承载力可基本满 足或相差不大，但沉降量过大而不能满足设计要求的情况，这时 就可采用在浅基础下设置数量较少、桩距较大，可以发挥其极限 承载力的摩擦桩，来有效减少和控制其沉降，形成桩、土共同作 用的沉降控制桩基础。沉降控制桩基础中的桩，主要是起减少和 控制沉降的作用，其桩端持力层应不是十分坚硬，承台产生 一 定 沉降时，桩能发挥并保持其极限承载力，桩的数量按沉降控制要 求确定。和常规桩基相比，其桩数会有明显减少，而桩距则将增 大。 地基承载力满足或基本满足上部结构传来的荷载效应的作 用的要求是指以下两种情况第 一 种情况为地基承载力能满足设 计要求，但沉降量偏大，设置桩完全是为了控制沉降。第二种情 况是指设计要求的承载力稍高于地基承载力，但可满足式（4.1 的要求，且沉降偏大，设置桩是为了控制沉降，并补地基承载力 之不足部分。 3.2试验表明，群桩中单桩的侧阻力最大发挥值极限侧阻 力，是随桩距的增大而增大的，当桩距增大至6 d时，群桩中各单 桩平均极限侧阻力趋近于独立单桩。而群桩中各单桩极限端阻力 之间的相互影响减小，趋近于独立单桩。因此群桩中单桩与独立 单桩之间的 一 股规律是当桩距增大至6 d时，群桩中桩的侧阻力分 布、极限侧阻力及极限端阻力总体上趋近 于独立单桩。 沉降控制桩基础是在浅基础的承载力己基本满足的情况下， 采用数量较少的能充分发挥极限承载力的摩擦桩来减少沉降，因 此其桩端持力层不能十分坚硬，以使在桩顶有较大沉降时，这类 桩能充分发挥并始终保持其极限承载力。 3.3 沉降控制桩基础是 一 种新型桩基础，其设计应满足承载力 计算及地基按变形设计的有关规定，即无论是设计等级为甲、乙 级或丙级，均应按地基变形设计，符合建筑地基基础设计规范 G B 5 0 0 0 7 一 2 0 0 2第3.0.2及5.3.1条的规定。 常规低承台摩擦桩基础，由于桩群、承台与地基土之间复杂 的相互作用结果，导致群桩中各单桩的工作性状、承台下桩与地 基土分担外荷载的规律和群桩整体极限承载力等实际受力性状 均极其复杂。然而，作为属于特种类型低承台大桩距摩擦桩基础 的沉降控制桩基础，通过国内外大量室内外的试验及分析结果表 明，与常规桩基相比，具有明显不同的特点，主要表现为在大 桩距条件下，群桩中各单桩工作工作性状趋近 于独立单桩；承台 下桩与地基土分担外荷载的规律，变得相对较为明确；其整体极 限承载力则接近于其中各单桩极限承载力之和与承台净面积下 地基土极限承载力的总和。 沉降控制桩基础的主要计算假定为 1．承台下桩与地基土分担外荷载的假定 l） 当作用在沉降控制桩基础上的外荷载小于承台下的单桩 极限承载力之和时，计算沉降时，可假定外荷载全部由桩承担， 不计地基土的分担作用； 2 ） 当作用在沉降控制桩基础上的外荷载大于承台下的单桩 极限承载力之和时，承台下各桩分担相当于各桩的极限承载力之 和的外荷载，承台下地基土则分担余下之荷载。 2．沉降控制桩基础沉降量计算的假定 沉降控制桩基础的沉降量由两个阶段的沉降构成。 l） 第 一 阶段当作用在沉降控制桩基础上的外荷载小于承 台下的单桩极限承载力之和时，假设桩承担全部外荷载，其沉降 量为桩端平面至压缩层下限之间土体的压缩量； 2 ） 第二阶段当作用在沉降控制桩基础上的外荷载超过承 台下的单桩极限承载力之和时，沉降控制桩基础的沉降进入第二 阶段，其沉降量可以近似认为等于由承台下桩与地基土所分担的 荷载继续产生的沉降。沉降控制桩基础的总沉降，为第 一 和第二 阶段的沉降量之和。 3．沉降控制桩基础的极限承载力计算的假定 当假设桩距足够大的低承台摩擦桩基础极限承载力，接近等 于其中各单桩极限承载力之和与全部面积的低承台下地基土极 限承载力的总和时，沉降控制桩基础整体极限承载力可按下式近 似计算 尺 ＝ n. Q。 ＋人 fu 3.3 式中 几 沉降控制桩基础整体极限承载力； n桩数； Q。 单桩极限承载力； 人 承台底面积； fu 承台下地基土极限承载力。 4．沉降控制桩基础的主要设计步骤为 初步确定承台底面积及其平面布置； 1 ）选择桩型、桩长及桩身截面； 2 ）确定沉降控制桩基础的桩数和桩位平面布置； 3 ）验算沉降控制桩基础的整体承载力； 4 ）沉降控制桩基础的结构设计。 作为介于天然地基浅基础和常规桩基之间的 一 种基础型式， 沉降控制桩基础已有较广泛的应用。近十余年来已在上海等地区 的多层住宅建筑中得到大规模推广应用。沉降控制桩基础的承 台，大多是与上部砌体结构或框架结构相匹配的墙下或柱下条形 基础型式，承台下桩多数呈轴线形布置，而桩型大多是截面为 2 0 0X2 0 0 一 2 5 0X2 5 0.）、长细比为80 一 1 0 0左右的钢筋混 凝土预制小桩，其桩端持力层 一 般为中压缩性的粘性土层，取得 了非常显著的技术、经济和社会效益。 4 设计 4.1为了确保沉降控制桩基础整个基础体系有足够的安全度， 并体现其与常规桩基的不同，承台下地基土应能基本满足地基承 载力的要求，本规定采用了下式表示 A多丛二旦卫 ． 4.1 fa 式中 凡 相应于荷载效应标准组合时，作用在基础顶面的 竖向力； G 、 基础 自重及基础上土自重标准值； fa 经深度修正 后的地基承载力特征值； A c 承台底面净面积。 斤 地基承载力发挥系数，取叮＝ 0.6 5 一 1.0。 工程实践证明，当式（4.1 ）的条件得到基本满足的情况下， 按沉降控制原则设置的桩，可以同时补足承载力的需要，并保证 基础的整体承载力仍有足够的安全度。在满足上式条件下，即使 桩不分担外荷载，地基极限承载力的安全系数将不低于1.3 0。 4.2满足本条的验算条件，实质上是体现了沉降控制桩基础的 整体承载力的安全系数不小于2.0。当验算要求不能满足时，可 对桩数和承台底面积作适当调整， 一 般情况下可采用保持桩数不 变，仅对承台底面积作适当调整的较简易的方法来满足验算要 求。 4.6建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。天然 地基的地基变形特征可分为沉降量完沉降差、倾斜、局部倾斜四 种，主要受结构类型、荷载和地层性质及其分布等条件决定。对 于桩基础主要进行沉降验算。 4.7 沉降控制桩基础是介于天然地基浅基础和常规桩基础之间 的 一 种基础型式，由于其作用是按承台、桩、土共同作用原理分 析，实际上尚与结构类型等有关。严格按地基变形设计仍有困难。 所以本条规定，沉降控制桩基础仅作沉降计算。并取单位建筑中 心点为沉降计算点，将其沉降计算值作为该建筑的平均沉降量。 4.8 建筑地基基础设计规范G B 5 0 0 0 7第5.3.4中，规定了建筑 物地基变形允许值（表5.3.4，其中除单层排架结构（柱距为 6 m）柱基的沉降量及体型简单的高层建筑基础的平均沉降量， 规定了其允许值外，未有其他的允许沉降量的规定，故本条规定 了沉降控制桩基础的基础中心点的允许沉降量值。 4.9 在承台下土不脱空的前提下，沉降控制桩基础在沉降过程 中，桩和土的下沉变形总是相同的。当基础开始受荷到终止加载， 基础的沉降由小到大，随荷载不断增加，沉降也逐渐增大。终止 加载后，基础沉降的发展仍有 一 很长的时间过程，直到沉降稳定。 由于桩、土变形的非线性性质，在整个沉降过程中，直到沉降稳 定之前，承台下桩、土受力的分担比不走定值，而是 一 个变量， 即在基础加载过程中，桩、土分担比在不断变化，加载初期，沉 降较小时，桩所承受的荷载份额大，土承受的小。随着荷载增大， 沉降不断增大，桩、土分担比也不断调整。直到桩上作用的荷载 达到了桩的极限承载力，这时，荷载继续增大，沉降也继续增大， 而桩己处于极限承载力的状态，桩分担的荷载基本不再增大 ，继 续增加的荷载主要由土分担了，直到桩、土共同发挥到承载能力 都达到极限。 沉桩控制桩基础是按桩、土共同作用原则设计的，由于桩、 土变形的非线性性质及桩与土的抗压刚度相差很大，所以其沉降 计算必需按桩、土共同工作变形协调的方法确定，理论上讲，这 是 一 个十分复杂的课题。通常总是要在 一 定的假设条件下作不同 程度的简化。沉降计算的程序编制时，按基础下桩、土变形协调 的原则确定桩、土所受的力，并按弹性理论计算桩、土共同作用 下土中形成的应力场，再按分层总和法求得计算点的沉降量。 作为 一 种对沉降控制桩基础沉降的简化计算方法，可以把基 础的沉降视为由两宁阶段组成。第 一 阶段，荷载主要由桩承担， 并产生沉降，此时，土分担的荷载很小， 可假设为土不受力，土 随桩下沉。当桩上所受的荷载达到桩的极限承载力时，基础的沉 降进入到第二阶段，此时，桩上作用的荷载不变，土在其分担的 荷载下继续产生沉降，桩也随着下沉。两个阶段的沉降之和即为 基础的沉降量。 沉降控制桩基础的用桩数量与基础设计需要控制的沉降量 有关，即用沉降量指标来确定用桩数量 。能否实行这种设计方法， 必须要有当地的经验，特别是符合当地工程实践的桩基沉降计算 方法。通常建筑物基础具有 一 定的刚度，基底压力分布随基础与 地基刚度而定，即土力学中的接触压力课题。基础各点的沉降也 不同，所以在沉降控制桩基础中，所谓用沉降量指标来确定用桩 数量的含义，也是指取基础的中心点沉降作为基础的平均沉降值 来进行计算的。 根据大量计算分析，沉降控制桩基础的用桩数与沉降关系的 实践经验，建议可以简化计算分析工作， 一 般情况下需计算以下 三种桩数布桩方案的沉降量 6 0－ 种‘ 04 官 。 ） 的 2 0」飞、之一 ～_ 〔s下 －－一 ） 一 介 丈 之 之 之 之 一 i示 产 、 2面 3面 、场 初。 一 n 图4 .1 0桩数与相应的沉降量的关系 1． 按外荷载全部由承台下桩单独承担的常规桩基所需的桩 数； 2． 按常规桩基所需桩数的三分之 一 ； 3．桩数为零，外荷载全部由承台下地基土承担。 如图4 .1 0所示，当桩数为上述三种桩数之间的沉降量时，可 按线性内插估算，如图4 .1 0中虚线所示。根据建筑物设计沉降量 〔S〕值的要求，确定实际所需桩数nd，然后按该桩数根据上部 结构荷载重心与桩群形心要求基本重合的原则，进行桩位平面布 置。由图4.1 0可见，当桩数较少时，桩数的变化对沉降量的影响 是很敏感的，也可以说，只需要用少量桩就可以较大幅度减少沉 降量。而当桩数达到 一 定数量后，桩数的变化对沉降量的影响就 不十分明显，继续增加用桩量对减少沉降的作用已不显著。 4.1 0 －一 4.1 3 降控制桩基础中的桩身和承台结构的设计，除需满 足常规桩基结构设计的 一 些基本要求外，还需考虑以下受力特 点 1．当承台产生 一 定的沉降时，桩可能达到土对其支承的极限 状态的特点； 2．承台结构设计时，要根据荷载水平考虑最终荷载状态下 桩、土受力分担工况，也需考虑力加载完成初期时承台下桩、土 受力分担工况。上海地区根据现场试验及对原型工程的测试结果 来看，此时承台下桩、土受力分担的比例，可近似按各为5 0 ％考 虑，然后取其中最不利工况进行承台结构设计。