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第六章 桩基工程设计与施工 6.1 桩基设计概述 建筑桩基采用以概率论为基础的极限状态设计法，以可靠度指标来度量桩基的可靠性，并采用以分项系数表达的极限状态设计表达式来进行设计计算。 有两种极限状态： （1）承载力极限状态：指桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生了不适于继续承载的变形。 （2）正常使用极限状态：指桩基达到建筑物正常使用规定的变形值或达到耐久性要求的某项限值。 6.1.1承载力极限状态设计表达式 1.竖向承载力极限状态设计表达式 （1）荷载效应基本组合（无地震作用） 轴心竖向力作用下满足：γ0N≤R； 偏心竖向力作用下满足：γ0N≤R； γ0Nmax≤1.2R； 式中： γ0—建筑桩基重要性系数，安全等级为一、二、三级时，分别取1.1、1.0、0.9；对于桩下单桩按提高一级考虑。 N—轴心竖向力作用下，桩基中复合基桩或基桩的竖向力设计值（KN）； Nmax--轴心竖向力作用下，桩基中复合基桩或 基桩的最大竖向力设计值（KN）； R--桩基中复合基桩或基桩的竖向承载力设计 值（KN）； （2）地震作用效应组合 轴心竖向力作用下满足：N≤1.25R； 偏心竖向力作用下满足：N≤1.25R；和 Nmax≤1.5R； 2.作用在桩顶的轴向力设计值 （1）假定条件 ①承台为绝对刚性，受弯矩作用时呈平面转动，不产生挠曲； ②桩与承台为铰接相连，只传递轴力和水平力，不传递弯矩； ③桩的刚度相等。 （2）计算表达式 *轴心竖向力作用下：N=（F+G）/n； *偏心竖向力作用下：Ni=（F+G）/n±（Mxyi/∑yi2）±（Myxi/∑xi2）； 6.1.2桩基设计基本程序与内容 1.选择桩型与材料； 2.确定桩端持力层、桩长与桩截面尺寸； 3.计算单桩承载力； 4.确定桩数与布桩； 5.验算桩基沉降与下卧层承载力等； 6.承台设计。 具体设计计算在“地基与基础”课程中已作了详细介绍，在此不再赘述。 6.2 预制桩施工 先在工厂或 现场制作， 再运到现场 或就地施工 的桩。 6.2.1主要施工方法与适用条件 1.打入法：一般用锤击或振动法下沉，施工噪音大，剂土效应对周边环境影响大，不宜在城市中使用，当持力层中有坚硬夹层时，也不宜使用。 2.静力压入法：利用无噪音的机械将预制桩压入到持力层。适用于软弱土层，当存在厚度大于2m的中密以上的砂夹层时，不宜使用。 6.2.2 工艺要点与质量控制条件 1.混凝土预制桩 （1）制作 ①可在工厂或现场预制，预制场地必须平整、坚实，可用木模或钢模，模板必须平整牢靠，尺寸准确。 ②钢筋骨架的主筋连接宜采用电焊或电弧焊，主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，对受拉筋，不得超过50%，相邻两主筋接头截面的距离应大于35dg，并不应小于500mm。 ③预制桩的单节长度应满足桩架的有效高度、制作场地条件、运输与装卸能力，应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。 ④锤击预制桩，其粗骨料粒径宜为5~40 mm，浇注混凝土时，宜从桩顶开始，并应防止另一端的砂浆积聚过多。锤击预制桩应在强度与龄期均达到要求后，方可锤击。 ⑤预制桩钢筋骨架的允许偏差以及桩制作的允许偏差应满足规范要求。 （2）混凝土预制桩的起吊、运输与堆存 混凝土预制桩达到设计强度的70%后方可起吊，达到100%后才能运输。堆放场地必须平整、坚实，垫木与吊点应保持在同一横截面内，且各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。 （3）预制桩的接桩 ①方法：主要有焊接、法兰接和硫磺胶泥锚接三种。前两种可用于各类土层；后者适用与软土层，但对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎用。 ②接桩材料应符合下列要求： *焊接接桩：钢板宜采用低碳钢，焊条宜用E43； *法兰接桩：钢板和螺栓宜用低碳钢； *硫磺胶泥锚接桩：硫磺胶泥的配合比应通过试验确定，其物理力学性能应符合有关规定。 为保证硫磺胶泥锚接桩的质量，应做到：锚筋应刷清并调直；锚筋孔内应有完好罗纹，无积水、杂物和油污；接桩时，接点的平面和锚筋孔内应灌满胶泥；灌注时间不得超过两分钟，灌注后停歇时间应符合有关规定；胶泥试块每班不得少于一组。 （4）混凝土预制桩的沉桩 ①沉桩前应清障、整平、排水畅通，并满足打桩所需要的地面承载力； ②应根据具体条件选择合适的桩锤； ③打桩时应符合有关规定：桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为5~10mm；锤与桩帽、桩帽与桩之间应加设弹性衬垫；桩锤、桩帽或送桩帽应和桩身在同一中心线上；桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%； ④打桩顺序应按下列规定执行：对于密集群桩，自中间向两个方向或四周