特殊桩基设计原则与地基基础设计的相同性解析

【规范规定】

《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）

3.4.1 软土地基的桩基设计原则应符合下列规定：

1.软土中的桩基宜选择中、低压缩性土层作为桩端持力层。

2.桩周围软土因自重固结、场地填土、地面大面积堆载、地下水位降低、大面积挤土沉桩等原因而产生的沉降大于基桩的沉降时，应视具体工程情况分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影响。

3.采用挤土桩时，应采取消减孔隙水压力和挤土效应的技术措施，并应控制沉桩速率，减小挤土效应对成桩质量、邻近建筑物、道路、地下管线和基坑边坡等产生的不利影响。

4.先成桩后开挖基坑时，必须合理安排基坑挖土顺序和控制分层开挖的深度，防止土体侧移对桩产生影响。

3.4.2 湿陷性黄土地区的桩基设计原则：

1.基桩应穿透湿陷性黄土层，桩端应支承在压缩性低的黏性土、粉土、中密和密实砂土以及碎石类土层中。

2.湿陷性黄土地基中，设计等级为甲、乙级建筑桩基的单桩极限承载力，宜以浸水载荷试验为主要依据。

3.自重湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应根据工程具体情况分析计算桩侧负摩阻力的影响。

3.4.3 季节性冻土和膨胀土地基中的桩基设计原则：

1.桩端进入冻深线或膨胀土的大气影响急剧层以下的深度，应满足抗拔稳定性验算要求，且不得小于4倍桩径及1倍扩大端直径，最小深度应大于1.5m。

2.为减小和消除冻胀或膨胀对建筑物桩基的作用，宜采用钻（挖）孔灌注桩。

3.确定基桩竖向极限承载力时，除不计入冻胀、膨胀深度范围内桩侧阻力外，还应考虑地基土的冻胀、膨胀作用，验算桩基的抗拔稳定性和桩身受拉承载力。

4.为消除桩基受冻胀或膨胀作用的危害，可在冻胀或膨胀深度范围内，沿桩周及承台作隔冻、隔胀处理。

3.4.4 岩溶地区的桩基设计原则：

1.岩溶地区的桩基，宜采用钻、冲孔桩。

2.当单桩荷载较大，岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩。

3.当基岩面起伏很大且埋深较大时，宜采用摩擦型灌注桩。

3.4.6 地震设防区桩基的设计原则：

1.桩进入液化土层以下稳定土层的长度（不包括桩尖部分）应按计算确定；对于碎石土，砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬黏性土尚不应小于（2～3）d，对其他非岩石土尚不宜小于（4～5）d。

2.承台和地下室侧墙周围应采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土回填，并分层夯实，也可采用素混凝土回填。

3.当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa（或不排水抗剪强度小于15kPa）的软土，且桩基水平承载力不满足计算要求时，可将承台外每侧1/2承台边长范围内的土进行加固。

4.对于存在液化扩展的地段，应验算桩基在土流动的侧向作用力下的稳定性。

3.4.7 可能出现负摩阻力的桩基设计原则：

1.对于填土建筑场地，宜先填土并保证填土的密实性，软土场地填土前应采取预设塑料排水板等措施，待填土地基沉降基本稳定后方可成桩。

2.对于有地面大面积堆载的建筑物，应采取减小地面沉降对建筑物桩基影响的措施。

3.对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密土桩等先行处理，消除上部或全部土的自重湿陷；对于欠固结土宜采取先期排水预压等措施。

4.对于挤土沉桩，应采取消减超孔隙水压力、控制沉桩速率等措施。

5.对于中性点以上的桩身可对表面进行处理，以减少负摩阻力。(www.xing528.com)

3.4.8 抗拔桩基的设计原则：

1.应根据环境类别及水土对钢筋的腐蚀、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用时间等因素确定抗拔桩的裂缝控制等级。

2.对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级，桩身应设置预应力筋；对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级，桩身宜设置预应力筋。

3.对于三级裂缝控制等级，应进行桩身裂缝宽度计算。

4.当基桩抗拔承载力要求较高时，可采用桩侧后注浆、扩底等技术措施。

【解析】

针对不同的桩基类型，设计的原则也不相同。

有关软土地基桩基的设计原则：

（1）软土地基尤其是沿海深厚软土区，一般坚硬地层埋置很深，但选择比较好的中、低压缩性土层作为桩端持力层仍有可能，并且十分重要。

（2）软土地区桩基因负摩阻力而受损的事故不少，原因各异。如有些地区覆盖有新近沉积的欠固结土层；采取开山或吹填围海造地；使用过程地面大面积堆载；大面积挤土沉桩引起超孔隙水压和土体上涌；邻近场地降低地下水等。

负摩阻力的发生和危害是能够预防、消减的。问题是设计及施工者的事先预测能力及能否及时采取应对措施。

（3）挤土沉桩在软土地区所造成的事故也不少，一是预制桩接头被拉断、桩体侧移和上涌，沉管灌注桩发生断桩、缩颈；二是邻近建筑物、道路以及管线受到破坏。设计时要因地制宜选择桩型和工艺，尽量避免采用沉管灌注桩的问题。对于预制桩与钢桩的沉桩，应采取减小孔压和减轻挤土效应的措施，包括施打塑料排水板、引孔沉桩、设应力释放孔以及控制沉桩速率等。

（4）有关基坑开挖对已成桩的影响问题。在软土地区，考虑到基桩施工有利的作业条件，往往采取先成桩后开挖基坑的施工程序。因为基坑开挖得不均衡，形成“坑中坑”，致使土体蠕变滑移将基桩推歪推断，有的水平位移达1m多，导致严重的质量事故。这类事故自20世纪80年代以来，从南到北屡见不鲜。所以，软土场地在已成桩的条件下开挖基坑，必须严格实行均衡开挖，并且高差不应超过1m，不得在坑边弃土，以保证已成基桩不因土体滑移而发生水平位移和折断。

有关湿陷性黄土地区桩基的设计原则：

（1）湿陷性黄土地区的桩基，因为土的自重湿陷对基桩产生负摩阻力，非自重湿陷性土由于浸水削弱桩侧阻力，承台底土抗力也随之消减，致使基桩承载力降低。为保证基桩承载力的安全可靠性，桩端持力层应选择低压缩性的黏性土、粉土、中密和密实土以及碎石类土层。

（2）湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力的不确定性较大，所以确定设计等级为甲、乙级桩基工程的单桩极限承载力时，强调采用浸水载荷试验方法。

（3）自重湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应根据浸水可能性、柱端持力层性质及建筑桩基设计等级等因素来考虑负摩阻力的影响。

有关季节性冻土和膨胀土地基中的桩基的设计原则：

主要应考虑冻胀和膨胀产生的基桩抗拔稳定性问题，防止冻胀或膨胀力作用下产生上拔变形，乃至因累积上拔变形而引起建筑物开裂。所以，对于荷载不大的多层建筑桩基设计应予以考虑下列因素：桩端进入冻深线或膨胀土的大气影响急剧层以下一定深度；对桩基的抗拔稳定性及桩身受拉承载力进行验算；宜采用无挤土效应的钻、挖孔桩；对承台和桩身上部采取隔冻、隔胀处理。

有关岩溶地区桩基的设计原则：

主要考虑岩溶地区的基岩表面起伏较大，溶沟、溶槽、溶洞往往较发育，无风化岩层覆盖等特点，设计时应把握三方面要点：一是基桩选型及工艺宜采用钻、冲孔灌注桩，以利于嵌岩；二是应控制嵌岩的最小深度，以保证倾斜基岩上基桩的稳定；三是当基岩的溶蚀极为发育，溶沟、溶槽以及溶洞密布，岩面起伏很大，而上覆土层较厚时，考虑到嵌岩桩桩长变异性过大，难以实施嵌岩施工，可采用较小桩径（ϕ5500～ϕ700）密布非嵌岩桩，并后注浆，形成整体性及刚度很大的块体基础。如宜春邮电大楼即是一例，楼高80m，框架-剪力墙结构，地质条件类似于上述情况，原设计为嵌岩桩，成桩过程出现个别桩充盈系数达20以上，之后改为Q700灌注桩，利用上部20m左右较好的土层，实施桩端桩侧后注浆，筏板承台。建成之后沉降均匀，最大不超过10mm。

有关地震设防区桩基的设计原则：

桩基与其他基础形式相比具有较好的抗震性能，但设计中应把握这样三点：一是基桩进入液化土层以下稳定土层的长度不应小于3.4.6条所规定的最小值；二是为保证承台和地下室外墙土抗力能分担水平地震作用，肥槽回填质量必须要保证；三是当承台周围为软土和可液化土，并且桩基水平承载力不符合要求时，可对外侧土体进行适当加固以提高水平抗力。

有关可能出现负摩阻力的桩基的设计原则：

（1）对于填土建筑场地，宜先填土后成桩，为确保填土的密实性，应根据填料及下卧层性质，对低水位场地应分层填土分层辗压或者分层强夯，并且压实系数不应小于0.94。为了加速下卧层固结，宜采取插塑料排水板等措施。

（2）室内大面积堆载常见于各类仓库、炼钢及轧钢车间，由堆载引起上部结构开裂乃至破坏的事故不少。要避免堆载对桩基产生负摩阻力，对堆载地基进行加固处理是措施之一，但是其造价往往偏高。对与堆载相邻的桩基采用刚性排桩进行隔离，或对预制桩表面作涂层处理等都是可供选用的措施。

（3）对于自重湿陷性黄土，采用强夯及挤密土桩等处理，消除土层的湿陷性，是防止负摩阻力的有效措施。

有关抗拔桩基的设计原则：

建筑桩基的抗拔问题主要出现于两种情况，一是建筑物在风荷载、地震作用之下的局部非永久上拔力；二是抵抗超补偿地下室地下水浮力的抗浮桩。而对于前者，抗拔力与建筑物高度、风压强度以及抗震设防等级等因素相关。当建筑物设有地下室时，因为风荷载、地震引起的桩顶拔力显著减小，一般不起控制作用。

随着近年地下空间的逐渐开发利用，抗浮成为较为普遍的问题。抗浮有多种方式，包括地下室底板上配重（如素混凝土或钢渣混凝土）、设置抗浮桩。其中后者具有较好的灵活性、适用性和经济性。对于抗浮桩基的设计，首要问题是按照场地勘察报告中关于环境类别，水、土腐蚀性，参照《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）确定桩身的裂缝控制等级，对于不同裂缝控制等级采取相应设计原则。对于抗浮荷载较大的情况宜采用桩侧后注浆、扩底灌注桩，若裂缝控制等级较高，则可采用预应力桩；以岩层为主的地基宜采用岩石锚杆抗浮。其次，对于抗浮桩承载力应根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）进行单桩及群桩抗拔承载力计算。