MIT_0001

5.4 特殊条件下桩基竖向承载力验算

Ⅰ软弱下卧层验算

5.4.1

对于桩距不超过6d 的群桩基础，桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3 的软弱下卧层时，可按下列公式验算软弱下卧层的承载力（图5.4.1）：

$\200dpi \tiny \sigma _{z}+\gamma _{m}\leq f_{az}$ (5.4.1-1)

$\200dpi \tiny \sigma _{z}=\frac{\left (F_{k} +G_{k}\right )-3/2\left (A_{0}+B_{0} \right ) \sum q_{sik}l_{i}}{\left (A_{0} +2t\cdot tg\theta \right )\left (B_{0} +2t\cdot tg\theta \right )}$ (5.4.1-2)

式中

$\inline \sigma _{z}$ ——作用于软弱下卧层顶面的附件应力；

$\inline \gamma _{z}$ ——软弱层顶面以上各土层重度（地下水位以下取浮重度）的厚度加权平均值；

$\inline t$ ——硬持力层厚度；

$\inline f_{az}$ ——软弱下卧层经深度z修正的地基承载力特性值；

$\inline A_{0}$ 、 $\inline B_{0}$ ——桩群外缘矩形底面的长、短边边长；

$\inline q_{sik}$ ——桩周第i层土的极限侧阻力标准值，无当地经验时，可根据成桩工艺按本规范表5.3.5-1取值；

$\inline \theta$ ——桩端硬持力层扩散角，按表5.4.1取值；

表5.4.1

桩端硬持力层压力扩散角θ
Es1/Es2	t=0.25B0	t≥0.25B0
1	4°	12°
3	6°	23°
5	10°	25°
10	20°	30°

※注：

① Es1、Es2为硬持力层、软弱下卧层的压缩模量；

② t＜0.25B0时，取θ=0°，必要时，宜通过试验确定；当0.25B0＜t＜0.50B0时，可内插取值。

图5.4.1 软弱下卧层承载力验算

Ⅱ 负摩阻力计算

5.4.2

符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力：

1 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；
2 桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时；
3 由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。

5.4.3

桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。

1 对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力：

$\200dpi \tiny N_{k}\leq R_{a}$ (5.4.3-1)

2 对于端承型桩除应满足上式除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并按下式验算桩基承载力：

$\200dpi \tiny N_{k}+Q_{n}^{g}\leq R_{a}$ (5.4.3-2)

3 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。

※注：

本条中基桩的竖向承载力特征值 $\inline R_{a}$ 只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。

5.4.4

桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资料时可按下列规定计算：

1 中性点以上单桩桩第i 层土负摩阻力标准值，可按下列公式计算：

$\200dpi \tiny q_{n}^{si}=\varepsilon _{ni}\sigma_{i}^{'}$ (5.4.4-1)

当填土、自重湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时： $\200dpi \tiny \sigma_{i}^{'}=\sigma_{ri}^{'}$

当地面分布大面积荷载时：

$\200dpi \tiny \sigma_{i}^{'}=p+\sigma_{ri}^{'}$

$\200dpi \tiny \sigma_{ri}^{'}=\sum_{m=1}^{i-1}\gamma _{m}\Delta z_{m}+\frac{1}{2}\gamma _{i}\Delta z_{i}$ (5.4.4-2)

式中

$\inline q_{si}^{n}$ ——第 $\inline i$ 层土桩侧负摩阻力标准值；当公式(5.4.4-1)计算值大于正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行设计；

$\inline \varepsilon _{ni}$ ——桩周第 $\inline i$ 层负摩阻力系数，可按表5.4.4-1取值；

$\inline \sigma _{ri}^{'}$ ——由于自重引起的桩周第 $\inline i$ 层土平均竖向有效应力；桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自重承台底算起；

$\inline \sigma _{i}^{'}$ ——桩周第 $\inline i$ 层土平均竖向有效应力；

$\inline \sigma _{z}$ ——分别为第 $\inline i$ 计算土层和其上第m土层的重度，地下水位以下取浮重度；

$\inline \gamma _{i}$ 、 $\inline \gamma _{m}$ ——第 $\inline i$ 层土、第m层土的厚度；

$\inline p$ ——地面均布荷载。

表5.4.4-1

负摩阻力系数ξ_n
土类	ξ_n
饱和软土	0.15～0.25
黏性土、粉土	0.25～0.40
砂土	0.35～0.50
自重湿陷性黄土	0.20～0.35

※注：

1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤土桩，取表中较小值；

2 填土按其组成取表中同类土的较大值；

2 考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：

$\200dpi \tiny Q_{g}^{n}=\eta _{n}\cdot u\sum_{i=1}^{n}q_{si}^{n}l_{i}$ (5.4.4-4)

$\200dpi \tiny \eta _{n}=s_{ax}\cdot s_{ay}/\left [\pi d\left (\frac{q_{s}^{n}}{\gamma _{m}}+\frac{d}{4} \right ) \right ]$ (5.4.4-5)

式中 $\inline n$ ——中性点以上土层数；

$\inline l_{i}$ ——中性点以上第 $\inline i$ 土层的厚度；

$\inline \eta _{n}$ ——负摩阻力群装效应系数；

$\inline s_{ax}$ 、 $\inline s_{ay}$ ——分别为纵横向桩的中心距；

$\inline q_{s}^{n}$ ——中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值；

$\inline \gamma _{m}$ ——中性点以上桩周土层厚度加权平均重度(地下水位以下取浮重度)。对于单桩基础或按式(5.4.4-5)计算的群桩效应系数 $\inline \eta _{n}>$ 1时，取 $\inline \eta _{n}$ =1

3 中性点深度ln 应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可参照表5.4.4-2 确定。

表表5.4.4-2

中性点深度l_n
持力层性质	黏性土、粉土	中密以上砂	砾石、卵石	基岩
中性点深度比ln/l0	0.5～0.6	0.7～0.8	0.9	1.0

※注：

1 ln、l0分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度；

2 桩穿过自重湿陷性黄土层时，ln可按表列值增大10%（持力层为基岩除外）；

3 当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取ln=0；

4 当桩周土层计算沉降量小于20mm时，ln应按表列值乘以0.4～0.8折减。

Ⅲ 抗拔桩基承载力验算

5.4.5

承受拔力的桩基，应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力：

$\200dpi \tiny N_{k}\leq T_{gk}/2+G_{gp}$ (5.4.5-1)

$\200dpi \tiny N_{k}\leq T_{uk}/2+G_{p}$ (5.4.5-2)

式中

$\inline N_{k}$ ——按荷载效应标准组合计算的基桩拔力；

$\inline T_{gk}$ ——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，可按本规范第5.4.6确定；

$\inline T_{uk}$ ——群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，可按本规范第5.4.6确定；

$\inline G_{gp}$ ——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数，地下水位取浮重度；

$\inline G_{p}$ ——基桩自重，地下水位取浮重度，对于扩底桩应按本规范表5.4.6-1确定桩、土桩体周长，计算桩、土自重。

5.4.6

群桩基础及其基桩的抗拔极限承载力的确定应符合下列规定：

1 对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。单桩上拔静载荷试验及抗拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106）进行。
2 如无当地经验时，群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基，基桩的抗拔极限载力取值可按下
列规定计算：

1) 群桩呈非整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算：

$\200dpi \tiny T_{uk}=\sum \lambda _{i}q_{sik}u_{i}l_{i}$ (5.4.6-1)

式中

$\inline T_{uk}$ ——基桩抗拔极限承载力标准值；

$\inline u_{i}$ ——桩身周长，对于等直径桩取 $\inline u=\pi d$ ；对于扩底桩按表5.4.6-1取值；

$\inline q_{sik}$ ——桩侧表面第 $\inline i$ 层土的抗压极限侧阻力标准值，可按本规范表5.3.5-1取值；

$\inline \lambda _{i}$ ——抗拔系数，可按表5.4.6-2取值。

表5.4.6-1

扩底桩破坏表面周长u_i
自桩底起算的长度li	≤（4～10）d	＞（4～10）d
u_i	πD	πd

※注：

li对于软土取低值，对于卵石、砾石取高值；li取值按内摩擦角增大而增加。

表5.4.6-2

抗拔系数λ
土类	λ
砂土	0.50～0.70
黏性土、粉土	0.70～0.80

※注：

桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值

2) 群桩呈整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算：

$\200dpi \tiny T_{gk}=\frac{1}{n}u_{l}\sum \lambda _{i}q_{sik}l_{i}$ (5.4.6-2)

式中

$\inline u_{l}$ ──桩群外围周长。

5.4.7

季节性冻土上轻型建筑的短桩基础，按下列公式验算其抗冻拔稳定性：

$\200dpi \tiny \eta _{f}q_{f}uz_{0}\leq T_{gk}/2+N_{G}+G_{gp}$ (5.4.7-1)

$\200dpi \tiny \eta _{f}q_{f}uz_{0}\leq T_{uk}/2+N_{G}+G_{p}$ (5.4.7-2)

式中

$\inline \eta _{f}$ ——冻深影响系数，按表5.4.7-1采用；

$\inline q _{f}$ ——切向冻胀力，按表5.4.7-2采用；

$\inline z _{0}$ ——季节性冻土的标准冻深；

$\inline T _{gk}$ ——标准冻深线以下群桩呈整体破坏时基桩抗拔力极限承载力标准值，可按本规范5.4.6确定；

$\inline T _{uk}$ ——标准冻深线以下单桩拔力极限承载力标准值，可按本规范5.4.6确定；

$\inline N _{G}$ ——基桩承受的桩承载台底面以上建筑物自重、承台及其上土重标准值。

表5.4.7-1

η_f值
标准冻深（m）	Z0≤2.0	2.0＜Z0≤3.0	Z0＞3.0
η_f	1.0	0.9	0.8

表5.4.7-2

qf（kPa）值
土类	弱冻胀	冻胀	强冻胀	特强冻胀
黏性土、粉土	30～60	60～80	80～120	120～150
砂土、砾（碎）石（黏、粉粒含量＞15%）	＜10	20～30	40～80	90～200

※注：

1 表面粗糙的灌注桩，表中数值应乘以系数1.1～1.3;

2 本表不适用于含盐量大于0.5%的冻土。

5.4.8

膨胀土上轻型建筑的短桩基础，应按下列公式验算群桩基础呈整体破坏和非整体破坏的抗拔稳定性：

$\200dpi \tiny u\sum\ q_{ei}l_{ei}\leq T_{gk}/2+N_{G}+G_{gp}$ (5.4.8-1)

$\200dpi \tiny u\sum\ q_{ei}l_{ei}\leq T_{uk}/2+N_{G}+G_{p}$ (5.4.8-2)

式中

$\inline T_{gk}$ ——群桩呈整体破坏时，大气影响急剧层下稳定土层中基桩的抗拔极限承载力标准值，可按本规范第5.4.6条计算；

$\inline T_{uk}$ ——群桩呈非整体破坏时，大气影响急剧层下稳定土层中基桩的抗拔极限承载力标准值，可按本规范第5.4.6条计算；

$\inline q_{ei}$ ——大气影响急剧层中第 $\inline i$ 层土的极限胀切力，由现场浸水试验确定；

$\inline l_{ei}$ ——大气影响急剧层中第 $\inline i$ 层土的厚度。