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土木工程毕业设计参考资料 基础设计

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第九章 基础设计

9。1概述
基础是高层建筑结构的重要组成部分[F11,P164]。在整个工程中，基础部分的工程量大、造价高、工期长，同时，由于基础承托着上部结构的全部重量和外部作用力，又属于地下隐蔽工程，其设计和施工质量直接关系着建筑物的安危，一旦出事补救并非容易［F13,P2］。因此，应当充分认识到基础设计的重要性。
基础设计应满足以下要求：[F11，P187][F27，P511]
⒈ 基础的型式、构造和尺寸应能适应上部结构的需要，符合使用要求;
⒉ 基底压力不超过地基承载力或桩基承载力，基础总沉降量和差异沉降量应控制在允许值范围内;
⒊ 要有足够的强度、刚度和耐久性.

9。1。1基础选型
基础结构的型式很多[F13,P１］,选择哪一种基础型式，应根据建筑物的性质、上部结构的特点及荷载大小、工程地质、水文地质、施工条件、场地和环境等因素综合考虑、认真比较，不可机器套用。概括地说，要在保证安全和使用的前提下尽量选择施工周期较短及经济的方案。［F14,P326］
地基－基础－上部结构是一个相互作用的整体,因此基础设计一定要考虑它们三者共同工作和相互制约的内在关系.当上部结构的刚度和整体性较差、地基软弱、不均匀时，基础刚度应适当加强；而上部结构刚度和整体性较好，地基较均匀，也不特别软弱时，基础的刚度要求可适当放宽。［F14，P326］
目前我国高层建筑常用的基础型式主要有筏板基础、箱形基础和桩基础。筏板基础适用于上部结构荷载较大、地基较好、无地下室或地下室使用空间要求灵活的房屋。箱形基础刚度大，整体性好,适用于软弱地基上的荷载大、对不均匀沉降或防水要求较高的情况。当基底以下持力层有足够的承载力[F13,P210],并且地基沉降计算范围内土层的压缩性较低[F13,P76］，易满足沉降计算要求时,宜优先选用浅基础.当地基土质较差，采用上述各类基础仍不能满足设计要求或不经济时，宜采用桩基础。表9-1［F21,P265］列出了我国部分高层建筑的基础型式。

我国部分高层建筑基础现状表 表9-1
名 称
层数
高度
(m)
结构体系
基础型式
北京国贸中心
39
150
钢结构
（框—剪)
筏板基础
沈阳沈铁招待所
37
49。59
剪力墙
箱形基础
北京燕京饭店
22
66。2
剪力墙
箱形基础
广州中国大酒店
19
62.0
剪力墙
箱形基础
武汉晴川饭店
23
88.0
框-筒
箱基下打30m长
预制混凝土管桩
北京昆仑饭店
28
101
剪力墙
箱基下打预应力
混凝土管桩
上海联谊大厦
30
101
框—筒
箱基下打55m长
Φ609钢管桩
天津内贸中心大楼
33
107
框-筒
箱基下打21m长
预制混凝土桩
广州白天鹅宾馆
29
103
剪力墙
冲孔灌注桩
北京崇文区住宅
14
42
剪力墙
Φ400钻孔灌注桩
上海唯海大厦
28
88
剪力墙
Φ650钻孔灌注桩
贵阳贵州饭店
30
106
筒体—剪力墙
挖孔灌注桩
深圳金城大厦
25
80

大直径扩底墩;扩底直径2.1~4。5m
上海雁荡大厦
28
84
框—剪
50m长钢管桩

9.1。2 基础埋置深度
基础埋深一般是自室外地面标高算起至基础底面标高的距离［F10，P197］［F27,P513］。高层建筑的基础应有足够的埋置深度，这是为了：
⒈ 防止水平风力和地震作用下建筑物发生滑移和倾斜，提高基础的稳定性;
⒉ 提高地基承载力，减少基础沉降量。
高层建筑的基础埋深一般为
天然地基：不宜小于建筑物高度的1/12；
桩基：自室外地面至承台底面的距离不宜小于建筑物高度的1/15；
非抗震设计或6度抗震设计时，基础埋深可酌情减小；
主楼和裙房基础埋深相同时,基础有效埋深为零，即没有侧限是不合适的。此时，宜将主楼基础加深，利用高差形成侧限。
当基岩埋藏较浅而不满足埋深要求时，可采取在基底打地锚的方法来增加其稳定性。

9.2 地基承载力和地基变形计算
9。2.1 地基承载力
地基承载力是基础设计的重要依据。所谓地基承载力是指满足强度和变形要求的地基土单位面积上的承载能力[F27，P515]。
对高层建筑,地基承载力主要根据地质勘察报告确定.[F4，P782］当基础宽度大于3m或埋置深度大于0。5m时,应按下式计算地基承载力设计值：［F13，P206］
(9—1）
式中 、-地基承载力设计值和标准值，kPa；
、—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表9-2；［F13，P208表6—14］
—土的重度，为基底以下土的天然质量密度与重力加速度的乘积,地下水位以下取有效重度,kN/m3；
b-基础底面宽度(m)，b<3m时取b=3m，b>6m时取b=6m；
—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度，kN/m3；
d—基础埋深(m），一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可从填土地面算起，但填土在上部结构完工后完成时,从天然地面算起。对地下室，当采用箱基或筏基时，从室外地面算起,其他情况，从室内地面标高算起。
式（9-1)计算的设计值 时,可取。
当不满足按式（9—1）计算的条件时,可按直接确定地基承载力设计值。

承载力修正系数 表9—2
土的类型

淤泥和淤泥质土

0
0
1。0
1.1
人工填土
e或IL大于等于0。85的粘性土
e≥0.85或Sr〉0。5的粉土
0
1.1
红粘土
含水比
含水比
0
0。15
1。2
1.4
e或IL均小于0。85的粘性土
e〈0。85及Sr≤0.5的粉土
粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）
中砂、粗砂、砾砂和碎石土
0。3
0。5
2。0
3.0
1.6
2。2
3。0
4.4
注：⒈ 强风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值；
⒉ Sr为土的饱和度，Sr ≤0。5,稍湿；0.5<Sr≤0。8很湿;Sr 〉0。8饱和。

天然地基的地基土抗震承载力设计值可按下式确定：［F4，P783］
(9-2）
—调整后地基土抗震承载力设计值；
—按式（9—1)确定的地基承载力设计值；
—地基土抗震承载力调整系数，按表9-3采用.[F4,P783表13-23］
地基土抗震承载力调整系数值 表9—3
岩 土 名 称 和 状 态
值
岩石,密实的碎石土,密实的砾、粗、中砂，fk≥300kPa的粘性土和粉土
1.5
中密、稍密的碎石土，中密、稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150 kPa≤fk <300 kPa的粘性土和粉土
1.3
稍密的细、粉砂，150 kPa≤fk 〈300 kPa的粘性土和粉土，
新近沉积的粘性土和粉土
1。1
淤泥、淤泥质土，松散的砂、填土
1.0
注: 表中fk 为地基土静承载力标准值。

9。2.2 地基变形计算
建筑物的地基变形计算值不应大于地基变形允许值。高层建筑的地基变形主要由倾斜值控制，见表9—4[F4，P785表13—25］。

多层和高层建筑的地基变形允许值 表9-4
变形特征
建筑物高度 H （m)
中、低、高压缩性土
基础的倾斜
H≤24
24<H≤60
60<H≤100
H>100
0。004
0。003
0.002
0。0015
注：⒈ H为自室外地面算起.
⒉ 倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差△与其距离L的比值，即△/L。

计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性匀质的直线变形理论。基础的最终沉降量S可按下式计算:
（9—3)
S—地基最终沉降量;
—沉降计算经验系数；
n —地基沉降计算深度范围内所划分的层数；
—对应于荷载标准值时的基础底面附加压力(KPa）;
—基础底面下第i层土的压缩模量；
、-基础底面至第i层和第i-1层土底面的距离(m）；
、 —基础底面计算点至第i层、第i—1层土底面范围内平均附加应力系数。
以上各符号的取值和计算可参见文献[17］第5。2.5条进行。
计算地基变形时，传至基础底面的荷载应按长期效应组合，不应计入风荷载和地震作用[F4，P786］。

9.3 筏板基础
筏板基础厚度较大，有良好的整体刚度和抗渗性能。有地下室时，基础本身是地下室底板。由于筏基中内墙数量少，可形成较大的空间，因而能较好地满足建筑功能的要求。[F27，P528].
9.3.1 筏板基础的形式
⒈ 平板式 这种筏基是一块放在地基上的钢筋混凝土大平板，平板厚度一般从20～300cm不等［F11,P164］。当上部结构荷载和柱距较大时平板要很厚，此时材料用量加大,不经济。
⒉ 肋梁式 在筏板的上或下设置肋梁便成了肋梁式筏基.当采用板上肋梁时，梁应留出排水孔，并设置架空地板[F27,P528］。肋梁式比平板式可节省混凝土和钢材[F4,P528].
9.3.2 筏板基础的计算
筏板基础的内力计算方法很多，但由于基础与地基连续性的变形协调关系以及上部结构、基础、地基三者共同工作的情况十分复杂，使得内力计算结果与实际情况难以接近，因此宜采用以构造为主、计算为辅的实用设计方法，我国《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7—89)也强调了有关设计构造。这里仅介绍筏基内力计算的刚性板法：
刚性板法假定基础是绝对刚性的，筏板与地基的接触压力在两个方向呈直线分布。筏板的地基反力可按下式求得：［F4,P824］
（9-4）
(9—5)
式中 —基底反力，即作用于基础板下的压力设计值；
-筏基上的总荷载，不计筏板自重及筏板上回填土重，故反力p为净反力；
A - 筏基底面积；
、—的合力作用点在x、y方向上至基底形心的距离；
、—筏板平面对x、y轴的惯性矩;
、—筏板平面对x、y轴的抵抗矩.
求出的基底净反力，考虑上部结构刚度的影响在筏基端部1～2开间内将基底反力增加10%～20%。［F4，P824]
无论是平板式还是肋梁式筏基,求出地基反力后，均可按“倒楼盖法”计算筏板基础的内力,即将基础板视作倒置的楼盖，以柱子或剪力墙为支座、地基净反力为荷载，按普通钢筋混凝土楼盖来计算。
⑴对框架结构下的平板式筏基，将基础平板在纵横两个方向划分为柱上板带和柱间板带，近似取地基反力为板带上的荷载，按无梁楼盖进行内力分析和配筋计算;
⑵对框架柱下的肋梁式筏基，当柱网接近方形、肋梁仅沿柱网布置时，基础板按连续双向板、肋梁按连续梁进行内力分析；当基础板在柱网间增设了肋梁时,基础板可根据区格大小而按双向板或单向板计算，肋梁按连续梁计算。
⑶对剪力墙下筏板基础，根据基础板区格大小按双向板或单向板计算筏板内力。
各种情况下的详细计算可参阅《混凝土结构》的有关内容.［F21,P267]
9。3.3 设计及构造要求
⒈ 筏板平面尺寸应满足地基承载力要求.为减小偏心距,改善基础受力状态，可通过改变底板四边外挑长度，使底板形心与上部结构长期荷载重心重合,外挑长度不宜大于2.0m。当不能重合时要求偏心距不超过基础宽度的1/30。
⒉ 基础埋深应符合9.1.2节的要求。
⒊ 筏基混凝土强度等级不宜低于C20，有防水要求时，混凝土抗渗要求不应低于S6。筏板下应有100mm的垫层，这时钢筋保护层不宜小于35mm。
⒋ 筏板厚度应满足抗冲切和抗剪切的要求。
⒌ 筏板受力钢筋除按计算要求配置外,在纵横两个方向对柱下筏板应有0.15%的配筋率连通,对剪力墙下板底纵向为0.15%,横向为0。10%.
⒍ 板厚可根据上部结构开间和荷载大小凭经验确定,或根据楼层数按每层50mm估算，且不小于400mm.
⒎ 当筏板底部土的压缩性、柱距和荷载分布比较均匀，基础板厚大于1/6开间距离时，可近似按刚性基础板计算,不满足上述条件时可按弹性基础板计算，具体计算可参阅有关资料。
⒏ 筏板基础尚应进行地基变形验算。

9.4 箱形基础
箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和内外纵横墙体组成的箱形空间结构［F27,P519].箱形基础整体刚度好；传荷均匀；能利用自身的刚度调整不均匀沉降.箱形基础不需回填，相应地提高了地基的有效承载力.箱形基础内部还可用作地下室或地下设备层，是高层建筑广泛采用的一种基础形式。
9。4.1 设计及构造要求
一、构造要求
⒈ 箱形基础平面尺寸一般与上部结构相同，使基底平面形心尽可能与上部结构竖向静荷载重心相重合,要求最大偏心距不大于偏心方向边长的1/60.当偏心距较大时，可使箱形基础底板相应外挑,以调整底板形心位置。
⒉ 箱形基础的高度一般可取建筑物高度的1/12～1/8，也不宜小于箱形基础长度(包括底板悬挑部分)的1/18，且不小于3.0m。
⒊ 箱形基础的埋深应满足9。1.2节要求,一般可取箱形基础的高度。 [F16，6。1.2]
⒋ 箱形基础的外墙应沿建筑四周布置，内墙沿柱网或剪力墙位置纵横向均匀布置，平均每平方米基础面积（不包括底板悬挑部分)上的墙体长度不宜小于400mm，且纵向墙体水平截面面积不少于墙体总量的60％，并应有不少于3道纵墙贯通全长.
外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm；顶板的厚度不小于150mm ；底板厚度不应小于250mm。为保证箱形基础的刚度，墙身洞口应尽量开小洞，并设在柱间居中部位，洞边至柱中心的距离不宜小于1.2m，洞口面积应符合下式要求：[F11,P172］[F27,P525]
（9-6）
式中： AOf — 墙面洞口面积；
Af - 墙面面积，取柱距与箱形基础全高之乘积。
⒍ 箱形基础的顶板、底板及墙体均应采用双层双向配筋。外墙的竖向钢筋不宜小于φ12@200，水平钢筋及内墙的竖向、水平钢筋不宜小于φ10＠200；当墙体上部无剪力墙时，其顶部与底部宜各配置不小于2φ25的通长构造钢筋，并在搭接和转角处按受拉搭接长度考虑.
⒎ 箱形基础的混凝土强度等级不应低于C20，抗渗等级不应低于S6。
二、地基验算
⒈ 箱形基础基底压力按下式计算
（9-7)
（9-8）
式中: F —上部结构传至基础顶面的竖向力设计值；
M —作用于基础底面形心处的力矩设计值；
G —箱形基础及其上覆土重,地下水位以下部分扣除地下水的浮力；
A —箱形基础底面积;
W —基础底面的抵抗矩。
按式（9-7）、(9-8)计算的基底压力应满足下式要求：
（9-9）
当考虑地震荷载组合时，尚应满足：
⑴ (9-10)
式中: f -按《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)确定的地基承载力设计值;
-地基土抗震承载力调整系数，按表9-3采用。［F16，表6。2。1］
⑵ 基底零压力区不超过其基底面积的25%。

⒉ 地基变形验算
⑴ 箱形基础沉降量按下式计算：
（9-11)
式中，按式(9-3）计算；为箱形基础沉降计算经验系数,可按表9—5[F4,P845表]查取或按地区经验确定。

沉降计算经验系数 表9-5
土的类别
基底附加压力(KPa)
≤40
40～60
60~80
80~100
100～150
150～200
淤泥或淤泥质土
0。5～0.7
0。7～1。0
1。0～1。2

粉质粘土

0.6～0.9

一般第四纪土

0.3～0。5
0.5～0。7
0。7～0。9

⑵ 整体倾斜计算
箱形基础的整体倾斜主要是控制横向整体倾斜.横向整体倾斜按下式计算:
(9-12）
式中： Sa、Sb —分别为箱形基础两长边中点的最终沉降量；
B — 箱形基础的宽度。
值应符合下列要求: [F11，P173]
非地震区 (9—13)
地震区 （9-14）
式中： —建筑物高度。

9.4。2 内力及配筋计算
一、顶底板的内力计算
当符合上述有关构造要求时，箱形基础可不考虑风荷载以及设计烈度小于或等于8度时的地震作用.[F34，第4.0.6]
箱形基础作为一个整体,在上部结构的荷载和下部基底反力作用下，犹如置于地基上的一块空心厚板[F13,P279］，整个基础将产生整体弯曲,对应的弯矩为整体弯矩。为方便计算，将基础简化为在纵横两个方向上的单向受弯（一般只计算纵向整体弯矩）［F13，P279]。另一方面，内、外墙身将箱形基础的顶、底板划分为许多区格,每个区格就是支承在墙身上的双向板或单向板，它们在外荷载或地基反力作用下将产生局部弯曲，对应的弯矩称为局部弯矩。[F11,P174]
⒈ 上部结构为剪力墙结构时，箱形基础的整体弯矩很小,顶、底板只考虑局部弯矩。顶板按室内地面设计荷载（或人防荷载)作用下普通楼盖的计算方法确定弯矩设计值；底板按地基反力（扣除底板自重）作用下的单向板或双向板按倒楼盖法计算。作用于底板各区格的地基反力设计值可按基底反力系数法求出，即将基础底面划分为40个区格（纵向8格、横向5格)，则第i区格的基底反力按下式确定：
(9-15)
式中： ∑P —上部结构竖向荷载与箱形基础自重之和；
B、L - 箱形基础的宽度和长度
αi - 对应于i区格的基底反力系数，见文献34附录二。
当纵、横向荷载不很均匀时，应分别求出由于荷载偏心产生的纵、横向力矩引起的不均匀基底反力(按直线变化计算）和由上式计算的反力进行叠加。
⒉ 上部结构为框架结构、框架—剪力墙结构时，箱形基础的整体弯曲较为明显。此时，应将“⒈”计算的顶、底板局部弯矩乘以系数0。8，并与整体弯矩叠加。箱形基础整体弯矩Mg可按下式计算:
(9-16)
式中： M — 整体弯曲产生的弯矩，按荷载和地基反力作用下的静定梁方法计算；
EgIg -箱形基础的刚度，其中Eg 为箱形基础的混凝土弹性模量,Ig为按工字形截面计算的惯性矩，工字形截面的上、下翼缘板宽度分别为箱形基础顶、底板的全宽度，腹板厚度为在弯曲方向的墙体厚度的总和；
EbIb —上部结构的总折算刚度，可按下式计算（图9-1）; [F35］
(9-17)

图9-1 公式(9-17)符号示意
式中:Eb - 梁、柱的混凝土弹性模量；
Ibi — 第i层梁的截面惯性矩;
Kui、Kli、Kbi —第i层上柱、下柱、梁的线刚度；
EwIw —在弯曲方向与箱形基础相连的钢筋混凝土墙的抗弯刚度；
m - 弯曲方向的节间数;
n - 建筑物层数.
二、 剪力计算
箱形基础纵横墙体的剪力计算可按文献［34］附录三进行。
三、配筋计算
⒈ 顶、底板的计算
顶、底板应符合抗剪强度要求；底板尚应进行抗冲切验算。
底板的横向和顶板的纵、横向均按前述局部弯曲所计算的弯矩配筋,并满足构造要求。底板的纵向则应将局部弯矩计算的钢筋量加上整体弯矩所计算的钢筋量再进行钢筋配置。由整体弯矩Mg 计算的底板每米宽所需钢筋量为：
（9—18）
式中： Mg —箱形基础纵向承担的整体弯矩；
B —箱形基础的宽度;
Z —箱形基础顶板与底板的中心距离；
fy — 钢筋抗拉强度设计值；
As -底板每米宽所需受拉钢筋横截面积，应按上、下两层各分配As/2。
2。 墙身强度计算
箱形基础的内、外墙，除与剪力墙连接者外，其墙身截面和竖向配筋均应进行抗剪承载力计算.
一般箱形基础外墙还起挡土墙的作用，其承受着外静止土压力、水压力和外地面堆载产生的侧向压力。此时外墙身可视为支承于顶、底板及与其垂直的墙体的四周固定双向板。
墙体洞口上、下过梁的截面亦应分别进行正截面抗弯和斜截面抗剪计算，具体方法参见文献[34].
洞口每侧附加钢筋面积不应小于洞口宽度被切断钢筋面积的一半,且不小于2φ16.该加强钢筋应从洞口边缘外延长40d。洞口每个角部各加2φ16斜筋，长度不小于1。3m。

图 9-2 上部结构及箱形基础横向剖面
【例9-1】某箱形基础横剖面和上部结构竖向荷载如图9-2所示。上部结构传至基础顶面的总竖向荷载设计值为60600KN，箱形基础自重为18000KN。箱形基础及设备层均采用C20混凝土（）,上部框架的梁柱采用C30混凝土（)。求箱形基础纵向跨中的整体弯矩. [F21,P297例6-3作层数及相关值修改］
解：⒈计算箱形基础刚度
箱形基础横截面惯性矩

箱形基础纵向刚度

⒉ 计算上部结构刚度
设备层纵向连续钢筋混凝土墙的截面惯性矩

各层上、下柱截面的线刚度、

各层纵梁的截面惯性矩

各层纵梁的线刚度

上部结构总折算刚度可由公式（9—17)计算得

⒊ 计算基底反力
箱形基础的基底反力按文献[34]附录二计算。由,查文献［34］附表2得基底反力系数。计算纵向反力系数时，横向反力系数可取平均值。各区段的反力系数为：
； ； ；
各区段的反力为：

同理得:；;
箱形基础的自重可视为均布荷载,为了计算方便,在反力中将其均匀扣除:

同理得：;；
⒋ 计算箱形基础跨中弯矩设计值（纵向）

图9—3 箱基纵向受力示意

根据图9-3所示，箱形基础纵向跨中处总弯矩Ｍ为

箱形基础的纵向跨中整体弯矩为

9.5 桩基础
高层建筑采用桩基础时，宜选用大直径、单桩承载力在2000KN以上的桩型，使上部结构的荷载直接由柱、墙传给桩基（桩顶柱、柱压桩；桩顶墙、墙压桩）的传力方案。
桩基础的设计可按以下步骤进行：确定桩的类型和几何尺寸;确定单桩承载力;确定桩的数量和平面布置；验算桩的抗压、抗剪、抗弯能力；承台设计；绘制施工图.[F21,P300，］[F13,P314］
9。5.1 桩的类型及选择
一、桩的类型
根据桩身材料不同，桩可分为混凝土桩、钢桩及组合材料桩。限于篇幅，本节仅对混凝土桩作一介绍。
按施工方法不同，混凝土桩可分为预制桩和灌注桩两大类，其中预制桩又分为钢筋混凝土桩和预应力混凝土管桩;灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔桩。［F13，P287]
按承载性状分类,桩可分为摩擦型桩(摩擦桩、端承摩擦桩）与端承型桩（端承桩、摩擦端承桩）.
按桩的直径d不同，桩可分为小直径桩、中等直径桩、大直径桩。
二、桩的选择
桩基设计首先应根据结构类型、荷载大小、地质情况、当地施工能力来选择桩的类型、截面尺寸、桩的长度。并根据桩端持力层情况来确定桩的计算图式(端承桩或摩擦桩）。
表9-6为广东地区桩基使用情况，可供选择时参考。
选择桩端持力层，是确定桩长的关键。桩端进入持力层的深度,对于粘性土、粉土不宜小于2d,砂土不宜小于1。5d,碎石类土不宜小于1d；桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d（d为桩的直径）。［F13，P315]端承桩嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度，不宜小于0.5m，对倾斜岩层，以斜面下边计起，对人工挖孔桩，桩端可做成阶梯形，且在桩底3d范围内无软弱夹层、断裂带、洞穴和空隙分布.预应力管桩进入坚硬土层、强风化岩层深度应不小于1～2d，一般选2m左右.
打入桩的入土深度应按桩端设计标高和最后贯入度两方面控制;大直径钻（冲）孔桩以取出的岩屑为主，结合钻进速度确定施工桩长。
承台底面标高主要从结构要求和方便施工的角度选择，同时应考虑季节性冻土、膨胀土等因素对承台埋深的要求.
对高层建筑，目前用得较多的有钻孔桩、人工挖孔桩和钢筋混凝土预应力管桩。
⒈ 钻（冲）孔灌注桩
钻（冲）孔灌注桩对土层适应性较好。一般土层用钻孔的方法较快，而碰到孤石或基岩,则以冲锤冲击的方法为优。钻孔桩有设备小巧、嗓音低的特点,较适合市区施工，但造价较高，工期长，施工技术要求高。其中泥浆护壁、清孔排渣、水下灌注混凝土三项技术对桩的质量十分重要。
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广东地区桩基使用情况 表9—6
序
号
名称
桩径
常用桩长范围 (m)
常用承载力范围（KN）
桩尖可达到岩土情况
1
锤击沉管灌注桩
340
380
6～15
8～20
250~350
500～700
硬塑粘性土,中砂（N≤30)
2
振动沉管灌注桩
400～500
6～20
200～500
硬塑粘性土,中细砂
3
大直径沉管灌注桩
600
700
800
10～40
1000～2500
1500～3500
2000～4500
坚硬性粘土，粗砾砂，强风化基岩（N＜150)
4
内击式沉管灌注桩
400～600
可扩底
8～20
1200～2000
硬塑性粘土，中细砂，强风化基岩
5
夯扩桩(沉管灌注）
桩身400～600
可扩底
8～20
500～2000
硬塑粘性土，中细砂，强风化基岩
6a
小型钻孔灌注桩
600
800
10~30
1000~2000
1500～3000
中，微风化基岩
6b
中型钻（冲）孔灌注桩
1000
1200
1400
10～45
3000～6000
4500～9000
6500~13000
微风化基岩
7
人工挖孔灌注桩
桩身1000～3500
底盘1400～5000
10～30
＞1500入基岩者大致由桩身强度控制
微风化基岩
8
RC预制方桩
350×350～550×550
10～40
600～3000
中粗砂，坚硬粘性土,强风化基岩
9
RC预应力管桩
φ300～φ600
10～40
600～3000
中粗砂，坚硬粘性土，强风化基岩

⒉ 人工挖孔桩
人工挖孔桩是利用人工边开挖、边浇筑混凝土护壁的方法成孔，桩身计算直径d（护壁内径）不宜小于1m,孔深超过15m时要用1.2m以上。护壁混凝土强度等级应不小于C15，上下节之间宜用φ8插筋连接。当基岩强度小于桩身强度时，常用扩大桩端（扩大头）来提高桩的端承力，见图9—4。扩大头的直径D与桩身内径d之比不宜大于3,多用1.5左右。h/b的值应大于1。5，当土质较软或地下水量较大时可用到h/b=4.
人工挖孔桩多设计成一柱一桩的形式。计算桩身强度时用护壁内径，计算摩擦力时可用护壁外径。
人工挖孔桩成桩质量有保证，造价低.但要注意施工安全及施工中大量降低地下水位对邻近建筑物的影响.此外，在地下水位较高,且砂层或粉土层较厚时，应避免使用。
⒊ 预应力管桩［F31,P187]
预应力管桩各项参数见表9-7。常用的钢桩靴有a.开口平底式，b.封底十字刃式，c.闭口钝圆锥式三种（图9—5）,其中b、c两种适用于打入强风化岩。预应力管桩承载力较高、工程造价低、质量可靠、长度易调整、施工速度快。在市区禁止锤击时，可采用静力压桩机施工。

图9-4 人工挖孔桩
下列条件不宜采用： ①孤石和障碍物多，②有坚硬夹层，③从松软突变到特别坚硬，④石灰岩地区。

图9-5 预应力管桩钢桩靴类型

预应力管桩各项参数 表9-7
管径
(mm)
壁厚
（mm)
节长
（m）
混凝土强度
等级C
锤重
(t）
最后贯入度（mm/10击）
单桩竖向承载力设计值
(KN)
300
65，70
5～11
60～80
3。4～6.2
20～30
500～800
400
90～97
5～12
60～80
3。4～6。2
20~40
900～1700
500
100
5～12
60～80
7。2～8.2
20～50
1800～2300
125
5～12
80
9.2～11.0
20～60
2000～2700
550
100
5～12
60～80
12.3～15
30～60
1800～2500
120
5～12
80
12.3~15
30～60
2000~3000
600
110~120
5～13
80
18.0~18。4
40～80
2500～3500

9.5.2桩基础设计
一、桩的构造（灌注桩）
⑴ 桩身混凝土强度等级不应低于C15，水下灌注混凝土时不低于C20，主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注混凝土时，不小于50mm。［F4,P859］
⑵ 桩身构造配筋：一级建筑桩基配筋率不小于0。2%，主筋用6～10根φ12～φ14；二级建筑桩基用4~8根φ10～φ12的主筋；锚入承台30倍主筋直径，伸入桩身长度不小于10倍（二级为5倍)桩身直径，且不小于承台下软弱土层层底深度。桩身钢筋笼纵向钢筋的间距宜控制在200mm～250mm左右,总根数应不少于六根且取偶数，以便区分长短筋［F32＊，P39］。
⑶ 对端承桩宜沿桩身通长配筋；对于受水平荷载的摩擦型桩，配筋长度宜采用（为桩身变形系数);对于单桩竖向承载力较高的摩擦端承桩宜沿深度分段变截面配通长或局部长度筋;对承受负摩阻力和位于坡地岸边的基桩应通长配筋.[F15,P17］
当有软弱土层或可液化土层时，桩身配筋长度应加长穿越软弱土层或可液化土层。在任何情况下，纵向钢筋长度均不应小于1/3桩长。[F32＊,P40］
⑷ 箍筋采用φ6~8@200～300mm,宜采用螺旋式箍筋；受水平荷载较大的桩基和抗震桩基,桩顶3～5d范围内箍筋应适当加密;当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道φ12～φ18焊接加劲箍筋。[F15，P17］
二、桩的承载力
⒈ 单桩竖向承载力的确定
桩的竖向承载力一般取决于桩身强度和地基土对桩的支承力两方面。［F13，P297］设计时取由这两方面得出之小值，并由静载荷试验加以检测。对于直径大(或承载力大）的桩,通常利用抽芯、声波检测等非破坏试验来鉴别其桩身质量。对预应力管桩则多用P。D。A法（打桩分析仪）来检测.
⑴ 按桩身材料强度计算
预应力管桩的桩身强度由厂家提供，但要考虑经过施工锤击后强度下降的问题。对于灌注桩，可按下式计算桩顶轴向压力设计值： ［F15，4。1.1。1条］
（9-19）
式中： γ0 —建筑桩基重要性系数，对于一、二级建筑物分别取γ0＝1.1,1。0；对于柱下单桩则分别取γ0＝1.2，1.1；
N —桩顶轴向压力设计值；
R —单桩竖向承载力设计值;
fc —混凝土轴心抗压强度设计值,［Ｆ15，5.5。2条]灌注桩应乘以0.8折减系数；
A —桩身截面面积。
当桩身配筋率大于0。20%时，可考虑钢筋的受压作用，这时应沿桩身通长配筋.
⑵ 按地基土对桩的支承力计算。
桩数不超过3根的桩基，基桩的竖向承载力设计值为: ［F15，5.2。2。1]
（9—20）
式中： QSK ,QPK —分别为土的总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；
γS，γP —分别为桩侧阻抗力和桩端阻力分项系数，对挖孔桩取γS＝γP ＝1。65，对于钻孔桩取γS＝γP＝1.67。
对于桩数超过3根的非端承复合桩基,宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，详见F15,P5。
对于大直径桩，可按下式估算单桩竖向极限承载力标准值： [F15,5。2.9]
（9—21）
各符号含义及取值参见文献［15]第5。2。9条。
嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成，可按下式计算.[F15,5.2.11]
（9—22)
各符号含义及取值参见文献[15]第5.2。11条。
对于预应力混凝土管桩，考虑到经锤击后，桩尖附近岩层经过剧烈的挤压已几乎达中风化水平，而现行规范没有列出有关设计参数，建设用以下经验公式来估算竖向承载力标准值: [F31，P189］
(9—