5,7 桩基5 7,1 湿陷性黄土场地、地基一旦浸水 便会引起湿陷给建筑物带来危害 特别是对于上部结构荷载大且集中的甲,乙类建筑、对整体倾斜有严格限制的高耸结构 对不均匀沉降有严格限制的甲类建筑和设备基础以及主要承受水平荷载和上拔力的建筑或基础等。均应从消除湿陷性危害的角度出发 针对建筑物的具体情况和场地条件,首先从经济技术条件上考虑采取可靠的地基处理措施,当采用地基处理措施不能满足设计要求或经济技术分析比较 采用地基处理不适宜的建筑。可采用桩基础。自20世纪70年代以来、陕西，甘肃，山西等湿陷性黄土地区、大量采用了桩基础。均取得了良好的经济技术效果 5。7,2。在湿陷性黄土地区.采用的桩型主要有。钻。挖孔 扩底 灌注桩.沉管灌注桩、静压桩和打入式钢筋混凝土预制桩等、选用桩型时.应根据工程要求、场地湿陷类型.地基湿陷等级 岩土工程地质条件、施工条件及场地周围环境等综合因素确定。如在非自重湿陷性黄土场地 可采用钻 挖孔 扩底。灌注桩.在地基湿陷性等级较高的自重湿陷性黄土场地.宜采用干作业成孔、扩底.灌注桩,还可充分利用黄土直立性好的特性。采用人工挖孔。扩底、灌注桩，在可能条件下.可采用混凝土预制桩，沉桩工艺有静力压入法和打入法两种、但打入法因噪声大和污染严重,不宜在城市中采用、5、7，3。在湿陷性黄土场地采用桩基础、桩周黄土在浸水后会发生软化导致桩侧极限摩阻力减小 在自重湿陷性黄土场地 还可能产生负摩阻力 使桩的轴向力加大而产生较大沉降.天然黄土的强度较高。当桩的长度和直径较大时，桩身的正摩阻力相当大.在这种情况下。即使桩端支撑在湿陷性黄土层上.在桩周土天然含水量状态下试验。桩的下沉量也往往不大,例如。20世纪70年代建成投产的甘肃刘家峡化肥厂碱洗塔工程，采用的井桩基础未穿透湿陷性黄土层、但由于载荷试验未进行浸水。荷载加至3000kN.下沉量仅6mm、井桩按单桩竖向承载力特征值为1500kN进行设计.当时认为安全系数取2已足够安全.但建成投产后不久 地基浸水产生了严重的湿陷事故,桩周土体的自重湿陷量达600mm 桩周土的正摩阻力完全丧失.并产生负摩阻力。使桩基产生了大量的下沉。甲类,乙类建筑物，其工程重要性或浸水可能性较高 应按较不利的浸水条件进行设计、桩端必须穿透湿陷性黄土层 已有研究资料表明,桩端持力层的性质明显影响着桩基浸水附加沉降。桩端持力层的压缩性越低 浸水附加沉降越小。因而宜选择压缩性较低的岩土层作为桩端持力层,近年来,在湿陷性黄土地区修建了一些浸水可能性低的构筑物。在这种场地按原 规范，饱和条件进行桩基设计。其经济技术效果较差,因此在本次修订中取消了丙 丁类建筑桩基础必须穿透湿陷性黄土层的强制性规定.但在条件许可,如湿陷性黄土层较薄.时应首先考虑按不利的浸水条件进行设计,桩端穿透湿陷性黄土层确有困难时应评估浸水的概率及其对桩基础的影响,并采取相应的防排水措施.地基处理措施和结构措施.5，7,4。基底下湿陷性黄土层的厚度越大 湿陷性可能越严重。由此产生的危害也可能越大.鉴于目前根据有关经验公式和室内试验评价湿陷性的结果估算单桩竖向承载力还往往与实际存在较大差别 规定基底下湿陷性黄土层厚度较大时。单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷浸水试验确定、以便为更合理的桩基础设计提供更为丰富的基础资料，甲类建筑和乙类建筑中的重要建筑,是高,重建筑或地基受水浸湿可能性较大、发生湿陷灾害的影响较大，其单桩承载力的确定更应慎重、按本标准附录G试验要点仅测定桩周土饱和状态下单桩竖向承载力时,由于浸水坑面积较小、对自重湿陷性黄土场地，在试验过程中。桩周土体不一定产生自重湿陷、因此应从试验结果中扣除中性点深度以上的桩侧正,负摩阻力，对于采用桩基础的其他建筑、其单桩竖向承载特征值。可按有关标准的经验公式估算。即 式中。qpa，桩端阻力特征值.kPa.Ap,桩端横截面的面积 m2、u。桩身周长。m qsa 中性点深度以下土层，加权平均.桩侧摩阻力特征值.kPa,qsa 中性点深度以上黄土层平均负摩阻力特征值.kPa.l。桩身长度。m，z.中性点深度 m 可按本标准第5 7、6条的规定确定 对于上式中的qpa和qsa值 对湿陷性黄土土层一般应按饱和状态下的土性指标确定.但对有可靠地区经验或研究表明建筑寿命期内无浸水可能性的湿陷性黄土土层,可取天然状态下的土性指标。饱和状态下的液性指数,可按下式计算.式中，Sr，土的饱和度.可取85.e,土的孔隙比。ds。土粒相对密度。比重，ωL,ωp 分别为土的液限和塑限含水量。以小数计。对于自重湿陷性土层中的桩侧负摩阻力、特征值的概念对负摩阻力而言不甚确切.但考虑到工程人员的习惯.仍采用负摩阻力,特征值、说法。5 7,5，对于非自重湿陷性黄土场地的桩基、虽然理论分析和现场实测均表明在浸水饱和条件下也可能产生负摩阻力作用.但90规范和原规范规定非自重湿陷性黄土场地可计入湿陷性黄土层范围内饱和状态下桩侧正侧阻力以来.在按、规范，设计前提下 工程实践中还未见有桩基础事故的案例 因此本次修订仍维持非自重湿陷性黄土场地可考虑饱和状态下桩侧正摩阻力的规定、5。7.6、对自重湿陷性黄土场地 桩周的自重湿陷性黄土层浸水后发生自重湿陷时。将产生土层对桩的向下位移。对桩将产生一个向下的作用力.即负摩阻力。因此在确定单桩竖向承载力特征值时.除不计中性点深度以上黄土层的桩侧正摩阻力外。尚应考虑桩侧的负摩阻力 桩侧负摩阻力应通过现场桩基竖向载荷浸水试验确定 但一般情况下不容易做到 因此，许多单位提出希望本标准能给出具体数据或参考值 自20世纪70年代开始、我国有关单位采用悬吊法实测桩侧负摩阻力、随着测试技术的进步,20世纪90年代开始。有关单位在桩身中埋设测试元件。进行黄土桩基浸水载荷试验，实测桩侧负摩阻力和中性点深度。本次修订收集了在陕西,甘肃,宁夏，河南 山西等省26根桩的负摩阻力测试资料、资料显示浸水试验过程中桩顶无荷载的桩实测的负摩阻力要比有荷载桩大,鉴于先湿法和后湿法得到的负摩阻力大小不同,且后湿法被认为更符合桩的工作实际，剔除先湿法和不确定的试验数据 绘制14根灌注桩。4根采用悬吊法测试，10根采用后湿法埋设测试元件测试、实测负摩阻力大小频数分布直方图见图2 图2。灌注桩实测负摩阻力频数分布直方图，从图2中以看出，目前的负摩阻力测试结果较为离散，但大多数桩，占79,实测负摩阻力不大于30kPa 表明原规范负摩阻力的取值总体上是较合适的。因此本次修订仍维持原规范负摩阻力取值大小不变,关于桩的类型对负摩擦力的影响,试验结果表明。预制桩的侧表面虽比灌注桩平滑，但其单位面积上的负摩擦力却比灌注桩为大。这主要是由于预制桩在打桩过程中.将桩周土挤密、挤密土在桩周形成一层硬壳 牢固地黏附在桩侧表面上，桩周土体发生自重湿陷时不是沿桩身而是沿硬壳层滑移.增加了桩的侧表面面积、负摩擦力也随之增大。因此,对于具有挤密作用的预制桩与无挤密作用的钻.挖孔灌注桩、其桩侧负摩擦力应分别给出不同的数值.但近年在自重湿陷性黄土场地进行的PHC管桩浸水试验结果表明，当桩由多节管桩连接而成时.沉桩后有时在上部桩体与桩周土之间会存在明显缝隙，导致浸水后桩侧负摩阻力较小。该现象是个别现象还是普遍现象还需要进一步积累资料。关于自重湿陷量的大小对负摩擦力的影响。兰州钢厂两次负摩擦力的测试结果表明、经过8年之后，由于地下水位上升。地基土的含水量提高以及地面堆载的影响.场地的湿陷性降低.负摩擦力值也明显减小，钻孔灌注桩两次的测试结果见表3，表3.兰州钢厂钻孔灌注桩负摩擦力的测试结果 试验结果表明,桩侧负摩擦力与自重湿陷量的大小有关.土的自重湿陷性愈强 地面的沉降速度愈大,桩侧负摩擦力值也愈大,因此,对自重湿陷量，zs，200mm的弱自重湿陷性黄土与，zs。200mm较强的自重湿陷性黄土，桩侧负摩擦力的数值差异较大.大多数学者认为按原规范进行湿陷性黄土地区的桩基设计总体是偏于安全的.特别是在大厚度自重湿陷性黄土场地尤为如此.其主要原因一是基坑开挖的卸荷导致自重湿陷量减小，自重湿陷土层的下限深度上移 二是已有桩基竖向静载荷浸水试验结果表明实测的中性点深度往往要比室内试验确定的自重湿陷土层下限深度小、三是对大厚度自重湿陷性黄土层.在建筑物生命期内、下部自重湿陷土层受到浸水作用的概率较小,上述三个原因均与桩中性点深度的选取相关 但目前相关的试验和研究开展得并不多.还难以形成比较具体的条文.本次修订仅对中性点深度的确定作出原则性规定,1、通过单桩竖向静载荷浸水试验实测中性点深度，在大厚度自重湿陷性黄土场地、相对于将室内。试验确定的自重湿陷土层下限深度作为中性点深度、采取该方法在不少地区能优化 减小，中性点深度.2、按桩周黄土沉降与桩沉降相等的条件实测或计算中性点深度、在较细致的竖向应力计算和包括湿陷性试验在内更细致的室内外试验基础上.分别计算桩周土沉降和桩沉降、从负摩阻力最基本的理论出发计算中性点深度,可解决深基坑及其他竖向应力减小情况下原规范确定的中性点深度过大的问题.3.取自重湿陷性黄土层底面对应的深度作为中性点深度，包括两层含义 一是取室内试验确定的自重湿陷性黄土层底面深度,自重湿陷性黄土层下限深度,作为中性点深度,该方法是传统的湿陷性黄土场地桩基中性点深度确定方法、在没有更多的地区经验.现场试验或研究的情况下一般按该法确定中性点深度,二是取现场试坑浸水试验确定的自重湿陷黄土层底面深度作为中性点深度、该法虽不如单桩竖向静载荷浸水试验实测中性点直接、但对中性点深度的取值也是重要参考、在大厚度湿陷性黄土地区采用该法往往也可以优化、减小、中性点深度.如在郑西高速铁路沿线进行的7组现场试坑浸水试验，室内试验确定的自重湿陷下限深度为19m,32m，而实测自重湿陷下限深度为10m 22m 后者是前者的0。40倍、0。96倍,4.通过开展水环境变化研究确定中性点深度，在地下水无上升至自重湿陷性土层可能的情况下、可将研究得到的建筑使用期内可能达到的最大浸水深度作为中性点深度、最大浸水深度小于自重湿陷下限深度时 5 根据地区经验确定中性点深度,鼓励有条件的大厚度湿陷性黄土地区开展研究、根据浸水水源、地基土渗透性。地层结构,黄土性质，建设规划等条件,总结地区不同防水措施、不同类型建筑使用期内浸水深度的经验.在不同地质单元选择代表性的场地进行现场浸水试验.总结地区实测自重湿陷下限深度与室内试验确定的自重湿陷下限深度关系的经验。综合确定地区可靠的中性点深度取值经验方法,鉴于目前自重湿陷黄土场地桩侧负摩阻力的试验资料不多。关于黄土浸水可能性的研究还不够深入,本标准有关桩侧负摩阻力和中性点深度的规定.有待于今后通过不断积累资料逐步完善,5。7、7,将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降时。对于单桩基础、桩侧负摩阻力的总和即为下拉荷载,对于桩距较小的群桩、其单桩的负摩阻力因群桩效应而降低。本条考虑群桩效应下拉荷载的算法取自现行国家标准。建筑桩基技术规范 JGJ,94、5.7.8。在水平荷载和弯矩作用下,桩身将产生挠曲变形、并挤压桩侧土体。土体则对桩产生水平抗力、其大小和分布与桩的变形以及土质条件 桩的入土深度等因素有关 设在湿陷性黄土层中的桩.在天然含水量条件下、桩侧土对桩往往可以提供较大的水平抗力,一旦浸水桩周土变软。强度显著降低。桩周土体对桩侧的水平抗力就会降低 5，7.9,对于混凝土灌注桩纵向受力钢筋的配置长度，在设计中应有所考虑。对于在非自重湿陷性黄土层中的桩.一经浸水桩周土可能变软或产生一定量的负摩擦力，对桩产生不利影响。因此,建议桩的纵向钢筋除应自桩顶按1、3桩长配置之外.配筋长度尚应超过湿陷性黄土层的厚度。对于在自重湿陷性黄土层中的桩 由于桩侧可能承受较大的负摩擦力 中性点界面处的轴向压力往往大于桩顶.全桩长的轴向压力均较大 因此,建议在湿陷性相对较强的区自重湿陷性黄土场地。桩身纵向钢筋应通长配置，5。7,10。在自重湿陷性黄土层中的桩基。一经浸水桩侧产生负摩阻力，将使桩基竖向承载力不同程度的降低,为了提高桩基的竖向承载力。设在自重湿陷性黄土场地的桩基.可采取减小桩侧负摩阻力的措施。如.1 在自重湿陷性黄土层 桩的负摩阻力试验资料表明 在同一类土中，挤土桩的负摩阻力大于非挤土桩的负摩阻力。因此。应尽量采用非挤土桩、如钻。挖孔灌注桩.以减小桩侧负摩阻力 挤土桩已完全消除地基土湿陷性的情况除外。2,对位于中性点以上的桩侧表面进行处理。以减小负摩阻力的产生。3。在桩基施工前。可采用强夯,挤密法等进行地基处理、消除中性点深度以上土层的自重湿陷性 4，采取其他有效而合理的措施.