4，3.桩基计算4 3 1、本条中式.4.3,1，1.式.4，3、1,3，是桩基础设计中沿用已久的单桩桩顶作用力的计算公式,作了三点假定。承台是绝对刚性、即受弯矩作用时呈平面转动,不产生挠曲,桩与承台为铰接、只传递轴力和水平力.不传递弯矩。同一承台中各桩的刚度、竖向或水平。相等,这样,大大简化了计算.4、3.3 本条是静压桩单桩竖向抗压承载力特征值的确定方法、提供了五种途径.一是用静载荷试验方法确定，此法适用于设计等级为甲级且地质条件较复杂的静压桩基础工程 地质条件复杂的工程也包括持力层为扰动后易软化的风化岩中的静压桩基础工程,或当地使用静压桩时间不长 设计经验不足的各设计等级的静压桩基础工程。或静压桩的有效桩长较短时，所谓较短者,一般指有效桩长小于9m的静压桩 为了求得合理的单桩设计承载力和其他设计参数、应事先进行试验桩，这就是本规程所称的.静载试验桩 这种桩应在设计阶段进行，静载试验桩的数量,选择的位置本条作了大体的规定,不得少于3根、但没有按总桩数的1 要求进行，静载荷试验方法应按广东省标准，建筑地基基础检测规范 DBJ,15 60的有关规定执行、至于静载荷试验的开始时间，广东省标准,建筑地基基础设计规范、DBJ.15，31中规定 预制桩在砂土中入土7天后，粉土不得少于10天、对于饱和软黏土不得少于25天、本规程考虑到静压桩基础的特点、根据广东的经验 在压试验桩以后进行静载荷试验的开始时间定为，除持力层为扰动后易软化的风化岩的基桩外,应在压桩7d后，这是指不管在砂土,粉土,黏性土还是饱和软黏土层中的静压桩，均按不少于7d来控制,在沙土层中的静压桩。当压桩完成7d后,若有,假凝、现象也已暴露出来 其得到的承载力应是实际承载力、所以本规程规定砂土层中静压桩的开始静载试验时间与广东省标准 建筑地基基础设计规范 DBJ 15、31规定的时间一致。至于在粉土，黏性土中特别是饱和软土层中的静压桩、本规程规定的开始静载试验的时间比广东省标准，建筑地基基础设计规范，DBJ,15、31规定的时间要短一些、目的是为了节约时间，这样测出来的承载力还是有一定的安全储备、因为在这些软土中的静压桩基.其土体的固结 摩阻力的恢复随时间而增加。7d的承载力若能达到要求.那么7d后的承载力会有所增加、因此,这样的做法可使静压桩基础总体上是趋于安全的.至于持力层为扰动后易软化的风化岩的基桩、应在压桩25d后进行静载荷试验 这是广东地区应用静压桩的经验总结，因为静压桩基础的持力层一般为强风化岩层、也有一些是全风化岩层。而强风化 全风化泥岩中的一些静压桩基础、含泥量较多的强风化或全风化花岗岩层也须关注 当压桩后7d 8d进行静载荷试验得到的单桩承载力较高、但经过20d.30d后。由于桩尖附近的持力层风化岩遇水软化或崩解 强度降低.此时.若进行复压,静压桩还可继续下沉.最多可下沉3m.4m。若再进行静载荷试验,其承载力大大降低，因此 在这样的地质条件下静载荷试验开始的时间应至少在压桩入土后25d,遇到这样的地质条件.其设计和施工的注意事项应遵照本规程的有关规定，但从全省来看.不是说凡是强风化.全风化泥岩中的静压桩基础.都有扰动后易软化的问题。有些地区的强风化泥岩作静压桩基础持力层的工程就没有桩端岩、土，层软化的问题 所以本规程强调当地经验确认风化岩持力层有软化现象时、才确定静载试验的开始时间为压桩25d后。如果当地经验确认强风化泥岩持力层没有扰动后易软化的问题,那么静载试验的开始时间仍按压桩7d后考虑,二是在正式施工前通过试压桩配合复压法确定.这适用于应用静压桩多年且设计经验较丰富的地区 但不适用持力层为扰动后易软化的风化岩及沙土层的基桩 试压桩不是在设计阶段进行，一般在正式施工前进行,主要目的是验证用经验公式得到的单桩竖向承载力特征值估算值的可信度.因为在这些地区.设计者有一定的设计经验，桩端持力层,桩入土深度，终压力值及单桩承载力特征值大小等对设计者来讲一般是心中比较有底的.通过试压桩来验证一下,以确保工程质量,试压桩一般是利用工程桩来进行的、试压桩的数量、本规程规定,不宜少于总桩数的1.且不得少于5根,这是因为每一个工地。至少可在四角及中心位置各布置一根试压桩 地质条件复杂的工地、可以多布置一些试压桩、试压桩的具体做法可参阅本规程5，4、2条和5，4。3条的规定.试压桩配合复压法可测试单桩竖向抗压承载力,根据广东的经验。以试压桩沉桩完成再停歇24h后复压所获得的桩身起动时的压力值可作为单桩竖向抗压极限承载力的参考值、当然，也可用2倍单桩竖向抗压承载力特征值进行复压.若复压时桩身不下沉.说明这根桩的承载力可达到设计要求，这是静压桩的一大特色.这样做既快捷又安全、当然.这里不包括持力层为扰动后易软化风化岩以及沙土层的静压桩基础、在扰动后易软化的风化岩场地尤其是风化岩埋藏较浅的场地 属于地层条件较复杂的场地、本规程1，0、5条已有明确的规定，对这种地质条件下的静压桩基础静载荷试验的开始时间本规程定为压桩后25d 那么 试压桩时其复压的时间也应选在试压桩完成后25d，如此长的间歇时间对施工前的试压桩就会失去其意义，持力层为沙土层的静压桩基础，有时会出现,假凝，现象，过一二个星期再复压、承载力有可能降低 由此可见。在这两种地质条件下。最好的方法是在设计阶段进行静载试验桩的试验、静载试验桩或试压桩是在施工者已知该桩要被检测的情况下进行施压的基桩.工作人员一般都会精心操作。且基桩刚开始施压时,基本不发生挤土效应、这与大规模施工 群桩发生挤土效应的正式施工条件有所不同，因此。静载试验桩或试压桩时得到的极限承载力往往比实际工程中的工程桩要高一些，设计者在确定工程桩单桩承载力特征值时应注意到这一点 三是根据地基土的物理指标与承载力参数之间的经验关系来估算单桩竖向抗压承载力特征值 但经验估算公式估算出来的单桩竖向抗压承载力特征值一般作为初步设计阶段的估算值.宜经过试验桩.试压桩来验证或整调。单桩竖向承载力的经验估算公式 各种规范.规程、基本一致,其表达式基本上都是桩端总阻力加桩侧总摩阻力，本规程中的花岗岩残积土是按国家标准，岩土工程勘察规范,GB。50021的规定来划分的，实际工程中、静压桩的桩端持力层选取强风化岩层为最多 选取全风化岩层也有、但选取残积土层就很少。所以,在表4 3。3、2静压桩的端阻力特征值的经验值中、没有列出花岗岩残积土层。本规程3。0、5条的条文说明中。就强调当选用全风化。强风化岩层中的静压桩侧摩阻力特征值和端阻力特征值时应采用校正后的标贯击数、而岩土的名称。仍根据国家标准 岩土工程勘察规范,GB.50021的规定,按标贯试验的实测击数来分类 这样一来 就很容易产生混淆 如岩土的状态为30 N,50时,有可能是全风化岩层、也有可能是强风化岩层、故提醒使用者留意.表4，3、3。1静压桩侧摩阻力特征值的经验值qsia，其中填土直到碎石类土的qsia是根据行业标准,建筑桩基技术规程，JGJ。940,2008中有关混凝土预制桩的极限侧摩阻力标准值qsik除以安全系数2所得的值、而花岗岩残积土和全风化，强风化，岩的静压桩侧摩阻力特征值的经验值qsia是根据广东的经验提出来的,静压桩端阻力特征值的经验值qpa。细砂及其之前的各类土。也基本上是根据行业标准。建筑桩基技术规范，JGJ.94、2008中有关混凝土预制桩的极限端阻力标准值除以安全系数2所得的值。中砂至碎石类的qpa,要比行业标准 建筑桩基技术规范.JGJ，94.2008所列值除安全系数2得到的值要小一些。因为静压桩在这些砂性土层中很难压下去，就算是终压后经过一段时间又可压下去一些 所以本规程将这些qpa值进行了下调 全风化岩和强风化岩的qpa是根据广东的经验提出来的、不过,端阻力特征值qpa是根据桩的不同入土深度提出不同的qpa值 行业标准,建筑桩基技术规范.JGJ,94。2008是将入土深度分为h.9m,9m。h,16m 16m，h,30m以及h,30m四种、而静压桩的入土深度。根据广东的统计分析,也可分为四种、即h、9m.9m，h.16m。16m.h.25m及h、25m 前两种非常吻合，后两种略有差别.所以后两种入土深度的qpa本规程也略作一些调整。公式4、3.3是静压桩单桩竖向抗压承载力特征值Ra的经验计算公式。与一般的预制桩承载力计算公式不同点在于总端阻力这一项有一个修正系数。与锤击式预应力管桩基础的单桩竖向抗压承载力特征值计算公式不同的是、锤击桩计算公式中有两个修正系数，而静压桩计算公式中只有端阻力这一项中有修正系数。且修正系数在桩长，16m时取1,0,也就是说当静压桩入土桩长小于16m时、才会使用修正系数加以提高，静压桩端阻力修正系数。当桩长9m、L。16m时.取1、10，1、40，是根据静压桩试桩资料加以试算统计而得出来的,当桩长小于9m的短桩.有的修正系数可以取得比1。40还大，有的却比较小，离散性较大，所以这种短桩承载力的确定.本规程建议宜通过试压桩试验确定，四是通过复压方式来确定长细比较大的以桩长控制的静压桩的单桩竖向抗压承载力特征值,一般来说，软土地区桩长比较大的。25m。以桩长控制的静压桩，其承载力特征值主要是靠桩侧摩阻力来得到的 桩端阻力基本上不发挥作用。可以看作是纯摩擦型桩，但这类桩的理论计算值误差较大。根据广东的经验 这类桩的单桩竖向抗压承载力特征值可通过复压方法来求得，既省事又快捷可靠。这类桩施压时 往往不是以终压力值来控制.而是以桩长来控制.当桩长设定以后.可以先用一定的压桩力将静压桩压入所设定的深度、等24h以后再对此桩进行复压,复压所取得的起动压力值可作为此桩的极限承载力。用同样的方法在同一区域内再试压几根桩.所得到的检测结果。加以综合分析后便可确定这类桩的单桩竖向抗压承载力特征值 另外 当单桩竖向承载力特征值基本设定后，需要确定合理的桩长时.一般的做法是。先用2倍Ra值进行试压。可以得到首根入土深度较长的试压桩,然后再在附近试压比首根试压桩桩长短几米，最好采用分级长度、的试压桩 24h后再用2Ra的压桩力进行复压。复压不动时、可取较短桩的桩长作为正式施工的入土深度、这种方法既简单又可靠实用，这是静压桩的一大特色、这种方法一般适用于试压桩阶段、这时桩的数量不多.桩周土体内一般还不会形成较大的超孔隙水压力,如果在施工阶段大量的密集的桩经压下后，土颗粒之间的超孔隙水要过至少半个多月的时间才能消散.用24h后的复压力来确定单桩承载力是不准确的 往往偏大，当然 在施工阶段新施压的桩较稀疏时 这种检测方法也还是可行的，五是利用静压桩竖向抗压极限承载力与终压力的经验关系公式.在已知终压力值，桩入土深度及桩周土质情况下,可很快估算出该桩的竖向抗压承载力特征值.严格来讲.应是该桩入土深度范围内桩的竖向抗压承载力特征值。当扣除上部开挖范围内土的侧摩阻力特征值后。才是该桩真实的竖向抗压承载力特征值,这是规程编制组经过长期调查统计研究的成果。虽粗略一点,但较实用，这个经验公式适用于端承摩擦桩或摩擦端承桩 不适用于摩擦桩或端承桩.摩擦桩承载力的确定见本条第4款的规定,公式中的终压力、Pze,一般要接近于桩身的抱压允许压桩力 见5，4 5条。当终压力小于极限承载力较多时，该桩应属于摩擦桩,此公式也不适用。当桩的入土深度较长且桩周土质较好时、公式中的相关系数可取大值、反之,取较小值,中间可内插或根据经验确定 相关系数的取值 各地可根据工程实际自行积累经验。特别是当桩的入土深度小于16m时.相关系数的变幅较大,取值当否与工程经验关系较紧密，当缺乏类似经验时,可采用试压实测手段来确定、由此可见、本条提供五种确定静压桩单桩竖向抗压承载力特征值的方法,各有优缺点、各有应用的条件。故宜针对不同地质条件的工程采用多种方法加以综合确定、4,3、4.本条是对静压桩桩身混凝土强度的要求。由于是涉及混凝土结构问题，需采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 用荷载效应基本组合计算出来的单桩竖向力设计值,应不大于静压桩桩身结构竖向抗压承载力设计值 这是静压桩桩身竖向承载力设计值.不是所谓的单桩竖向承载力特征值，两者的相关关系可参阅本规程4 1 4条和4 1、5条的规定,有些施工人员往往将静压桩桩身竖向承载力设计值误认为是单桩竖向承载力特征值，4。3。5、本条是有关静压桩桩身结构竖向抗压承载力设计值的经验估算公式，其表达形式与现行国家和广东省的设计规范相一致,均采用Rp。ψc,fc A的表达式，其中ψc为成桩工艺系数。广东省标准，建筑地基基础设计规范，DBJ，15,31的经验计算公式中 推荐预制桩的成桩工艺系数为0。8。0。9。而行业标准、建筑桩基技术规范，JGJ 94，2008中的管桩成桩工艺系数ψc为0 85,考虑到静压桩经过强力抱压后桩身混凝土强度降低较多的特点。本规程对静压桩的成桩工艺系数作下列规定，预制钢筋混凝土实心方桩取0.75。空心方桩取0.70。预应力管桩取0、70,应该说是趋于安全的。为什么公式Rp.ψc fc A中没有σpc这一项数据呢、原先编制组在征求意见稿中采用的静压管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值计算公式是Rp.0、75.fc.σpc A。可见.此时的工作条件系数ψc是取0.75，但后来考虑到这样的事实.ψc严格来说是个变数.σpc值大的管桩、如B型桩、其耐打耐压性能要比A型.AB型桩好一些.故ψc值要比A型。AB型大一些 顺理。AB型桩的ψc又要比A型桩的ψc大一些 但此时也应看到 σpc值越大。fc σpc值就越小 相反.σpc值小的管桩.如A型桩、其耐打耐压性就差一些,按理其ψc应取小一些、但由于σpc值小，fc,σpc值就大一些.这样此长彼短,两者的乘积基本一样。针对这样的情况，最后编制组经综合平衡后、决定从公式中取消σpc值，从而使计算公式更简单化,Rp ψc,fc,A，但此时.ψc从0、75降至0 70,由于实心方桩的脆性比管桩要小一些.故取ψc为0、75.国家标准。建筑地基基础设计规范、GB。50007。2011第8,5,11条规定，工作条件系数.非预应力预制桩取0 75,预应力桩取0 55,0。65 在该条的条文说明中可看出,规定预应力桩的工作条件系数为0，55 0，65的依据，是结合日本。广东省的经验公式 用纯数学换算方法得来的,条文说明中推算出有效预应力值最低的。σpc,4MPa,A型PHC桩的工作条件系数ψc、0.699、0,70,见国家标准.建筑地基基础设计规范,GB,50007，2011第293页.那么.根据广东的经验、有效预应力值更大的AB型。B型 C型的PHC桩。耐打,压,性更好，其工作条件系数理应比A型桩大一些 即ψc应大于0 70,为安全起见 本规程PHC桩的ψc取0.70，而PC桩的脆性比PHC桩要小一些，其工作条件系数应比PHC桩大 即ψc应大于0.70,但本规程仍取ψc.0、70,是留有余地的，从工程常识来看。预应力桩比非预应力桩的耐打,压。性强，预应力桩是在非预应力桩的基础上发展起来的.是一种技术进步.所以 预应力桩的工作条件系数理应比非预应力桩大一些.因此将非预应力预制桩的工作条件系数定得比预应力管桩的工作条件系数高得多 是不符常理的,为此编制组认为 静压桩的工作条件系数ψc取0。70.0.75是较为合理的、也符合广东的一贯做法.4。3。6、本条是对验算静压桩单桩竖向抗拔承载力的规定、按最小中心距3d或3d以上布桩的静压桩基础作抗拔分析，认为静压桩基础整个抗拔能力基本上是由各单桩抗拔能力组合而成的,故仅需作单桩破坏验算,4 3,7。单桩竖向抗拔承载力特征值宜通过现场竖向抗拔静载荷试验确定、试验方法应按广东省标准,建筑地基基础检测规范,DBJ 15，60执行.也可按式，4。3.7。的经验公式进行估算.公式的后半部分是桩身重量所起的作用 计算静压桩桩身的自重，应扣除抗浮设防水位以下桩体的浮力.4，3，8,本条强调抗拔静压桩宜选用预应力管桩 因为近一二十年来,广东很少应用预应力混凝土方桩。大量应用的是预应力管桩 用预应力管桩作抗拔桩在广东较普遍 也有相当丰富的经验。管桩用作抗拔桩时 应充分重视桩身抗拉强度的验算 因为在较多情况下。静压管桩的抗拔承载力特征值不是由桩土之间的摩阻力所决定,而是由桩身抗拉强度所左右。作为受拉且埋藏在地基土层中的构件,要求桩身受最大拉力时不出现裂缝,式 4，3。8，就是在要求桩身混凝土不出现拉应力的条件下建立的、所以、对设计等级为甲级.乙级的或抗拔力较大的抗拔管桩基础 宜选用有效预压应力值较大的AB型或B型.C型管桩。但对设计等级为丙级的 或临时性的。或抗拔力较小的抗拔管桩基础 也可选用A型桩.静压管桩作为抗拔桩时 除应充分重视桩身抗拉强度的验算外。尚应十分注意管桩接头和桩顶与承台之间锚固连接的质量、对管桩接头的质量要求。本条条文中未加以赘述。但在本规程4,2,3,4、2 6条中已有明确的确定，可参见这些条文的条文说明 至于桩顶与承台之间的连接 详见本规程4,2,9。4.2,10条的规定,也可参见有关的条文说明.大量的工程实践表明。目前抗拔静压管桩。除了桩长.9m的超短桩外,其抗拔力大小、许多是由静压桩的接头质量、包括端板材质、厚度。预应力钢筋的镦头强度，电焊坡口尺寸、电焊质量等。所控制的.所以说接头的质量和强度是提高静压桩抗拔承载力的一个瓶颈 为此、式,4.3，8、中,采用的是Qt而不是Qk,留有1 3左右的安全系数 这比裂缝控制等级为一级的要求还严格.按这个公式计算，400 95的AB级PHC桩、其单桩竖向抗拉承载力特征值限值约为380 kN.而500、125，AB级PHC桩、其单桩竖向抗拉承载力特征值限值约为600kN、比较符合当前广东应用抗拔管桩的实况。在这样的设计条件下。端板厚度。焊缝强度等可不作验算、当然、随着科技的进步、以及管桩接头质量和强度的提高，静压管桩基础单桩抗拔承载力特征值的取值尚可根据具体情况作适当提高.4。3、9、这是广东地区计算管桩混凝土有效预压应力值的经验公式,以往各地计算管桩混凝土有效预压应力时都是按国家标准.混凝土结构设计规范、GB 50010的有关规定计算预应力损失值。但由于管桩是离心混凝土 PHC桩还经过高压蒸养，许多引起预应力值损失的因素与一般常规的预应力混凝土结构不同、因此计算出来的误差较大、而且不同人计算往往会得出不同的计算结果,新版的国家标准,先张法预应力混凝土管桩.GB。13476.2009附录D列出了全国统一计算预应力管桩有效预压应力值的计算方法和计算公式,但比较繁复,本规程所推荐的经验公式是约按张拉应力的20 作为预应力损失值来估算的、而张拉力一般以达到预应力钢筋抗拉强度标准值的70。时的总拉力来控制的，故0,7,1.0，20、0，56，用此公式计算结果与国家标准 先张法预应力混凝土管桩、GB，13476.2009推荐的计算方法所计算的结果基本一致 尤其是A型桩和AB型桩。计算结果相当吻合。但此方法简单实用.不仅符合工程使用要求、也可使大家有一个共同的计算结果,尤其在抗拔管桩桩身抗拉强度计算中显出快捷的优点、4.3.10。4、3 12、这几条是对静压桩基础的单桩水平承载力提出的要求以及单桩水平承载力特征值的确定方法。是引用了广东省标准.建筑地基基础设计规范,DBJ。15.31和广东省标准.建筑地基基础检测规范，DBJ、15 60的有关内容。其中4.3 12条静压桩单桩水平承载力特征值Rha的经验估算公式中,管桩桩身换算截面受拉边缘的截面模量Wo，在广东省标准。锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程 DBJ.T.15 22中，采用一个较粗略的计算公式，后经详细推导,得到现在这个计算公式，应该会更精确一些,4 3，17 这是根据广东多年来应用静压桩特别是静压管桩的实践而提出来的,桩端持力层为扰动后易软化的风化岩层中的静压桩基础设计时应注意的3个问题。这是一种综合治理的方法和思路.桩端持力层为扰动后易软化的风化岩层中的单桩承载力不稳定的机理可参见本规程1。0，7条第7款的条文说明。规定送桩深度不宜超过1 0m。是为了便于日后采用全面复压而作准备,如果送桩太深，复压就相当困难。根据广东的经验。遇到此类扰动后易软化的难题。从三个方面入手解决是可行的 但降低单桩竖向抗压承载力特征值是最为有效的方法 所以本条第1款就讲单桩竖向抗压承载力特征值取值 应按常规方法计算得到的值乘折减系数0 90.0、70、即降低10、30.至于在桩孔底灌注封底混凝土的做法、有专家认为,能收到一定的成效、但也有专家认为、封底混凝土的质量不易控制.起不到封底止水的作用。有些地方采用开口型桩尖反而能收到较好的效果,总之。客观情况复杂 是否需要封底。各地设计人员可根据当地经验加以确定。