DB42/T 489-2026 预应力混凝土管桩及空心方桩技术规程

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 ICS 93.020 CCS P 10

DB42

湖 北 省 地 方 标 准

DB42/T 489—2026

预应力混凝土管桩和空心方桩技术规程

Technical specification for pre-stressed concrete pipe pile and

hollow square pile

2026 - 02 - 13 发布 2026 - 06 - 13 实施

湖 北 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅湖 北 省 市 场 监 督 管 理 局

联 合 发 布

2

DB42/T 489—2026

前 言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由湖北省住房和城乡建设厅提出并归口。

本文件起草单位:湖北省建筑科学研究设计院股份有限公司、中南建筑设计院股份有限公司、湖北省建筑设计院有限公司、武汉理工大学、华中科技大学、湖北省建筑工程质量监督检验测试中心有限公司、武汉市勘察设计有限公司、建华建材(湖北)有限公司、中信建筑设计研究总院有限公司、中国轻工业武汉设计工程有限责任公司、武汉建工集团股份有限公司、中机三勘岩土工程有限公司、武汉市政工程设计研究院有限责任公司、武汉市建筑工程质量安全中心、武汉武建机械施工有限公司、中南勘察设计院集团有限公司、武汉市市政工程项目建设事务中心。

本文件主要起草人: 刘士清、袁内镇、吴刚、陈庆敏、周德良、何晓伟、 邢沛霖、陈义平、王爱勋、王康、张杰青、赵鹏、李井哲、郑俊杰、夏元友、许水潮、马郧、温四清、詹君宇、张海鹏、芮瑞、吴立鹏、李锡银、龚为、胡敬阳、邵兴宇、于丰、孙维、苗雨、谢小平、廖昕。

本标准实施应用中的疑问,可咨询湖北省住房和城乡建设厅,联系电话:027-68873088,邮箱: bkc@hbszjt.com.cn,或者牵头起草单位,联系电话:027-87823916,邮箱:501233895@qq.com。对本文件的有关修改意见建议请反馈至湖北省住房和城乡建设厅,联系电话: 027-68873088, 邮箱: bkc@hbszjt.com.cn,或者牵头起草单位,联系电话:027-87823916,邮箱:501233895@qq.com。

预应力混凝土管桩和空心方桩技术规程

1 范围

本文件规定了预应力混凝土管桩和空心方桩勘察、设计、施工、检测、监测与验收的技术要求。

本文件适用于新建和扩建项目建筑工程的低桩承台预应力空心桩基础,市政工程和改建项目可参照执行。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 700 碳素结构钢

GB/T 701 低碳钢热轧圆盘条

GB/T 5117 非合金钢及细晶粒钢焊条

GB/T 5223.3 预应力混凝土用钢棒

GB/T 13476 先张法预应力混凝土管桩

GB/T 19496 钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法

GB 50007 建筑地基基础设计规范

GB/T 50010 混凝土结构设计标准

GB/T 50011 建筑抗震设计标准

GB 50021 岩土工程勘察规范

GB/T 50046 工业建筑防腐蚀设计标准

GB 50202 建筑地基基础工程施工质量验收标准GB 50205 钢结构工程施工质量验收标准

GB 50661 钢结构焊接规范

JC/T 540 混凝土制品用冷拔低碳钢丝

JC/T 888 预应力混凝土薄壁管桩

JC/T 947 先张法预应力混凝土管桩用端板

JC/T 2239 预应力离心混凝土空心方桩用端板JG/T 197 预应力混凝土空心方桩

JGJ 8 建筑变形测量规范

JGJ 19 冷拔低碳钢丝应用技术规程

JGJ 72 高层建筑岩土工程勘察标准

JGJ 94 建筑桩基技术规范

JGJ 106 建筑基桩检测技术规范

DB42/T 159 基坑工程技术规程

DB42/T 169 岩土工程勘察规程

3 术语和定义

DB42/T 489—2026

JGJ 94-2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

桩基 pile foundation

由设置于岩土中的桩和与桩顶连结的承台共同组成的基础。 [来源:JGJ 94-2008,2.1.1,有修改]

基桩 foundation pile

桩基础中的单桩。

[来源:JGJ 94-2008,2.1.3]

3. 3

单桩竖向极限承载力 ultimate vertical bearing capacity of a single pile

单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载,它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。

[来源:JGJ 94-2008,2.1.6]

单桩竖向承载力特征值 characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile

单桩竖向极限承载力除以安全系数后的承载力值。

负摩阻力 negative skin friction, negative shaft resistance

桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因而产生大于基桩的沉降所引起的对桩表面的向下摩阻力。

[来源:JGJ 94-2008,2.1.12]

预应力空心桩 hollow pile

预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩统称为预应力空心桩。

4 符号

下列符号适用于本文件。

4. 1 作用和作用效应

Fk——相应于荷载效应标准组合时作用于承台顶面的竖向力;

Gk——桩基承台和承台上土自重标准值;

Hik——相应于荷载效应标准组合时作用于任一单桩的水平力;

Hk——相应于荷载效应标准组合时作用于承台底面的水平力;

Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;

Qik——相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第 i根单桩的竖向力;

Qk——相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,任一单桩的竖向力;

Mxk、Myk——相应于荷载效应标准组合时,作用于承台底面绕通过桩群形心的 x、y 主轴的力矩。

4.2 抗力和材料性能

fa——软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征值;

fc、ft——混凝土抗压、抗拉强度设计值;

Mcr——桩身抗裂弯矩;

Mu——桩身极限弯矩;

Quk——单桩竖向极限承载力;

qpa——单桩端阻力特征值;

qsia——单桩第i层土的侧阻力特征值;

Ra——单桩竖向抗压承载力特征值;

RB——单桩竖向抗拔承载力特征值;

Rb——桩身允许抱压力;

Rd——桩身允许顶压力;

Rha——单桩水平承载力特征值;

σck 、 σcq ——荷载效应标准组合、准永久组合下桩身正截面法向拉应力;

σpc ——桩身混凝土有效预压应力;

σpe ——桩身纵向预应力钢筋的有效预拉应力。

4.3 几何参数

AG——管桩和空心方桩截面面积;

AG, ——桩端截面面积(含土塞);

Am——锚筋截面面积;

Ap——全部预应力钢筋截面面积;

B——方桩边长;

D——管桩外径;

dp——预应力钢筋公称直径;

l——桩身有效桩长;

n——桩数;

s——桩基中心点最终沉降量;

u——桩截面周长。

4.4 计算系数

K’——离心混凝土工艺系数;

KB——单桩上拔力增大系数;

Ψ ——沉降计算经验系数。

5 基本规定

5.1 本文件所指预应力混凝土管桩包括预应力高强混凝土管桩(PHC)、预应力混凝土管桩(PC)、预应力混凝土薄壁管桩(PTC)以及用于锚杆静压的短节预应力管桩;PTC 桩仅能用于临时性建筑。预应力混凝土空心方桩包括预应力高强混凝土空心方桩(PHS)、预应力混凝土空心方桩(PS)。PC、PTC 和 PS 桩用混凝土强度等级不应低于 C60,PHC 和 PHS 桩用混凝土强度等级不应低于 C80。PC 和 PHC 桩制作要求应符合 GB/T 13476 的规定,PTC 桩制作要求应符合 JC/T 888 的规定,PS 和 PHS 桩制作要求应符合 JG/T 197的规定。

5.2 PC 和 PHC 桩按混凝土有效预压应力值分为 A 型、AB 型、B 型和 C 型,各型号桩的混凝土有效预压应力值分别为 4MPa、6MPa、8MPa 和 10MPa,其计算值不应低于规定值的95%,对应的抗弯性能应符合本文件附录 A 的规定。

5.3 空心方桩按混凝土有效预压应力分为 A 型、AB 型和 B 型,各型号桩的混凝土有效预压应力分别为4MPa、6MPa 和8MPa,其计算值不应低于规定值的95%,对应的抗弯性能应符合本文件附录 A 的规定。

5.4 高度 100m 及以上的高层建筑不应采用预应力空心桩;预应力空心桩不适用于含孤石或障碍物较多且不易清除的土层和桩端以上存在难以穿透的坚硬土层的场地;不应将灰岩、其它微风化岩及中风化硬质岩作为桩端持力层;当硬质岩残积土及强风化层很薄且其上为松软土层时,不宜采用预应力空心桩。

5.5 采用预应力空心桩时,应符合下列规定:

a) 层数为 30 层及以上的高层建筑,应采用桩筏基础;桩顶应灌芯,灌芯长度应超过筏板底部以下软土层厚度,且不应小于 5 倍管桩直径或方桩边长;单桩抗压承载力特征值宜根据实际地质条件,适当降低试桩静载试验承载力特征值后确定;

b) 高度超过 75m 的高层建筑应通过专项论证,且不应采用 A 型桩;

c) 高度超过 50m 的高层建筑,当承台或筏板底部存在承载力特征值为 70kPa 及以下的软土时,不宜采用 A 型桩;承台或筏板下应进行加固或换填处理,可采用水泥土搅拌桩进行满堂咬合土体加固,也可采用混凝土或砂石换填,加固或换填处理深度承台或筏板底面以下不应小于 2m,或至承台或筏板底面以下非软土层的顶面,承台或筏板周边加固范围不应小于 1m;

d) 当坚硬持力层上为深厚淤泥及淤泥质土时,桩的长径比(长度与外径或边长之比)不宜大于 60;

e) 设计工作年限 100 年的建筑物或侵蚀性环境中桩最小壁厚不应小于 95mm,且不应采用 A 型桩;侵蚀性环境中尚应按相关规范对桩身进行防护;

f) 短桩单桩竖向抗压承载力特征值的确定宜根据试桩静载试验确定的承载力特征值,结合当地工程经验适当降低。

5.6 根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体形的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度,将桩基设计分为甲、乙、丙三个设计等级。桩基设计时,应根据表 1 确定设计等级。

表1 建筑桩基设计等级

5.7 预应力空心桩桩基设计时,所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定:

a) 确定桩数和布桩时,应采用传至承台底面的荷载效应标准组合;相应的抗力应采用基桩承载力特征值;

b) 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时,应采用荷载效应准永久组合;计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时,应采用水平地震作用、风载效应标准组合;

c) 验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时,应采用荷载效应的基本组合;其荷载分项系数为1.0;

d) 在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时,应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合;当进行桩身裂缝控制验算时,应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合;

e) 桩基础结构构件设计安全等级、结构设计工作年限和结构重要性系数γ0 应按现行有关建筑结构规范的规定采用,除临时性建筑外,重要性系数γ0 不应小于 1.0;

f) 对桩基结构进行抗震验算时,其承载力调整系数γRE 应按 GB/T 50011 的规定采用。

5.B 预应力空心桩可穿越各类软土、填土、 一般黏性土、粉土、松散及稍密的砂类土,进入厚层老黏性土、碎石土、中密及密实砂类土、强风化岩以及中风化极软岩一定深度,当需穿过上述硬土层或进入硬土层较深时,应通过试验确定其适用性。当预应力空心桩穿过深厚黏性土时,应考虑挤土效应可能引起桩上浮等不利影响。

5.9 预应力空心桩基础应进行承载能力和稳定性计算:

a) 应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向抗压承载力计算和水平承载力计算;

b) 应对桩身和承台结构承载力进行计算;对于桩侧土不排水抗剪强度小于 10 kPa 且长径比大于

50 的桩应进行桩身压屈验算;应按施工阶段吊装、运输、锤击和抱压作用进行桩身承载力验算;

c) 当桩端平面以下存在软弱下卧层时,应进行软弱下卧层承载力验算;

d) 对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算;

e) 对于抗拔桩基,应进行抗拔承载力验算;

f) 对于抗震设防区的桩基应按 GB/T 50011 的规定进行抗震承载力验算。

5.10 对以下建筑物的桩基应进行沉降验算:

a) 结构体型复杂、荷载分布不均匀或桩端平面下存在软弱土层的桩基;

b) 摩擦型桩基;

c) 对桩基沉降有控制要求的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的桩基;

d) 软土地基上的多层建筑减沉复合疏桩基础。

5.11 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级,进行桩身抗裂验算。对水平位移有严格限制的桩基,应计算其水平位移。当水平推力较大时,可根据设计需要设置斜桩。

5. 12 采用预应力空心桩时应考虑沉桩振动、噪音及挤土效应对周边环境的影响,确定其适用性,并按本文件第 8.1.3 条及9.18 条的规定采取预防及监测措施。

5. 13 预应力空心桩作为抗拔桩使用时,应符合本文件 7.5 的有关规定。侵蚀性环境中采用预应力空心桩作抗拔桩时,应采用闭口桩尖,且桩全长灌芯,附加抗拔钢筋通长设置。

5. 14 桩基设计宜选用中、低压缩性土层作桩端持力层,对变形要求严格时,不应采用桩端置于中、高压缩性土层中的摩擦桩。同一结构单元的桩基,不宜选用压缩性差异较大的土层作桩端持力层,不宜部分采用摩擦型桩和部分采用端承型桩。

5.15 当利用倾斜土层作桩端持力层时,应考虑沉桩挤土效应等不利影响并验算桩基的稳定性。不应将桩支承于边坡潜在的滑动体上,桩端应进入经治理后的潜在滑裂面以下足够深度的稳定土层内,并应满足抗滑桩的设计要求。桩基应与边坡工程统一规划,同步设计。

5. 16 岩溶地区的桩基,当岩溶上覆土层的稳定性有保证、强度及桩端以下持力层厚度满足要求时,可利用上覆土层作为桩端持力层。对高度大于 50m 的建筑物,当岩溶上覆土层较薄时,应进行专项论证。

5. 17 桩基抗震设计应符合 GB/T 50011 的有关规定。

5.18 预应力混凝土空心桩可用锚杆静压方法在建筑物内施工,桩段长度及配筋应视工程具体情况进行设计,预应力混凝土管桩桩径宜为 300mm~400mm,预应力混凝土空心方桩边长宜为 350mm~400mm。压桩力应根据工程要求、设备能力、桩身强度、地质情况、建筑物配载重量及单桩竖向静载试验综合确定。单桩竖向抗压极限承载力应通过单桩竖向静载试验确定。

5. 19 采用预应力空心桩基础的建筑物均应进行沉降观测,必要时应进行水平位移观测。变形观测应符合 JGJ 8 的有关规定。

6 勘察

6. 1 管桩和空心方桩基础岩土工程勘察工作,除应执行 GB 50021、JGJ 94、JGJ 72 和 DB42/T 169 的有关规定外,尚应符合本文件的规定。施工图设计应依据岩土工程详勘报告,施工中发现岩土条件与勘察资料不符或存在异常情况必须查明时,应进行施工勘察。

6. 2 勘探点数量应满足对地基均匀性评价的要求,勘察等级为甲级的单栋高层建筑勘探点数量不应少于 5 个,勘察等级为乙级的单栋高层建筑、单栋多层建筑及同一场地建筑群的单栋建筑勘探点数量不应少于 4 个,控制性勘探孔不应少于 2 个,同一场地密集建筑群的单栋建筑不应少于 3 个,且每栋建筑物至少应有 1 个控制性勘探孔。

6.3 勘探点应按建筑物周边、角点或柱列线布置,间距宜为 12m~30m,应能控制桩端持力层层面和厚度的变化。当同一建筑物相邻勘探点揭露的桩端持力层或软弱下卧层层位变化较大时,应适当加密勘探点。带有裙房或外扩地下室的高层建筑,布设勘探点时应与主楼一同考虑。

6.4 一般性勘探孔的深度应进入桩端持力层或预计最大桩端入土深度以下不少于 3m,控制性勘探孔深度应达到桩基沉降计算深度以下 1m~2m。当以桩身强度控制设计并以压桩力或贯入度控制桩长时,应适当加深勘探孔的深度。在上述规定勘探深度范围内遇基岩或厚层密实碎石土等稳定地层时,勘探孔深度可根据实际情况进行调整。

6.5 详细勘察应采用钻探与原位测试相配合并应符合下列规定:

a) 对位于江河高阶地地段、设计等级为甲级、乙级的建筑物和需验算地基变形的丙级建筑物的勘探手段应采用钻探取样为主,静力触探和其他原位测试为辅的方法;

b) 对位于江河低阶地及与江河低阶地相类似的平原地区,勘探手段可侧重采用静力触探和其他原位测试,并与钻探取样相结合;

c) 钻孔中遇到粉土、砂土、硬塑~坚硬黏性土、残积土及强风化层时,应进行标准贯入试验,一般每 2m 测试 1 次,当锤击数已达 n 击(n 应大于等于50 击),而贯入深度未达 30 cm 时,可终止试验,并记录 n 击的实际贯入深度,按公式(1)换算成 30 cm 的标准贯入试验锤击数 N。标准贯入试验锤击数不进行杆长修正;

N n ·············································································· (1)

式中:

△S——n击时的实际贯入度(cm)。

d) 钻孔中遇到杂填土、碎石土、卵石、圆砾和角砾时,应进行重型或超重型动力触探试验。对重型动力触探,当连续三次锤击数大于 50 击时,可终止试验或改用超重型动力触探,钻孔深度仍应符合本文件第 6.4 条规定。采用重型或超重型动力触探试验确定土层密实度时,应按 GB 50021 对锤击数进行修正。

6.6 每个场地(高层建筑为每一单体)每一主要土层的不扰动试样或原位测试数据不应少于 6 组(件),当采用连续记录的静力触探或动力触探时,每个场地(高层建筑为每一单体)不应少于 3 个勘探孔。

6.7 当桩端以下存在软弱下卧层时,应采用综合勘探手段查明软弱下卧层的分布、厚度及其工程特性。当桩端以下为可溶性岩时,应加密取样间距或进行原位测试获取桩端至岩面间连续的原位测试数据。

6.8 建筑场地或其附近存在影响工程安全的岩溶、滑坡等不良地质作用时,应按 GB 50021 和 DB42/T

169 有关规定进行场地稳定性评价,查明其对桩基的危害程度,必要时应进行专门勘察。

6.9 岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等编写,并应包括下列主要内容:

a) 拟建工程概况;勘察目的、任务要求和依据的技术标准;勘察方法和勘察工作布置;

b) 场地稳定性和适宜性的评价,可能影响工程稳定的不良地质作用和对工程危害程度的评价。场地的地震效应评价,划分建筑场地类别;

c) 场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性;提供各层岩土的主要物理力学性质指标、原位测试成果图表;

d) 提供设计所需岩土参数,包括桩的摩阻力特征值、端阻力特征值和桩基沉降计算参数等。若桩端持力层以下有软弱夹层时,应提供该软弱夹层的承载力特征值和压缩性指标;

e) 评价沉桩的可能性,论证桩的施工条件及其对环境的影响;

f) 地下水埋藏情况、类型、水位及其变化,需要地下水控制时提供相关水文地质参数,评价地下水对桩基设计和施工的影响,评价土和水对建筑材料的腐蚀性;

g) 对地基的均匀性进行评价,对桩端持力层选择提出建议,并预估单桩承载力特征值;当桩端持力层为倾斜岩土层时,应对桩基的稳定性进行评价,对桩基施工提出建议;对桩端持力层为黏性土、残积土、强风化或中风化软岩时,应对遇水易软化的可能性进行评价;

h) 勘探点平面布置图、工程地质剖面图、工程地质柱状图,必要时提供持力层或关键地层等高线图和等厚度线图及岩芯彩色照片等。

7 设计

7. 1 一般规定

7.1.1 管桩的结构形状和基本尺寸应符合图 1 和表 2、表 3 的规定。

L

t─壁厚; L─长度; D─外径

图1 管桩的结构形状

表2 PC、PHC 管桩基本尺寸

表3 PTC 管桩基本尺寸

7.1.2 每节管桩均应明确标记其品种、规格、型号及长度,标记示例为:品种 PHC、外径 500mm、壁厚100mm、长度 12m 的 A 型预应力高强混凝土管桩的标记为:PHC 500 A 100-12。

7.1.3 空心方桩的结构形状和基本尺寸应符合图 2 和表4 的规定。

标引序号说明:

t——壁厚;

L——长度 ;

d——空心直径 ;

B——边长。

图2 空心方桩的结构形状

表4 空心方桩基本尺寸

7.1.4 每节空心方桩均应明确标记其品种、规格、型号及长度,标记示例为:品种 PHS、边长 500mm、空心直径 310mm、最小壁厚 95mm、长度 12m 的 A 型预应力高强混凝土空心方桩的标记为:PHS-500-310- 95-12A。

7.1.5 钢筋的配置应符合下列规定:

a) 预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢棒,其质量应符合 GB/T 5223.3 中螺旋槽钢棒的规定;PC和 PHC 桩预应力钢筋最小配筋率不应小于 0.5%,PTC 桩预应力钢筋最小配筋率不宜小于0.4%,且不应少于六根;空心方桩预应力钢筋最小配筋率不宜小于 0.5%,并根据计算确定预应力钢筋;

b) 螺旋筋宜采用低碳钢热轧圆盘条、混凝土制品用冷拔低碳钢丝,其质量应分别符合 GB/T 701、 JC/T 540、JGJ 19 的有关规定;箍筋的直径应根据计算确定;外径 450mm 或边长 400mm 及以下,箍筋的直径不应小于 4mm;外径 500mm~600mm 或边长 450mm~600mm,箍筋的直径不应小于 5mm;外径 700mm、800mm 或边长 650mm、700mm,箍筋的直径不应小于 6mm;箍筋间距应符合相关产品标准的规定。

7.1.6 预应力空心桩最外层钢筋的混凝土保护层厚度不应小于 35mm,其中临时性建筑基础用桩钢筋的混凝土保护层厚度不应小于 25mm。

7.1.7 桩的布置应符合下列规定:

a) 桩的最小中心距应符合表5 的规定;

表5 桩的最小中心距

b) 当采用一柱一桩时桩径或桩边长不应小于 500mm,且不宜小于柱截面长边或直径;

c) 布置桩位时,宜使桩基的承载力合力点与竖向荷载效应准永久组合的合力作用点重合,且宜将桩布置于柱、墙下或基础梁下。砌体结构需在底层门窗洞口下布桩时,除需计算基础梁强度外,尚应加强基础梁和墙体刚度;

d) 对于框筒、框剪结构高层建筑桩基,宜加强核心筒区域的桩基刚度。

7.1.8 桩端全截面(不包括桩尖部分)进入持力层的深度,对坚硬黏性土、密实砂类土、碎石类土、强风化岩不应小于 1 倍桩径或桩边长,且不应小于 500mm,当上述持力层倾斜度较大时,宜适当加大桩端进入持力层的深度。对其他土层宜为 1.5 倍~3 倍桩径或桩边长。当存在软弱下卧层时,桩端下持力层的厚度应满足下卧层强度及变形要求,且不宜小于 4 倍桩径或桩边长。

7.1.9 桩顶嵌入承台不应小于 50mm,受水平力较大时,不应小于 100mm。

7.1.10 受压桩与承台连接采用插筋方式时,插入桩顶填芯混凝土长度不宜少于 1.5m,宜采用热轧带肋钢筋作连接钢筋,配筋率按桩外径实心截面计算不应小于 0.6%。钢筋锚入承台内的长度应满足 GB/T 50010 中钢筋锚固长度的要求。填芯采用补偿收缩混凝土,强度等级不应低于 C30 且不应低于承台和承台梁的混凝土强度等级。

7.1.11 除锚杆静压桩外,一根桩的接头不应超过 3 个。不应利用截桩余下的部分作接长使用。

7.1.12 桩上下节拼接可采用端板焊接连接、法兰连接或机械接头连接,接头应确保桩内纵向钢筋与端板能有效传力,接头连接强度应大于桩身强度。对设计工作年限 100 年或当设计抗拔力不低于本文件附录 A 中规定的桩身结构对应的最大单桩竖向抗拔力特征值的 70%时,抗拔桩应采用机械连接加焊接的连接方式。

7.1.13 桩尖应根据场区地层和布桩情况设置,应采用闭口型桩尖。除采用预制实心桩尖外,应在桩端浇注 1.5m 厚度以上的补偿收缩混凝土或中粗砂拌制的水泥砂浆,混凝土强度等级不宜低于 C25,水泥砂浆强度等级不宜低于 M20。

7.1.14 承台与承台之间的连接应符合下列要求:

a) 一柱一桩时,应在桩顶两个相互垂直方向上设置连系梁,两桩承台应在其短向设置连系梁;

b) 有抗震设防要求的柱下桩基承台,宜沿两个主轴方向设置联系梁;

c) 连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高,连系梁宽度不宜小于 250mm,其高度可取承台中心距的 1/10~1/15,且不宜小于 400mm;

d) 连系梁配筋应按计算确定,梁上、下部配筋均不应小于 2 根直径 12mm 钢筋,并应满足最小配筋率要求。

7. 2 桩顶作用效应计算

7.2.1 无特殊水平荷载作用的建筑物的群桩基础,应按公式(2)~(4)计算群桩中单桩的桩顶作用效应。

a) 竖向力:

1) 轴心竖向力作用下;

Qk ··········································································· (2)

2) 偏心竖向力作用下。

Qik (3)

b) 水平力。

Hik ·············································································· (4)

式中:

Fk——相应于荷载效应标准组合时,作用于承台顶面的竖向力;

Gk——桩基承台自重和承台上土自重标准值,对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力;

Qk——相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,任一单桩的竖向力;

Qik——相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i根单桩的竖向力;

Mxk、Myk——相应于荷载效应标准组合时,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y主轴的力矩;

Xi、Xj、Yi、Yj——第i、j单桩截面形心至y、x轴的距离;

Hk——相应于荷载效应标准组合时,作用于桩基承台底面的水平力;

Hik——相应于荷载效应标准组合时,作用于任一单桩的水平力;

n——桩基中的桩数。

7.2.2 对于抗震设防区主要承受竖向荷载的桩基,其桩顶作用效应的计算应符合 GB/T 50011 的有关规定。

7.3 桩基竖向承载力计算

7.3.1 单桩竖向承载力计算应符合公式(5)~(8):

a) 荷载效应标准组合:

式中:

Qk max ——相应于荷载效应标准组合时,偏心竖向力作用下单桩的最大竖向力;

Ra ——单桩竖向承载力特征值。

b) 地震作用效应和荷载效应标准组合:

1) 轴心竖向力作用下;

QEk ≤ 1.25Ra ········································································· (7)

2) 偏心竖向力作用下除满足上式外,尚应满足下式。

QEkmax ≤ 1. 5Ra ······································································· (8)

式中:

QEk ——地震作用效应和荷载效应标准组合下的平均单桩竖向力;

QEk max ——地震作用效应和荷载效应标准组合下的最大单桩竖向力。

7.3.2 以单桩竖向抗压静载试验确定单桩竖向承载力时,单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按公式(9)计算。

Ra Quk ············································································ (9)

式中:

Quk——单桩竖向极限承载力;

K——安全系数,取K=2。

7.4 单桩竖向抗压承载力

7.4.1 单桩竖向抗压极限承载力应通过单桩竖向抗压静载试验确定,试验方法按 JGJ 106 有关规定执行,试桩最大加载量和检测数量应符合本文件第 9.3 条的要求。

7.4.2 在初步设计或根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向抗压承载力特征值时,宜按公式(10)估算。桩侧侧阻力和桩端端阻力可埋设桩身轴力测试元件通过静载试验确定;可通过测试结果建立侧阻力和端阻力与土层物理指标,以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系。

Ra = uΣ qsiali + qpaA

式中:

qsia——第i层土的侧阻力特征值,可按表6取值;当桩周存在液化土层时,应按JGJ 94的有关规定进行折减;

qpa——端阻力特征值,按地区经验取值,武汉市及江汉平原可按表7取值;

,

AG ——桩端横截面面积(含土塞面积);

u——桩身横截面周长;

li ——桩侧第i层土中的桩长。

表6 桩的侧阻力特征值 qsia (kPa)

表 6 桩的侧阻力特征值 qsia (kPa)(续)

表7 桩的端阻力特征值 qpa (kPa)

7.4.3 当桩端持力层为中密及中密以上砂类土、碎石土、硬塑和坚硬的老黏性土、风化岩,且持力层以下的土层承载力不低于持力层承载力时,可按本文件的规定充分利用桩身强度,采用压桩力或贯入度控制桩长。对以桩身强度控制设计的短桩,桩距宜适当加大。

7.4.4 为试桩预估压桩力时,可按表 8 估算。

表8 预估压桩力与单桩极限承载力关系

7.5 特殊条件下桩基竖向承载力验算

7.5.1 对于桩距不大于 6 倍桩径或边长的群桩基础,当桩端平面以下受力土层范围内存在软弱下卧层时,应按公式(11)、公式(12)验算软弱下卧层的承载力。

σz +Yi (l + t) ≤ fa ·································································· (11)

式中:

σz ——作用于软弱下卧层顶面的附加应力,见图3;

Yi ——软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)按土层厚度计算的加权平均值;

li ——桩在非液化土、非欠固结土、非自重湿陷性土中的长度;

fa——软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征值;深度修正系数按GB 50007的规定取值。

A0、B0——桩群外缘矩形面积的长、短边长见图3;

θ——桩端硬持力层压力扩散角,按表9取值;

t——桩端以下持力层厚度;

qsik ——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,无经验时按本文件表6取值,qsik = 2 qsia 。

硬持力层

~ ~ ~A0 ~ ~ ~ ~

A0+2ttan

图3 软弱下卧层承载力验算

表9 桩端硬持力层压力扩散角 θ

7.5.2 符合下列条件之一的桩基,在计算基桩承载力时应考虑桩侧负摩阻力:

a) 桩穿越较厚松散填土、欠固结土层进入相对较硬土层时;

b) 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;

c) 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。

7.5.3 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时,应按 JGJ 94 的有关规定考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响。

7.5.4 承受上拔力的桩基,应按公式(13)验算单桩的抗拔承载力;当一个承台下的桩数多于 16 根时,尚应按 JGJ 94 的相关规定进行群桩抗拔验算。

Nk ≤ RB ··········································································· (13)

式中:

Nk——相应于荷载效应标准组合时单桩上拔力;

RB——单桩的竖向抗拔承载力特征值,根据本文件第7.5.5条确定。

7.5.5 单桩竖向抗拔承载力特征值的确定应符合下列规定:

a) 单桩竖向抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔静载试验确定。试验方法应符合 JGJ 106 的有关规定,试桩最大加载量和检测数量应符合本文件第 9.3 条的要求。工程桩不应作为抗拔静载试验的试桩;

b) 初步设计时可按公式(14)估算单桩竖向抗拔承载力特征值:

RB = u qsiali + Gp ·······························································

式中:

λi ——抗拔系数,按表10取值;

qsia——桩侧表面第i层土抗压侧阻力特征值,按本文件表6取值;

u——桩横截面周长;

li——第i层土厚度;

Gp——基桩自重,地下水位以下扣除水的浮力。

表10 抗拔系数 λ i

c) 单桩竖向抗拔承载力特征值应符合公式(15)要求:

RB ≤CAp

式中:

C——考虑预应力钢棒墩头与端板连接处受力不均匀等因素的影响而取的折减系数,C=0.85; Ap——纵向预应力钢筋总截面面积;

fpy——预应力钢筋抗拉强度设计值;

KB——单桩上拔力增大系数,按表11取值。

表11 单桩上拔力增大系数

7.5.6 管桩抗拔桩宜采用 AB 型、B 型或 C 型 PHC 桩或 PC 桩,空心方桩抗拔桩宜采用 AB 型或 B 型桩。

7.5.7 抗拔桩桩顶应埋入承台内 50mm~100mm。

7.5.8 沉桩施工中,当抗拔桩桩顶位于预定的设计标高,不需截桩时,宜在桩顶接头端板上按图4 焊接钢板与锚固钢筋。钢板与锚固钢筋的焊接以及钢板与端板的焊接应按等强度设计。也可以采用其他有效的连接方式。锚固钢筋直径不宜小于 12mm,且不应少于 6 根,其总截面面积应满足公式(16)要求。

Am ········································································ (16)

式中:

AP——预应力钢筋公称截面面积;

fpy——预应力钢筋抗拉强度设计值;

fy——锚固钢筋的抗拉强度设计值。

7.5.9 沉桩施工中,当抗拔桩桩顶高于桩顶设计标高,需要截桩时,设计应符合下列规定:

a) 截桩时应保留桩身全部预应力钢筋,预应力钢筋可以斜线形或斜折线形埋入承台内。锚入承台内的锚固长度应按公式(17)计算,且不应小于 500mm;以斜折线形锚入承台时,其锚固长度为(0.4la +15dp),且不应小于 500mm 和 50 dp;桩头的锚固构造应符合图 5 的要求;

la dp ································································ ····

式中:

dp——预应力钢筋公称直径;

ft ——承台混凝土轴心抗拉强度设计值,当混凝土强度等级高于C60时,按C60取值。

单位为 mm

承台

承台

锚固钢筋

φ 12@200

预应力钢筋

素混凝土垫层 锚板

端板4φ12

4φ12

填芯混凝土强度等级同承台,

且≥C30

φ8@200

托板

图 5 截桩桩顶与承台连接构造

b) 截桩后桩端预应力的损失范围可采用预应力传递长度,预应力传递长度按公式(18)计算。

ler = a dp ······································································ (18)

式中:

σpe ——截桩时预应力钢筋的有效拉应力,可取所有预应力损失完成后的有效拉应力计算值;

α——预应力钢筋的外形系数,取0.14;

ftk——截桩时混凝土轴心抗拉强度标准值,可按设计混凝土强度等级根据GB/T 50010的规定取值。

c) 桩顶截桩后应按图 5 进行处理或采取其他有效的抗裂加强措施;

d) 截桩时应采取措施防止损坏预应力钢筋及桩顶以下混凝土的完整性;

e) 抗拔桩的焊接接头焊缝应加厚,突出端板外径不应小于 5mm;

f) 当截桩后预应力钢筋锚固长度不够时,可采取转换套筒连接。

7.6 桩身竖向抗压承载力与裂缝控制验算

7.6.1 桩身应进行承载力和裂缝控制验算。验算时除按本文件有关规定执行外,尚应符合 GB/T 50010和 GB/T 50011 的有关规定。

7.6.2 使用阶段轴心受压桩正截面受压承载力应符合公式(19)要求:

Q ≤ Ψc fc AG ······································································ (19)

式中:

Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;

AG——桩横截面面积;

fc ——桩身混凝土轴心抗压强度设计值;

Ψ c ——成桩工艺系数,当采用静压法或锤击法施工时取0.65。

7.6.3 计算轴心受压桩正截面受压承载力时,稳定系数为 1.0,对于桩身穿越可液化土或承台下为不排水抗剪强度小于 10 kPa 的软弱土层的基桩,应按 JGJ 94 考虑压屈影响。

7.6.4 计算偏心受压桩正截面受压承载力时,不考虑偏心距的增大影响。对于桩周为可液化土的端承

型桩,应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响,应将轴向力对截面重心的初始偏心距 ei乘以偏心距增大系数 η, 偏心距增大系数 η 的计算方法应符合 GB/T 50010 的有关规定。

7.6.5 抗拔桩桩身裂缝控制等级为一级;桩身受弯时,二类环境中裂缝控制等级为二级,五类环境中,桩身裂缝控制等级为一级,且应符合 GB/T 50046 的有关规定。

7.6.6 桩身裂缝控制计算应符合下列规定:

a) 对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级的基桩,在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力,即符合公式(20)要求;

σck —σpc ≤ 0 (20)

b) 对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级基桩,在荷载效应标准组合下的拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值,即符合公式(21)、公式(22)要求:

1) 在荷载效应标准组合下;

σck —σpc ≤ ftk ····································································· (21)

2) 在荷载效应准永久组合下。

σcq —σpc ≤ 0 ······································································· (22)

式中:

σck 、 σcq ——荷载效应标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土正截面法向拉应力;

ftk ——混凝土轴心抗拉强度标准值。

c) 对于裂缝控制等级为一级、二级的基桩,当采用锤击沉桩且试桩锤击数大于 2000 击(PHC、PHS桩)、1500 击(PC、PS 桩)或最后 1m 锤击数大于 200 击时,尚应按 JGJ 94 的有关规定验算桩身的锤击压应力和锤击拉应力。

7.6.7 当进行桩身截面的抗震验算时,应根据 GB/T 50011 考虑桩身承载力的抗震调整。当为抗压桩时,承载力抗震调整系数 γRE=0.8;抗拔桩及受水平力的桩 γRE=0.85。

7.7 桩身强度计算

7.7.1 桩身抗裂弯矩应按公式(23)计算。

Mcr = (σpc + Kf’tk )W0 ······························································· (23)

式中:

σpc ——混凝土有效预压应力;

K’——离心混凝土工艺系数,管桩混凝土强度等级为C60时,K,=2.0;管桩混凝土强度等级为C80时,

K,=1.9;空心方桩按GB/T 50010规定的截面抵抗矩塑性影响系数取值; ftk——混凝土抗拉强度标准值;

W0——桩换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩。

7.7.2 管桩正截面抗弯承载力计算应符合下列规定:

a) 抗弯承载力极限值应按公式(24)、公式(25)、公式(26)计算:

Mu = α1fckAG (r1 + r2 ) sin 兀α + fp’yApDp sin 兀α + (fptk —σp0)Ap Dp sin 兀αt ············· (24)

αt = 0.45(1-α) ··································································· (26)

式中:

α1 ——系数,混凝土强度等级为C60时,α1=0.98,混凝土强度等级为C80时,α1=0.94;

fck——混凝土轴心抗压强度标准值;

AG——管桩截面面积;

r1 、 r2 ——环形截面的内、外半径;

α——受压区混凝土截面面积与全截面面积的比值;

f′py——预应力钢筋抗压强度设计值,取400MPa;

Ap——全部预应力钢筋截面面积;

Dp——预应力钢筋所在圆周直径;

fptk——预应力钢筋抗拉强度标准值,取1420MPa;

σp0 ——预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力;

αt ——受拉区纵向预应力钢筋面积与全部预应力钢筋面积的比值。

b) 抗弯承载力设计值计算时,将上述公式中混凝土轴心抗压强度标准值 fck 替换为混凝土轴心抗压强度设计值 fc 、将预应力钢筋抗拉强度标准值 fptk 替换为预应力钢筋抗拉强度设计值 fpy (取值 1000MPa)即可。

7.7.3 空心方桩正截面抗弯承载力计算应符合下列规定:

a) 空心方桩的正截面抗弯弯矩计算将内圆孔换算成等截面面积、等惯性矩方孔后,整体按对应的工字形截面计算;

b) 混凝土受压区高度符合x ≤ ξb h0 条件时,按下列规定计算抗弯承载力设计值:

1) 当满足条件式(27)时,抗弯承载力设计值按式(28)计算,混凝土受压区高度按公式(29)确定;

Σσpi Api fc Bh

M = Σσpi Api

fc Bx = Σσpi Api ·······························································

Σσpi Api fc Bh

M = Σσpi Api ······························································

xt

fc pi Api ································ ···················

式中:

M——桩正截面抗弯承载力设计值;

fc ——混凝土轴心抗压强度设计值;

σpi ——第i排预应力钢筋的计算应力值;

Api ——第i排预应力钢筋的截面积;

h0 ——截面有效高度,受拉区各层钢筋合力点至截面受压边缘的距离;

hi ——第i排预应力钢筋距混凝土受压区外边缘的距离;

x ——等效矩形应力图形的混凝土受压区高度;

xt ——混凝土受压区高度超过翼缘高度后,形成的T形受压区面积形心距离混凝土受压区外边缘的距离;

ξb ——相对界限受压区高度; B——空心方桩的外边长;

b——空心方桩截面换算的工型截面腹板宽度;

hf, ——空心方桩截面换算的工型截面受压区翼缘高度。

3) 桩身正截面抗弯极限承载力检验值按公式(34)计算。

Mu =1.25M ······································································· (34)

7.7.4 施工阶段桩身允许抱压压桩力、桩身允许顶压压桩力可按公式(35)、公式(36)计算。

Rb = 0.95fc AG ····································································· (35)

Rd = 1.1Rb ········································································ (36)

式中:

Rb——桩身允许抱压压桩力;

fc ——桩身混凝土轴心抗压强度设计值;

Rd——桩身允许顶压压桩力。

7.8 桩基沉降计算

7.8.1 建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基变形允许值。

7.8.2 桩基沉降变形可用下列指标表示:

a) 沉降量;

b) 沉降差;

c) 整体倾斜;

d) 局部挠曲(墙下条形承台沿纵向某一长度范围内的连续三点,其中间点与两端点连线之间的沉降差与两端点距离之比)。

7.8.3 计算桩基沉降变形时,桩基变形指标应按以下规定选用:对于砌体承重结构应由局部挠曲、整体倾斜和基础中点沉降量控制;对于多层、高层建筑或高耸结构应由整体倾斜和基础中点沉降量控制,

尚应控制柱(墙)之间的差异沉降。

7.8.4 桩基沉降变形允许值,应按表 12 规定采用。

表12 建筑桩基沉降变形允许值

7.8.5 对于表 12 中未包括的建筑桩基允许变形值,应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定。

7.8.6 对于桩中心距小于和等于 6 倍桩径(或桩边长)的群桩桩基,其最终沉降量可采用等代实体基础,按分层总和法进行计算,计算方法应符合 DB42/T 242 的有关规定。最终沉降量也可按 JGJ 94 规定的等效作用分层总和法进行计算,但挤土效应系数取 1。

7.9 桩基水平承载力与位移计算

7.9.1 无特殊水平荷载作用的建筑物中的单桩基础和群桩中的基桩应满足公式(37)要求:

Hik ≤ Rh ··········································································· (37)

式中:

Hik ——在荷载标准组合下,作用于第i基桩桩顶处的水平力;

Rh ——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值,单桩基础Rh = Rha ;

Rha ——单桩水平承载力特征值。

7.9.2 单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定:

a) 单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定,试验数量不应少于 3 根,试验不应在工程桩上进行,试验方法应符合 JGJ 106 的有关规定;

b) 根据单桩水平静载试验结果,可取地面处水平位移为 10mm(对于水平位移敏感的建筑物取 6mm)所对应的荷载的 75%为单桩水平承载力特征值;

c) 当桩的水平承载力由水平位移控制,初步设计时可按 JGJ 94 的有关规定和本文件附录 B 估算单桩承载力特征值,估算单桩水平承载力时,应取桩顶铰接的数据;

d) 确定永久荷载控制的桩基水平承载力时,应将按本条第 b)款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数 0.8,验算地震作用桩基的水平承载力时,应将上述方法确定的单桩水平承载力特征值乘以 1.25 的调整系数。

7.9.3 群桩基础(不包括水平力垂直于单排桩基纵向轴线和水平力较大的情况)的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应,可按公式(38)确定:

Rh =ηhRha ·····································································&m

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