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5、7 樁基5,7.1,濕陷性黃土場(chǎng)地,地基一旦浸水，便會(huì)引起濕陷給建筑物帶來危害 特別是對(duì)于上部結(jié)構(gòu)荷載大且集中的甲 乙類建筑、對(duì)整體傾斜有嚴(yán)格限制的高聳結(jié)構(gòu),對(duì)不均勻沉降有嚴(yán)格限制的甲類建筑和設(shè)備基礎(chǔ)以及主要承受水平荷載和上拔力的建筑或基礎(chǔ)等、均應(yīng)從消除濕陷性危害的角度出發(fā).針對(duì)建筑物的具體情況和場(chǎng)地條件。首先從經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件上考慮采取可靠的地基處理措施 當(dāng)采用地基處理措施不能滿足設(shè)計(jì)要求或經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較，采用地基處理不適宜的建筑、可采用樁基礎(chǔ).自20世紀(jì)70年代以來,陜西.甘肅.山西等濕陷性黃土地區(qū).大量采用了樁基礎(chǔ).均取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。5，7,2、在濕陷性黃土地區(qū)、采用的樁型主要有、鉆、挖孔 擴(kuò)底.灌注樁,沉管灌注樁、靜壓樁和打入式鋼筋混凝土預(yù)制樁等,選用樁型時(shí),應(yīng)根據(jù)工程要求 場(chǎng)地濕陷類型、地基濕陷等級(jí)，巖土工程地質(zhì)條件.施工條件及場(chǎng)地周圍環(huán)境等綜合因素確定 如在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地。可采用鉆,挖孔,擴(kuò)底,灌注樁 在地基濕陷性等級(jí)較高的自重濕陷性黃土場(chǎng)地、宜采用干作業(yè)成孔.擴(kuò)底，灌注樁.還可充分利用黃土直立性好的特性.采用人工挖孔,擴(kuò)底,灌注樁,在可能條件下?？刹捎没炷令A(yù)制樁。沉樁工藝有靜力壓入法和打入法兩種。但打入法因噪聲大和污染嚴(yán)重 不宜在城市中采用,5,7。3、在濕陷性黃土場(chǎng)地采用樁基礎(chǔ),樁周黃土在浸水后會(huì)發(fā)生軟化導(dǎo)致樁側(cè)極限摩阻力減小,在自重濕陷性黃土場(chǎng)地、還可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力，使樁的軸向力加大而產(chǎn)生較大沉降、天然黃土的強(qiáng)度較高、當(dāng)樁的長度和直徑較大時(shí),樁身的正摩阻力相當(dāng)大、在這種情況下，即使樁端支撐在濕陷性黃土層上,在樁周土天然含水量狀態(tài)下試驗(yàn),樁的下沉量也往往不大.例如.20世紀(jì)70年代建成投產(chǎn)的甘肅劉家峽化肥廠堿洗塔工程，采用的井樁基礎(chǔ)未穿透濕陷性黃土層，但由于載荷試驗(yàn)未進(jìn)行浸水，荷載加至3000kN,下沉量僅6mm.井樁按單樁豎向承載力特征值為1500kN進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)認(rèn)為安全系數(shù)取2已足夠安全。但建成投產(chǎn)后不久。地基浸水產(chǎn)生了嚴(yán)重的濕陷事故。樁周土體的自重濕陷量達(dá)600mm,樁周土的正摩阻力完全喪失 并產(chǎn)生負(fù)摩阻力，使樁基產(chǎn)生了大量的下沉 甲類.乙類建筑物 其工程重要性或浸水可能性較高、應(yīng)按較不利的浸水條件進(jìn)行設(shè)計(jì) 樁端必須穿透濕陷性黃土層.已有研究資料表明，樁端持力層的性質(zhì)明顯影響著樁基浸水附加沉降。樁端持力層的壓縮性越低。浸水附加沉降越小,因而宜選擇壓縮性較低的巖土層作為樁端持力層,近年來。在濕陷性黃土地區(qū)修建了一些浸水可能性低的構(gòu)筑物、在這種場(chǎng)地按原。規(guī)范 飽和條件進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果較差、因此在本次修訂中取消了丙,丁類建筑樁基礎(chǔ)必須穿透濕陷性黃土層的強(qiáng)制性規(guī)定.但在條件許可 如濕陷性黃土層較薄.時(shí)應(yīng)首先考慮按不利的浸水條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，樁端穿透濕陷性黃土層確有困難時(shí)應(yīng)評(píng)估浸水的概率及其對(duì)樁基礎(chǔ)的影響、并采取相應(yīng)的防排水措施、地基處理措施和結(jié)構(gòu)措施 5 7.4 基底下濕陷性黃土層的厚度越大,濕陷性可能越嚴(yán)重，由此產(chǎn)生的危害也可能越大、鑒于目前根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式和室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)濕陷性的結(jié)果估算單樁豎向承載力還往往與實(shí)際存在較大差別 規(guī)定基底下濕陷性黃土層厚度較大時(shí) 單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載荷浸水試驗(yàn)確定 以便為更合理的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供更為豐富的基礎(chǔ)資料 甲類建筑和乙類建筑中的重要建筑。是高。重建筑或地基受水浸濕可能性較大 發(fā)生濕陷災(zāi)害的影響較大.其單樁承載力的確定更應(yīng)慎重，按本標(biāo)準(zhǔn)附錄G試驗(yàn)要點(diǎn)僅測(cè)定樁周土飽和狀態(tài)下單樁豎向承載力時(shí)、由于浸水坑面積較小。對(duì)自重濕陷性黃土場(chǎng)地，在試驗(yàn)過程中。樁周土體不一定產(chǎn)生自重濕陷，因此應(yīng)從試驗(yàn)結(jié)果中扣除中性點(diǎn)深度以上的樁側(cè)正,負(fù)摩阻力，對(duì)于采用樁基礎(chǔ)的其他建筑。其單樁豎向承載特征值?？砂从嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)公式估算、即.式中。qpa.樁端阻力特征值 kPa Ap，樁端橫截面的面積、m2,u 樁身周長,m,qsa.中性點(diǎn)深度以下土層。加權(quán)平均、樁側(cè)摩阻力特征值。kPa,qsa，中性點(diǎn)深度以上黃土層平均負(fù)摩阻力特征值、kPa，l、樁身長度,m、z.中性點(diǎn)深度。m?？砂幢緲?biāo)準(zhǔn)第5，7 6條的規(guī)定確定.對(duì)于上式中的qpa和qsa值。對(duì)濕陷性黃土土層一般應(yīng)按飽和狀態(tài)下的土性指標(biāo)確定、但對(duì)有可靠地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或研究表明建筑壽命期內(nèi)無浸水可能性的濕陷性黃土土層.可取天然狀態(tài)下的土性指標(biāo)。飽和狀態(tài)下的液性指數(shù).可按下式計(jì)算。式中 Sr.土的飽和度，可取85 e,土的孔隙比，ds.土粒相對(duì)密度。比重,ωL，ωp。分別為土的液限和塑限含水量。以小數(shù)計(jì),對(duì)于自重濕陷性土層中的樁側(cè)負(fù)摩阻力、特征值的概念對(duì)負(fù)摩阻力而言不甚確切 但考慮到工程人員的習(xí)慣，仍采用負(fù)摩阻力、特征值.說法 5.7、5 對(duì)于非自重濕陷性黃土場(chǎng)地的樁基.雖然理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)均表明在浸水飽和條件下也可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力作用。但90規(guī)范和原規(guī)范規(guī)定非自重濕陷性黃土場(chǎng)地可計(jì)入濕陷性黃土層范圍內(nèi)飽和狀態(tài)下樁側(cè)正側(cè)阻力以來、在按，規(guī)范，設(shè)計(jì)前提下。工程實(shí)踐中還未見有樁基礎(chǔ)事故的案例、因此本次修訂仍維持非自重濕陷性黃土場(chǎng)地可考慮飽和狀態(tài)下樁側(cè)正摩阻力的規(guī)定。5.7、6 對(duì)自重濕陷性黃土場(chǎng)地 樁周的自重濕陷性黃土層浸水后發(fā)生自重濕陷時(shí) 將產(chǎn)生土層對(duì)樁的向下位移、對(duì)樁將產(chǎn)生一個(gè)向下的作用力.即負(fù)摩阻力.因此在確定單樁豎向承載力特征值時(shí).除不計(jì)中性點(diǎn)深度以上黃土層的樁側(cè)正摩阻力外 尚應(yīng)考慮樁側(cè)的負(fù)摩阻力,樁側(cè)負(fù)摩阻力應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)樁基豎向載荷浸水試驗(yàn)確定 但一般情況下不容易做到、因此,許多單位提出希望本標(biāo)準(zhǔn)能給出具體數(shù)據(jù)或參考值 自20世紀(jì)70年代開始,我國有關(guān)單位采用懸吊法實(shí)測(cè)樁側(cè)負(fù)摩阻力，隨著測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步。20世紀(jì)90年代開始.有關(guān)單位在樁身中埋設(shè)測(cè)試元件 進(jìn)行黃土樁基浸水載荷試驗(yàn) 實(shí)測(cè)樁側(cè)負(fù)摩阻力和中性點(diǎn)深度 本次修訂收集了在陜西，甘肅,寧夏.河南,山西等省26根樁的負(fù)摩阻力測(cè)試資料,資料顯示浸水試驗(yàn)過程中樁頂無荷載的樁實(shí)測(cè)的負(fù)摩阻力要比有荷載樁大,鑒于先濕法和后濕法得到的負(fù)摩阻力大小不同,且后濕法被認(rèn)為更符合樁的工作實(shí)際.剔除先濕法和不確定的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 繪制14根灌注樁，4根采用懸吊法測(cè)試，10根采用后濕法埋設(shè)測(cè)試元件測(cè)試、實(shí)測(cè)負(fù)摩阻力大小頻數(shù)分布直方圖見圖2、圖2.灌注樁實(shí)測(cè)負(fù)摩阻力頻數(shù)分布直方圖。從圖2中以看出,目前的負(fù)摩阻力測(cè)試結(jié)果較為離散 但大多數(shù)樁。占79、實(shí)測(cè)負(fù)摩阻力不大于30kPa,表明原規(guī)范負(fù)摩阻力的取值總體上是較合適的,因此本次修訂仍維持原規(guī)范負(fù)摩阻力取值大小不變 關(guān)于樁的類型對(duì)負(fù)摩擦力的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明、預(yù)制樁的側(cè)表面雖比灌注樁平滑,但其單位面積上的負(fù)摩擦力卻比灌注樁為大，這主要是由于預(yù)制樁在打樁過程中，將樁周土擠密、擠密土在樁周形成一層硬殼,牢固地黏附在樁側(cè)表面上。樁周土體發(fā)生自重濕陷時(shí)不是沿樁身而是沿硬殼層滑移.增加了樁的側(cè)表面面積 負(fù)摩擦力也隨之增大。因此、對(duì)于具有擠密作用的預(yù)制樁與無擠密作用的鉆，挖孔灌注樁、其樁側(cè)負(fù)摩擦力應(yīng)分別給出不同的數(shù)值，但近年在自重濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行的PHC管樁浸水試驗(yàn)結(jié)果表明 當(dāng)樁由多節(jié)管樁連接而成時(shí).沉樁后有時(shí)在上部樁體與樁周土之間會(huì)存在明顯縫隙，導(dǎo)致浸水后樁側(cè)負(fù)摩阻力較小.該現(xiàn)象是個(gè)別現(xiàn)象還是普遍現(xiàn)象還需要進(jìn)一步積累資料 關(guān)于自重濕陷量的大小對(duì)負(fù)摩擦力的影響,蘭州鋼廠兩次負(fù)摩擦力的測(cè)試結(jié)果表明、經(jīng)過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載的影響。場(chǎng)地的濕陷性降低，負(fù)摩擦力值也明顯減小、鉆孔灌注樁兩次的測(cè)試結(jié)果見表3，表3，蘭州鋼廠鉆孔灌注樁負(fù)摩擦力的測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明,樁側(cè)負(fù)摩擦力與自重濕陷量的大小有關(guān)、土的自重濕陷性愈強(qiáng)、地面的沉降速度愈大，樁側(cè)負(fù)摩擦力值也愈大、因此 對(duì)自重濕陷量 zs.200mm的弱自重濕陷性黃土與、zs，200mm較強(qiáng)的自重濕陷性黃土.樁側(cè)負(fù)摩擦力的數(shù)值差異較大.大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為按原規(guī)范進(jìn)行濕陷性黃土地區(qū)的樁基設(shè)計(jì)總體是偏于安全的、特別是在大厚度自重濕陷性黃土場(chǎng)地尤為如此，其主要原因一是基坑開挖的卸荷導(dǎo)致自重濕陷量減小.自重濕陷土層的下限深度上移,二是已有樁基豎向靜載荷浸水試驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)測(cè)的中性點(diǎn)深度往往要比室內(nèi)試驗(yàn)確定的自重濕陷土層下限深度小,三是對(duì)大厚度自重濕陷性黃土層.在建筑物生命期內(nèi).下部自重濕陷土層受到浸水作用的概率較小,上述三個(gè)原因均與樁中性點(diǎn)深度的選取相關(guān).但目前相關(guān)的試驗(yàn)和研究開展得并不多。還難以形成比較具體的條文.本次修訂僅對(duì)中性點(diǎn)深度的確定作出原則性規(guī)定,1 通過單樁豎向靜載荷浸水試驗(yàn)實(shí)測(cè)中性點(diǎn)深度、在大厚度自重濕陷性黃土場(chǎng)地,相對(duì)于將室內(nèi)。試驗(yàn)確定的自重濕陷土層下限深度作為中性點(diǎn)深度,采取該方法在不少地區(qū)能優(yōu)化,減小 中性點(diǎn)深度、2 按樁周黃土沉降與樁沉降相等的條件實(shí)測(cè)或計(jì)算中性點(diǎn)深度，在較細(xì)致的豎向應(yīng)力計(jì)算和包括濕陷性試驗(yàn)在內(nèi)更細(xì)致的室內(nèi)外試驗(yàn)基礎(chǔ)上、分別計(jì)算樁周土沉降和樁沉降，從負(fù)摩阻力最基本的理論出發(fā)計(jì)算中性點(diǎn)深度 可解決深基坑及其他豎向應(yīng)力減小情況下原規(guī)范確定的中性點(diǎn)深度過大的問題 3 取自重濕陷性黃土層底面對(duì)應(yīng)的深度作為中性點(diǎn)深度.包括兩層含義,一是取室內(nèi)試驗(yàn)確定的自重濕陷性黃土層底面深度,自重濕陷性黃土層下限深度、作為中性點(diǎn)深度,該方法是傳統(tǒng)的濕陷性黃土場(chǎng)地樁基中性點(diǎn)深度確定方法，在沒有更多的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或研究的情況下一般按該法確定中性點(diǎn)深度 二是取現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)確定的自重濕陷黃土層底面深度作為中性點(diǎn)深度,該法雖不如單樁豎向靜載荷浸水試驗(yàn)實(shí)測(cè)中性點(diǎn)直接，但對(duì)中性點(diǎn)深度的取值也是重要參考。在大厚度濕陷性黃土地區(qū)采用該法往往也可以優(yōu)化。減小,中性點(diǎn)深度、如在鄭西高速鐵路沿線進(jìn)行的7組現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)確定的自重濕陷下限深度為19m.32m 而實(shí)測(cè)自重濕陷下限深度為10m。22m、后者是前者的0.40倍,0、96倍.4，通過開展水環(huán)境變化研究確定中性點(diǎn)深度、在地下水無上升至自重濕陷性土層可能的情況下，可將研究得到的建筑使用期內(nèi)可能達(dá)到的最大浸水深度作為中性點(diǎn)深度 最大浸水深度小于自重濕陷下限深度時(shí)、5，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定中性點(diǎn)深度、鼓勵(lì)有條件的大厚度濕陷性黃土地區(qū)開展研究,根據(jù)浸水水源,地基土滲透性。地層結(jié)構(gòu).黃土性質(zhì),建設(shè)規(guī)劃等條件,總結(jié)地區(qū)不同防水措施.不同類型建筑使用期內(nèi)浸水深度的經(jīng)驗(yàn).在不同地質(zhì)單元選擇代表性的場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)，總結(jié)地區(qū)實(shí)測(cè)自重濕陷下限深度與室內(nèi)試驗(yàn)確定的自重濕陷下限深度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)、綜合確定地區(qū)可靠的中性點(diǎn)深度取值經(jīng)驗(yàn)方法，鑒于目前自重濕陷黃土場(chǎng)地樁側(cè)負(fù)摩阻力的試驗(yàn)資料不多 關(guān)于黃土浸水可能性的研究還不夠深入,本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)樁側(cè)負(fù)摩阻力和中性點(diǎn)深度的規(guī)定 有待于今后通過不斷積累資料逐步完善 5 7 7,將負(fù)摩阻力引起的下拉荷載計(jì)入附加荷載驗(yàn)算樁基沉降時(shí).對(duì)于單樁基礎(chǔ)、樁側(cè)負(fù)摩阻力的總和即為下拉荷載 對(duì)于樁距較小的群樁。其單樁的負(fù)摩阻力因群樁效應(yīng)而降低。本條考慮群樁效應(yīng)下拉荷載的算法取自現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94，5、7,8、在水平荷載和彎矩作用下.樁身將產(chǎn)生撓曲變形.并擠壓樁側(cè)土體，土體則對(duì)樁產(chǎn)生水平抗力，其大小和分布與樁的變形以及土質(zhì)條件。樁的入土深度等因素有關(guān),設(shè)在濕陷性黃土層中的樁 在天然含水量條件下.樁側(cè)土對(duì)樁往往可以提供較大的水平抗力、一旦浸水樁周土變軟。強(qiáng)度顯著降低,樁周土體對(duì)樁側(cè)的水平抗力就會(huì)降低，5、7 9,對(duì)于混凝土灌注樁縱向受力鋼筋的配置長度。在設(shè)計(jì)中應(yīng)有所考慮.對(duì)于在非自重濕陷性黃土層中的樁、一經(jīng)浸水樁周土可能變軟或產(chǎn)生一定量的負(fù)摩擦力.對(duì)樁產(chǎn)生不利影響 因此.建議樁的縱向鋼筋除應(yīng)自樁頂按1、3樁長配置之外,配筋長度尚應(yīng)超過濕陷性黃土層的厚度、對(duì)于在自重濕陷性黃土層中的樁 由于樁側(cè)可能承受較大的負(fù)摩擦力、中性點(diǎn)界面處的軸向壓力往往大于樁頂 全樁長的軸向壓力均較大、因此.建議在濕陷性相對(duì)較強(qiáng)的區(qū)自重濕陷性黃土場(chǎng)地。樁身縱向鋼筋應(yīng)通長配置.5 7.10.在自重濕陷性黃土層中的樁基。一經(jīng)浸水樁側(cè)產(chǎn)生負(fù)摩阻力、將使樁基豎向承載力不同程度的降低，為了提高樁基的豎向承載力、設(shè)在自重濕陷性黃土場(chǎng)地的樁基.可采取減小樁側(cè)負(fù)摩阻力的措施、如 1。在自重濕陷性黃土層，樁的負(fù)摩阻力試驗(yàn)資料表明。在同一類土中、擠土樁的負(fù)摩阻力大于非擠土樁的負(fù)摩阻力，因此.應(yīng)盡量采用非擠土樁，如鉆，挖孔灌注樁、以減小樁側(cè)負(fù)摩阻力。擠土樁已完全消除地基土濕陷性的情況除外、2,對(duì)位于中性點(diǎn)以上的樁側(cè)表面進(jìn)行處理,以減小負(fù)摩阻力的產(chǎn)生。3、在樁基施工前.可采用強(qiáng)夯、擠密法等進(jìn)行地基處理，消除中性點(diǎn)深度以上土層的自重濕陷性.4。采取其他有效而合理的措施。