Ⅰ軟弱下臥層驗算

5.4.1 對于樁距不超過6d的群樁基礎(chǔ)，樁端持力層下存在承載力低于樁端持力層承載力1/3的軟弱下臥層時，可按下列公式驗算軟弱下臥層的承載力（見圖5.4.1）：

圖5.4.1 軟弱下臥層承載力驗算

Ⅱ負(fù)摩擦力計算

5.4.2 符合下列條件之一的樁基，當(dāng)樁周土層產(chǎn)生的沉降超過基樁的沉降時，在計算基樁承載力時應(yīng)計入樁側(cè)負(fù)摩阻力：
    1. 樁穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層進(jìn)入相對較硬土層時；
    2. 樁周存在軟弱土層，鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長期荷載，或地面大面積堆載(包括填土)時；
    3. 由于降低地下水位，使樁周土有效應(yīng)力增大，并產(chǎn)生顯著壓縮沉降時。

5.4.3 樁周土沉降可能引起樁側(cè)負(fù)摩阻力時，應(yīng)根據(jù)工程具體情況考慮負(fù)摩阻力對樁基承載力和沉降的影響；當(dāng)缺乏可參照的工程經(jīng)驗時，可按下列規(guī)定驗算。
    1. 對于摩擦型基樁可取樁身計算中性點(diǎn)以上側(cè)阻力為零，并可按下式驗算基樁承載力：

5.4.8 膨脹土上輕型建筑的短樁基礎(chǔ)，應(yīng)按下列公式驗算群樁基礎(chǔ)呈整體破壞和非整體破壞的抗拔穩(wěn)定性：

條文說明

5.4 特殊條件下樁基豎向承載力驗算

5.4.1 樁距不超過6d的群樁，當(dāng)樁端平面以下軟弱下臥層承載力與樁端持力層相差過大(低于持力層的1／3)且荷載引起的局部壓力超出其承載力過多時，將引起軟弱下臥層側(cè)向擠出，樁基偏沉，嚴(yán)重者引起整體失穩(wěn)。對于本條軟弱下臥層承載力驗算公式著重說明四點(diǎn)：
    1) 驗算范圍。規(guī)定在樁端平面以下受力層范圍存在低于持力層承載力1／3的軟弱下臥層。實際工程持力層以下存在相對軟弱土層是常見現(xiàn)象，只有當(dāng)強(qiáng)度相差過大時才有必要驗算。因下臥層地基承載力與樁端持力層差異過小，土體的塑性擠出和失穩(wěn)也不致出現(xiàn)。
    2) 傳遞至樁端平面的荷載，按扣除實體基礎(chǔ)外表面總極限側(cè)阻力的3／4而非1／2總極限側(cè)阻力。這是主要考慮荷載傳遞機(jī)理，在軟弱下臥層進(jìn)入臨界狀態(tài)前基樁側(cè)阻平均值已接近于極限。
    3) 樁端荷載擴(kuò)散。持力層剛度愈大擴(kuò)散角愈大，這是基本性狀，這里所規(guī)定的壓力擴(kuò)散角與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007一致。
    4) 軟弱下臥層承載力只進(jìn)行深度修正。這是因為下臥層受壓區(qū)應(yīng)力分布并非均勻，呈內(nèi)大外小，不應(yīng)作寬度修正；考慮到承臺底面以上土已挖除且可能和土體脫空，因此修正深度從承臺底部計算至軟弱土層頂面。另外，既然是軟弱下臥層，即多為軟弱黏性土，故深度修正系數(shù)取1.0。
5.4.3 樁周負(fù)摩阻力對基樁承載力和沉降的影響，取決于樁周負(fù)摩阻力強(qiáng)度、樁的豎向承載類型，因此分三種情況驗算。
    1. 對于摩擦型樁，由于受負(fù)摩阻力沉降增大，中性點(diǎn)隨之上移，即負(fù)摩阻力、中性點(diǎn)與樁頂荷載處于動態(tài)平衡。作為一種簡化，取假想中性點(diǎn)(按樁端持力層性質(zhì)取值)以上摩阻力為零驗算基樁承載力。
    2. 對于端承型樁，由于樁受負(fù)摩阻力后樁不發(fā)生沉降或沉降量很小，樁土無相對位移或相對位移很小，中性點(diǎn)無變化，故負(fù)摩阻力構(gòu)成的下拉荷載應(yīng)作為附加荷載考慮。
    3. 當(dāng)土層分布不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時，由于下拉荷載是附加荷載的一部分，故應(yīng)將其計入附加荷載進(jìn)行沉降驗算。
5.4.4 本條說明關(guān)于負(fù)摩阻力及下拉荷載計算的相關(guān)內(nèi)容。
    1. 負(fù)摩阻力計算
    負(fù)摩阻力對基樁而言是一種主動作用。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為樁側(cè)負(fù)摩阻力的大小與樁側(cè)土的有效應(yīng)力有關(guān)，不同負(fù)摩阻力計算式中也多反映有效應(yīng)力因素。大量試驗與工程實測結(jié)果表明，以負(fù)摩阻力有效應(yīng)力法計算較接近于實際。因此本規(guī)范規(guī)定如下有效應(yīng)力法為負(fù)摩阻力計算方法。

    ζ_n與上的類別和狀態(tài)有關(guān)，對于粗粒上，ζ_n隨土的粒度和密實度增加而增大；對于細(xì)粒土，則隨土的塑性指數(shù)、孔隙比、飽和度增大而降低。綜合有關(guān)文獻(xiàn)的建議值和各類土中的測試結(jié)果，給出如本規(guī)范表5.4.4-1所列ζ_n值。由于豎向有效應(yīng)力隨上

圖20 采用有效應(yīng)力法計算負(fù)摩阻力圖

    某電廠的貯煤場位于厚70～80m的第四系全新統(tǒng)海相地層上，上部為厚20～35m的低強(qiáng)度、高壓縮性飽和軟黏土。用底面積為35m×35m、高度為4.85m的土石堆載模擬煤堆荷載，堆載底面壓力為99kPa，在堆載中心設(shè)置了一根入土44m的ф610閉口鋼管樁，樁端進(jìn)入超固結(jié)黏土、粉質(zhì)黏土和粉土層中。在鋼管樁內(nèi)采用應(yīng)變計量測了樁身應(yīng)變，從而得到樁身正、負(fù)摩阻力分布圖、中性點(diǎn)位置；在樁周土中埋設(shè)了孔隙水壓力計，測得地基中不同深度的孔隙水壓力變化。按本規(guī)范式(5.4.4-1)估算，得圖20所示曲線。由圖中曲線比較可知，計算值與實測值相近。
    2. 關(guān)于中性點(diǎn)的確定
    當(dāng)樁穿越厚度為l₀的高壓縮土層，樁端設(shè)置于較堅硬的持力層時，在樁的某一深度l_n以上，土的沉降大于樁的沉降，在該段樁長內(nèi)，樁側(cè)產(chǎn)生負(fù)摩阻力；l_n深度以下的可壓縮層內(nèi)，土的沉降小于樁的沉降，土對樁產(chǎn)生正摩阻力，在l_n深度處，樁土相對位移為零，既沒有負(fù)摩阻力，又沒有正摩阻力，習(xí)慣上稱該點(diǎn)為中性點(diǎn)。中性點(diǎn)截面樁身的軸力最大。
    一般來說，中性點(diǎn)的位置，在初期多少是有變化的，它隨著樁的沉降增加而向上移動，當(dāng)沉降趨于穩(wěn)定，中性點(diǎn)也將穩(wěn)定在某一固定的深度l_n處。
    工程實測表明，在高壓縮性土層l₀的范圍內(nèi)，負(fù)摩阻力的作用長度，即中性點(diǎn)的穩(wěn)定深度l_n，是隨樁端持力層的強(qiáng)度和剛度的增大而增加的，其深度比l_n／l₀的經(jīng)驗值列于本規(guī)范表5.4.4-2中。
    3. 關(guān)于負(fù)摩阻力的群樁效應(yīng)的考慮
    對于單樁基礎(chǔ)，樁側(cè)負(fù)摩阻力的總和即為下拉荷載。
    對于樁距較小的群樁，其基樁的負(fù)摩阻力因群樁效應(yīng)而降低。這是由于樁側(cè)負(fù)摩阻力是由樁側(cè)土體沉降而引起，若群樁中各樁表面單位面積所分擔(dān)的土體重量小于單樁的負(fù)摩阻力極限值，將導(dǎo)致基樁負(fù)摩阻力降低，即顯示群樁效應(yīng)。計算群樁中基樁的下拉荷載時，應(yīng)乘以群樁效應(yīng)系數(shù)η_n＜1。本規(guī)范推薦按等效圓法計算其群樁效應(yīng)，即獨(dú)立單樁單位長度的負(fù)摩阻力由相應(yīng)長度范圍內(nèi)半徑r_e形成的土體重量與之等效，得

5.4.5 樁基的抗拔承載力破壞可能呈單樁拔出或群樁整體拔出，即呈非整體破壞或整體破壞模式，對兩種破壞的承載力均應(yīng)進(jìn)行驗算。
5.4.6 本條說明關(guān)于群樁基礎(chǔ)及其基樁的抗拔極限承載力的確定問題。
    1. 對于設(shè)計等級為甲、乙級建筑樁基應(yīng)通過單樁現(xiàn)場上拔試驗確定單樁抗拔極限承載力。群樁的抗拔極限承載力難以通過試驗確定，故可通過計算確定。
    2. 對于設(shè)計等級為丙級建筑樁基可通過計算確定單樁抗拔極限承載力，但應(yīng)進(jìn)行工程樁抗拔靜載試驗檢測。單樁抗拔極限承載力計算涉及如下三個問題：
        1) 單樁抗拔承載力計算分為兩大類：一類為理論計算模式，以土的抗剪強(qiáng)度及側(cè)壓力系數(shù)為參數(shù)按不同 破壞模式建立的計算公式；另一類是以抗拔樁試驗資料為基礎(chǔ)，采用抗壓極限承載力計算模式乘以抗拔系數(shù)λ的經(jīng)驗性公式。前一類公式影響其剪切破壞面模式的因素較多，包括樁的長徑比、有無擴(kuò)底、成樁工藝、地層土性等，不確定因素多，計算較為復(fù)雜。為此，本規(guī)范采用后者。
        2) 關(guān)于抗拔系數(shù)λ(抗拔極限承載力／抗壓極限承載力)。
    從表10所列部分單樁抗拔抗壓極限承載力之比即抗拔系數(shù)λ看出，灌注樁高于預(yù)制樁，長樁高于短樁，黏性土高于砂土。
    本規(guī)范表5.4.6—2給出的且是基于上述試驗結(jié)果并參照有關(guān)規(guī)范給出的。

表10 抗拔系數(shù)λ部分試驗結(jié)果

        3) 對于擴(kuò)底抗拔樁的抗拔承載力。擴(kuò)底樁的抗拔承載力破壞模式，隨土的內(nèi)摩擦角大小而變，內(nèi)摩擦角愈大，受擴(kuò)底影響的破壞柱體愈長。樁底以上長度約4～10d范圍內(nèi)，破裂柱體直徑增大至擴(kuò)底直徑D；超過該范圍以上部分，破裂面縮小至樁土界面。
    按此模型給出擴(kuò)底抗拔承載力計算周長u_i，如本規(guī)范表5.4.6-1。