4 载体桩设计
4．1 一般规定
4．1．1 载体桩的设计等级应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94执行。
4．1．2 载体桩设计时所采用的作用组合和抗力限值应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定。
4．1．3 载体桩桩间距不宜小于3倍桩身直径，当被加固土层为含水量大于20％的黏性土时，桩间距不宜小于4倍桩身直径；施工时不得影响相邻桩的施工质量；当被加固土层为粉土、砂土或碎石土时，桩间距尚不宜小于1．6m，当被加固土层为含水量大于20％的黏性土时，桩间距不宜小于2．0m。
4．1．4 承台的抗弯、抗剪、抗冲切验算方法应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94执行。
4．1．5 承台（梁）的构造应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94执行。
4．2 竖向受压承载力计算
4．2．1 载体桩竖向受压承载力计算应符合下列规定：
1 作用标准组合应符合下列规定：
1) 轴心竖向力作用下应符合下式要求：
2)偏心竖向力作用下除应满足公式(4．2．1-1)外，尚应满足下式要求：
2 地震作用和荷载标准组合应符合下列规定：
1) 轴心竖向力作用下应符合下式要求：
2) 偏心竖向力作用下，除应符合公式(4．2．1-3)外，尚应符合下式要求：
式中：Nk——相应于作用的标准组合时竖向力作用下，载体桩基桩的平均竖向力(kN)；
Nkmax——相应于作用的标准组合时偏心竖向力作用下，载体桩基桩的最大竖向力(kN)；
NEk——相应于地震作用和荷载标准组合时载体桩基桩的平均竖向力(kN)；
NEkmax——相应于地震作用和荷载标准组合时载体桩基桩的最大竖向力(kN)；
Ra——载体桩单桩竖向受压承载力特征值(kN)。
4．2．2 载体桩单桩竖向受压承载力特征值的确定应符合下列规定：
1 桩基设计等级为甲级和地质条件复杂的乙级载体桩基础，应通过单桩竖向静载荷试验确定单桩竖向受压承载力特征值，按本标准附录A的规定执行。同一条件下试验数量不应少于3根。
2 载体桩单桩竖向受压承载力特征值应按下式计算：
式中：Quk——载体桩单桩竖向受压极限承载力标准值(kN)；
K——安全系数，取K＝2。
4．2．3 初步设计时，对于桩长小于30m的载体桩，单桩竖向受压承载力特征值计算应符合下列规定：
1 桩身范围内无液化土层时，可采用下式估算：
式中：ƒa——经修正后的载体桩持力层承载力特征值(kPa)，承载力修正应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007执行，其中宽度修正系数为零；
Ae——载体等效计算面积(m2)，宜按地区经验确定，无地区经验且桩径为450mm～500mm时可按表4．2．3选取。当桩径为350mm～450mm时，表中Ae值应乘以0．85～0．95，当桩径为500mm～800mm时，表中Ae值应乘以1．1～1．3，桩径小时取小值，桩径大时取大值。
2 当桩端持力层为中风化岩层，且载体为无填料载体时，单桩承载力计算中Ae应取桩身截面面积，ƒa应根据载荷试验或由下式确定：
式中：ƒrk——岩石单轴饱和抗压强度标准值(kPa)；
ψr——折减系数，根据地方经验确定。
3 当桩身穿过液化土层时，应考虑液化对单桩承载力的影响，计算应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94执行。
4．2．4 载体桩单桩承载力除应按本标准第4．2．3条估算外，尚应进行正截面受压承载力验算，并应符合下列规定：
1 当桩顶以下5倍桩身直径范围内的螺旋式箍筋间距不大于100mm时，应符合下式要求：
2 当桩顶以下5倍桩身直径范围内的螺旋式箍筋间距大于100mm时，应符合下式要求：
式中：N——相应于作用基本组合时载体桩单桩桩顶竖向力设计值(kN)；
ƒc——混凝土轴心抗压强度设计值(kPa)，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定；
ƒ＇y——纵向主筋抗压强度设计值(kPa)；
Aa——纵向主筋截面面积(m2)；
Ap——桩身截面面积(m2)；
ψc——成桩工艺系数，桩身为预制混凝土构件时取0．85，现场灌注时取0．75～0．90，桩身挤土效应明显时 取低值，挤土效应不明显时取高值，桩身外侧有水泥土桩时取高值。
4．2．5 当桩间距小于6倍桩身直径，载体桩群桩基础持力层下受力范围内存在软弱下卧层时，应按下列公式进行软弱下卧层承载力验算：
式中：σz——相应于作用的标准组合时软弱下卧层顶面的附加应力(kPa)；
γ——承台底以上土的加权平均重度(kN/m3)，地下水以下采用浮重度；
z——地面至软弱下卧层顶面的距离(m)；
dh——承台埋深(m)；
A——承台面积(m2)；
γm——软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度，地下水以下采用浮重度(kN/m3)；
qsik——第i层土极限侧阻力标准值(kPa)，根据经验确定或按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94执行；
ｌi——桩长范围内第i层土的厚度(m)；
t——载体底面计算位置至软弱层顶面的距离(m)；
ƒaz——软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值(kPa)：
Fk——相应于作用的标准组合时承台顶面的竖向力(kN)；
Gk——载体桩基承台和其上部土自重标准值，对于稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力(kN)；
L0、B0——桩群外缘矩形底面的长、短边边长(m)（图4．2．5）；
△R——扩散等效计算宽度(m)，可取0．6m～1．0m，当Ae值较小时，取小值；当Ae值较大时，取大值；
θ——压力扩散角(°)，可按表4．2．5取值。
4．2．6 对于独立柱基和满堂布桩的基础，应按下列公式进行群桩整体基础承载力验算：
式中：σzd——相应于作用的标准组合时按等代实体计算的作用于载体桩桩底的地基土平均附加应力(kPa)；
γn——桩底以上地基土的加权平均重度(kN/m3)；
zd——地面至载体桩底的距离(m)。
4．3 受拔承载力计算
4．3．1 抗拔载体桩应将钢筋笼（锚杆）嵌入载体内部（图4．3．1），并应按下列公式验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的受拔承载力：
式中：Npk——相应于作用的标准组合时桩顶的拉力(kN)；
Tgk——群桩呈整体破坏时基桩的受拔极限承载力标准值(kN)，可按本标准第4．3．2条确定；
Tuk——群桩呈非整体破坏时基桩的受拔极限承载力标准值(kN)，可按本标准第4．3．2条确定；
Ggp——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数的平均重量(kN)，地下水以下扣除水的浮力；
Gp——基桩自重(kN)，地下水位以下扣除水的浮力。
4．3．2 载体基桩及群桩的受拔极限承载力的确定应符合下列规定：
1 对于设计等级为甲级和乙级的载体桩基，基桩的受拔极限承载力应通过现场单桩抗拔静载荷试验确定。单桩抗拔静载荷试验方法及受拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行。
2 如无当地经验，群桩基础及设计等级为丙级的建筑桩基，基桩的受拔极限承载力计算时，计算位置应从纵向钢筋底开始，并可按下列规定确定：
1) 群桩呈非整体破坏时，基桩的受拔极限承载力标准值可按下式计算：
式中：ui——桩身抗拔破坏面的周长(m)，按表4．3．2取值（图4．3．2）；
λi——侧阻力抗拔折减系数，砂土取0．55～0．75，黏性土和粉土取0．75～0．85；
β——考虑施工挤土后桩侧阻力的提高系数，宜取1．05～1．15。
2) 群桩呈整体破坏时，载体桩基桩的受拔极限承载力标准值可按下式计算：
式中：uｌ——群桩抗拔破坏时外缘矩形截面周长(m)；
np——承台下基桩桩数。
4．3．3 载体抗拔桩正截面受拉承载力应按下式进行验算：
式中：Np——相应于作用的基本组合时桩顶拉力(kN)；
ƒy——纵向主筋抗拉强度设计值(kPa)；
As——纵向主筋截面面积(mm2)。
4．4 沉降计算
4．4．1 对于下列情况的载体桩基应进行沉降计算：
1 设计等级为甲级的载体桩基；
2 设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在高压缩性土层的载体桩基；
3 地基条件复杂、对沉降要求严格的其他载体桩基。
4．4．2 载体桩基沉降变形指标应包括沉降量、沉降差、整体倾斜和局部倾斜。
4．4．3 载体桩基沉降变形计算值不应大于建筑桩基沉降变形允许值，桩基沉降变形允许值应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的规定。
4．4．4 载体桩沉降计算宜按等代实体深基础的单向压缩分层总和法进行计算，地基内的应力宜采用各向同性匀质弹性体变形理论，按实体深基础进行计算，沉降计算起始位置为桩身底面以下2m（图4．4．4）。
4．4．5 桩基最终沉降量应按下式计算：
式中：s——桩基最终沉降量(mm)；
p0——相应于作用准永久组合时桩端平面的附加压力(kPa)；
ψp——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定；当没有经验时，可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007执行；
zi、zi-1——沉降计算时桩端面到第i层、第i-1层土底面的距离(m)；
——桩端平面下至第i层、第i-1层土底面范围内的平均附加应力系数，可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007执行；
n——桩端平面下压缩层范围内土层总数；
Esi——桩端平面下第i层土在自重压力至自重压力加附加压力作用段的压缩模量(MPa)。
4．4．6 桩端平面的附加压力计算应符合下列规定：
1 对于独立承台基础：
2 对于墙下布桩条形承台梁基础：
式中：φ——桩身穿过土层的等效有效内摩擦角(°)；
F——相应于作用的准永久组合时作用于承台顶的竖向力(kN)；
F＇——相应于作用的准永久组合时作用于承台梁上单位长度的竖向力(kN/m)；
G＇k——单位长度梁及其上土的自重标准值(kN/m)。
3 当式(4．4．6-1)和式(4．4．6-2)中2(ｌ＋2)·tan小于2△R时，按2△R取值。
4．4．7 载体桩基沉降计算深度(zn)应符合下式规定：
式中：△S＇i——在计算深度范围内，第i层土的计算变形值(mm)；
△S＇n——由计算深度位置向上取厚度为△zn的土层计算变形值(mm)，△zn可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007执行。
4．5 构造
4．5．1 现场灌注载体桩基桩桩身混凝土强度等级不应低于C25，预制载体桩基桩桩身混凝土强度等级不应低于C30。
4．5．2 载体桩主筋混凝土保护层厚度不应小于35mm，且应满足耐久性要求。
4．5．3 载体桩基桩桩身配筋应符合下列规定：
1 桩身应通长配筋。
2 桩身配筋率宜取0．2％～0．5％，小直径桩取大值，大直径桩取小值。对于承受荷载特别大的载体桩、抗拔载体桩，桩身配筋尚应满足设计要求。
3 抗拔桩的主筋应伸入载体内，进入载体长度不应小于20倍纵向主筋直径，且不应小于50cm。
4．5．4 承台构造除应满足受冲切、受剪、受弯承载力和上部结构要求外，尚应符合下列规定：
1 柱下独立载体桩基承台边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径，且桩的边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。对于墙下条形承台梁，载体桩基的边缘至承台梁边缘的距离不应小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。
2 高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于400mm，墙下布桩的剪力墙结构筏形承台的最小厚度不应小于200mm。
3 高层建筑箱形承台的构造应符合现行行业标准《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ 6的规定。
4．5．5 承台混凝土的强度等级不应低于C25，并应满足混凝土耐久性要求。
4．5．6 承台的钢筋配置应符合下列规定：
1 当无混凝土垫层时，承台底面纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm；有混凝土垫层时，不应小于50mm。
2 柱下桩基独立承台的钢筋应通长配置，对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，柱下三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不宜大于200mm。柱下独立载体桩基承台的最小配筋率不应小于0．15％。
3 对于条形承台梁纵向主筋的最小配筋率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定。主筋直径不应小于12mm，架立筋直径不应小于10mm，箍筋直径不应小于6mm。
