可控协同桩筏基础技术规程

ICS 93.020 CCS P22 DB42 湖 北 省 地 方 标 准 DB42/T 1801—2022 可控协同桩筏基础技术规程 Code of practice for piled raft foundation of controlled stiffness 2022 - 01 - 20 发布 湖北省住房和城乡建设厅 湖北省市场监督管理局 2022 - 04 - 20 实施 联 合 发 布 DB42/T 1801—2022 目 次 前言 ................................................................................ III 1 范围 ............................................................................... 1 2 规范性引用文件 ..................................................................... 1 3 术语和定义 ......................................................................... 1 4 符号 ............................................................................... 2 5 基本规定 ........................................................................... 3 6 可控协同桩筏基础构造 ............................................................... 4 基桩构造 ....................................................................... 4 筏板构造 ....................................................................... 4 桩筏连接构造 ................................................................... 4 7 设计计算 ........................................................................... 5 基本计算规定 ................................................................... 地基、基础承载力校核 ........................................................... 地基基础沉降计算 ............................................................... 刚度调节装置计算 ............................................................... 5 6 7 8 8 施工 .............................................................................. 10 一般规定 ...................................................................... 10 刚度调节装置施工 .............................................................. 10 9 检验及验收 ........................................................................ 11 检验 .......................................................................... 11 验收 .......................................................................... 12 附录 A（资料性） 可控刚度桩筏基础设计流程 ............................................ 13 附录 B（资料性） 刚度调节装置安装质量检验记录 ........................................ 14 附录 C（规范性） 刚度调节装置专项验收报告 ............................................ 15 条文说明 ............................................................................. 16 I DB42/T 1801—2022 II DB42/T 1801—2022 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。 本文件由湖北省住房和城乡建设厅提出并归口管理。 本文件起草单位：中信建筑设计研究总院有限公司、南京工业大学、武汉土木建筑学会、华中科技 大学、中建三局集团有限公司、武汉建工集团股份有限公司、湖北建科国际工程有限公司、武汉和创建 筑工程设计有限公司、武汉中合元创建筑设计股份有限公司、上海联创设计集团股份有限公司、武汉天 华华中建筑设计有限公司、湖北道泽勘测设计院有限公司、襄阳市城市规划设计院有限公司、鼎翌建筑 科技（武汉）有限公司、中机三勘岩土工程有限公司、武汉地质工程勘察院、湖北鄂东桩基工程有限公 司、中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所、四川国恒建筑设计有限公司、武汉隆宇基础工程 有限公司、武汉常博建设集团有限公司、武汉轻工建筑设计有限公司、中勘武设（武汉）工程集团有限 公司 本文件主要起草人：温四清、周峰、徐厚军、白竺、杨鹏、王海、李智明、张仲先、黄栋、赖国梁、 宋志、李黎、李文祥、阚明、许水潮、金新锋、吴海胜、赵军、樊亭、张硕、段翔、刘黎明、安柏霖、 胡磊、董攀、李文波、杨柳、肖登峰、杨汉元、周洪涛、曹历、张骥、陶宏亮、张弼文、张俊、黄琪亮、 郭燕林、王帅、谢昭宇、王怀涛、巴金武、刘楠 本文件实施应用中的疑问，可咨询湖北省住房和城乡建设厅，联系电话：027-68873088，邮箱： mail.hbszjt.net.cn。在执行过程中如有意见和建议请邮寄中信建筑设计研究总院有限公司，联系电话： 027-82739117，邮箱：wensq@citic.com。 III DB42/T 1801—2022 可控协同桩筏基础技术规程 1 范围 本文件规定了可控协同桩筏基础设计的基本规定，桩筏基础构造，设计计算，施工规定以及检验和 验收。 本文件适用于湖北省协调桩土、桩桩变形的地基技术运用。 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 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 HG/T 20710 刚度可控式桩筏基础桩筏基础设计规范 JGJ 3 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 6 高层建筑筏型与箱型基础技术规范 JGJ 94 建筑桩基技术规范 DB42/ 169 岩土工程勘察工作规程 DB42/ 242 建筑地基基础技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 桩基础 piled foundation 设置于岩土中的桩和连接于桩顶的承台组成的基础。 [GB 50007-2011,定义2.1.13] 桩筏基础 piled raft foundation 桩基础和连接于桩顶的筏形基础所组成的混合基础形式。 [HG/T 20710-2017,定义2.1.4] 复合桩基 composite ground，composite foundation 基桩和筏板（承台）下地基土共同承担上部结构荷载的基础。 [JGJ 94-2008,定义2.1.2] 可控协同桩筏基础 piled raft foundation of controlled stiffness 在桩顶设置刚度调节装置，以优化与调节桩、土支承刚度的桩筏基础。 刚度调节装置 stiffness adjustor 1 DB42/T 1801—2022 以设置于可靠支承面之间，在满足承载力和变形的条件下，用于调节接触点支承刚度的专门装置。 [HG/T 20710-2017,定义2.1.8] 变刚度调平设计 optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement 考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距或通过在桩顶 设置刚度调节装置等方法改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀，筏板（承台）内力降低的 设计方法。 [GB 50007-2011,定义2.1.10] 4 符号 𝑅𝑎 ——单桩竖向承载力特征值； 𝐹𝑘 ——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值； 𝐺𝑘 ——基础自重和基础上的土重之和，在稳定的地下水位以下的部分，应扣除水的浮力； 𝑓𝑎 ——修正后的地基承载力特征值； n——桩基中基桩的数量； 𝐴𝑐 ——筏板底扣除桩基截面积的净面积； 𝐴——筏板基础的基底面积； 𝐴𝑝 ——桩基中单桩的截面积； 𝑘𝑠 ——地基土刚度系数； 𝐴′𝑐 ——实现桩土共同作用时，与每根桩协同工作的地基土面积的平均值； 𝑘𝑐 ——设置刚度调节装置的基桩复合支承刚度； 𝑘𝑎 ——刚度调节装置支承刚度； 𝑘𝑝 ——基桩支承刚度； 𝑆𝑠 ——地基土承担荷载引起的地基土变形； 𝑆𝑎 ——桩基分担荷载引起的刚度调节装置变形； 𝑆𝑝 ——桩基分担荷载引起的桩基变形； 𝜉——地基土分担荷载的比例系数； 𝜁——桩基础分担荷载的比例系数； 𝑄𝑜 ——建筑物旧桩部分承担的荷载； 𝑄𝑛 ——建筑物新桩部分承担的荷载； 𝑛𝑜 ——建筑物旧桩数量； 𝑛𝑛 ——建筑物新桩数量； 𝑘𝑜𝑝 ——建筑物旧桩的支承刚度； 𝑘𝑛𝑝 ——建筑物新桩的支承刚度； 𝑄𝑟 ——相对坚硬处（或基岩面）桩基础分担的上部结构荷载标准组合值； 𝑄𝑤 ——相对软弱处桩基础或桩土体系分担的上部结构荷载标准组合值； 𝐴𝑤 ——相对软弱处需考虑地基土承载力部分的有效净面积； 𝑛𝑟 ——相对坚硬处（或基岩面）基桩数量； 𝑛𝑤 ——相对软弱处基桩数量； 𝑘𝑤𝑝 ——相对软弱处桩基础的支承刚度； 𝑘𝑤𝑠 ——相对软弱处地基土的刚度系数。 2 DB42/T 1801—2022 5 基本规定 可控协同桩筏基础适用于筏板下地基土承载力特征值不少于 120kPa 的土层，当可控协同桩筏基 础用于高层时地基土承载力特征值不少于 150 kPa。 可控协同桩筏基础适用于以下情况： a) 以减小差异沉降和筏板（承台）内力为目标，需要进行变刚度调平设计； b) 考虑桩土共同作用，需要协调桩土变形时； c) 特殊地质条件下的桩筏基础，如建筑场地基岩面起伏较大，岩溶、孤石地质条件以及土岩组合 地基等地基土支承刚度不均匀的情况； d) 以上两种或多种情况的组合。 可控协同桩筏基础设计前应进行建筑场地的岩土工程勘察，详细勘察应按照 DB42/ 169 《岩土工 程勘察工作规程》以及 GB 50021《岩土工程勘察规范》中的规定执行。 岩土工程勘察报告应提供各岩土层的物理力学性质等资料，提供与设计要求相对应的地基承载力 及变形计算参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议。 建筑物地基均应进行施工验槽。如地质条件出现异常时，应进行施工勘察。 可控协同桩筏基础设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力限值应符合下列规定： a) 确定筏板面积和桩数时，应采用传至基础底面的荷载效应标准组合；相应抗力应采用修正后的 地基承载力特征值和单桩承载力特征值； b) 计算荷载作用下的基础沉降时，应采用传至基础底面的荷载效应准永久组合，不应计入地震作 用；相应的限值应为地基变形允许值； c) 在进行基础构件承载力计算、确定配筋和验算材料强度时，应采用传至基础顶面的荷载效应基 本组合；当进行裂缝宽度验算时，筏板采用荷载效应准永久组合，基桩采用荷载效应准永久组 合。 可控协同桩筏基础桩型与成桩工艺应根据建筑物结构类型、桩的承载力、地质条件及施工条件， 按照安全适用、经济合理的原则选择。 桩基布置应满足下列要求： a) 不考虑桩土共同作用时，桩的最小中心距应按照 DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》中的规 定执行；考虑桩土共同作用时，桩的最小中心距宜在现行国家和地方标准规定的基础上加 0.5d； b) 排列基桩时，宜使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合，宜将桩相对集中布置于 剪力墙、核心筒及框架柱等竖向构件下。 可控协同桩筏基础设置的刚度调节装置应满足下列要求。 a) 刚度调节装置承载力不应小于设计要求的桩身承载力； b) 有效可调节变形量不应小于设计要求的变形量，且宜有 20%的安全储备； c) 当刚度调节装置用于调节建筑物基础差异沉降时，其有效调节变形量应大于差异沉降设计值 的 1.5 倍； d) 刚度调节装置可选用橡胶支座、碟形弹簧或刚度调节装置； e) 调节装置可根据受荷大小和变形要求串联或并联组合。 刚度调节装置应采取可靠的防腐蚀措施，应保证在工作阶段内不发生影响其工作性能的腐蚀。 刚度调节装置竖向高度不应大于直径的 50%，刚度调节装置在桩顶应对称均匀布置，总面积不应 大于基桩有效截面面积的 50%。 刚度调节装置完成调节工作后，桩顶空腔应在建筑物主体施工完毕且砌体施工完成后封闭，当建 筑物沉降趋于稳定时可提前封闭。封闭时间应由设计人根据土质情况、计算条件及调节目标综合判断后 在设计文件中明确。 3 DB42/T 1801—2022 可控协同桩筏基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求，且不宜小于建筑物高度的 1/15。 刚度调节装置不应布置于抗拔桩，对于高层建筑中设防地震下受拉的基桩，基桩、刚度调节装置 与筏板的连接构造应满足受拉要求。 可控协同桩筏基础在进行设计、施工及验收时，除应符合本规程的规定外，应符合 DB42/ 242《建 筑地基基础技术规范》的规定。 6 可控协同桩筏基础构造 基桩构造 6.1.1 桩端全截面进入持力层的深度，应根据地质条件、荷载大小和性质以及施工工艺确定，宜为桩 身直径的 1～3 倍。确定桩端进入持力层深度时，应考虑特殊土，岩溶等影响。桩端进入持力层深度要 求应按照 DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》中的规定执行。 6.1.2 对于嵌岩灌注桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入 完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩的深度不宜小于 0.5 m，倾斜度大于 30%的中风化岩， 宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度。 6.1.3 岩溶中等和强烈发育场地的嵌岩端承型桩，桩端全断面嵌入完整岩层表面的深度不应小于桩身 直径的 2 倍，且不得小于 2m。 6.1.4 当岩层表层存在溶洞（槽）或串珠状溶洞（槽）时，桩端嵌入溶洞（槽）底部完整岩石的深度 不应小于 0.5m，且桩身线入岩深度的总和不应小于 2m 和 2 倍桩直径。 6.1.5 可控协同桩筏基础基桩应按下列规定配筋： a) 当桩身直径为 500 mm～2000 mm 时，正截面配筋率可取 0.65%～0.2%（小直径桩取高值）；对 受荷载特别大的桩和嵌岩端承桩应根据计算确定配筋率，并不应小于上述规定值； b) 宜沿桩身等截面或变截面通长配筋。 6.1.6 桩身混凝土及混凝土保护层厚度应符合下列要求： a) 桩身混凝土强度等级不应小于 C30； b) 灌注桩的主筋混凝土保护层厚度不应小于 50 mm。 筏板构造 筏板的形式应根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小以及施工条件等因素综合确定，宜优 先采用平板式筏基。梁板式和平板式的构造和配筋应满足现行行业标准 JGJ 6《高层建筑筏型与箱型基 础技术规范》的要求。 桩筏连接构造 6.3.1 桩顶连接构造应保证刚度调节装置的调节性能正常发挥作用，刚度调节装置在调节状态时，其 构造做法应保证其正常发挥作用；刚度调节装置退出调节工作状态后，应通过注浆等措施，使桩顶连接 构造达到桩基础各受力工况的要求。当设计有抗剪要求时，桩顶连接构造应满足受力要求。 6.3.2 每个刚度调节装置下方应设置钢板底座，底座钢板的厚度不宜小于 10 mm，直径不应小于刚度调 节装置直径。当底座数量多于 1 个时，应保证底座均匀分布于桩顶平面范围内。 6.3.3 刚度调节装置底座可以采用预埋或植筋的方式与桩顶混凝土进行有效连接，连接时应保证底座 保持水平状态并满足标高要求。 6.3.4 当刚度调节装置底座采用预埋方式与桩顶连接时，距离基桩桩顶 250 mm 高度范围内混凝土应二 次浇筑，二次浇筑前原桩身钢筋不应截断，在桩顶处应向内弯曲。二次浇筑混凝土强度等级不应低于 4 DB42/T 1801—2022 C30，且不应低于桩身混凝土强度。桩顶二次浇筑混凝土应设置两层水平构造钢筋网，钢筋直径不小于 10 mm、间距不大于 150 mm，底座通过不少于 4 根、直径不少于 12 mm、长度不少于 200 mm 的钢筋与桩顶 连接。 6.3.5 当刚度调节装置底座采用植筋方式与桩顶连接时，在桩顶种植 4 根直径不少于 14 mm、长度不少 于 200 mm 的带肋钢筋，钢筋与底座通过螺栓连接。底座与桩顶混凝土空隙通过高强无收缩的灌浆料灌 注密实。 6.3.6 刚度调节装置安装完毕之后，桩顶侧护板与垫层之间的空隙应填充密实，材料可采用粗砂等。 6.3.7 刚度调节装置退出可调节工作状态后，基桩和筏板连接处的空腔应采用注浆法充填，注浆应连 续一次完成。 7 设计计算 基本计算规定 7.1.1 考虑桩土共同作用时，地基承载力特征值应按现行地方标准 DB42/ 242《建筑地基基础技术规 范》中的规定进行深度和宽度修正，并符合 HG/T 20710《刚度可控式桩筏基础桩筏基础设计规范》的 规定。 7.1.2 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系估算单桩竖向承载力特征值时，可按下式（1） 估算： 𝑙 ······························································· (1) 𝑠𝑖𝑎 𝑖 𝑅𝑎 = 𝑞𝑝𝑎 𝐴𝑝 + 𝑢𝑝 ∑ 𝑞 式中： 𝑅𝑎 ——单桩竖向承载力特征值（kN）； 𝑢𝑝 ——桩身截面周长（m）； 𝑞𝑠𝑖𝑎 ——桩侧第𝑖层土的极限侧阻力特征值（kPa）； 𝑙𝑖 ——桩周第𝑖层土的厚度（m）； 𝑞𝑝𝑎 ——桩端端阻力特征值（kPa）； 2 𝐴𝑝 ——桩端横截面面积（m ）。 7.1.3 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，估算大直径桩（d≥800 mm）单桩承载力特征 值时，可按下式（2）计算： 𝑅𝑎 = Ψ𝑝 𝑞𝑝𝑎 𝐴𝑝 + 𝑢𝑝 ∑Ψ𝑠𝑖 𝑞𝑠𝑖𝑎 𝑙𝑖 ··························································· (2) 式中： 𝑅𝑎 ——单桩竖向承载力特征值（kN）； 𝑢𝑝 ——桩身截面周长（m）； 𝑞𝑠𝑖𝑎 ——桩侧第𝑖层土的极限侧阻力特征值（kPa）； 𝑙𝑖 ——桩周第𝑖层土的厚度（m）； 𝑞𝑝𝑎 ——桩端端阻力特征值（kPa）； 2 𝐴𝑝 ——桩端横截面面积（m ） Ψ𝑠𝑖 、Ψ𝑝 ——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按表1取值。 注： 计算混凝土护壁的大直径挖孔桩单桩竖向承载力特征值时，其设计桩径取护壁外直径。扩底桩斜面及以上2 d长 度范围不计侧阻力。 表1 大直径灌注桩侧阻尺寸效应系数Ψ𝑠𝑖 、端阻尺寸效应系数Ψ𝑝 5 DB42/T 1801—2022 土类型 黏性土、粉土 砂土、碎石类土 1/5 Ψ𝑠𝑖 （0.8/d） Ψ𝑝 （0.8/D） 1/3 （0.8/d） 1/4 1/3 （0.8/D） 注： d—桩身设计直径或边长，D—扩大端设计直径。 7.1.4 当桩基础采用后注浆技术时，单桩竖向抗压承载力应通过静荷载试验确定，且桩基承载力提高 系数应执行湖北省地标的相关规定。 7.1.5 当进行单桩竖向承载力计算时，应按 DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》中的规定要求校核 桩身强度。 地基、基础承载力校核 7.2.1 可控协同桩筏基础应用于充分发挥地基土承载力，实现桩土共同作用时，桩基数量初步确定按 下式（3）计算： 𝑛≥ 𝐹𝑘 +𝐺𝑘 −𝑓𝑎 𝐴𝑐 𝑅𝑎 ········································································ (3) 式中： 𝐹𝑘 ——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值 (kN)； 𝐺𝑘 ——基础自重和基础上的土重之和，在稳定的地下水位以下的部分，应扣除水的浮力(kN)； 𝑓𝑎 ——修正后的地基承载力特征值 (kPa)； 𝑛——桩基中基桩的数量； 𝑅𝑎 ——单桩竖向承载力特征值 (kN)； 2 𝐴𝑐 ——筏板底扣除桩基截面积的净面积（m ），𝐴𝑐 = 𝐴 − 𝐴𝑃 ∙ 𝑛 2 𝐴——筏板基础的基底面积（m ）； 2 𝐴𝑃 ——桩基中单桩的截面积（m ）。 7.2.2 可控协同桩筏基础不考虑桩土共同作用，桩基数量初步确定，按下式（4）计算： 𝑛≥ 𝐹𝑘 +𝐺𝑘 𝑅𝑎 ············································································· (4) 7.2.3 可控协同桩筏基础筏板底地基土压力应符合下列公式规定： c) 当受轴心荷载作用时 𝑝𝑘 ≤ 𝑓𝑎 ··············································································· (5) 式中： 𝑝𝑘 ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)。 d) 当受偏心荷载作用时，除应符合式（6）定外，应符合下式规定： 𝑝𝑘𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑓𝑎 ········································································· (6) 式中： 𝑝𝑘𝑚𝑎𝑥 ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值 (kPa)。 7.2.4 可控协同桩筏基础基桩竖向承载力应符合下列要求： a) 荷载效应标准组合： 1) 轴心竖向力作用下 𝑁𝑘 ≤ 𝑅𝑎 ·············································································· (7) 2) 偏心竖向力作用下，除满足上式外，应满足下式的要求： 𝑁𝑘𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑅𝑎 ········································································ (8) 6 DB42/T 1801—2022 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 𝑁𝐸𝑘 ≤ 1.25𝑅𝑎 ········································································· (9) 2) 偏心竖向力作用下，除满足上式外，应满足下式的要求： 𝑁𝐸𝑘𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.5𝑅𝑎 ····································································· (10) 式中： 𝑁𝑘 ——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力 (kN)； 𝑁𝑘𝑚𝑎𝑥 ——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力(kN)； 𝑁𝐸𝑘 ——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩的平均竖向力(kN)； 𝑁𝐸𝑘𝑚𝑎𝑥 ——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩的最大竖向力(kN)。 7.2.5 对于抗震设防的高层建筑，可控协同桩筏基础的基底土压力除应符合第 7.2.3 条的要求外，应 按下列公式验算地基抗震承载力： 𝑝𝑘𝐸 ≤ 𝑓𝑎𝐸 ··········································································· (11) 𝑝𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑓𝑎𝐸 ······································································· (12) 𝑓𝑎𝐸 = 𝜁𝑎 𝑓𝑎 ·········································································· (13) 式中： 𝑝𝑘𝐸 ——相应于地震作用效应标准组合时，基础底面的平均压力值 (kPa)； 𝑝𝑚𝑎𝑥 ——相应于地震作用效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值(kPa)； 𝑓𝑎𝐸 ——调整后的地基抗震承载力 (kPa)； 𝜁𝑎 ——地基抗震承载力调整系数，按表2确定。 注： 在地震作用下，对于高宽比大于4 的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；对于其它建筑，当基础底面边缘 出现零应力时，零应力区的面积不应超过基础底面面积的15％。 表2 地基抗震承载力调整系数𝜁𝑎 岩土名称和性状 岩石，密实的碎石土，密实的砾、粗中砂，𝑓𝑎𝑘 ≥300kPa 的黏性土和粉土 中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150 kPa ≤ 𝑓𝑎𝑘 ＜300kPa 的黏性土和粉土 稍密的细、粉砂，100kPa≤𝑓𝑎𝑘 ＜150kPa 的黏性土和粉土，新近沉积的黏性土和粉 土 淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土 1.5 1.3 1.1 1.0 注： 𝑓𝑎𝑘 为未经修正的地基承载力特征值。 地基基础沉降计算 7.3.1 可控协同桩筏基础的地基沉降变形计算值，不应大于建筑物的地基沉降变形允许值，建筑物的 地基沉降变形允许值应按地区经验确定，当无地区经验时应按现行国家标准 GB 50007《建筑地基基础 设计规范》中的规定执行。 7.3.2 地基土刚度系数𝑘𝑠 根据地基土所受实际荷载以及在该荷载作用下地基土产生的沉降计算得到， 如下式（14）所示： 𝑘𝑠 = 𝑝/s ············································································ (14) 式中： 𝑝——基底地基土所受荷载（kPa）； 7 DB42/T 1801—2022 𝑠——该荷载作用下地基土产生的沉降（mm）。 7.3.3 可控协同桩筏基础的最终沉降𝑆按下式（15）（16）计算： 𝑆 = 𝑆𝑠 ·············································································· (15) 𝑆 = 𝑆𝑎 + 𝑆𝑝 ········································································· (16) 式中： 𝑆𝑠 ——地基土承担荷载引起的地基土变形（mm）； 𝑆𝑎 ——桩基分担荷载引起的刚度调节装置变形（mm）； 𝑆𝑝 ——桩基分担荷载引起的桩基变形（mm），具体计算参照现行行业标准JGJ 94《建筑桩基技术规 范》执行。 7.3.4 地基土承担荷载引起的地基土变形𝑆𝑠 ，可采用土的变形模量按下式（17）计算： 𝑆𝑠 = 𝑝𝑘 𝑏η ∑𝑛𝑖=1 𝛿𝑖 −𝛿𝑖−1 𝐸0𝑖 ································································ (17) 式中： 𝑝𝑘 ——长期效应组合下的基底地基土的平均压力标准值 (kPa)； 𝑏——基础底面宽度 (m)； 𝛿𝑖 、𝛿𝑖−1 ——与基础长宽比L/b及基础底面至第𝑖层土和第𝑖-1层土底面的距离深度z有关的无因次系 数，按现行行业标准JGJ 6《高层建筑箱型与筏型基础技术规范》确定； 𝐸0𝑖 ——基础底面下第i层土的变形模量 (MPa)，通过试验或按地区经验确定； η——沉降计算修正系数，按表3确定。 表3 修正系数η m=2zn/b 0＜m≤0.5 0.5＜m≤1 1＜m≤2 2＜m≤3 3＜m≤5 5＜m≤∞ η 1.00 0.95 0.90 0.80 0.75 0.70 7.3.5 按 7.3.4 条进行地基土变形计算时，沉降计算深度𝑍𝑛 可按下式（18）计算： 𝑧𝑛 = (𝑧𝑚 + 𝛼𝑏)𝛽 ···································································· (18) 式中： 𝑧𝑚 ——与基础长宽比有关的经验值 (m)，按表4确定； 𝛼——折减系数，按表4确定； 𝛽——调整系数，按表5确定； 表4 𝑧𝑚 值与折减系数𝛼 L/b ≤1 2 3 4 ≥5 zm 11.6 12.4 12.5 12.7 13.2 α 0.42 0.49 0.53 0.60 1.00 表5 调整系数𝛽 土类 碎石 砂土 粉土 黏性土 软土 β 0.30 0.50 0.60 0.75 1.00 刚度调节装置计算 7.4.1 刚度调节装置用于桩土共同作用时，其支承刚度𝑘𝑎 的大小按照下式计算： 8 DB42/T 1801—2022 ζ 𝑘𝑐 ξ = 𝐴′ ∙𝑘 ············································································ (19) 𝐴′𝑐 = 𝑐 𝑠 𝐴𝑐 ············································································· (20) 𝑛 𝑘𝑝 ∙𝑘𝑐 𝑘𝑎 = 𝑘 𝑝 −𝑘𝑐 ·········································································· (21) 式中： ζ——桩基础分担荷载的比例系数； ξ——地基土分担荷载的比例系数； 2 𝐴′𝑐 ——实现桩土共同作用时，与每根桩协同工作的地基土面积的平均值（m ）； 3 𝑘𝑠 ——地基土的刚度系数（kN/m ）； 𝑘𝑐 ——设置刚度调节装置的基桩复合支承刚度（kN/m），由基桩支承刚度𝑘𝑝 和刚度调节装置支承刚 度𝑘𝑎 串联而成，当基桩为嵌岩端承桩时，𝑘𝑐 ≈𝑘𝑎 。 7.4.2 当刚度调节装置用于以减少建筑物差异沉降和筏板内力为目标的变刚度调平设计时，刚度调节 装置与桩基础以及地基土形成的复合支承刚度在筏板基础平面内的分布应符合 JGJ 94《建筑桩基技术 规范》的要求，必要时进行上部结构-筏板-刚度调节装置-桩-土共同作用整体分析。 7.4.3 刚度调节装置用于调节新、旧桩基不同支承刚度，共同承担上部结构荷载时，刚度调节装置支 承刚度𝑘𝑎 按下式进行计算： a) 当刚度调节装置用于调节新桩的支承刚度时 𝑄𝑜 /𝑛𝑜 𝑘𝑜𝑝 = 𝑄𝑛 /𝑛𝑛 𝑘𝑐 ································································ (22) 𝑘𝑎 = 𝑘𝑛𝑝 ∙𝑘𝑐 𝑘𝑛𝑝 −𝑘𝑐 ········································································· (23) 式中： 𝑄𝑜 ——建筑物旧桩部分承担的荷载（kN）； 𝑄𝑛 ——建筑物新桩部分承担的荷载（kN）； 𝑛𝑜 ——建筑物旧桩数量； 𝑛𝑛 ——建筑物新桩数量； 𝑘𝑜𝑝 ——建筑物旧桩的支承刚度（kN/m），通过单桩静载试验确定； 𝑘𝑐 ——设置刚度调节装置的新桩复合支承刚度（kN/m），由新桩支承刚度𝑘𝑛𝑝 和刚度调节装置支承 刚度𝑘𝑎 串联而成，新桩支承刚度亦可通过单桩静载试验确定。 b) 当刚度调节装置用于调节旧桩的支承刚度时 𝑄𝑜 /𝑛𝑜 𝑘𝑐 = 𝑄𝑛 /𝑛𝑛 𝑘𝑛𝑝 ································································ (24) 𝑘𝑎 = 𝑘𝑜𝑝 ∙𝑘𝑐 𝑘𝑜𝑝 −𝑘𝑐 ········································································· (25) 式中： 𝑘𝑛𝑝 ——建筑物新桩的支承刚度（kN/m），通过单桩静载试验确定； 𝑘𝑐 ——设置刚度调节装置的旧桩复合支承刚度（kN/m），由旧桩支承刚度𝑘𝑜𝑝 和刚度调节装置支承 刚度𝑘𝑎 串联而成，旧桩支承刚度亦可通过单桩静载试验确定。 7.4.4 刚度调节装置用于桩基支承刚度差异较大或土岩结合地基等地基土支承刚度严重不均匀的情况 时，其支承刚度按照下式计算： a) 考虑地基土作用时 𝑄𝑟 𝑛𝑟 𝑘𝑐 =𝑛 𝑄𝑤 𝑤 𝑘𝑤𝑝 +𝐴𝑤 𝑘𝑤𝑠 ································································· (26) 9 DB42/T 1801—2022 b) 不考虑地基土作用时 𝑄𝑟 𝑛𝑟 𝑘𝑐 =𝑛 𝑄𝑤 𝑤 𝑘𝑤𝑝 𝑘𝑝 ∙𝑘𝑐 𝑘𝑎 = 𝑘 𝑝 −𝑘𝑐 ········································································ (27) ·········································································· (28) 式中： 𝑄𝑟 ——相对坚硬处（或基岩面）桩基础分担的上部结构荷载标准组合值（kN）； 𝑄𝑤 ——相对软弱处桩基础或桩土体系分担的上部结构荷载标准组合值（kN）； 𝑘𝑐 ——相对坚硬处（或基岩面）设置刚度调节装置的基桩（或墩基）复合支承刚度（kN/m），由基 桩（或墩基）支承刚度𝑘𝑝 和刚度调节装置支承刚度𝑘𝑎 串联而成，当基桩（或墩基）嵌岩时，𝑘𝑐 ≈𝑘𝑎 ； 2 𝐴𝑤 ——相对软弱处需考虑地基土承载力部分的有效净面积（m ）； 𝑛𝑟 ——相对坚硬处（或基岩面）基桩数量； 𝑛𝑤 ——相对软弱处基桩数量； 𝑘𝑤𝑝 ——相对软弱处桩基础的支承刚度（kN/m）； 3 𝑘𝑤𝑠 ——相对软弱处地基土的刚度系数（kN/m ）。 7.4.5 可控刚度桩筏基础设计流程参见附 A 进行。 8 施工 一般规定 8.1.1 土方开挖时，应采取减少基底土体扰动的保护措施，机械挖土时，基底以上 300 mm～500 mm 厚 土层应采用人工挖除，严禁超挖。 8.1.2 基础施工过程中，必须保持基底干燥状态；地下水位保持在基底 500 mm 以下，地表水及时排除。 8.1.3 基础施工前应进行地基验槽，符合要求后立即浇筑 C15 或以上等级的混凝土垫层，垫层混凝土 强度达到设计强度的 70%后，进行后续工序施工。 8.1.4 桩顶刚度调节装置安装前，必须对基桩的平面位置及桩顶标高进行复核。 8.1.5 施工过程中，应对刚度调节装置采取切实可靠的保护措施，确保刚度调节装置的坐标方位和平 整度；确保变形标识杆等测试装置不受到外力冲击。 8.1.6 基础施工过程中，应有保护周边环境、工程桩、基坑支护结构、降水设施的技术措施。 8.1.7 材料及设施应符合下列规定： a) 刚度调节装置必须选用正规厂家生产的产品，必须具备出厂合格证和性能检测报告； b) 刚度调节装置的承载能力、变形能力和刚度系数应符合设计要求； c) 上盖板、底座、侧护板所使用的钢材必须有足够的刚度，上盖板、底座厚度不应少于 10 mm； d) 变形标识杆的刻度应精确，必要时作标定； e) 注浆管应保持畅通、不被堵塞或损坏； f) 基坑四周的回填密实度不低于 0.94，材料宜采用颗粒级配良好的砂石，砂石的最大粒径不宜 大于 50mm；采用粘土回填时，有机质等杂质含量不应大于 5%。 刚度调节装置施工 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 10 桩顶超灌混凝土应凿除干净，露出新鲜密实的混凝土平面。 底座的倾斜度不应大于 1%。 刚度调节装置的平面位置误差不应大于 10 mm，标高误差不应大于 5 mm。 刚度调节装置与底座之间应有可靠的限位措施；变形标识杆与底座应栓接牢固，垂直度偏差不 DB42/T 1801—2022 应大于 1%。 8.2.5 上盖板和侧护板应有可靠的固定措施，其就位后不应受到外力冲击而移动或倾斜。 8.2.6 桩顶二次浇筑混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应连续浇筑，振捣密实，混凝 土浇筑完成后应静置 30 min，抹平，收光，再复核混凝土面标高及平整度。 8.2.7 上盖板、支座及侧护板组成的空腔内除刚度调节装置、变形标识杆外不应有其他杂物，在上盖 板封口时应检查并清理干净。 8.2.8 刚度调节装置退出可调节工作状态后，基桩和筏板连接处的空腔应采用注浆法充填。注浆管应 采用镀锌钢管，数量不应少于 2 根，内径不小于 30 mm，壁厚不小于 3 mm。 8.2.9 注浆材料应选用高强、高流动以及无收缩的商品灌浆料，类型为粉体料，灌浆料的拌合按照所 购产品的说明进行，灌浆料的流动性满足 GB/T 50448《水泥基灌浆材料应用技术规范》Ⅱ类要求，强度 满足设计要求。 8.2.10 注浆前应对注浆管清洗、除锈。注浆时注浆管顶部均应设置阀门，其中一管注浆时，其余注浆 管阀门应在返浆后关闭，注满后应保持注浆压力不小于 0.5 MPa 且不少于 3 分钟。注浆结束后应将全部 注浆口阀门封闭，注浆体凝固后方可拆除。 9 检验及验收 检验 9.1.1 基坑开挖后，建设单位应会同各责任主体进行基底持力层检验。每个单体建筑，应选取不少于 3 处进行地基载荷板检测。 9.1.2 刚度调节装置的生产加工应符合设计要求，对进场使用的刚度调节装置应进行承载力、变形及 支承刚度的检验，检验数量不应少于刚度调节装置总数的 1%，且不应少于 3 个。 9.1.3 如采用人工挖孔桩，则应对开挖尺寸、中心偏移、孔壁岩土性质进行检验；人工挖孔桩终孔时， 应逐孔进行桩端持力层检验，复验孔底持力层土（岩）性及孔底虚土厚度。 9.1.4 工程桩施工完成后应进行桩身质量检验。采用低应变方法检测时，应全数进行检测；除人工挖 孔桩以外的大直径灌注桩，应进行声波透射法检测，单栋建筑检测数量不应少于总桩数的 10%，且不应 少于 10 根；对直径不小于 600 mm 的嵌岩桩应采用钻芯法检测工程桩的桩身混凝土强度、桩身完整性、 桩底沉渣厚度、持力层状况等，每单栋建筑物的检测桩数不应少于总桩数的 1%且不少于 3 根。 9.1.5 对施工完成后的工程桩竖向抗压承载力应采用静载荷试验的方法进行验收检验，单栋建筑同条 件的桩检验桩数不应少于总桩数的 1%，且不应少于 3 根；当桩数少于 50 根时，不应少于 2 根。场地存 在多栋建筑物时，对岩土工程条件相同、桩型和桩径及单桩承载力相同、桩端持力层相同及桩长相近的 桩，验收检测的数量每单栋建筑物不应少于 1 根，且不应少于总桩数的 1%；每施工单位施工的验收检 测桩不应少于 3 根。高度超过 100 m 的建筑单桩竖向抗压静载荷试验的验收检测数量应符合单栋建筑检 测要求。 9.1.6 灌注桩应按照 DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》中的规定执行。 9.1.7 对于既有桩用于新建建筑时，应增加以下检测： a) 小应变检测，数量不少于 30%且不少于 10 根； b) 大直径灌注桩应采用钻芯法检测工程桩的桩身混凝土强度、桩身完整性、桩底沉渣以及持力层 状况，每单栋建筑检测数量不少于总桩数 1%，且不少于 3 根； c) 单桩竖向抗压静荷载实验检测，检测数量不少于总桩数 1%，且不少于 3 根。 9.1.8 刚度调节装置可选用橡胶支座、碟形弹簧或刚度调节装置，并应有产品合格证书或产品性能出 厂检测报告。 9.1.9 刚度调节装置安装质量检验应满足表 6 的规定。 11 DB42/T 1801—2022 表6 刚度调节装置安装质量检验 序号 检验项目 检验指标 1 底座顶标高 误差≤5mm 2 底座平面位置 位置偏差≤10mm 3 变形标杆（可选） 螺栓连接后焊牢，螺栓接长 4 底座定位螺栓 螺栓连接后焊牢 5 二次浇筑外观 外观无瑕疵，呈圆形，偏差≤5mm 6 刚度调节装置 落于底座定位螺栓，水平不移动 7 上盖板 与底座中心重合，偏差≤5mm 8 注浆管安装 注浆管与上盖板栓接后满焊 9 注浆管接长 专用接头，如遇墙柱，90°弯头接出 10 侧护板 焊点间距≤10mm，与上盖板缝隙≤0.5mm 9.1.10 刚度调节装置安装质量检验记录可按附录 A 执行。 9.1.11 刚度调节装置的压缩量可通过位移传感器进行监测，也可通过变形标识杆直接量测。 9.1.12 对于按照本规程规定进行设计的建筑物，在其施工过程及建成后，应进行系统的沉降观测直至 建筑物沉降稳定。 9.1.13 建筑物沉降监测应委托具备资质的第三方单位进行，观测点的布置，应能全面反映建筑物地基 变形特征并结合地质情况、建筑物结构特点和荷载分布确定。 9.1.14 沉降观测次数和时间应符合下列规定：施工期间至建筑物竣工期间的沉降观测应随施工进度 进行，一般在基础底板完成后开始观测，每施工完成一层观测一次；建筑物主体封顶至装修结束前，沉 降观测宜 1-2 月进行一次，装修结束至沉降稳定宜 3-6 月观测一次。 9.1.15 地基变形的稳定标准应由沉降量和时间关系曲线判定，当最后 3 次观测的平均沉降量均不大 于 2√2倍测量中误差或平均沉降速率小于 0.01mm/d，则认为已进入沉降稳定阶段。 9.1.16 桩顶空腔的封闭应征得设计单位的同意后进行，在结构封顶、砌体完工及装修完毕后进行，具 体封闭时间应由各责任主体共同商议确定，封闭过程应注重过程监控，确保质量。 验收 9.2.1 可控协同桩筏基础验收除符合外，应包括以下资料： d) 刚度调节装置的合格证书和产品性能出厂检测报告； e) 刚度调节装置安装质量检验记录表，格式详见附录 B； f) 基槽验收记录、天然地基承载力检测报告； 9.2.2 桩顶刚度调节装置验收应符合附录 C 的要求。 9.2.3 可控协同桩筏基础验收除应符合本节规定外，应按照现行国家标准 GB 50202《建筑地基基础施 工质量验收规范》中的规定执行。 12 DB42/T 1801—2022 A A 附 录 A （资料性） 可控刚度桩筏基础设计流程 A.1 当用于大支承刚度桩桩土共同作用时，可按如下流程进行设计： a) 确定经深宽修正后的地基土承载力特征值； b) 选择桩基类型并确定单桩承载力特征值； c) 筏板的平面布置，确定筏板平面尺寸大小； d) 按公式（3）计算桩基使用数量，进行桩位平面布置； e) 按地基土承载力充分发挥时所对应的变形估算地基土的刚度系数； f) 按试桩结果估算单桩支承刚度，当为嵌岩桩时，单桩支承刚度可近似取无穷大； g) 根据桩土变形协调的原则，按公式（19）～（28）计算刚度调节装置支承刚度； h) 按规程第 5 章要求设定刚度调节装置其他各项性能参数； i) 按规程第 7.2.3、7.2.4、7.2.5 条进行承载力校核； j) 按公式（15）～（18）计算并校核基础沉降； k) 确定筏板厚度及进行配筋计算。 A.2 当用于复杂地质条件导致桩基混合支承时，可按如下流程进行设计： a) b) c) d) e) f) g) h) i) 根据地质勘查报告结果查明单体建筑平面范围内桩基支承类型； 明确不同桩基支承类型平面分布范围，并计算各平面分布范围上部结构荷载大小； 按公式（3）或公式（4）计算不同桩基支承类型平面分布范围内桩基使用数量，进行桩位平面 布置； 按试桩结果估算单桩支承刚度，当为嵌岩桩时，单桩支承刚度可近似取无穷大； 根据不同桩基支承类型平面分布区域变形协调原则，按照公式（22）～（25）计算刚度调节装 置支承刚度。如考虑地基土的承载作用，应按 C.1 条要求确定地基土各项设计参数，并在计算 中计入地基土的刚度贡献； 按规程第 5 章要求设定刚度调节装置其他各项性能参数； 按规程第 7.2.3、7.2.4、7.2.5 条进行承载力校核； 按公式（15）～（18）计算并校核基础沉降； 确定筏板厚度及进行配筋计算。 A.3 当用于变刚度调平设计时，或用于本规程第 5.2 条所述的两种及两种以上情况时，刚度调节装置支 承刚度值应同时满足各工况的设计要求，并宜根据具体情况进行上部结构-筏板-刚度调节装置-桩-土 共同作用的整体分析。 13 DB42/T 1801—2022 B B 附 录 B （资料性） 刚度调节装置安装质量检验记录 表B给出了刚度调借装置安装质量检验记录。 表 B 刚度调节装置安装质量检验记录 工程名称 设计单位 桩基类型 施工单位 监理单位 检验依据 底座标高 桩号 日期 安装： 14 底座平面 二次浇筑 上盖板 侧护板 注浆管 误差 结论 误差 结论 误差 结论 误差 结论 焊缝 缝隙 接头 接长 (mm) (√) (mm) (√) (mm) (√) (mm) (√) (√) (√) (√) (√) 校核： 检验： 变形标杆 (√) 备注 DB42/T 1801—2022 F F 附 录 C （规范性） 刚度调节装置专项验收报告 刚度调节装置专项验收报告见表B。 表 B 刚度调节装置专项验收报告 建设单位 联系人员 项目名称 联系电话 开工时间 竣工日期 基本 情况 桩基础 刚度调节装置 数量 桩径 桩基类型 数量 型号 生产单位 验收项目 验收要求 结论 底座顶标高 误差不超过±5mm。 中心位置 中心位置偏差不超过±5mm。 变形标杆 螺栓连接后焊牢，螺栓接长。 底座定位螺栓 螺栓连接后焊牢。 验 收 内 容 二次浇筑材料 比桩身混凝土高一等级，振捣密实。 二次浇筑外观 保证呈圆形，偏差不超±5mm。 刚度调节装置 落于底座定位螺栓，水平不移动。 上盖板 与底座中心重合，偏差不超±3mm。 注浆管安装 注浆管与上盖板栓接后满焊。 注浆管接长 侧护板 用螺栓接长，保证 6MPa 压力不渗水，如遇 墙、柱，用 90°弯头接出。 与上盖板点焊间距不大于 10mm，与上盖板 缝隙不大于 0.5mm。 验收结论： 建设单位： 设计单位： 生产单位： 施工单位： 监理单位： 负责人： 负责人： 负责人： 负责人： 负责人： 注： 刚度调节装置专项验收应包括①出厂性能检测报告及合格证；②安装图；③现场安装记录表等材料。 15 DB42/T 1801—2022 湖北省地方标准 可控协同桩筏基础技术规程 DB 42/T XXX-2021 条文说明 16 DB42/T 1801—2022 1 总则 可控协同桩筏基础作为一种高层建筑地基基础新技术，已经在全国得到一定规模的推广使用，实践 证明取得显著的经济效益和社会效益。在设计与施工过程中要实现安全适用、技术先进、经济合理、确 保质量的目标，需综合考虑以下因素： a) 地质条件。建设场地的工程地质条件和水文地质条件，包括土层分布特征和岩性、土性、地下 水赋存状态与水质等，是决定是否使用可控协同桩筏基础以及能否做好可控协同桩筏基础设 计与施工的关键因素。因此，场地勘察资料的完整、可靠、准确，以及设计和施工者对于勘察 资料做出正确理解和应用均非常重要。 b) 上部结构类型、使用功能与荷载特征。不同的上部结构类型对于抵抗或适应桩基础差异沉降的 性能不同。另外建筑物使用功能是确定桩基础设计等级的依据之一，也在一定程度上决定了建 筑物荷载分布特征，而荷载的大小与分布情况是确定桩型、桩的几何参数、刚度调节装置的设 计参数以及桩基支承刚度的分布规律所应考虑的主要因素。 c) 施工技术条件与环境。桩基础在满足设计要求的前提下，应注意成桩设备与工艺的现有条件， 力求做到技术先进、实际可行和质量可靠。同时应综合考虑桩基础在施工过程中对地基土承载 性能和周边环境的影响。 d) 注重概念设计。可控协同桩筏基础的概念设计应在现行相关规范框架范围内，考虑桩、土、筏 板、刚度调节装置以及上部结构相互作用对于基础承载力和变形的影响，以实现满足荷载和抗 力整体平衡和局部平衡的同时，降低桩基础的使用数量，最大程度减小差异沉降，降低筏板内 力和上部结构次应力的目标。 5 基本规定 5.1-5.2 可控协同桩筏基础主要适用于以下情况： a) 考虑桩土共同作用但桩土变形不协调的情况。 正常情况下，桩土的支承刚度存在显著的差异，因此要实现桩土共同作用，则必须要保证桩土的变 形协调。软土地区的桩基础，持力层性质一般，可通过人为使桩顶荷载接近或达到桩基极限承载力，使 其发生向下“刺入变形”的方式，来协调桩土变形。非软土地区的桩基础，桩端可以入岩或持力层性质良 好，支承刚度较大，由于桩无法向下“刺入变形”或“刺入变形”量很小，如不采取一定的措施，桩土变形 往往无法协调，共同作用亦无法实现。此时比软土地区更有利用价值的良好天然地基弃之不用，极为可 惜。 为了解决非软土地区支承刚度较大的桩基础较难实现桩土共同作用的难题，近年来南京工业大学 在厦门地区开创性地提出可控协同桩筏基础概念，该桩筏基础通过在桩顶与筏板之间设置刚度调节装 置，优化与调整桩基支承刚度，使桩基的支承刚度与地基土支承刚度相匹配，从而保证桩土变形协调， 最终实现桩土始终发挥作用，同步承担上部结构荷载的目标。虽然均是考虑桩土共同作用，充分发挥地 基土承载潜力，但常规意义上的复合桩基与可控协同桩筏基础的作用机理有显著差异，具体如图1所示。 17 DB42/T 1801—2022 Q Q 1 1 5 3 3 2 6 4 7 a）常规复合桩基 b）可控协同桩筏基础 1—筏板；2—桩；3—桩间土；4—桩端刺入量；5—刚度调节装置；6—端承型桩；7—低压缩或不可压缩土层 图1 可控协同桩筏基础和常规复合桩基共同作用模式对比示意图 b) 以减小差异沉降和筏板（承台）内力为目标，需要进行变刚度调平设计，如基桩支承刚度差异 大等情况。 多年的理论研究与工程实践表明，差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、板厚与配筋增 加的根源所在。因此，无论是单幢高层还是大底盘多塔结构，考虑建筑物上部结构－基础（桩筏）－地 基的共同作用下，保证建筑物筏板的差异沉降接近或等于零，是建筑物基础乃至上部结构保持最优状态 的根本。 土与结构物共同作用研究表明，不同的上部结构、基础（桩筏）与地基的刚度分布均会对建筑物的 内力与变形产生影响。上部结构由于受到使用功能的制约，一般很难对其进行调整。筏板和其它形式基 础，可通过变化厚度、设置肋梁、缩小墙距（箱基）等方法来调整基础刚度分布，但是效果并不明显， 付出的代价却很大。因此对地基与桩基构成的支承体的支承刚度进行可控、合理的优化与调整才是差异 沉降控制设计最有效的方法。JGJ 94《建筑桩基技术规范》建议的变刚度调平设计主要通过调整桩径、 桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布，本规程采用可控协同桩筏基础的概念，通过刚度调节装置来对整 个基础的支承刚度分布按需要进行较精确的人为调控与优化，达到建筑物零差异沉降的目标，另外刚度 调节装置不受任何地质条件和上部结构形式的束缚，具有广泛的适应性。可控协同桩筏基础的变刚度调 平设计示意如图2（a）所示。 Q Q Q 2 1 2 2 6 6 6 7 5 4 8 9 3 a）变刚度调平设计 b）旧桩重新利用 c）特殊地质条件 1—不同支承刚度的刚度调节装置；2—筏板；3—工程桩；4—大刚度基桩；5—小刚度基桩；6—刚度调节装置；7— 端承桩；8—摩擦桩；9—孤石 18 DB42/T 1801—2022 图 2 可控协同桩筏基础应用范围示意图 c) 考虑建筑物旧桩基的承载潜力，新、旧桩共同承担建筑物荷载但变形不协调的情况。 目前桩基被大量使用，建筑物拆除时，由于土体固结作用，遗留在地基中完好的旧桩和新桩支承刚 度相差悬殊，很难再利用，不仅浪费而且给新桩的施工带来巨大的困难。可以预见，随着社会的进一步 发展，这个问题将越来越普遍也越来越严重。如果通过在桩端设置刚度调节装置，协调新旧桩的变形， 实现新旧桩的共同作用，则完全可能解决上述问题。因此可控协同桩筏基础不仅可以解决建筑物旧桩给 新桩施工带来的困难，而且通过对旧桩的利用还可以取得良好的经济效益。建筑物新、旧桩基共同承担 结构荷载示意如图2（b）所示。 特殊地质条件下的桩筏基础。 花岗岩残积土地区的典型地质条件就是土中经常会残留大小不一、数量众多且随机分布的球状孤 石，即使桩数较少，桩基施工仍需穿越孤石，不仅非常困难，而且耗时耗力。而对于可控协同桩筏基础 来说，设置的刚度调节装置能协调不同支承条件下的桩土变形（不同受力性能的桩基共存），故桩基施 工过程中如遇孤石，则直接将桩支承于孤石之上，如不遇孤石则桩长按设计要求正常成桩，这样即使地 质条件再复杂也便于桩基施工。除了花岗岩残积土中残留孤石的情况外，地基支承刚度分布不均匀的土 岩组合地基、岩溶地基以及基岩面起伏较大的复杂地质条件均可采用可控协同桩筏基础形式，具体如图 2（c）所示。 可控协同桩筏基础中刚度调节装置具有相当的自适应性，设计合理，可以适用于以上两种或多种情 况的组合，目前也已经有多项成功的工程实践。 5.7 决定桩基础桩型和成桩工艺的因素众多，设计与施工者在具体实施时，可结合当地的成熟经验，参 考现行规范和标准，综合决定。一般来说灌注桩单桩承载力较大，同时可结合桩端扩大头、桩端（侧） 后注浆等技术手段，可实现用尽量少的桩数即可满足设计要求，从而达到节约造价的目的。另外灌注桩 还具有土层适应性强，施工时没有挤土效应，对地基土扰动较少，有利于地基土的保护等优点，因此可 控协同桩筏基础的桩型本规程推荐使用灌注桩。 5.8 刚度调节装置工作期间，作为调节基桩支承刚度和支承建筑物重量的主要部件，必须具有“大吨位” 和“大变形”。为确保调节的可靠性和有效性，变形调节装置最终承载力不应小于设计要求的桩身承载力， 通常情况下不应小于 5000 kN；当刚度调节装置用于桩土共同作用时，其有效调节变形量不应小于地基 土在设计承载力作用下的变形量，且应留有足够富余量，宜取 1.5 倍以上。当刚度调节装置用于调节建 筑物基础差异沉降时，其有效调节变形量不应小于差异沉降量的 2 倍。 a) 橡胶支座 b) 碟形弹簧 c)刚度调节器 图 3 刚度调节装置的种类 19 DB42/T 1801—2022 kd k=k d/2 k=2k d kd kd kd kd kd kd kd a）串联 b）并联 图 4 刚度调节装置的串、并联组合 目前满足上述要求并经工程实践多次验证可行的刚度调节装置主要有这几种形式（如图3所示）： 1、橡胶支座；2、碟型弹簧；3、刚度调节器，其它形式的各种装置不适用本规程。上述刚度调节装置 根据受荷大小和变形能力的需要，可进行串联或并联组合，以更好地满足设计的需求（如图4所示）。 5.1.9 刚度调节装置荷载-位移受力曲线呈线性特征，能优化桩筏基础受力性能，简化设计计算过程， 而且使调节装置的受力更加明确可靠，本设计规程的设计与计算内容均是基于刚度调节装置的上述特 征。为防止刚度调节装置在受荷过程中意外退出工作，必须保证刚度调节装置在受荷过程中，荷载-位 移受力曲线不能出现回折现象，如图5所示。 Q 1 2 s 1—正常曲线；2—回折曲线 图 5 荷载-位移受力曲线回折示意图 5.12 刚度调节装置虽为临时性结构构件，但其通常需在地下环境、高应力状态下连续工作3-5年时间， 因此必须确保这段时间内刚度调节装置不发生影响其工作性能的腐蚀。 5.13 在确定基础的埋置深度时，必须满足地基承载力、变形和稳定性的要求。另外一定埋置深度才能 保证基础的抗倾覆和抗滑移稳定性，也能使地基土的承载力得到充分发挥。考虑到可控协同桩筏基础桩 可提供抗拔力的连接构造较复杂且造价偏高，通常按不提供抗拔力的连接构造考虑，此时建筑物基础埋 深宜按天然地基或复合地基的基础埋置深度要求来确定。当可控协同桩筏基础按提供抗拔力的连接构 造设置时，其基础埋深仍可按照桩基础的要求执行。 6 可控协同桩筏基础构造 6.1 基桩构造 20 DB42/T 1801—2022 6.1.1 关于桩端持力层选择和进入持力层的深度要求是影响基桩承载力能否有效发挥的关键因素。本 条是根据JGJ 94《建筑桩基技术规范》及DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》相应要求并结合地方经 验综合确定的，部分要求高于JGJ 94《建筑桩基技术规范》。 6.2 筏板构造 6.2.1 和常规桩筏基础相比，可控协同桩筏基础本身对筏板的构造并无特别要求，但是从方便施工和有 利于保护地基土不受施工扰动的角度来说，宜优先采用平板式筏基，不宜采用梁肋朝下的梁板式筏基。 6.3 桩筏连接构造 6.3.1 满足本条要求的可控协同桩筏基础的桩筏连接构造，建议按图6所示的三台刚度调节装置并联于 灌注桩顶设计，有护壁的灌注桩桩筏连接构造建议按图8所示。 5 1 3 4 2 22 14 13 13 11 12 16 15 ≥300mm 7 8 18 ≥400mm 6 100 60 50 10 9 19 17 20 21 d a）剖面示意图 1—防水用堵头；2—注浆管；3—变形标识杆（可选）；4—注浆管；5—筏板；6—垫层；7—倒滤层（可选）；8— 土工布（可选）；9—砖胎膜；10—填砂；11—侧护板；12—底座；13—刚度调节装置；14—空腔；15—基桩顶面；16— 筏板底面；17—主筋；18—受力筋；19—第一次浇捣混凝土面；20—二次浇捣混凝土；21—基桩；22—上盖板 1 2 4 3 mm 180 500mm b）平面示意图 1—空腔；2—定位螺栓；3—10 mm厚钢板；4—L40×4角钢 图 6 桩筏连接构造示意图（无护壁灌注桩） 21 DB42/T 1801—2022 7设计计算 7.1 地基、基础承载力确定 7.1.1 地基承载力特征值的确定在条件允许的前提下应优先考虑采用载荷试验来确定，当载荷试验条 件不允许时，可采用其它原位测试、公式计算和理论分析等方法，但至少应通过两种以上的方法互相印 证。 7.2 地基、基础承载力校核 7.2.1 按本条公式计算桩基数量时，必须确保地基土承载力得到充分发挥，桩、土在受荷过程中始终共 同分担荷载，这与其它形式的桩土共同作用理论中需考虑地基土承载力发挥程度有显著不同。可控协同 桩筏基础用于实现桩土共同作用时，桩、土支承刚度差异由刚度调节装置协调，故可以满足上述要求， 在正常使用过程中桩基承担的平均荷载基本为基桩竖向承载力特征值。 7.2.2 当可控协同桩筏基础不考虑桩土共同作用时，其桩数的确定方法同常规桩基。 7.3 地基、基础沉降计算 7.3.2 本规程中地基土刚度系数𝑘𝑠 主要用来计算刚度调节装置的刚度，影响地基土刚度系数𝑘𝑠 值的因 素包括：土的类型、基础埋深、基础底面积的形状、基础的刚度及荷载作用的时间等因素。试验表明， 在相同压力作用下，地基土刚度系数𝑘𝑠 随基础宽度的增加而减小，在基底压力和基底面积相同的情况下， 矩形基础下土的𝑘𝑠 值比方形的大。对于同一基础，土的ks值随埋置深度的增加而增大。试验还表明，粘 性土的𝑘𝑠 值随作用时间的增长而减小。因此，𝑘𝑠 值不是一个常量，它的确定是一个较复杂的问题，有一 定的经验性。本规程中𝑘𝑠 值的大小应主要反应基础影响深度范围内地基土的性质，设计人员在较准确估 算建筑物基础平均沉降的情况下，地基土刚度系数𝑘𝑠 可按地基土所受实际荷载以及在该荷载作用下地基 土产生的沉降计算得到。设计人员也可在岩土勘察委托书中明确勘察单位提供拟作为持力层的地基土 𝑘𝑠 值，以便实际设计过程中采用。 7.3.3 本条给出的是计算可控协同桩筏基础沉降的一般公式𝑆 = 𝑆𝑠 或𝑆 = 𝑆𝑎 + 𝑆𝑝 。其中，𝑆𝑠 为地基土承 担荷载引起的沉降，已实施可控协同桩筏基础工程实践表明，按变形模量计算地基沉降较为准确，故建 议取土的变形模量，按筏型基础进行计算。另外桩基的存在客观上起到了减小基础沉降的作用，此处没 有考虑，基于偏安全的考虑；𝑆𝑝 为桩基承担荷载引起的沉降量，严格意义上应再加上桩身的弹性压缩量， 但通常可忽略。当桩基为嵌岩端承桩时，𝑆𝑝 近似等于零；𝑆𝑎 为刚度调节装置的压缩量。 与天然地基以及常规桩基相比，可控协同桩筏基础的沉降计算相对复杂，影响其沉降特性的因素也 较多，但根据可控协同桩筏基础的工作机理，在其承载的全过程中，设置刚度调节装置的基桩与地基土 的变形始终是协调的，因此建议按照计算地基土沉降𝑆𝑠 的方式来计算整体桩筏基础的沉降，避免了可控 协同桩筏基础较复杂的受力过程。 当基桩中部分为嵌岩桩，部分为非嵌岩端承桩（即建筑物下部分布有不同支承刚度的桩基），并且 在成桩前不能对各桩准确定性（分类）与定量（桩长），此时可控协同桩筏基础的沉降计算更为复杂， 宜通过桩-土-刚度调节装置-筏板共同作用的整体分析对沉降计算进行校核。 高层建筑桩筏基础的沉降计算与一般中小型基础有所不同，高层建筑除具有基础面积大、埋置深的 特点外，还需考虑基坑开挖引起的地基回弹等因素的影响。除按本规程建议的方法外，设计人员还可以 根据工程的具体情况选择其它方法进行沉降计算，进行比较，相互验证。 7.4 刚度调节装置计算 22 DB42/T 1801—2022 7.4.1 刚度调节装置支承刚度的大小是否合理，直接决定了可控协同桩筏基础的设计和应用能否成功， 刚度调节装置支承刚度的大小，应根据其具体应用情况，分别计算。当刚度调节装置用于实现端承型桩 基桩土共同作用时，为保证桩、土在相应荷载作用下的变形协调，就必须使桩、土的支承刚度协调。桩 筏基础中桩和地基土分别可看做一些桩弹簧和若干土弹簧，与每根桩弹簧匹配的土弹簧数量可通过基 底总面积除以总桩数来近似求得，具体如图9（a）和（b）所示。从图9可以看出，当桩弹簧和与之配套 的土弹簧刚度相匹配时，桩、土变形协调，可保证共同承担荷载。 Q 1 2 a） b） 1—桩弹簧；2—土弹簧 图 9 桩土共同作用简化示意图 7.4.2 桩筏基础的变刚度调平应注重概念设计，当桩土支承刚度分布不能或较难通过变桩长、变桩径、 变桩距等方法来调整时，可直接通过刚度调节装置来实现。刚度调节装置与基桩串联后形成的复合单桩 与土的支承刚度在筏板平面内的分布规律仍应遵守JGJ 94《建筑桩基技术规范》第3.1.8条的规定。 7.4.3 新、旧桩基共同承担上部结构荷载所面临的最大问题是两者的支承刚度有较大悬殊，如不处理， 会给建筑物带来差异沉降和筏板内力过大的问题。目前对于此类问题的常规处理方法主要是清除或者 截断处理：拔除耗时、耗力，拔除后的桩孔需回填，且对原场地造成严重侵扰；将筏板底向下一定范围 内的旧桩截断，然后通过砂石回填，当新桩位与旧桩位冲突时，除了新桩避让旧桩外别无它法。以上方 法不仅不能从根本上解决问题，而且造成极大的浪费。对于新、旧桩支承刚度悬殊的问题，可直接通过 刚度调节装置来协调，通常情况下旧桩支承刚度大，可通过在桩顶串联调节装置，串联后的旧桩与新桩 在各自荷载作用下保证变形协调即可。当新桩支承刚度大时亦可采用相同的方法实现。 7.4.4 地基岩石面起伏较大或土岩结合地基等地基土支承刚度严重不均匀的情况时，若采用可控协同 桩筏基础，当基岩外露时，必须采取措施（如虚铺的砂垫层或泡沫软垫层等）隔离基岩与筏板的直接接 触，以保证刚度调节装置的有效工作。 8施工 8.1 一般规定 8.1.1-8.1.7 可控协同桩筏基础与常规桩筏基础在施工过程中的差异主要集中在两点：一是刚度调节 装置的施工，施工时应严格按照本规程的规定执行，保证做到刚度调节装置的受力可靠和桩端后浇注混 凝土的质量满足要求；二是应采取有效措施保证地基土在土方开挖以及基础施工过程中不被扰动，这一 点在刚度调节装置桩筏基础用于桩土共同作用，充分发挥和利用地基土承载力时，尤其重要。 8.2 刚度调节装置施工 8.2.1-8.2.8 桩顶刚度调节装置的施工可参考以下安装流程进行： 23 DB42/T 1801—2022 桩头清理 底座定位 安装 桩顶二次 浇筑 刚度调节 装置安放 变形标杆 安装 侧板与盖板 安装 空腔注浆 封闭 图 10 刚度调节装置安装流程 1) 桩头清理。桩顶标高超过设计标高的基桩，超出部分应去除。为方便刚度调节装置底座的固定 安装，应保留基桩中的竖向受力钢筋高出设计标高约 150 mm 并向内弯曲，当桩顶标高低于设 计标高时，应用相同直径和等级的钢筋将基桩竖向受力钢筋引至高出设计标高 150 mm 左右。 由于桩顶需要进行混凝土的二次浇筑，因此桩头的清理应严格按照二次浇筑的要求进行，对于 薄弱混凝土层或个别突出骨料应用风镐凿去，并用钢丝刷或压力水洗刷以保证桩头的清洁。 a）底座定位安装 c）刚度调节装置安装 b）桩顶二次浇筑 d）侧护板与盖板安装 图 11 刚度调节装置安装示意图 2) 刚度调节装置下底座定位安装。 由于单个刚度调节装置的最大承受荷载可能达到 5000kN 以上， 因此为了防止桩顶混凝土的局部压碎，在每个刚度调节装置的下面设置底座，底座下设置 4 根 直径不小于 12 mm 长度不小于 250 mm 的构造钢筋，底座下后浇混凝土中设两层构造钢筋网。 底座垫板的直径适当大于刚度调节装置直径，以分担扩散刚度调节装置的压力作用，具体尺寸 可按照荷载和混凝土等级复核。另外为方便刚度调节装置的快速安装，宜在每个底座的中心设 置定位螺母。 具体安装时应严格控制刚度调节装置底座的标高，整个底座通过底座构造钢筋与基桩竖向受力钢 筋焊接固定，焊点不少于6个，以保证底座在二次浇筑过程中不被扰动偏位。具体如图11(a)所示。 3) 桩顶混凝土二次浇筑。刚度调节装置底座安装完毕后，将桩顶清理干净并用水湿润后进行桩顶 混凝土的二次浇筑。二次浇筑的混凝土宜比桩身混凝土高一等级，应充分振捣密实，24 小时 后方可拆模，具体如图 11(b)所示。 4) 刚度调节装置安放。安装时，应注意区分刚度调节装置的正反。刚度调节装置下盖板底设置有 Φ25mm 的定位孔，安装时可据此进行定位，以防止水平移位。刚度调节装置定位安放后的外观 如图 11(c)所示。 24 DB42/T 1801—2022 5) 变形标识杆安装。刚度调节装置的荷载-位移受力曲线近似呈线性特征，如果能够测得刚度调 节装置的绝对变形量，便可推知基桩所承担的荷载，不仅可以对刚度调节装置的工作状态进行 充分的了解，而且可以与设计值相互验证。基于这样的考虑，底座中间设置了变形标识杆，该 变形标识杆可直观量测到刚度调节装置的绝对变形压缩量。这里应该特别指出，上述变形标识 杆测出的变形值为刚度调节装置的绝对变形量，勿与建筑物的沉降量相混淆。当基桩为嵌岩端 承桩，桩端沉降可忽略不计时，上述两值可近似相等。 6) 刚度调节装置侧护板与上盖板安装。刚度调节装置侧护板与上盖板的主要作用是将刚度调节 装置封闭在独立的空间里，在建筑物沉降稳定前，确保刚度调节装置正常发挥作用，不受混凝 土或其他异物侵扰影响。侧护板与上盖板安装完成后的桩顶外观如图 11(d)所示。建筑物的沉 降发展过程大约为 2-3 年，在建筑物沉降稳定后，可通过上盖板上设置的注浆孔将刚度调节装 置间的空腔注浆封闭，增加桩顶的耐久性。 8.2.9-8.2.10 ①注浆料选择。桩顶空腔注浆无法振捣，注浆料必须保证较高的流动性，且具有自密实 和微膨胀的效果，宜选用商品灌浆料；②除锈、清洗。当注浆管有锈迹时，可采用特制钢丝刷人工除锈， 并清洗注浆管中的泥沙，必要时可加入化学除锈试剂。人工除锈完成后用高压水清洗注浆管；③抽水、 洗孔。采用自吸泵或真空泵排出桩顶空腔中地下水，保证桩顶注浆的注浆质量。抽水后开始洗孔，洗孔 宜采用1:1水泥净浆，当管口有水泥浆返回时，即可停止洗孔。④注浆。为保证注浆效果，宜将注浆管 接高至底板面以上0.5 m并宜设置阀门，当一个管在注浆时，其余管的阀门应在返浆后关闭，同时进行 0.5 MPa压力注浆。完成注浆并稳压2 min后进行封闭，待注浆体凝固后方可拆除阀门。⑤注浆管清除。 注浆完成后一个星期，在管底筏板表面凿50 mm深直径100 mm的圆形小坑，将注浆管割断并用钢板焊接封 闭，封闭后的小坑用砂浆修补。 9检验与验收 9.1 检验 可控协同桩筏基础的质量检查应遵守现行湖北省标准DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》和行业 标准JGJ 106《建筑基桩检测技术规范》的相关标准执行。对于具体的监测项目，如条件允许，除此处 规定的沉降观测外，本规程建议增加深层沉降、基底土反力、桩顶反力以及刚度调节装置反力等监测内 容。详实、可靠的现场监测结果对验证和完善可控协同桩筏基础设计理论有重要的理论与实践意义。 9.2 验收 9.2.1-9.2.3 验收主要包括地基土、桩基、刚度调节装置三部分内容，其中地基土与桩基部分可参照 GB 50202《建筑地基基础施工质量验收规范》及 DB42/ 242《建筑地基基础技术规范》执行，刚度调节 装置验收应严格按照设计要求进行。 25 DB42/T 1801—2022 附录 A A.1 为说明可控刚度桩筏基础应用于复杂地质条件下桩基混合支承的设计过程，以某高层建筑为 例，叙述如下。 a) 工程概况及地质条件 某高层建筑群，其中，13#楼地上为26层，总建筑高度为79.5 m，设有两层地下室，上部结构荷载标 准组合值380000 kN。项目场地属岩溶、土洞等不良地质作用强烈发育的区域，地下溶洞分布大小不一， 场地内土层具有垂直方向状态变化大，水平方向厚度变化大的特点，如图A.1所示。为了解决场地地质 条件复杂以及建筑物差异沉降问题，项目采用可控刚度桩筏基础进行设计，以端承型桩与摩擦型桩共存 的混合支承桩基础共同承担上部结构荷载。 13-8 标高 (m) 13-9 332.75 330 13-10 332.58 1 3.20 杂填土 2 9.50 1 杂填土 1.30 3.20 8.20 2 2-2 2-2 1 杂填土 1.20 332.52 1 杂填土 含卵石粉质粘土 13-14 13-15 332.51 332.64 杂填土 杂填土 1 1 1.10 含卵石粉质粘土 2-1 4 7.10 6.60 含碎砾石粉质粘土 2 17.80 4 4 4 含碎砾石粉质粘土 4 290 4 285 4 杂填土 1 2 13-7 13-19 13-6 2.40 333.77 1 杂填土 2.20 粉质粘土 杂填土 2.30 1 2 4 含碎砾石粉质粘土 4 含碎砾石粉质粘土 4 含碎砾石粉质粘土 4 含碎砾石粉质粘土 325 320 315 19.80 23.80 24.60 26.20 4 中风化灰岩 32.60 33.10 含碎砾石粉质粘土 27.50 27.20 28.80 含碎砾石粉质粘土 含碎砾石粉质粘土 6 土洞 24.60 6 中风化灰岩 310 305 中风化灰岩 300 31.26 32.94 34.44 295 含碎砾石粉质粘土 40.90 含碎砾石粉质粘土 5 破碎灰岩 溶洞 5-1 溶洞 290 43.20 含碎砾石粉质粘土 47.90 48.90 44.90 45.70 46.10 49.30 46.20 47.20 溶洞 285 280 280 58.40 59.20 中风化灰岩 60.30 270 265 溶洞 260 71.80 72.40 74.60 255 62.50 73.20 81.78 79.90 80.60 81.20 2.93 275 60.73 中风化灰岩 270 265 中风化灰岩 69.37 260 73.71 255 78.70 250 82.01 2.94 6 中风化灰岩 中风化灰岩 65.51 6 中风化灰岩 73.83 80.10 80.50 83.21 4.01 6 67.50 74.20 76.50 83.12 63.10 63.50 6 76.10 中风化灰岩 81.79 3.07 66.70 6 59.10 溶洞 66.60 67.70 溶洞 80.90 水平间距(m) 57.20 64.30 64.80 66.20 76.30 中风化灰岩 77.50 60.70 61.50 中风化灰岩 61.30 61.80 62.70 64.50 54.30 溶洞 54.40 55.20 56.60 58.80 60.20 55.80 56.70 275 250 330 含碎砾石粉质粘土 4-2 4 335 7.10 含碎砾石粉质粘土 含碎砾石粉质粘土 334.17 杂填土 2.50 粉质粘土 5.30 粉质粘土 27.40 4 29.80 39.50 1 21.10 粉质粘土 295 1.80 9.70 2 19.80 300 杂填土 筏板顶标高 筏板底标高 22.60 305 4 粉质粘土 粉质粘土 20.80 2 1 杂填土1.40 333.74 333.39 333.23 332.72 1 13-18 13-17 13-16 2.10 2 10.20 泥炭质土 21.30 1.30 2.80 2-1 粉质粘土 粉质粘土 泥炭质土 310 2 13-13 332.48 332.39 1.30 粉质粘土 320 315 杂填土 13-12 13-11 332.50 1 3.20 5.70 325 5 3.88 破碎灰岩 2.88 4.55 2.96 6.35 3.89 2.75 2.94 3.62 图 A.1 莲塘小区项目场地典型地质剖面图 b) 地基承载力确定、桩基承载力确定以及筏板的平面布置 经现场载荷板试验确定，地基承载力特征值不小于390 kPa，设计时取390 kPa。桩型采用钻孔灌注 桩，摩擦桩桩径为1.2 m，持力层为含碎砾石粉质粘土，桩端进行后注浆，试验得到的摩擦桩单桩承载力 特征值为6200 kN；端承桩桩径为1 m，端承桩均为嵌岩桩，其单桩承载力由桩身强度控制，端承桩顶部 设置专门研制的刚度调节装置。筏板的布置原则与天然地基下的筏板布置原则相同，筏板平面投影面积 为930平方米。 c) 桩基数量及平面布置 依据计算结果以及上部荷载分布情况，实际布桩91根，具体如图A.2所示。 d) 地基土及桩基支承刚度计算 3 依据现场试验以及当地经验，项目地基土的刚度系数最终取为3000 kN/m ，嵌岩桩单桩支承刚度取 为无穷大。 图 A.2 莲塘小区 13#楼基础桩位平面布置图 e) 26 刚度调节装置的设计 DB42/T 1801—2022 依据公式（20），计算得到桩顶刚度调节装置支承刚度150000 kN/m。 f) 建筑物沉降计算、桩身强度复核以及筏板的设计 在本项目中，建筑物沉降可按公式（15）计算，桩身强度复核方法同传统桩基；确定筏板厚度为1.6 m，采用软件进行配筋计算，同时复核桩土的反力情况。 g) 应用效果 该建筑2017年3月开始施工，2017年11月结构封顶，结构封顶时，建筑物平均沉降仅约13 mm，差异 沉降更是不足2 mm，与设计目标一致。本项目通过设置刚度调节装置实现了岩溶地区混合支承桩基础的 应用，应用效果良好，社会效益显著。 图 A.3 莲塘小区 13#楼沉降随时间的变化曲线 A.2 为说明可控刚度桩筏基础应用于大支承刚度桩桩土共同工作以及变刚度调平的设计过程，以 某高层建筑为例，叙述如下。 a) 工程概况及地质条件 某高层建筑，地上37层，总结构高度115米，设有两层地下室，上部结构荷载标准组合值为1060000 kN。项目场地为山麓斜坡堆积阶地，地势较平缓开阔，典型地质剖面如图A.4所示。为了充分发挥场地 内地基土的承载潜力，同时进行变刚度调平设计，项目采用可控刚度桩筏基础方案。 5 ZK14 3.67 ZK13 3.49 ZK15 3.75 2.20 1a 杂填土 3.30 -5 BK9 3.84 2 淤泥 2.50 3.40 3 粉质黏土4.30 7.40 筏板所在土层 4b 残积砂质粘性土 -15 21.30 孤石 -25 30.70 31.70 38.10 39.40 40.90 -35 孤石 -45 49.00 53.40 -55 60.00 23.50 2 5b 全风化花岗岩 37.10 23.90 26.50 34.80 38.30 6b-1 散体状强风化花岗岩 桩端持力层 53.00 6b-2 碎块状强风化花岗岩 58.50 7b 中风化花岗岩 64.50 51.80 51.10 56.50 62.60 61.70 63.30 -65 水平间距(m) 钻孔深度(m) 60.00 水位深度(m) 1.30 标高(m) 2.19 图 A.4 b) 14.46 14.15 7.42 6.96 64.50 62.60 63.30 1.60 1.60 1.60 2.07 2.15 2.24 项目场地典型地质剖面图 地基承载力确定、桩基承载力确定以及筏板的平面布置 27 DB42/T 1801—2022 经现场载荷板试验以及深宽修正，地基承载力特征值取350 kPa。桩型选取冲钻孔灌注桩，桩端以散 体状强风化花岗岩作为持力层，桩径1.1 m，桩长约30 m，试验所得单桩承载力特征值约为3870 kN，每根 2 桩的顶部设置刚度调节装置。筏板按建筑物结构外轴线外扩2.5 m考虑，筏板平面投影面积为2200 m 。 c) 桩基数量及平面布置 根据公式（3）计算所需桩数不少于85根，实际布桩113根。 d) 地基土及桩基支承刚度计算 3 依据现场试验以及当地经验，项目地基土的刚度系数取10000 kN/m ，单桩支承刚度取460000 kN/m。 e) 刚度调节装置的设计 根据7.4.3条，计算得到桩顶刚度调节装置支承刚度180000 kN/m。考虑到基底残积砂质粘性土层在 施工时易扰动，可能会使地基刚度系数值少量下降；同时，由于在核心筒位置处荷载较大，为使基底土 压力分布更加均匀，依据数值分析结果适当修正刚度调节装置的支承刚度，最终确定核心筒位置刚度调 节装置的支承刚度取为180000 kN/m，其余位置刚度调节装置的支承刚度取为120000 kN/m，具体布置如 图A.5所示。 图 A.5 刚度调节装置平面布置示意图 f) 建筑物沉降计算、桩身强度复核以及筏板的设计 在本项目中，建筑物沉降可按公式（15）计算，桩身强度复核方法同传统桩基；采用软件进行筏板 配筋计算，同时复核桩土的反力情况。 g) 应用效果 该建筑2012年2月开始施工，2013年9月结构封顶，结构封顶时，建筑物平均沉降约25 mm，差异沉降 最大值仅约6.8 mm，实测地基土分担上部结构荷载达到64%，与设计目标一致。本项目通过设置桩顶刚 度调节装置不仅使得大支承刚度桩桩土共同作用，还实现了桩筏基础的变刚度调平，通过刚度调节装置 实现变刚度调平与变桩长、变桩距以及变桩径的常规手段有着本质差别，它不受地质条件和上部结构形 式的影响，具有更大的适用性。 （a） 差异沉降 图 A.6 七星公馆项目基础沉降情况 28 （b）平均沉降 DB42/T 1801—2022 29