05樁基礎基礎工程ppt課件

1、2022-5-41Hunan University4.樁基礎 基礎工程基礎工程 電子教案電子教案研制單位：湖南大學土木工程學院研制單位：湖南大學土木工程學院2022-5-42Hunan University4.樁基礎2022-5-43Hunan University4.樁基礎圖圖4.14.1樁基礎的應用樁基礎的應用4.1 4.1 類型及適用條件類型及適用條件2022-5-44Hunan University4.樁基礎圖圖4.2 4.2 單樁、群樁基礎、基樁單樁、群樁基礎、基樁4.1 4.1 類型及適用條件類型及適用條件2022-5-45Hunan University4.樁基礎組成：基樁和連接

2、于樁頂?shù)某信_。組成：基樁和連接于樁頂?shù)某信_。作用：將上部結構荷載通過承臺作用：將上部結構荷載通過承臺傳遞給樁基礎，再由樁傳遞到地傳遞給樁基礎，再由樁傳遞到地基土持力層）基土持力層） 。特點：承載力高、穩(wěn)定性好、沉特點：承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機械化施工、降量小而均勻、便于機械化施工、適應性強。適應性強。4.1.1 4.1.1 組成、作用與特點組成、作用與特點圖圖4.3 4.3 低承臺樁基示意圖低承臺樁基示意圖2022-5-46Hunan University4.樁基礎n 按承載性狀分按承載性狀分( (荷載傳遞方式荷載傳遞方式) ) ：摩擦樁與端承樁：摩擦樁與端承樁n 按施工方法

3、分：按施工方法分：n 預制樁混凝土預制樁、鋼樁、木樁）預制樁混凝土預制樁、鋼樁、木樁）n 灌注樁沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁）灌注樁沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁）n 按樁的設置效應分：按樁的設置效應分： 擠土樁、部分擠土樁、部分擠擠土樁、部分擠土樁、部分擠土樁土樁4.1.2 4.1.2 樁基的分類樁基的分類2022-5-47Hunan University4.樁基礎按承載性狀分類荷載傳遞方式）按承載性狀分類荷載傳遞方式）摩擦型樁摩擦型樁摩摩 擦擦 樁樁端承摩擦樁端承摩擦樁端承型樁端承型樁端端 承承 樁樁摩擦端承樁摩擦端承樁2022-5-48Hunan University4.樁基礎

4、n 傳力方式n 樁側及樁端土層不同n 沉降量大小：一般摩擦型樁沉降較大，而端承型樁 沉降較小。n 群樁效應：一般摩擦型樁群樁效應大，端承型樁群樁效應小。2022-5-49Hunan University4.樁基礎分為預制樁和灌注樁兩類。分為預制樁和灌注樁兩類。預制樁預制樁在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，用沉樁設備通過錘擊、振動、靜壓或旋入將樁打用沉樁設備通過錘擊、振動、靜壓或旋入將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。中。灌注樁灌注樁在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成孔，

5、然后在孔內灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的孔，然后在孔內灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和爆擴樁等。爆擴樁等。 2022-5-410Hunan University4.樁基礎n混凝土預制樁混凝土預制樁n 要求：截面邊長要求：截面邊長300500mm，分節(jié)長度，分節(jié)長度12m。預。預應力應力 管樁外徑管樁外徑300600mm，每節(jié)長，每節(jié)長513m；n 優(yōu)點：承載力高，耐久性好，質量較易保證。優(yōu)點：承載力高，耐久性好，質量較易保證。n 缺點：自重大，打樁難，樁長難統(tǒng)一，工藝復雜。缺點：自重大，打樁難，樁長難統(tǒng)一，工

6、藝復雜。n剛樁剛樁n 要求：直徑要求：直徑2501200mm，批量生產。，批量生產。n 優(yōu)點：穿透性強，承載能力高，應用方便。優(yōu)點：穿透性強，承載能力高，應用方便。n 缺點：成本高，易銹蝕。缺點：成本高，易銹蝕。n木樁木樁n 要求：樁徑要求：樁徑160 260mm，樁長，樁長4 6m。n 優(yōu)點：制作運輸方便，打樁設備簡單。優(yōu)點：制作運輸方便，打樁設備簡單。n 缺點：承載力低，僅在一些加固工程與臨時工程中缺點：承載力低，僅在一些加固工程與臨時工程中采用。采用。2022-5-411Hunan University4.樁基礎n 分類分類n 沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁。沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔

7、樁。n 原理原理n 是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內安放鋼筋籠灌注混凝土而成。安放鋼筋籠灌注混凝土而成。n 特點特點n 能適應各種地層，無需接樁，施工時無能適應各種地層，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。地區(qū)使用。n 施工的關鍵問題施工的關鍵問題n 樁身的成型和混凝土質量。樁身的成型和混凝土質量。2022-5-412Hunan University4.樁基礎按樁的設置效應分類按樁的設置效應分類n非擠土樁非擠土樁n 這類在成樁過程中基本對樁相鄰土不產生擠這類在成樁過程中基本對樁相鄰土不產生擠土效

8、應的樁土效應的樁, ,如鉆沖或挖孔灌注樁及先鉆孔后如鉆沖或挖孔灌注樁及先鉆孔后再打入的預制樁；再打入的預制樁；n部分擠土樁部分擠土樁n 對樁周土體稍有排擠作用，但土的強度和變對樁周土體稍有排擠作用，但土的強度和變形性質變化不大。包括沖擊成孔灌注樁、預鉆孔形性質變化不大。包括沖擊成孔灌注樁、預鉆孔打入式預制樁等。打入式預制樁等。n擠土樁擠土樁n 設置過程中使土的結構嚴重擾動破壞，對土設置過程中使土的結構嚴重擾動破壞，對土的強度和變形性質影響較大。實心的預制樁、下的強度和變形性質影響較大。實心的預制樁、下端封閉的管樁、木樁以及沉管灌注樁等。端封閉的管樁、木樁以及沉管灌注樁等。2022-5-413H

9、unan University4.樁基礎n按樁徑分：小樁、中等直徑樁、大直徑樁按樁徑分：小樁、中等直徑樁、大直徑樁n按功能分：受壓樁、橫向受荷樁、錨樁、抗拔樁、按功能分：受壓樁、橫向受荷樁、錨樁、抗拔樁、護坡樁護坡樁n按樁身截面形狀分：圓樁、方樁、多邊形樁、異按樁身截面形狀分：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁形樁n按承臺位置：高承臺樁基、低承臺樁基。按承臺位置：高承臺樁基、低承臺樁基。2022-5-414Hunan University4.樁基礎4.2 4.2 樁基礎的施工樁基礎的施工4.2.1 4.2.1 預制樁的施工預制樁的施工圖圖4.4 4.4 吊點位置及樁身彎距圖吊點位置及樁身彎距圖a a

10、兩吊點；兩吊點；b b單吊點單吊點20.0214ABABMMMql20.0429CCDMMql2022-5-415Hunan University4.樁基礎n錘擊錘擊n振動下沉振動下沉n靜壓靜壓4.2.1 4.2.1 預制樁的施工預制樁的施工2022-5-416Hunan University4.樁基礎打入第一節(jié)樁體打入第一節(jié)樁體電焊接樁電焊接樁打入末節(jié)樁體打入末節(jié)樁體n 插：插：Flash動動畫畫2022-5-417Hunan University4.樁基礎沉樁深度控制沉樁深度控制以最后貫入度指沉至某標高時，每次錘擊的沉入以最后貫入度指沉至某標高時，每次錘擊的沉入量量 ）和樁尖設計標高兩方面

11、控制。）和樁尖設計標高兩方面控制。要求最后兩陣的平均貫入度為要求最后兩陣的平均貫入度為10-50mm/陣。陣。錘擊法：常以錘擊法：常以10次錘擊為一陣。次錘擊為一陣。振動法：以振動法：以1min為一陣。為一陣。2022-5-418Hunan University4.樁基礎沉管灌注樁：利用錘擊或振動等方法沉管成孔，然沉管灌注樁：利用錘擊或振動等方法沉管成孔，然后澆灌混凝土拔出套筒?？杀苊饬魃?、坍孔及后澆灌混凝土拔出套筒。可避免流砂、坍孔及排渣等弊病。排渣等弊病。錘擊沉管灌注樁錘擊沉管灌注樁振動沉管灌注樁振動沉管灌注樁內擊式沉管灌注樁內擊式沉管灌注樁4.2.2 4.2.2 灌注樁的施工灌注樁的施工

12、2022-5-419Hunan University4.樁基礎沉管灌注樁沉管灌注樁 ( e )( f )( d )( c )( b )( a )圖圖4.54.5 沉管灌注樁的施工程序示意沉管灌注樁的施工程序示意（a a）打樁機就位；（）打樁機就位；（b b） 沉管；（沉管；（c c） 澆灌混凝土；（澆灌混凝土；（d d） 邊拔管，邊拔管，邊振動；（邊振動；（e e） 安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；（安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；（f f） 成型成型2022-5-420Hunan University4.樁基礎2022-5-421Hunan University4.樁基礎n原理原理n 用鉆機如螺旋鉆

13、、振動鉆、沖抓錐鉆等鉆用鉆機如螺旋鉆、振動鉆、沖抓錐鉆等鉆土成孔需泥漿護壁），然后清除孔底殘渣，安土成孔需泥漿護壁），然后清除孔底殘渣，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。放鋼筋籠，澆灌混凝土。n施工方法施工方法n 有正循環(huán)、反循環(huán)施工法。有正循環(huán)、反循環(huán)施工法。n優(yōu)缺點優(yōu)缺點n 優(yōu)點：入土深，能進入巖層，剛度大，承載優(yōu)點：入土深，能進入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，并可方便地進行水下施工。力高，樁身變形小，并可方便地進行水下施工。n 缺點：要求有專門的設備鉆機），清孔較缺點：要求有專門的設備鉆機），清孔較難徹底。難徹底。 2022-5-422Hunan University4.樁基礎鉆孔灌注樁鉆孔

14、灌注樁-護筒埋設護筒埋設護筒的作用護筒的作用1 1固定樁位，并作鉆孔導向；固定樁位，并作鉆孔導向；2 2保護孔口，防止孔內土層坍保護孔口，防止孔內土層坍塌塌3 3隔水，穩(wěn)固孔壁。隔水，穩(wěn)固孔壁。2022-5-423Hunan University4.樁基礎泥漿制備與運輸泥漿制備與運輸2022-5-424Hunan University4.樁基礎圖圖 4.6 4.6 沖擊鉆機示意圖沖擊鉆機示意圖11滑輪；滑輪；22主桿；主桿；33拉索；拉索；44斜斜撐；撐；55卷揚機；卷揚機；66墊木；墊木；77鉆頭鉆頭n 旋轉鉆進旋轉鉆進n 沖擊鉆進沖擊鉆進n 沖抓鉆進沖抓鉆進2022-5-425Hunan

15、University4.樁基礎圖圖4.84.8反循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝反循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝11鉆頭；鉆頭；22泥漿循環(huán)方向；泥漿循環(huán)方向；33沉淀池；沉淀池；44泥漿池；泥漿池；55泥漿泵；泥漿泵；66砂石泵；砂石泵；77水龍水龍頭；頭；88鉆桿；鉆桿；99鉆機回轉裝置鉆機回轉裝置鉆進方法鉆進方法2022-5-426Hunan University4.樁基礎清孔清孔目的目的除去孔底沉渣，保證孔底砼質量及樁的承載力。除去孔底沉渣，保證孔底砼質量及樁的承載力。方法方法n 抽漿清孔：用空氣吸泥機吸出含鉛渣的泥漿。抽漿清孔：用空氣吸泥機吸出含鉛渣的泥漿。n 換漿清孔：正、反循環(huán)在鉆孔完成后不停鉆、不進

16、尺。換漿清孔：正、反循環(huán)在鉆孔完成后不停鉆、不進尺。n 掏渣清：孔用掏渣筒掏清孔內粗粒鉛渣。掏渣清：孔用掏渣筒掏清孔內粗粒鉛渣。n 繼續(xù)循環(huán)換漿清渣。繼續(xù)循環(huán)換漿清渣。 要求：要求：孔底孔底0.5m內；內；1.25；含砂率；含砂率8；粘度；粘度28s。2022-5-427Hunan University4.樁基礎n將導管居中插入，將導管居中插入，上接漏斗，設隔水上接漏斗，設隔水栓；栓；n放開隔水栓使混凝放開隔水栓使混凝土向孔底猛落，將土向孔底猛落，將水擠出，并使導管水擠出，并使導管始終埋在混凝土內，始終埋在混凝土內，此后連續(xù)灌注混凝此后連續(xù)灌注混凝土；土；n不斷提升導管，直不斷提升導管，直至灌

17、注完畢。至灌注完畢。水下混凝土灌注水下混凝土灌注直升導管法直升導管法2022-5-428Hunan University4.樁基礎n混凝土攪拌必須均勻；防止卡管事故；混凝土攪拌必須均勻；防止卡管事故；n必須連續(xù)作業(yè)，避免中斷灌注，并防止混凝土必須連續(xù)作業(yè)，避免中斷灌注，并防止混凝土上升頂起鋼筋籠；上升頂起鋼筋籠；n隨時記錄孔內混凝土灌注標高和導管入孔長度，隨時記錄孔內混凝土灌注標高和導管入孔長度，防止導管提升過猛，形成斷樁；防止導管提升過猛，形成斷樁；n樁頂標高應比設計值愈加一定高度，以確保混樁頂標高應比設計值愈加一定高度，以確保混凝土質量。一般取凝土質量。一般取0.5m。本卷須知本卷須知20

18、22-5-429Hunan University4.樁基礎基本要求基本要求 內徑內徑800mm，開挖直徑，開挖直徑1000mm，護壁厚，護壁厚100mm分節(jié)支護，每節(jié)高分節(jié)支護，每節(jié)高5001000mm樁長小樁長小于于40m。優(yōu)缺點優(yōu)缺點 優(yōu)點：符合國情，經濟，設備簡單，噪音小，場優(yōu)點：符合國情，經濟，設備簡單，噪音小，場區(qū)內各樁可同時施工，可直接憑肉眼觀察地層情區(qū)內各樁可同時施工，可直接憑肉眼觀察地層情況，孔底易清除干凈，且樁徑大、適應性強。況，孔底易清除干凈，且樁徑大、適應性強。 缺點：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害氣體、缺點：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害氣體、觸電和地面掉重物等危險而造

19、成傷亡事故。觸電和地面掉重物等危險而造成傷亡事故。原理原理采用人工或機械挖掘成孔，逐段邊開挖邊支護，達所采用人工或機械挖掘成孔，逐段邊開挖邊支護，達所需深度后再進行擴孔，利用鉆沖孔機具鉆土成孔，需深度后再進行擴孔，利用鉆沖孔機具鉆土成孔，然后清除孔底殘渣，安裝鋼筋籠，澆灌混凝土。然后清除孔底殘渣，安裝鋼筋籠，澆灌混凝土。4-2-3 4-2-3 人工挖孔樁人工挖孔樁2022-5-430Hunan University4.樁基礎柱 插 筋插 筋 箍 筋 8 2 0 0 加 勁 筋 1 6 2 0 0 0扶 壁200_ 主 筋2 2 2 22 0 0 02 6 0 0600 6001 4 0 01

20、6 0 01230021000圖圖4.10 4.10 人工挖孔樁示例人工挖孔樁示例2022-5-431Hunan University4.樁基礎人工挖孔樁人工挖孔樁2022-5-432Hunan University4.樁基礎4.2.5 4.2.5 樁基的質量檢測樁基的質量檢測可能存在的質量問題可能存在的質量問題 預制樁：樁位偏差、樁身裂縫過大、斷樁等預制樁：樁位偏差、樁身裂縫過大、斷樁等 灌注樁：縮頸、夾泥、斷樁、沉渣過厚等。灌注樁：縮頸、夾泥、斷樁、沉渣過厚等。質量檢測質量檢測 開挖檢查：只限于對所暴露的樁身進行觀察檢查。開挖檢查：只限于對所暴露的樁身進行觀察檢查。 抽芯檢查：在灌注樁樁身

21、內鉆孔，取混凝土芯樣進抽芯檢查：在灌注樁樁身內鉆孔，取混凝土芯樣進行觀察，看它的連續(xù)性。行觀察，看它的連續(xù)性。 反射波法：測砼的連續(xù)性，是否存在孔洞、斷樁等。反射波法：測砼的連續(xù)性，是否存在孔洞、斷樁等。 動測法：高應變測樁承載力，低應變只能測砼質量。動測法：高應變測樁承載力，低應變只能測砼質量。2022-5-433Hunan University4.樁基礎4.2.6 4.2.6 樁基設計原則樁基設計原則 GB50007-2019：基于正常使用極限狀態(tài)的：基于正常使用極限狀態(tài)的概率設計原則概率設計原則 JGJ94-94：采用以概率理論為基礎的極限：采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法，并按極限

22、狀態(tài)設計表達式計狀態(tài)設計法，并按極限狀態(tài)設計表達式計算，考慮樁基的兩種極限狀態(tài)，即承載能算，考慮樁基的兩種極限狀態(tài)，即承載能力、正常使用。并根據(jù)樁基損壞所造成的力、正常使用。并根據(jù)樁基損壞所造成的后果的嚴重性分為后果的嚴重性分為3個等級。個等級。2022-5-434Hunan University4.樁基礎 樁基的豎向承載力抗壓和抗拔）、水平承載力樁基的豎向承載力抗壓和抗拔）、水平承載力計算計算 樁端平面以下的軟弱下臥層驗算樁端平面以下的軟弱下臥層驗算 樁基抗震承載力計算樁基抗震承載力計算 承載及樁身結構計算包括預制樁吊運和錘擊過承載及樁身結構計算包括預制樁吊運和錘擊過程中的強度驗算、樁身屈曲

23、穩(wěn)定計算）程中的強度驗算、樁身屈曲穩(wěn)定計算）所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)計算所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)計算 樁基尚應進行變形驗算樁基尚應進行變形驗算 樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物豎向沉降）樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物豎向沉降） 樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建 筑樁基豎向沉降）筑樁基豎向沉降） 承受較大水平荷載或對水平變位要求嚴格的一級建筑樁承受較大水平荷載或對水平變位要求嚴格的一級建筑樁 基水平變位）基水平變位）2022-5-435Hunan University4.樁基礎4.3 4.3 單樁承載力單樁承載

24、力n機理：荷載機理：荷載樁壓縮樁壓縮側摩阻消耗荷載側摩阻消耗荷載樁底阻樁底阻力。力。n土對樁的支撐力土對樁的支撐力 ：樁側摩阻力和樁底阻力：何種：樁側摩阻力和樁底阻力：何種為主，與樁身壓縮量有關。為主，與樁身壓縮量有關。n樁的荷載傳遞過程實質上就是樁側摩阻力與樁端樁的荷載傳遞過程實質上就是樁側摩阻力與樁端阻力逐步發(fā)揮的過程。阻力逐步發(fā)揮的過程。4.3.1 4.3.1 樁的荷載傳遞過程樁的荷載傳遞過程2022-5-436Hunan University4.樁基礎 樁側阻力先于樁端阻力發(fā)揮，發(fā)樁側阻力先于樁端阻力發(fā)揮，發(fā)揮程度與樁土相對位移相關；揮程度與樁土相對位移相關；側阻充分發(fā)揮樁土相對位移值

25、：側阻充分發(fā)揮樁土相對位移值： 粘性土：粘性土：46mm； 砂土：砂土： 610mm；端阻充分發(fā)揮樁底極限位移值：端阻充分發(fā)揮樁底極限位移值： 砂類土砂類土: (0.080.1) d； 粘性土粘性土 0.25d，硬粘土，硬粘土 0.1d。樁側阻與樁端阻存在深度效應。樁側阻與樁端阻存在深度效應。( a )中 密 土 層( b )巖 層軟 弱 土 層QQ4.3.1 4.3.1 樁的荷載傳遞過程樁的荷載傳遞過程 圖圖4.114.11a.a.摩擦樁；摩擦樁； b. b. 端承樁端承樁2022-5-437Hunan University4.樁基礎樁側摩阻力影響因素樁側摩阻力影響因素n 土的性質：如抗剪強

26、度c, j） 決定摩阻力的可能最大值n樁土相對位移 決定摩阻力的發(fā)揮程度n時間因素：土的固結隨t增加向下部轉移。 決定摩阻力發(fā)揮的時間n樁的剛度：影響樁周應力的分布。n土中的應力狀態(tài)：主要指側向壓力n施工方法：a)擠土樁；b)非擠土樁。2022-5-438Hunan University4.樁基礎sZQoQsoZQosQs壓 曲oQsZsooQ圖圖4.124.12壓曲破壞壓曲破壞圖圖4.134.13整體剪切破壞整體剪切破壞圖圖4.144.14刺入破壞刺入破壞壓曲破壞：沉降量很小，樁端阻為主，樁材控制壓曲破壞：沉降量很小，樁端阻為主，樁材控制承載力，穿越軟弱土層的小直徑樁和嵌巖樁屬于承載力，穿越

27、軟弱土層的小直徑樁和嵌巖樁屬于此類；此類；整體剪切：沉降量較大，樁端阻為主，樁端樁側整體剪切：沉降量較大，樁端阻為主，樁端樁側土控制承載力，打入式短樁、鉆孔短土控制承載力，打入式短樁、鉆孔短 樁屬于此類；樁屬于此類；刺入破壞：沉降量大，樁側阻為主，樁頂容許沉刺入破壞：沉降量大，樁側阻為主，樁頂容許沉降控制承載力，一般情況下的鉆孔灌注樁屬于此降控制承載力，一般情況下的鉆孔灌注樁屬于此類。類。 4.3.2 4.3.2 單樁的破壞模式單樁的破壞模式2022-5-439Hunan University4.樁基礎4.3.3 4.3.3 樁側負摩阻力樁側負摩阻力正摩擦負摩擦圖圖4.15 4.15 摩阻力示

28、意圖摩阻力示意圖2022-5-440Hunan University4.樁基礎 樁側大范圍降低地下水，樁側大范圍降低地下水，如大面積抽水，基坑降水等如大面積抽水，基坑降水等 樁側地面大面積堆載；樁側地面大面積堆載； 樁身穿越較厚松散填土、樁身穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結土自重濕陷性黃土、欠固結土層進入相對較硬土層；層進入相對較硬土層； 凍土區(qū)升溫引起樁側土沉凍土區(qū)升溫引起樁側土沉陷。陷。產生負摩阻力的條產生負摩阻力的條件件填土圖圖4.4.6 6 住宅樓建于有新填土的住宅樓建于有新填土的斜坡上斜坡上 2022-5-441Hunan University4.樁基礎中性點中性點 定義：樁

29、土相對位移為零處樁側摩阻力為定義：樁土相對位移為零處樁側摩阻力為零處。零處。 在某深度處樁周土與樁截面沉降相等；在某深度處樁周土與樁截面沉降相等； 或兩者無相對位移發(fā)生；或兩者無相對位移發(fā)生； 或其摩阻力為零?；蚱淠ψ枇榱?。 在中性點處樁身軸力達到最大值。在中性點處樁身軸力達到最大值。 2022-5-442Hunan University4.樁基礎n中性點位置還與時間因素、環(huán)境因素、地質條件等有關，中性點位置還與時間因素、環(huán)境因素、地質條件等有關，精確計算有困難，目前采用經驗估算法：（精確計算有困難，目前采用經驗估算法：（0.51.0l0）nl0樁周變形土層下限深度，即軟弱壓縮層厚度。樁周變

30、形土層下限深度，即軟弱壓縮層厚度。 樁側土下沉曲線樁下沉曲線樁底下沉摩阻力分布曲線中性點位置的確定中性點位置的確定中性點的位置取決于樁中性點的位置取決于樁土間的相對位移：土間的相對位移：當樁側壓縮變形大，當樁側壓縮變形大，樁地下土層堅硬，抗下樁地下土層堅硬，抗下沉量小，沉量小，下移；下移；反之，中性點位置上反之，中性點位置上移。移。圖圖4.17 4.17 單樁在產生負摩阻力單樁在產生負摩阻力時的荷載傳遞時的荷載傳遞2022-5-443Hunan University4.樁基礎n涂層法；涂層法；n塑料薄膜隔離層法；塑料薄膜隔離層法；n樁土之間灌注斑脫土漿法；樁土之間灌注斑脫土漿法；n插入變徑預制

31、樁法插入變徑預制樁法鉆孔樁；鉆孔樁；n群樁：設內外圍保護樁法群樁：設內外圍保護樁法減小負摩阻力的措施減小負摩阻力的措施2022-5-444Hunan University4.樁基礎n 按樁材強度確定n 按靜載試驗確定n 按土的抗剪強度指標確定n 按靜力觸探法確定n 按經驗公式確定n 國標：n n 路橋：n 按動力試樁法確定00221 (3)2i iPUlmKhapapsia iRq Auq l4.3.4 4.3.4 單樁承載力確定單樁承載力確定2022-5-445Hunan University4.樁基礎工民建專業(yè)工民建專業(yè)路橋專業(yè)路橋專業(yè)按樁材強度確定按樁材強度確定 0.90()cdsdsP

32、fAfA)(gypccAfAfRfcd 砼軸心抗壓強度設計值；砼軸心抗壓強度設計值； fsd縱向鋼筋抗壓強度設計值；縱向鋼筋抗壓強度設計值；A樁身截面積，當縱向筋的配筋率大于樁身截面積，當縱向筋的配筋率大于3%時，時， A應改為應改為An=AAs；As全部縱向鋼筋的截面積；全部縱向鋼筋的截面積； 2022-5-446Hunan University4.樁基礎ppkisikppkskukAqlquQQQ按經驗公式確定按經驗公式確定 ppkpsisiksippkskukAqlquQQQprcprrcrpisiksipukAfhfulquQ一般預制樁與一般預制樁與中小直徑灌注樁中小直徑灌注樁大直徑樁

33、大直徑樁嵌巖樁嵌巖樁800mm為界為界 工民建專業(yè)工民建專業(yè)2022-5-447Hunan University4.樁基礎路橋專業(yè)路橋專業(yè)摩擦樁摩擦樁n 打入樁打入樁21RiiiAlUP li承臺底面或局部最大沖刷線以下各土層的厚度；i與li對應的樁側各土層的單位面積極限摩阻力； A樁底面積； R樁底處土的極限承載力； i、振動下沉對樁側摩阻力與樁端阻力的影響系數(shù)。按經驗公式確定按經驗公式確定2022-5-448Hunan University4.樁基礎鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁 u樁周長，樁周長， (旋轉鉆增大旋轉鉆增大35cm；沖擊鉆增大；沖擊鉆增大510cm；沖抓鉆增大沖抓鉆增大1020cm)

34、；考慮基樁長徑比的修正系數(shù)；考慮基樁長徑比的修正系數(shù)； 清底系數(shù)；清底系數(shù)； 樁端處土的容許承載力；樁端處土的容許承載力；h樁底埋深，有沖刷時從一般沖刷線算起，取值應樁底埋深，有沖刷時從一般沖刷線算起，取值應40m；A按設計直徑計算。按設計直徑計算。 )3(212200hKAmluPiiUdddd成成鉆，0m00m2022-5-449Hunan University4.樁基礎柱樁：柱樁：c1,c2視清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數(shù)；視清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數(shù)；U樁身嵌入基巖部分的截面周長，對于鉆孔樁和管柱按設計樁身嵌入基巖部分的截面周長，對于鉆孔樁和管柱按設計直徑采用；直徑

35、采用；Ra天然濕度巖石單軸極限抗壓強度天然濕度巖石單軸極限抗壓強度(試件高徑比相等，直徑試件高徑比相等，直徑710cm)。arRUhcAcP)(21路橋專業(yè)路橋專業(yè)按經驗公式確定按經驗公式確定 2022-5-450Hunan University4.樁基礎由豎向抗壓靜載試驗確定由豎向抗壓靜載試驗確定是評價單樁承載力最為直觀和可靠的方法。是評價單樁承載力最為直觀和可靠的方法。 基本原則基本原則 樁數(shù)：不宜小于總數(shù)樁數(shù)：不宜小于總數(shù)1，不少于，不少于3根；根； 對于預制樁，樁設置后開始載荷試驗所需的間歇對于預制樁，樁設置后開始載荷試驗所需的間歇時間：對于砂類土不得少于時間：對于砂類土不得少于10天

36、；粉土和粘性土天；粉土和粘性土不得少于不得少于15天，飽和軟粘土不得少于天，飽和軟粘土不得少于25天。天。2022-5-451Hunan University4.樁基礎試驗裝置及方法試驗裝置及方法n試驗裝置：加荷系統(tǒng)：包括加力裝置和反力裝試驗裝置：加荷系統(tǒng)：包括加力裝置和反力裝置、位移觀測系統(tǒng)置、位移觀測系統(tǒng)n測試方法：分級測試方法：分級1/51/8倍預估破壞荷載，終了倍預估破壞荷載，終了階段階段1/101/15慢速維持荷載法。慢速維持荷載法。加 壓( a )試 驗 樁沉 降 觀測 點千 斤 頂 錨 樁（ 四 根 ）主 梁次 梁試 驗 樁( b )支 墩千 斤 頂加 壓沉 降 觀 測 點重 物

37、圖圖4.18 靜載實驗裝置靜載實驗裝置2022-5-452Hunan University4.樁基礎直接堆載直接堆載錨樁反力梁法錨樁反力梁法錨樁：d=1.8m橫梁：1.7m2.7m2022-5-453Hunan University4.樁基礎n每級荷載大小每級荷載大小n 分級每級分級每級 荷載為荷載為1/51/8倍預估破壞荷載，終了倍預估破壞荷載，終了階段階段1/101/15）。）。n測讀沉降時間測讀沉降時間n 在每級荷載施加后第一個小時內，按在每級荷載施加后第一個小時內，按2、5、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔測讀一次，以后每隔30min測讀一次，測讀一次，直至沉降穩(wěn)定為止。

38、直至沉降穩(wěn)定為止。n穩(wěn)定標準穩(wěn)定標準n 每級荷載下樁頂沉降量小于每級荷載下樁頂沉降量小于0.1mm/h，并連續(xù)出現(xiàn)，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。兩次。慢速維持荷載法慢速維持荷載法2022-5-454Hunan University4.樁基礎n某級荷載下，樁頂沉降量為前一級荷載下沉降量的某級荷載下，樁頂沉降量為前一級荷載下沉降量的5倍；倍；n某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的2倍，倍，且經且經24h尚未達到相對穩(wěn)定；尚未達到相對穩(wěn)定；n已達到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大重量時。已達到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大重量時。終止條件終止條件n每級卸載為

39、加載時的兩倍。每級卸載為加載時的兩倍。n卸載時，每級荷載維持卸載時，每級荷載維持1h，按第，按第15、30、60min測讀樁測讀樁頂沉降量；卸載至零后測讀樁頂殘余沉降量，維持頂沉降量；卸載至零后測讀樁頂殘余沉降量，維持3h，測讀時間為第測讀時間為第15、30min，以后每隔，以后每隔30min測讀一次。測讀一次。 卸載觀測卸載觀測2022-5-455Hunan University4.樁基礎試驗成果處理：試驗成果處理：極限荷載確定極限荷載確定1根據(jù)沉降隨荷載的變化特征根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定確定對于陡降型對于陡降型Q-s曲線，可取曲線曲線，可取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點所對應的發(fā)生明顯陡降的

40、起始點所對應的荷載為荷載為Qu 2根據(jù)沉降量確定根據(jù)沉降量確定Qu 對于緩變型對于緩變型Q-s曲線，可取曲線，可取s4060mm對應的荷載值為對應的荷載值為Qu。對于大直徑樁可取。對于大直徑樁可取s0.030.06d所對應的荷載所對應的荷載值大樁徑取低值，小樁徑取高值大樁徑取低值，小樁徑取高值），對于細長樁值），對于細長樁l/d 80）可取可取s6080mm對應的荷載。對應的荷載。 3沉降速率法沉降速率法S-Lgt法法4) 取破壞荷載的前一級荷載取破壞荷載的前一級荷載Qu= 1 5 0 0 k N樁頂下沉量s(mm2 04 84 44 02 83 63 22 412Qu= 7 8 0 k N0

41、81 61 242 0樁 頂 荷 載Q (1 0 k N )4 0 6 0 8 01 0 01 2 01 4 01 6 0圖圖4.19 4.19 單樁單樁Q-sQ-s曲線曲線2022-5-456Hunan University4.樁基礎n原理：在樁頂施加動荷載，使樁身產生加速度原理：在樁頂施加動荷載，使樁身產生加速度和土阻尼等效應，通過設置于樁頂?shù)膫鞲衅髁亢屯磷枘岬刃ㄟ^設置于樁頂?shù)膫鞲衅髁繙y此動力響應信號，如位移、速度或加速度信測此動力響應信號，如位移、速度或加速度信號，據(jù)此分析確定樁身完整性或承載力。號，據(jù)此分析確定樁身完整性或承載力。n高應變法：一般以重錘敲擊樁頂，使樁貫入，高應變法

42、：一般以重錘敲擊樁頂，使樁貫入，樁土間產生相對位移，從而分析對樁的外來抗樁土間產生相對位移，從而分析對樁的外來抗力，測定樁的承載力。力，測定樁的承載力。n低應變法：施加的荷載遠小于樁的使用荷載，低應變法：施加的荷載遠小于樁的使用荷載，不足以使樁產生相對位移，而只通過應力波的不足以使樁產生相對位移，而只通過應力波的反射和傳播，檢測砼質量。反射和傳播，檢測砼質量。 按動力試樁法確定按動力試樁法確定 2022-5-457Hunan University4.樁基礎水平承載力水平承載力n 基本概念基本概念n 剛性短樁剛性短樁(h2.5),樁側土體水平抗力不夠樁側土體水平抗力不夠(土體屈土體屈服服)破壞。

43、破壞。n 彈性樁彈性樁(h2.5),地表土體屈服地表土體屈服,樁材強度不夠樁材強度不夠(屈從屈從)而破壞。而破壞。 n 計算公式計算公式n n 位移：位移：n n 彎矩：彎矩：n 0032zxxHMxABEIEI00zMMHMAM B2022-5-458Hunan University4.樁基礎單樁水平靜載荷試驗單樁水平靜載荷試驗試驗裝置：試驗裝置：加荷系統(tǒng)：千斤頂、試加荷系統(tǒng)：千斤頂、試樁樁位移觀測系統(tǒng)：百分表位移觀測系統(tǒng)：百分表百 分 表墊 塊500千斤頂球 鉸百 分 表基 準 樁基 準 梁單樁水平承載力確定單樁水平承載力確定圖圖4.4.0 0 單樁水平靜載單樁水平靜載荷實驗裝置荷實驗裝置

44、2022-5-459Hunan University4.樁基礎n每級荷載大小每級荷載大小n 約為預估水平極限承載力的約為預估水平極限承載力的1/10-1/15）。）。n讀數(shù)方法讀數(shù)方法n 每級荷載施加后，恒載每級荷載施加后，恒載4min測讀樁頂水平位移，測讀樁頂水平位移，然然 后卸載至零，停后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，如測讀殘余水平位移，如此循環(huán)此循環(huán)5次，再施加下一級荷載。次，再施加下一級荷載。n終止加載條件終止加載條件n 樁身折斷樁身折斷n 樁頂水平位移超過樁頂水平位移超過3040mmn 樁側地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。樁側地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。水平靜載荷試驗方法水平靜載荷試驗方

45、法2022-5-460Hunan University4.樁基礎水平極限承載力的確定水平極限承載力的確定兩個特征點對應的樁頂水平荷載稱為臨界荷載兩個特征點對應的樁頂水平荷載稱為臨界荷載Hcr和極限荷載和極限荷載Hu圖圖4.21 4.21 單樁單樁H0H0 x0/ x0/ H0H0曲線曲線圖圖4.22 4.22 單樁單樁H0gH0g曲線曲線2022-5-461Hunan University4.樁基礎4.44.4基樁的內力及位移計算基樁的內力及位移計算z( a )n=0Q0M0 x( d )n=0.5( b )n=1( c )n=0Ztkhzkh=mzkh=cz1/2Zt我國多采用線彈性地基反力

46、法。假設我國多采用線彈性地基反力法。假設x與樁的水平位與樁的水平位移移x成正比。關鍵在于如何假定土體的抗力系數(shù)沿深度成正比。關鍵在于如何假定土體的抗力系數(shù)沿深度的變化規(guī)律，可分為：的變化規(guī)律，可分為： (a)常數(shù)法；常數(shù)法；(b)k法；法；(c)m法；法；(d) c法法圖圖4.23 4.23 地基水平抗力稀疏的分布圖示地基水平抗力稀疏的分布圖示2022-5-462Hunan University4.樁基礎簡化為平面受力，計算寬度：簡化為平面受力，計算寬度：f1f11 m1.50.51 mkddbkddn 計算樁身抗彎剛度計算樁身抗彎剛度EI時，對于鋼筋混凝土樁，可取時，對于鋼筋混凝土樁，可取E

47、I 0.67EcIo，其中，其中Ec為混凝土的彈性模量；為混凝土的彈性模量；Io為樁身換算截面為樁身換算截面慣性矩。慣性矩。n 如無試驗資料時，地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)如無試驗資料時，地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值可值可參考表參考表4.12選取。選取。 2022-5-463Hunan University4.樁基礎微分方程的建立微分方程的建立zM + D Mdzzzoq = b1q (x ,z)Q + d QP (z)+ d PP (z)Q-d xMx在基樁中取一微元體，通在基樁中取一微元體，通過平衡方程，可得到撓曲過平衡方程，可得到撓曲微分方程微分方程 ：采用冪級數(shù)求解：采用冪級數(shù)求解：4

48、2042dd( )ddxxEINp zzz 00320020000 zxxzzMMzQQHMxABEIEIHMABEIEIHxAM BVH AM B位移轉角彎矩剪力圖圖4.24 4.24 微元體受力示意圖微元體受力示意圖 相關系數(shù)查表可得。相關系數(shù)查表可得。2022-5-464Hunan University4.樁基礎4.5 4.5 群樁基礎的豎向分析群樁基礎的豎向分析及其驗算及其驗算 巖石巖石土圖圖4.25 4.25 群樁效應群樁效應 4.5.1 4.5.1 群樁效應群樁效應2022-5-465Hunan University4.樁基礎n 端承樁型的荷載傳遞端承樁型的荷載傳遞n樁底持力層剛硬

49、，樁的貫入量小。群樁的承樁底持力層剛硬，樁的貫入量小。群樁的承載力單樁承載力之和，不必考慮群樁效應。載力單樁承載力之和，不必考慮群樁效應。n 摩擦樁型的荷載傳遞摩擦樁型的荷載傳遞 n樁頂上的作用荷載通過樁側阻傳遞到樁周土樁頂上的作用荷載通過樁側阻傳遞到樁周土體。樁周摩阻力擴散使樁底處的壓力分布范體。樁周摩阻力擴散使樁底處的壓力分布范圍比樁身截面大很多。當樁距小于某距離時圍比樁身截面大很多。當樁距小于某距離時一般認為一般認為6d6d），樁底處應力擴散面積交叉），樁底處應力擴散面積交叉重疊，與原來單樁端應力疊加，使群樁樁底重疊，與原來單樁端應力疊加，使群樁樁底地基受到的壓力比單樁時要大。于是群樁承

50、地基受到的壓力比單樁時要大。于是群樁承載力小于單樁承載力之和。載力小于單樁承載力之和。 4.5.2 4.5.2 群樁的荷載傳遞特性群樁的荷載傳遞特性2022-5-466Hunan University4.樁基礎群樁基礎計算群樁基礎計算群樁的工作特點群樁的工作特點 應力迭加應力迭加 群樁效應群樁效應承臺下土對荷載的分擔作用承臺下土對荷載的分擔作用復合樁基復合樁基: : 由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基。由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基。條條 件件: : 樁及樁間土整體下沉，保證承臺底不脫空。樁及樁間土整體下沉，保證承臺底不脫空。特特 性性: : 承臺底分擔荷載的作用隨樁群相對于地基土承臺

51、底分擔荷載的作用隨樁群相對于地基土向下位移幅度的加大而增強，樁身彈性壓縮產向下位移幅度的加大而增強，樁身彈性壓縮產生樁土相對位移也使承臺底反力增加。通常，生樁土相對位移也使承臺底反力增加。通常，臺底分擔荷載的比例可從百分之十幾直至百分臺底分擔荷載的比例可從百分之十幾直至百分之三十。之三十。2022-5-467Hunan University4.樁基礎群樁的豎向承載力設計值群樁的豎向承載力設計值n樁基規(guī)樁基規(guī) 經統(tǒng)計分析，考慮了土類別、樁距經統(tǒng)計分析，考慮了土類別、樁距- -樁徑比、樁徑比、承臺寬承臺寬- -樁長比等因素，通過引進側阻群樁效應系數(shù)、樁長比等因素，通過引進側阻群樁效應系數(shù)、端樁群樁

52、效應系數(shù)端樁群樁效應系數(shù) 、側阻端阻綜合群樁效應系數(shù)等，、側阻端阻綜合群樁效應系數(shù)等，從而建立群樁豎向承載力與單樁側阻、端阻之間的關從而建立群樁豎向承載力與單樁側阻、端阻之間的關系式：系式：n當根據(jù)靜載荷試驗確定基樁豎向極限承載力標準值時，當根據(jù)靜載荷試驗確定基樁豎向極限承載力標準值時，樁側摩阻力和樁端阻力已同時綜合考慮，故基樁的豎樁側摩阻力和樁端阻力已同時綜合考慮，故基樁的豎向承載力設計值為：向承載力設計值為： cckcppkpssksQQQR/cckcspukspQQR/2022-5-468Hunan University4.樁基礎n 豎向承載力驗算豎向承載力驗算n 軟弱下臥層承載力驗算軟

53、弱下臥層承載力驗算n 豎向抗拔承載力及負摩阻力驗算豎向抗拔承載力及負摩阻力驗算n 水平承載力驗算水平承載力驗算n 沉降驗算沉降驗算樁基礎驗算內容樁基礎驗算內容2022-5-469Hunan University4.樁基礎 和淺基礎一樣，樁基的設計也應符合安和淺基礎一樣，樁基的設計也應符合安全、合理和經濟的要求。全、合理和經濟的要求。4.6 4.6 樁基礎設計樁基礎設計基本原則基本原則n 對樁和承臺對樁和承臺有足夠的強度、剛度和耐久性；有足夠的強度、剛度和耐久性；n 對地基主要是樁端持力層）對地基主要是樁端持力層）有足夠的承載力和不產生過量的變有足夠的承載力和不產生過量的變形。形。2022-5-

54、470Hunan University4.樁基礎設計內容和步驟設計內容和步驟 n 收集有關資料；收集有關資料；n 確定樁基持力層；確定樁基持力層；n 選擇樁材，確定樁型、外形尺寸和構造；選擇樁材，確定樁型、外形尺寸和構造；n 定單樁承載力設計值；定單樁承載力設計值；n 初擬樁的數(shù)量和平面布置；初擬樁的數(shù)量和平面布置；n 初擬承臺的輪廓尺寸及承臺底標高；初擬承臺的輪廓尺寸及承臺底標高；n 驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；n 驗算承臺尺寸及結構強度；驗算承臺尺寸及結構強度；n 必要時驗算樁基整體承載力和沉降量，若樁端下有軟弱下臥必要時驗算樁基整體承載力和沉降量，

55、若樁端下有軟弱下臥層，驗算軟弱下臥層地基承載力；層，驗算軟弱下臥層地基承載力；n 單樁設計，繪制樁和承臺的結構及施工詳圖。單樁設計，繪制樁和承臺的結構及施工詳圖。2022-5-471Hunan University4.樁基礎4.6.1 4.6.1 收集設計資料收集設計資料n包括建筑類型上部結構型式、平面、使用上包括建筑類型上部結構型式、平面、使用上要求）、荷載及其性質、工程地質勘察資料、要求）、荷載及其性質、工程地質勘察資料、材料來源及施工技術設備、建筑場地條件如材料來源及施工技術設備、建筑場地條件如交通、周邊建筑物、管線設施等情況，并盡交通、周邊建筑物、管線設施等情況，并盡量了解當?shù)厥褂脴痘?/p>

56、的經驗。量了解當?shù)厥褂脴痘慕涷灐詳細勘察除滿足現(xiàn)行勘察規(guī)范有關要求外，勘詳細勘察除滿足現(xiàn)行勘察規(guī)范有關要求外，勘探間距和勘探深度還有要求。探間距和勘探深度還有要求。2022-5-472Hunan University4.樁基礎4.6.2 4.6.2 樁型、樁長和截面樁型、樁長和截面尺寸選擇尺寸選擇n 樁型選擇在了解各種樁型優(yōu)缺點基礎樁型選擇在了解各種樁型優(yōu)缺點基礎上）上）n 樁長選擇：主要取決于樁端持力層的選擇。樁長選擇：主要取決于樁端持力層的選擇。樁端進入持力層的深度據(jù)土類別而有所不樁端進入持力層的深度據(jù)土類別而有所不同。同。n 截面尺寸截面尺寸n 承臺埋深：從結構要求和方便施工的角度承

57、臺埋深：從結構要求和方便施工的角度來選擇，平面尺寸根據(jù)樁數(shù)及構造要求定來選擇，平面尺寸根據(jù)樁數(shù)及構造要求定2022-5-473Hunan University4.樁基礎4.6.3 4.6.3 樁數(shù)及樁位布置樁數(shù)及樁位布置 (1) 樁數(shù)樁數(shù) 初估樁數(shù)時，先不考慮群樁效應，根據(jù)單初估樁數(shù)時，先不考慮群樁效應，根據(jù)單樁豎向承載力設計值樁豎向承載力設計值R定樁數(shù)定樁數(shù)n 。 軸心受壓時，可按下式估算：軸心受壓時，可按下式估算： 式中式中 F作用在承臺上的豎向壓力設計作用在承臺上的豎向壓力設計 值；值； G承臺及其上方填土的重力。承臺及其上方填土的重力。RGFn2022-5-474Hunan University4.樁基礎 偏心受壓時，分為兩種情況：偏心受壓時，分為兩種情況： 若樁的布置使群樁橫截面的重心與荷載若樁的布置使群樁橫截面的重心與荷載合力作用點重合，樁數(shù)仍可按上式確定。合力作用點重合，樁數(shù)仍可按上式確定。 不能滿足，則應增加不能滿足，則應增加1