地下空間工程樁基礎(chǔ)施工計算培訓2018

1、樁 基 礎(chǔ)2 內(nèi)容提要樁基礎(chǔ)及其分類 樁基礎(chǔ)的施工 單樁豎向抗壓承載力計算 水平荷載下基樁的內(nèi)力及位移計算 群樁基礎(chǔ)受力分析 樁基礎(chǔ)設(shè)計簡介 3 組成：基樁和連接于樁頂?shù)某信_。 作用：將上部結(jié)構(gòu)荷載通過承臺傳 遞給基樁，再由基樁傳遞到 地基土體 。 特點：歷史悠久、承載力高、穩(wěn)定 性好、沉降量小而均勻、便 于機械化施工、適應(yīng)性強。低承臺樁基示意圖 1 樁基礎(chǔ)及其分類 1.1 概述4 單樁基礎(chǔ)群樁基礎(chǔ)承臺基樁上部結(jié)構(gòu)荷載 1.1 概述5 地基土質(zhì)差或軟硬不均，不能滿足上部結(jié)構(gòu)對變形的要求。 地基軟弱或土性特殊，自重濕陷性黃土、膨脹土等。 荷載大，且伴有較大偏心、水平、動力或周期性荷載作用。 水中

2、基礎(chǔ)施工困難，如橋梁、碼頭、鉆采平臺等。 需要長期保存、具有重要歷史意義的建筑物。 1.1 概述樁基礎(chǔ)適用范圍樁的作用：（1）將荷載傳至硬土層（如下圖a），或分配到較大的深度范圍 （如下圖b），以提高承載力。 （2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強度夠，而變形不合要求時采用樁基礎(chǔ)。兩塔過近，會相對傾斜，用樁基解決廠房內(nèi)堆載，使柱下基礎(chǔ)傾斜，導致柱子開裂?？捎脴痘鉀Q。 樁的作用：（3）抗拔：用于抗風、抗震、抗浮等；（4）有一定抗水平荷載能力，特別是斜樁：（5）抗液化：深層土不易液化，淺層土液化后，有樁支撐，有助于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。樁的作用： 所以樁基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛，沿海、內(nèi)陸地區(qū)均用。同基坑支護

3、、地基處理并為土木工程三大熱點。古代已應(yīng)用樁基。例如：上海龍華塔，共7層，高40.4m, 相當于13層樓高, 初建于三國東吳時代 (AD220-280), 重建于宋代AD977年, 用木樁, 樁周用灰土防腐，是軟基上建高層的范例。樁基礎(chǔ)歷史：木樁和石樁基礎(chǔ) 西安灞橋（1834年清道光14年） 以后在 宋、明、清期間曾先后幾次廢毀，到清乾隆四十六年（1781年），陜西巡撫畢沅重建橋，但橋已非過去規(guī)模。直到清道光十四年（1834年）巡撫楊公恢才按舊制又加建造。橋長380米，寬7米，旁設(shè)石欄，橋下有72孔，每 孔跨度為4米至7米不等，橋柱408個。 灞橋位于西安城東12公里處，是一座頗有影響的古橋。

4、最初的灞橋建于漢代，是座木梁石柱墩橋，墩臺上加木梁并鋪設(shè)灰土石板橋面。是石柱墩的首創(chuàng)者。 木樁基礎(chǔ)上海河南路橋木樁基礎(chǔ)（1875年）新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好土層,承載力高大直徑鉆孔樁風化砂巖及粉砂巖部分風化及不風化泥巖新加坡發(fā)展銀行,四墩7.3m現(xiàn)場灌注護坡樁造價低現(xiàn)場灌注護坡樁，造價低2 特點將荷載傳遞到下部好土層,承載力高；沉降量??；抗震性能好，可穿過液化層；承受抗拔(抗滑樁)及水平力(如風載荷)；與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價低。樁基礎(chǔ)的優(yōu)點：比淺基礎(chǔ)造價高；施工環(huán)境影響大； 預(yù)制樁施工噪音大； 鉆孔灌注樁的泥漿。樁基礎(chǔ)的缺點：樁基礎(chǔ)的適用條件：水上建筑物；

5、深持力層、高地下水位；抗震地基；對沉降非常敏感的建筑，如精密儀器。日本阪神地震中發(fā)生的樁基礎(chǔ)的破壞導致墩傾倒22 按承載性狀：摩擦型樁、端承型樁 按施工方法：預(yù)制樁、灌注樁 按設(shè)置效應(yīng)：非擠土樁、部分擠土樁、擠土樁 按樁徑大?。盒?250mm)、中等直徑樁(250 800mm)、大直徑樁(800mm) 按使用功能：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁 按截面形狀：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁等 2 樁基礎(chǔ)的類型 基樁分類（P234）按承臺分類 承臺作用:將幾個樁結(jié)合起來傳遞荷載高承臺樁 承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋低承臺樁 承臺在地面以下, 承臺本身承擔部分荷載軟土層低承臺樁高承臺樁按材料分

6、類 木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼管（型鋼）樁、復(fù)合樁； 混凝土種類：普通混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土（離心預(yù)制）、高強混凝土。鋼 樁鋼管樁和預(yù)應(yīng)力樁木樁水位以上耐久性差，強度低，我國森林資源不足，應(yīng)盡量少用。鋼樁本身強度高，易加工，接頭容易，運輸方便，但造價是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺及陸上重要工程，如寶鋼高爐、金茂大廈用鋼管樁。鋼砼樁取材方便，價格便宜，耐久性好，可預(yù)制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強，故應(yīng)用廣泛，是主要研究對象。 各種材料樁的優(yōu)缺點：30 要求：截面邊長300500mm，分節(jié)長度12m。預(yù)應(yīng)力 管樁外徑300600mm，每節(jié)長513m； 優(yōu)點：承載力高，耐久性好，質(zhì)量較易保證。

7、缺點：自重大，打樁難，樁長難統(tǒng)一，工藝復(fù)雜。 鋼樁 要求：直徑2501200mm，批量生產(chǎn)。 優(yōu)點：穿透性強，承載能力高，應(yīng)用方便。 缺點：成本高，易銹蝕。 木樁 要求：樁徑160 260mm，樁長4 6m。 優(yōu)點：制作運輸方便，打樁設(shè)備簡單。 缺點：承載力低，僅在一些加固工程與臨時工程中采用。混凝土預(yù)制樁按形狀分類 按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多 節(jié)（分叉）樁、擴底樁、支盤樁、微型樁 按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、X形樁 樁身樁身樁端Dd橫斷面按尺寸分類按斷面(直徑）的大?。?大直徑: d800mm 小直徑：d60m 短樁：L10m按承載性狀分類（1）豎直荷載：端承樁（嵌巖樁）、摩擦

8、樁、端承摩擦樁、摩擦端 樁的承載力：Q = Qp+QsQp端承力, Qs側(cè)摩阻力端承樁 主要由樁端承受極限荷載,樁不長,樁端土堅硬摩擦樁 主要由樁側(cè)壁與土的摩擦力承受極限荷載,樁長,深端承樁摩擦樁PsPsP按施工方法分類施工方法沉樁方法1 預(yù)制樁 Prefabricated pile 擠土樁2 現(xiàn)場灌注樁 Cast in place 非擠土樁 預(yù)制樁 現(xiàn)場灌注樁氣錘打入振動沉樁靜壓樁引孔,部分擠土, 大面積地面隆起不引孔,擠土樁成孔方法人工挖孔螺旋鉆正反循環(huán)地下水以下泥漿護壁沖擊,夯擴,爆破沉管灌注澆注法水上水下其他工廠,現(xiàn)場預(yù)制樁優(yōu)點：樁身質(zhì)量易于保證，單樁承載力較高；缺點:（1）樁身規(guī)格、

9、長度受限，接樁影響樁質(zhì)量和承載力發(fā)揮；（2）打入或壓入式沉樁存在擠土效應(yīng)問題； （3）噪音污染、接、截樁麻煩。 適用條件： （1）不需考慮噪音污染和震動影響的環(huán)境； （2）持力層上覆蓋為較松軟地層，無堅硬夾層； （3）持力層頂起伏變化不大，樁長易于控制； （4）水下樁基工程 （5）大面積打樁工程；擠土效應(yīng)擠土效應(yīng)：這是由于沉樁時使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)而產(chǎn)生的。擠土效應(yīng)一般表現(xiàn)為淺層土體的隆起和深層土體的橫向擠出，擠土效應(yīng)對周圍路面和建筑物引起破壞，使周圍開挖基坑坍塌或推移增大，對已經(jīng)施打的樁的影響表現(xiàn)為樁身傾斜及淺樁（20 m）上浮。如果壓樁施工方法與施工順序不當，每

10、天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太快就會加劇擠土效應(yīng)。 預(yù) 制 樁振動沉樁預(yù)制樁113mPile Point離心預(yù)應(yīng)力預(yù)制鋼筋混凝土（接87）48 錘擊 振動下沉 靜壓 預(yù)制樁的施工方法 2.1 預(yù)制樁的施工 2 樁基礎(chǔ)的施工（接87）49 打入第一節(jié)樁體電焊接樁打入末節(jié)樁體 錘擊預(yù)制樁 50 沉樁深度控制以最后貫入度（指沉至某標高時，每次錘擊的沉入量）和樁尖設(shè)計標高兩方面控制。 要求最后兩陣的平均貫入度為10-50mm/陣。 錘擊法：常以10次錘擊為一陣。 振動法：以1min為一陣。4.2.1 預(yù)制樁的施工灌注樁按成孔方法分為:鉆孔法 適于一般土層沉管法 適于土質(zhì)差、水位高爆擴法 適于土質(zhì)好、無地下

11、水人工挖孔法 適于樁徑大、土較好4.2.2 灌注樁的施工52 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。可避免流砂、坍孔及排渣等弊病。 錘擊沉管灌注樁 振動沉管灌注樁 4.2.2 灌注樁的施工53 沉管灌注樁 圖4.5 沉管灌注樁的施工程序示意 （a）打樁機就位；（b） 沉管；（c） 澆灌混凝土；（d） 邊拔管，邊振動；（e） 安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；（f） 成型 4.2.2 灌注樁的施工54 優(yōu)點：設(shè)備簡單、打樁進度快、成本低。 缺點：在土層軟、硬交界處或軟弱土層處易發(fā) 生縮頸、斷樁現(xiàn)象。 克服辦法： 復(fù)打澆灌混凝土并拔管后，立即在原位再次 沉管及澆灌混凝土； 反

12、插法灌滿混凝土后，先振動再拔管，一般 拔0.51.0m，再反插0.30.5m。 沉管灌注樁特點4.2.2 灌注樁的施工55 鉆（沖）孔灌注樁原理 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，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。 施工方法 有正循環(huán)、反循環(huán)施工法。 優(yōu)缺點 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。 缺點：要求有專門的設(shè)備（鉆機），清孔較難徹底。 4.2.2 灌注樁的施工56 鉆孔灌注樁護筒埋設(shè)護筒作用 固定樁位，并作鉆孔導向； 保護孔口，防止孔內(nèi)土層坍塌 隔水，穩(wěn)固孔壁。4.2.2 灌注樁的施工57 泥漿制備與運輸要

13、求：膨脹土或高塑性粘土現(xiàn)場加水攪拌，比重1.11.15， 粘度1025s，含砂率小于6，膠體率大于95。 作用：護壁、攜渣、防滲、潤滑鉆頭等。4.2.2 灌注樁的施工58 鉆進機械圖 4.6 沖擊鉆機示意圖 1滑輪；2主桿；3拉索；4斜撐；5卷揚機；6墊木；7鉆頭 旋轉(zhuǎn)鉆進 沖擊鉆進 沖抓鉆進4.2.2 灌注樁的施工螺旋鉆 61 圖4.8 反循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝 1鉆頭；2泥漿循環(huán)方向；3沉淀池；4泥漿池；5泥漿泵；6砂石泵；7水龍頭；8鉆桿；9鉆機回轉(zhuǎn)裝置 鉆進方法圖4.7 正循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝 1鉆頭；2泥漿循環(huán)方向；3沉淀池；4泥漿池；5泥漿泵；6砂石泵；7水龍頭；8鉆桿；9鉆機回轉(zhuǎn)裝

14、置4.2.2 灌注樁的施工正循環(huán)和反循環(huán)的區(qū)別正反循環(huán)鉆機在鉆進成孔的工藝上是差不多的，對地質(zhì)要求差別也不是很大，主要的區(qū)別是看其泥漿循環(huán)的方式，正循環(huán)鉆機的泥漿是從泥漿池里用泥漿泵通過鉆桿打到鉆井里去的,再從井口自然的益出來,同時把鉆渣帶出來.這種自然循環(huán)的排渣方式只能排出一部分鉆渣,對于叫大顆粒石渣是不能循環(huán)上來排出去的,反循環(huán)鉆機的泥漿的是用泥漿泵從井的孔口向井里打的,再用我以前說過的氣舉法或泥漿泵,從導管或者鉆桿的中間抽出來,這種循環(huán)方式的排渣能力很好,可以把顆粒很大的石頭都能沖出來,相對而言正循環(huán)鉆機的泥漿循環(huán)一臺泥漿泵就夠了,對于反循環(huán)鉆一般要配一臺空壓機，或者兩臺大功率的泥漿泵。

15、 63 清 孔目的除去孔底沉渣，保證孔底砼質(zhì)量及樁的承載力。方法抽漿清孔：用空氣吸泥機吸出泥漿。 換漿清孔：正、反循環(huán)鉆孔完成后不停鉆、不 進尺。 掏渣清孔：孔用掏渣筒掏清孔內(nèi)粗粒鉛渣。 繼續(xù)循環(huán)換漿清渣。 要求孔底0.5m內(nèi)1.25；含砂率8；粘度28s。4.2.2 灌注樁的施工64 將導管居中插入，上接漏斗，設(shè)隔水栓； 放開隔水栓使混凝土向孔底猛落，將水擠出，并使導管始終埋在混凝土內(nèi)，此后連續(xù)灌注混凝土； 不斷提升導管，直至灌注完畢。水下砼灌注直升導管法施工步驟圖4.9 灌注水下混凝土 1-通混凝土儲料槽；2-漏斗 3-隔水栓；4-導管 4.2.2 灌注樁的施工65 混凝土攪拌必須均勻；防

16、止卡管事故； 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； 隨時記錄孔內(nèi)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； 樁頂標高應(yīng)比設(shè)計值愈加一定高度，以確保混凝土質(zhì)量。一般取0.5m。注意事項4.2.2 灌注樁的施工66 基本要求：內(nèi)徑800mm，開挖直徑1000mm，護壁厚100mm分節(jié)支護，每節(jié)高5001000mm樁長小于40m。 優(yōu)點：符合國情，經(jīng)濟，設(shè)備簡單，噪音小，場區(qū)內(nèi)各樁可同時施工，可直接觀察地層情況，孔底易清除干凈，且樁徑大、適應(yīng)性強。 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成傷亡事故。 原理：采用人工或機械挖掘成孔，逐段

17、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，然后清除孔底殘渣，安裝鋼筋籠，澆灌混凝土。4.2.3 人工挖孔樁67 圖4.10 人工挖孔樁示例 68 人工挖孔樁人工挖孔樁廣州市亞洲大酒店人工挖孔樁 擴底樁人工挖孔擴孔樁（芝加哥法）UK英國1.0-3.0 m0.6-0.9 m爆破擴底樁內(nèi)夯式擴底樁200kN鋼錘碎石混凝土鋼筋籠鉆擴樁擠擴樁（支盤樁）多節(jié)擴孔樁與直孔樁相比,承載力大大提高,沉降小,技術(shù)經(jīng)濟效益顯著。77 4.2.5 樁基的質(zhì)量檢測可能存在的質(zhì)量問題 預(yù)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。 常用質(zhì)量檢測方法 開挖檢查：只限于

18、對所暴露的樁身進行觀察檢查。 抽芯檢查：在灌注樁樁身內(nèi)鉆孔，取混凝土芯樣進行觀察，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。 動測法：高應(yīng)變測樁承載力，低應(yīng)變只能測砼質(zhì)量。1 斷樁 原因： 鄰樁施工時，樁距過小，土體因擠壓隆起造成已灌完的尚未達到足夠強度的混凝土樁斷裂 ；軟硬土層傳遞水平力大小不同，使樁產(chǎn)生剪應(yīng)力，推擠樁身造成斷樁。 處理措施： 控制樁中心距離3.5d； 打樁方法應(yīng)用跳打法或控制時間法； 發(fā)現(xiàn)斷樁，應(yīng)拔去后重新補做樁身。4.2.5 樁基的質(zhì)量檢測2 縮徑樁 縮徑樁也稱瓶頸樁，指樁身某部分樁徑縮小 原因： 拔管時，土體受擾動，產(chǎn)生很高的孔隙水壓，樁管拔出后，水

19、壓作用于砼樁身；砼和易性差；樁間距過小，受鄰樁沉樁時擠壓。 處理措施： 控制拔管速度0.81.2米/分，慢抽密擊5070次/分；管內(nèi)砼必須略高于地面，保持有足夠的重壓力；有專人測定砼落下情況（浮標法） 用復(fù)打法處理。3 吊腳樁 指樁底部混凝土隔空或混凝土混入泥砂而形成軟弱夾層 原因：樁靴打壞擠入管內(nèi)，拔管時，樁靴未及時脫離樁管；樁靴與樁管連接不密實，泥、砂流入；活瓣樁靴拔管到一定高度才張開，砼下落。處理措施： 控制砼樁靴強度； 活瓣樁靴應(yīng)在抽管時注意砼下落情況。拔管開始500mm范圍，可翻插幾下； 已灌砼時，用復(fù)打法處理。 樁靴樁靴一般是打樁過程中加在樁尖上的，一般為鋼靴，樁靴的作用：為了保護

20、樁尖；二是為了打樁方便，因為樁靴的強度很大，容易切入土層中，特別是比較堅硬的土層，加上樁靴打入效果很好。 有兩種構(gòu)造，一種是開口，在沉管時套以鋼筋混凝土預(yù)制樁尖，拔管時，樁尖留在樁底土中；另一種是管端帶有活瓣 樁尖，其構(gòu)造如圖示，沉管時，樁尖活瓣合攏，灌注混凝土及拔管時活瓣打開 。1.樁靴 樁靴可分為鋼筋混凝土預(yù)制樁靴和活瓣式樁靴兩種如圖2.18、2.19、2.20圖 2.18 預(yù)制樁尖圖 2.20樁尖埋設(shè)4 灌注樁的樁頭處理 灌注樁養(yǎng)護完畢，砼達到規(guī)定強度，要把樁頭打掉1米左右。 原因：（1） 砼澆灌時石子先下沉，產(chǎn)生離析，樁頭部分基本上是浮漿，強度達不到要求；（2） 將樁中的鋼筋打出與承臺

21、鋼筋連接，以形成整體；（3）統(tǒng)一樁頂標高。 (一)按承臺 (二)材料(三)形狀(四)承載機理:摩擦樁、端承樁(五)按尺寸：小直徑、中等直徑、 大直徑(六)施工方法：預(yù)制、 灌注4.樁基礎(chǔ)樁的分類總結(jié)88 2 樁基設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計原則GB50007-2002：基于正常使用極限狀態(tài)的概率設(shè)計原則 JGJ94-94：采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，并按極限狀態(tài)設(shè)計表達式計算，考慮樁基的兩種極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)。并根據(jù)樁基損壞所造成的后果的嚴重性分為3個等級。樁基礎(chǔ)設(shè)計原則：90 樁基的豎向承載力（抗壓和抗拔）、水平承載力計算 樁端平面以下的軟弱下臥層驗算 樁基抗震承載力

22、計算 承載及樁身結(jié)構(gòu)計算（包括預(yù)制樁吊運和錘擊過程中的強度驗算、樁身屈曲穩(wěn)定計算） 所有樁基均應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)計算 樁基尚應(yīng)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） 樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基（豎向沉降） 承受較大水平荷載或?qū)λ阶兾灰髧栏竦囊患壗ㄖ痘ㄋ阶兾唬痘A(chǔ)設(shè)計計算內(nèi)容如下：91 3 豎向荷載作用下單樁的工作性狀承載機理 荷載樁壓縮側(cè)摩阻消耗荷載樁底阻力。 土對樁的支撐力 樁側(cè)摩阻力和樁端阻力：何種為主，與樁身壓縮量有關(guān)。 樁的荷載傳遞機理實質(zhì)上就是樁側(cè)摩阻力與樁端阻力逐步發(fā)揮的過程。 樁的荷載傳遞機理單樁承載力的構(gòu)成樁側(cè)阻

23、力樁端阻力 樁土相互作用 3 豎向荷載作用下單樁的工作性狀 樁的荷載傳遞機理豎向承載力Q的組成: 摩阻力所需位移很小端阻力需要較大位移摩阻力先于端阻力發(fā)揮上部土層摩阻力先于下部土層發(fā)揮不同階段二者分擔比不同Q/kNQsQpQS/mmQs 樁側(cè)摩阻力Qp 樁端阻力 單樁豎向承載力的組成（轉(zhuǎn)96）單樁軸向應(yīng)力及位移的分布圖：樁土體系荷載傳遞土的剛度及樁身剛度對樁承載性狀的影響4）樁的長徑比：長徑比過大，影響樁端阻力的發(fā)揮，設(shè)計時不宜使樁長徑比太大。 樁端的作用大大減弱甚至消失。1）樁底土和樁周土的剛度比 影響樁的承載性狀，越大，則經(jīng)由樁底傳遞的荷載越大3）樁底直徑D 越大，則樁底傳遞的荷載越大。

24、樁底土越硬，2）樁身相對剛度 越大，則經(jīng)由樁底傳遞的荷載越大。（不講）樁側(cè)摩阻力和樁端阻力樁側(cè)摩阻力 Qs產(chǎn)生的原因：樁土的相對位移樁對土的位移樁身的壓縮樁端阻力Qp產(chǎn)生的原因：樁端土壓縮土的極限端阻力影響因素： 土的性質(zhì)、下臥層、 持力層密度、上覆荷載等。（轉(zhuǎn)104）（1）產(chǎn)生原因：樁端土壓縮（2）端阻深度效應(yīng) 端承力與深度有關(guān)，存在臨界深度端阻的臨界深度當樁端入土深度小于某一臨界值時，極限端阻隨深度增加，而大于該深度后則保持恒值不變，這一深度稱為端阻的臨界深度。端阻的臨界厚度當樁端持力層下存在軟弱下臥層時、且樁端與軟弱下臥層的距離小于某一厚度時，樁端阻力將受軟弱下臥層影響而降低，這一厚度稱

25、端阻的臨界厚度。(3)土的極限端阻力影響因素 土的性質(zhì)、下臥層、 持力層密度、上覆荷載等。樁端阻力Qp（不講）小結(jié)1.單樁軸向荷載傳遞的過程是樁側(cè)摩阻力和樁端阻力發(fā)揮的過程。2.單樁軸向荷載傳遞的過程分析。3.樁的側(cè)阻和端阻都隨深度呈線性增大,但具有深度效應(yīng)。 4.隨著樁頂荷載的逐級增加，樁截面的軸力、位移和樁側(cè)摩阻力不斷變化。 5.樁端阻力的發(fā)揮不僅滯后于樁側(cè)阻力，而且其充分發(fā)揮所需的樁底位移值比樁側(cè)摩阻力到達極限所需的樁身截面位移值大得多。 6.樁長對荷載的傳遞有重要的影響.99 樁側(cè)摩阻力影響因素 土的性質(zhì)：如抗剪強度(c, j) 決定摩阻力的可能最大值 樁土相對位移 決定摩阻力的發(fā)揮程

26、度 時間因素：土的固結(jié)隨 t 增加向下部轉(zhuǎn)移 決定摩阻力發(fā)揮的時間 樁的剛度：影響樁周應(yīng)力的分布。 土中的應(yīng)力狀態(tài)：主要指側(cè)向壓力 施工方法：a)擠土樁；b)非擠土樁。 3.1 樁的荷載傳遞機理100 圖a 壓屈破壞圖b 整體剪切破壞圖c 刺入破壞壓屈破壞：沉降量很小，樁端阻為主，樁身材料控制承載力，超長摩擦樁和嵌巖樁（端承樁）都可能發(fā)生這種破壞； 整體剪切：沉降量較大，樁端阻力為主，樁端樁側(cè)土控制承載力，當樁底壓力超過持力層承載力時發(fā)生這種破壞。打入式短樁、鉆孔短樁屬于此類； 刺入破壞：沉降量大，樁側(cè)阻為主，樁頂容許沉降控制承載 力，是均質(zhì)土中摩擦樁的破壞形式。 3.2 單樁的破壞模式 (1

27、)屈曲破壞(樁身材料破壞）荷載-沉降(Q-S)關(guān)系曲線特征：呈“急進破壞”的陡降型破壞模式特點：當樁底支承在堅硬的土層或巖層上，樁周土層極為軟弱，樁身無約束或側(cè)向抵抗力。樁在軸向荷載作用下，如同一細長壓桿出現(xiàn)縱向撓曲破壞，其沉降量很小，具有明確的破壞荷載（P252圖 5a)樁的承載力取決于樁身的材料強度。穿越深厚淤泥質(zhì)土層中的小直徑端承樁或嵌巖樁，細長的木樁等多屬于此種破壞。(2)整體剪切破壞荷載-沉降(Q-S)關(guān)系曲線的特征：呈“急進破壞”的陡降型破壞模式特點：當具有足夠強度的樁穿過較軟弱的土層，達到較硬持力層時，且樁的長度不大時，由于樁底上部土層不能阻止滑動土楔的形成，樁底土體形成滑動面而

28、出現(xiàn)整體剪切破壞。此時樁的沉降量較小，樁側(cè)摩阻力難以充分發(fā)揮，主要荷載由樁端阻力承受，呈現(xiàn)明確的破壞荷載(圖 5b) 。樁的承載力主要取決于樁端土的支承力。一般打入式短樁、鉆擴短樁等均屬于此種破壞。(3)刺入破壞(Q-S)關(guān)系曲線特征： 這是均質(zhì)土中摩擦樁的破壞形式,荷載沉降(Q-S)關(guān)系曲線為呈“漸進破壞”的緩變型曲線，無明顯拐點，極限荷載難以判斷.(圖 5c) 當樁周土的抗剪強度較高時，荷載沉降(Q-S)關(guān)系曲線可能為陡降型，有明顯拐點，樁的承載力主要取決于樁周土的強度。破壞模式特點：當樁的入士深度較大或樁周土層抗剪強度較均勻時，樁在軸向荷載作用下將出現(xiàn)刺入破壞，如圖c所示。此時樁頂荷載主

29、要由樁側(cè)摩阻力承受，樁端阻力極微，樁的沉降量較大。一般情況下的鉆孔灌注樁多屬于此種情況。104 定義：樁周土相對于樁身下沉時產(chǎn)生的摩阻力。 樁側(cè)負摩阻力 正摩擦負摩擦 樁側(cè)摩阻力示意圖（參考P245）105 樁側(cè)大范圍降低地下水，如大面積抽水，基坑降水等 樁側(cè)地面大面積堆載； 樁身穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土層進入相對較硬土層； 凍土區(qū)升溫引起樁側(cè)土沉陷。 產(chǎn)生負摩阻力的條件圖4.6 住宅樓建于有新填土的斜坡上 樁側(cè)負摩阻力106 中性點中性點：樁土相對位移為零處樁側(cè)摩阻力為零處。 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； 或其摩阻力為零。 特點：在中性點處樁身

30、軸力達到最大值。 樁側(cè)負摩阻力107 中性點位置還與時間因素、環(huán)境因素、地質(zhì)條件等有關(guān)，精確計算有困難，目前采用經(jīng)驗估算法:l0樁周變形土層下限深度，即軟弱壓縮層厚度。 自樁頂算起的中性點深度。（可查表11.9按 計算） 中性點位置的確定中性點的位置取決于樁土間的相對位移： 當樁側(cè)壓縮變形大，樁地下土層堅硬，抗下沉量小，中性點下移； 反之，中性點位置上移。圖： 有負摩阻力時的荷載傳遞樁側(cè)的負摩阻力負摩阻力的計算負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載計算：（P246）下拉荷載Qgn：（11.13） 中性點以上第i層土的厚度（m）； 樁身周長（m）； 中性點以上第i層土樁負摩阻力標準值，按下式計算： 樁周第i層土

31、負摩阻力系數(shù)，查表11.10 樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力（kPa)，（11.14） 由樁周土自重引起的豎向有效應(yīng)力，按式（11.15）計算見P247【例11.3】 地面均布荷載109 1）在預(yù)制樁表面涂一薄層瀝青；2）對鋼樁再加一層厚度為3mm的塑料薄膜(兼作防銹蝕用)；3）對現(xiàn)場灌注樁也可在樁與土之間灌注土漿等方法，來消除或降低負摩阻力的影響。 減小負摩阻力的措施樁側(cè)負摩阻力110 按樁身強度確定 （） 靜載荷試驗法確定 （） 按土的抗剪強度指標確定 原位測試法（根據(jù)靜力觸探資料）（） 按經(jīng)驗公式確定 （）（重點介紹） 按動力試樁法確定單樁豎向承載力確定(參考P237)111 1）按樁身強

32、度確定單樁豎向承載力特征值 Ra Ra 單樁豎向承載力特征值，kPa 基樁成樁工藝系數(shù)。根據(jù)樁的類型取值fc 砼軸心抗壓強度特征值，mm2 fy 縱向主筋抗壓強度特征值，kPa Aps 樁身橫截面積，mm2As 全部縱向主筋的截面積，mm2 3.3 單樁豎向承載力確定當樁身配筋不符合有關(guān)規(guī)定時，則：（補充） 混凝土預(yù)制樁取0.85，干作業(yè)非擠土灌注樁取0.9，泥漿護壁非擠土灌注樁取0.70.8，軟土地區(qū)擠土灌注樁取0.6巖石飽和單軸抗壓強度標準值kPa； 嵌巖段側(cè)阻和端阻綜和系數(shù), 查表11.6。 2） 經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向承載力 Ra 先按下式確定單樁豎向承載力標準值Quk，則一般預(yù)制樁與

33、 中小直徑灌注樁大直徑樁嵌巖樁800mm 為界 3.8 單樁豎向承載力確定ppkisikpkskukAqlquQQQ+=+=（11.1）ppkpsisiksipkskukAqlquQQQyy+=+=(11.2)(11.3） 分別為i層土極限側(cè)阻力標準值，查表11.2 及極限端阻力標準值，kPa，查表11.3 樁身周長,m； 樁周第i層土的厚度大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，按表11.5取值樁徑為800mm的極限端阻標準值，按表11.4取值(P237)K取2.0例8-1某建筑工程的混凝土預(yù)制樁截面350mm350mm,樁長12.5 mm。樁長范圍內(nèi)有兩層土：第一層為淤泥層，厚5m；第二層為粘土層

34、，厚7.5m，液性指數(shù) 。擬采用3樁沉臺，試按經(jīng)驗法確定該預(yù)制樁的基樁豎向承載力特征值 Ra。解：按公式：式(11.1）(1)從表11.2查得：淤泥層qs1k=15kPa黏土層：IL=0.275,按0.25IL0.5內(nèi)插得qs2k=71.6kPa(2)從表11.3查得（用插值法）黏土層：IL=0.275,按0.25IL0.50及980) 可取s=6080mm對應(yīng)的荷載。 沉降速率法s-lgt法 取破壞荷載的前一級荷載作為Qu圖 7 單樁Q-s曲線（轉(zhuǎn)127）單樁豎向極限承載力特征值：K安全系數(shù)，取K=2.0( 3)120 原理：在樁頂施加動荷載，使樁身產(chǎn)生加速度和土阻尼等效應(yīng)，通過設(shè)置于樁頂?shù)?/p>

35、傳感器量測此動力響應(yīng)信號（如位移、速度或加速度），據(jù)此分析確定樁身完整性或承載力。 高應(yīng)變法：一般以重錘敲擊樁頂，使樁貫入，樁土間產(chǎn)生相對位移，從而分析對樁的外來抗力，可同時測定樁身完整性與承載力。 低應(yīng)變法：施加的荷載遠小于樁的使用荷載，不足以使樁產(chǎn)生相對位移，而只通過應(yīng)力波的反射和傳播，主要用以檢測樁身砼質(zhì)量。 按動力試樁法確定 3.3 單樁豎向抗壓承載力確定（教材中沒介紹）121 作用機理：水平荷載(力和彎矩）作用下，樁身產(chǎn)生橫向位移或撓曲變形，并擠壓樁側(cè)土體，同時樁側(cè)土反作用于樁，產(chǎn)生側(cè)向土抗力，樁土共同作用 破壞模式 剛性樁(ah2.5)：樁身剛體轉(zhuǎn)動破壞，承載力主要由樁的水平位移和

36、傾斜控制 柔性樁(ah2.5)：樁身發(fā)生擾曲變形，破壞時樁身某點彎矩超過截面抵抗矩或土體屈服失穩(wěn)，承載力由樁身水平位移及最大彎矩值控制 4 單樁水平承載力（不講）122 b1 樁身計算寬度（簡化為平面受力） EI樁身抗彎剛度時，對于鋼筋砼樁，取EI 0.85EcI0(建工)或0.80EcI0(路橋)，其中Ec為砼的彈模，I0為樁身截面慣性矩.a為樁的水平變形系數(shù)，量綱為L-1 h為樁的入土深度，m 地基土橫向抗力系數(shù)的比例系數(shù)(MN/m4)，受樁材和剛度、土類及其性質(zhì)、荷載作用方式、荷載水平、樁身水平位移等因素影響，對多層地基可取當量m值計算，取層厚2(d+1)m；如無試驗資料，m值可參照規(guī)范

37、表格4.4 單樁水平承載力123 多采用線彈性地基反力法。假設(shè)x與樁的水平位移x成正比。關(guān)鍵在于確定土體抗力系數(shù)沿深度的分布，分為： (a)常數(shù)法；(b)k法；(c)m法；(d) c法 4.4 單樁水平承載力124 微分方程的建立取一基樁微元體，由平衡條件可得撓曲微分方程 ： 采用冪級數(shù)求解：圖4.24 微元體受力示意圖 相關(guān)系數(shù)可查表確定。4.4 單樁水平承載力125 單樁水平靜載荷試驗試驗裝置： 加荷系統(tǒng)：千斤頂、試樁 位移觀測：百分表圖4.20 單樁水平靜載荷試驗4.4 單樁水平承載力126 每級荷載大小 約為預(yù)估水平極限承載力的（1/10-1/15）。 讀數(shù)方法 每級加荷后恒載4min

38、測讀樁頂水平位移，然后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，如此循環(huán)5次，再施加下一級荷載。 終止加載條件 樁身折斷 樁頂水平位移超過3040mm 樁側(cè)地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。試驗方法 單樁水平靜載荷試驗127 水平極限承載力的確定兩特征點對應(yīng)的荷載稱為臨界荷載Hcr和極限荷載Hu圖4.21 單樁H0 x0/H0曲線圖4.22 單樁H0g曲線128 4 群樁豎向承載力巖石土圖 13 群樁效應(yīng) 4.1 群樁基礎(chǔ)工作特點群樁效應(yīng)129 端承樁組成的群樁 樁底持力層剛硬，其受壓面積小，各樁間相互影響小，不必考慮群樁效應(yīng)。 群樁承載力各單樁承載力之和摩擦樁組成的群樁 樁頂作用荷載通過側(cè)阻傳至樁周土體，

39、并經(jīng)擴散使樁底壓力分布范圍比樁身截面大很多。當樁距小于某距離時（一般為6d），樁底應(yīng)力擴散面積交叉重疊，與原來單樁端應(yīng)力疊加，使群樁樁底地基所受壓力比單樁大，故 群樁承載力各單樁承載力之和 4.1 群樁基礎(chǔ)工作特點效率系數(shù)：130 承臺下土對荷載的分擔作用 復(fù)合樁基: 由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基。 條 件: 樁及樁間土整體下沉，保證承臺底不脫空。 特 性: 承臺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(chǎn)生樁土相對位移也使承臺底反力增 加。通常，沉臺底分擔荷載的比例可從百 分之十幾直至百分之三十。 4.1 群樁基礎(chǔ)工作特點確定基樁或復(fù)合基樁豎向承載力

40、特征值R（P241) 單樁豎向承載力特征值Ra(11.4）單樁豎向極限承載力標準值（kN）； 安全系數(shù)，取K=2。（1）不考慮沉臺效應(yīng)時，基樁豎向承載力特征值 R即基樁豎向承載力特征值取單樁豎向承載力特征值（2）考慮沉臺效應(yīng)時，復(fù)合基樁豎向承載力特征值 R不考慮地震作用時：（11.5）考慮地震作用時：（11.6） 單樁豎向承載力特征值，按式（11.4）計算； 承臺效應(yīng)系數(shù)，按表11.7選??； 承臺下1/2沉臺寬且不超過5m深度范圍內(nèi)個土層的 地基承載力特征值，按厚度加權(quán)平均值??； 承臺底凈面積： 地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，查建筑抗震設(shè)計規(guī)范 樁的根數(shù)；分別為承臺總面積及樁身截面積Nk Nkmax

41、 NEk NEkmax見教材P242式（11.8）（11.9）（11.10) 群樁豎向承載力計算1）樁基豎向承載力計算：樁基豎向承載力的計算應(yīng)滿足下列計算式：（1）荷載效應(yīng)基本組合： 軸心豎向力荷載，應(yīng)滿足：偏心豎向力荷載，應(yīng)滿足：（2）地震作用效應(yīng)組合：（11.11）(11.12）軸心豎向力荷載，應(yīng)滿足：偏心豎向力荷載，應(yīng)滿足：R 基樁或復(fù)合基樁豎向承載力特征值，kN（243） 4.2 群樁豎向承載力計算2）樁基豎向承載力特征值 R ：對于端承型樁基、樁數(shù)小于4根的摩擦型柱下獨立樁基、或由于某些因素不宜考慮承臺效應(yīng)的樁基，樁基的豎向承載力特征值應(yīng)取單樁豎向承載力特征值。 即 ： 考慮承臺效應(yīng)

42、的摩擦型樁基，復(fù)合基樁豎向承載力特征值可按下式計算：不考慮地震作用時：（ 29）考慮地震作用時：（ 30）承臺效應(yīng)系數(shù)，可按表 13取值。承臺下1/2承臺寬且不超過5m深度范圍內(nèi)各層土的 的厚度加權(quán)平均值，kPa。計算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積，m2。135 要求 和淺基礎(chǔ)一樣，樁基設(shè)計也應(yīng)符合安全、合理和經(jīng)濟的要求。 6 樁基礎(chǔ)設(shè)計 基本原則 對樁和承臺有足夠的強度、剛度和耐久性； 對地基（主要是樁端持力層）有足夠的承載力 和不產(chǎn)生過量的變形。(P289)136 豎向承載力驗算 軟弱下臥層承載力驗算 豎向抗拔承載力及負摩阻力驗算 水平承載力驗算 沉降驗算 樁基礎(chǔ)驗算內(nèi)容 6 樁基礎(chǔ)設(shè)計137 設(shè)計步驟 收集有關(guān)資料； 確定樁基持力層； 選擇樁材，確定樁型、外形尺寸和構(gòu)造； 定單樁承載力設(shè)計值； 初擬樁的數(shù)量和平面布置； 初擬承臺的輪廓尺寸及承臺底標高； 驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載； 驗算承臺尺寸及結(jié)構(gòu)強度； 必要時驗算樁基整體承載力和沉降量，若樁端下有軟弱下 臥層，驗算軟弱下臥層地基承