大三下課件-工程第四章樁基礎(chǔ)

第

4章樁基礎(chǔ)4.1概

述樁基設(shè)計原則與主要內(nèi)容樁與樁基礎(chǔ)的分類及選型樁與樁基礎(chǔ)的荷載傳遞與分析樁基承載力計算樁基沉降量計算樁基礎(chǔ)設(shè)計

本章主要內(nèi)容基礎(chǔ)的類型樁基礎(chǔ)—運用最多的一種深基礎(chǔ)形式；樁類、樁型的發(fā)展—天然材料→多種樁型；施工技術(shù)的進步—設(shè)備、工藝、測試技術(shù)；設(shè)計計算理論—分析方法、實驗手段、計算技術(shù)樁基礎(chǔ)橋梁基礎(chǔ)水利工程海岸工程高層建筑重要廠房地下工程一般建筑物盡量采用淺基礎(chǔ)，當淺基礎(chǔ)不能滿足要求時，可將樁基礎(chǔ)作為一種選擇方案，具體適用條件見p.117說明。

樁基礎(chǔ)的使用

樁基礎(chǔ)的特點與類型樁基礎(chǔ)的特點適用范圍廣：適用于不同的地基、不同的建筑物承載力高：大直徑樁、超長樁的使用沉降量?。豪蒙顚訄杂驳鼗◣r基）施工性好：可避免水下施工、機械化程度高減小工程量：避免深基坑開挖適用于不同的工作方式：受壓、受拉、受彎

樁基礎(chǔ)的類型低承臺樁基礎(chǔ)高承臺樁基礎(chǔ)

樁基設(shè)計原則（《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008））設(shè)計依據(jù)承載能力極限狀態(tài)——樁基達到最大承載力導致整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形。正常使用極限狀態(tài)——樁基達到建筑物正常使用所規(guī)定的變形限值或達到耐久性要求的限值。原有《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94同時廢止。

安全等級安全等級建筑物類型甲級重要建筑30層以上或高度超過100m的建筑體型復雜，層數(shù)相差超過10層的連體建筑20層以上框架-核心筒結(jié)構(gòu)，其他對沉降差有特殊要求的建筑場地和地基條件復雜的7層以上的一般建筑及坡地、岸邊建筑對相鄰既有工程影響較大的建筑乙級

除甲級、丙級以外的建筑丙級

場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下的一般建筑

設(shè)計原則①所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)驗算

樁基豎向（抗壓或抗拔）承載力和水平承載力計算）；樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗算；對抗震設(shè)防區(qū)的樁基，應進行抗震承載力驗算；承臺及樁身承載力計算；對于樁側(cè)土不排水抗剪強度小于10kPa且長徑比大于50的樁，應進行樁身壓屈驗算；對于混凝土預制樁，應按吊裝、運輸、錘擊作用進行樁身承載力驗算；對于鋼管樁應進行局部壓屈驗算；位于坡地、岸邊的樁基，應進行整體穩(wěn)定性驗算。②需要進行變形計算的樁基

設(shè)計等級為甲級的非嵌巖樁和非深厚堅硬持力層的建筑樁基；設(shè)計等級為乙級的體型復雜，荷載分布顯著不均勻或樁端平面以下存在軟弱下臥層的建筑樁基；軟土地基多層建筑減沉復合疏樁基礎(chǔ)。對于受水平荷載較大，或?qū)λ轿灰朴袊栏裣拗频慕ㄖ痘瑧嬎闼轿灰啤＂劭沽鸦蛄芽p開展寬度驗算

不允許出現(xiàn)裂縫或需要限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺應進行抗裂或裂縫開展寬度驗算。

荷載組合原則①樁基承載能力極限狀態(tài)計算

確定樁數(shù)和布樁時，采用傳至承臺底面的荷載效應標準組合，相應的抗力采用基樁或復合基樁承載力特征值。驗算坡地、岸邊建筑樁基的整體穩(wěn)定性時，采用荷載效應標準組合；抗震設(shè)防區(qū)，應采用地震作用效應和荷載效應的標準組合；在計算樁基結(jié)構(gòu)承載力、確定尺寸和配筋時，應采用傳至承臺頂面的荷載效應基本組合；進行承臺和樁身裂縫控制驗算時，分別采用荷載效應標準組合和荷載效應準永久組合。②樁基變形驗算

計算荷載作用下樁基沉降和水平位移時，應采用荷載效應準永久組合；計算水平地震作用、風荷載作用下的樁基水平位移時，應采用水平地震作用、風荷載效應標準組合；進行沉降計算的建筑樁基，在施工過程及建成后使用期間，應進行系統(tǒng)的沉降觀測至沉降穩(wěn)定；軟土地基上的多層建筑物，當天然地基承載力基本滿足要求時，可采用減沉復合疏樁基礎(chǔ)。③重要性系數(shù)

樁基結(jié)構(gòu)安全等級、結(jié)構(gòu)使用年限和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0應按現(xiàn)行有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的規(guī)定采用，除臨時性建筑外，重要性系數(shù)γ0應不小于1.0；對樁基結(jié)構(gòu)進行抗震驗算時，承載力調(diào)整系數(shù)γRE應按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011的規(guī)定采用。④變剛度調(diào)平設(shè)計（減小差異沉降和承臺內(nèi)力）

對于主裙樓連體建筑，當高層主體采用樁基，裙房（含純地下室）的地基或樁基剛度宜相對弱化，可采用天然地基、復合地基、疏樁或短樁基礎(chǔ)；對于框架-核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑樁基，應強化核心筒區(qū)域樁基剛度（如適當增加樁長、樁徑、樁數(shù)、采用后注漿等），相對弱化核心筒外圍樁基剛度（如采用復合樁基、視地層條件減小樁長）；對于框架-核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑天然地基承載力滿足要求的情況下，宜于核心筒區(qū)域局部設(shè)置增強剛度、減小沉降的摩擦型樁；對于大體量筒倉，儲罐的摩擦型樁基，宜按內(nèi)強外弱原則布樁；對于上述變剛度調(diào)平設(shè)計的樁基，宜進行上部結(jié)構(gòu)-承臺-土共同工作分析。

樁基設(shè)計原則（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）設(shè)計依據(jù)：大部分樁基的控制因素是樁基沉降量，樁基設(shè)計應按變形控制設(shè)計；荷載取值：上部結(jié)構(gòu)傳至樁承臺的荷載效應與淺基礎(chǔ)相同，參見前面淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容；樁基設(shè)計原則：單樁承受的豎向荷載不超過單樁豎向承載力特征值；樁基礎(chǔ)的沉降量不超過建筑物的允許沉降量；位于坡地、岸邊的樁基應進行樁基穩(wěn)定性驗算。

樁基設(shè)計內(nèi)容選擇樁的類型和幾何尺寸確定單樁承載力確定樁的數(shù)量、布置（間距、布樁方式）驗算樁基礎(chǔ)承載力和變形樁身結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計承臺結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計樁基施工詳圖4.2樁的類型

分類目的：掌握各類樁型的特點，便于在設(shè)計與施工時的比較與選擇。分類方法樁身材料土對樁的支撐特點成樁方法樁軸方向成樁方法對土層的影響①按樁身材料劃分

天然材料（木材、碎石、砂等）；混凝土；鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土；鋼材；組合材料（混凝土+鋼材、水泥土+鋼材等）。②按土對樁的支承特點（受力特征）劃分摩擦樁端承樁端承摩擦樁純摩擦樁摩擦端承樁端承樁③按施工方法劃分預制樁（鋼樁、木樁、鋼筋混凝土樁等）灌注樁沉管灌注樁鉆孔灌注樁挖孔樁各種灌注樁的適用條件參見p.123表4-1靜壓混凝土管樁施工④按樁軸方向劃分

豎直樁；單向斜樁；多向斜樁；樁架。⑤按成樁方法對土層的影響劃分擠土樁實心預制樁、下端封閉管樁、木樁、沉管灌注樁小量（部分）擠土樁開口鋼管樁、H型鋼樁、開口的預應力管樁非擠土樁預鉆孔打入預制樁、鉆（挖）孔樁4.3樁的豎向承載力

單樁豎向荷載的傳遞機理荷載傳遞的基本概念上部結(jié)構(gòu)荷載承臺樁群地基

樁受荷載的作用產(chǎn)生向下的位移，同時通過樁土間的摩擦力帶動樁周的環(huán)形土體向下運動，這種運動通過土體間的剪應變一環(huán)一環(huán)地向外擴散，直到離樁心比較遠的位置時收斂為零。另外，當樁向下運動而使樁端土層產(chǎn)生壓縮，樁端土產(chǎn)生相應的抗力。這兩種抗力合稱為軸力樁的土阻力。通常，樁的土阻力由樁身位移而產(chǎn)生，隨其發(fā)展而增長，一直到其極限。如果外荷載繼續(xù)增加，樁土體系便進入破壞狀態(tài)。a)變形示意b)影響范圍樁側(cè)土的變形示意

樁身軸力和截面位移單樁軸向荷載傳遞的基本分析圖式

承受豎向力的樁，樁上部摩阻力首先發(fā)揮，隨時間或荷載增加，摩阻力逐漸向下發(fā)展，樁端阻力也逐漸發(fā)揮；樁身位移、樁身軸力隨深度遞減；樁側(cè)摩阻力自上而下逐步發(fā)揮；樁端阻力一般滯后于樁側(cè)阻力的發(fā)揮。N(z)N(z)+dN(z)τs(z)dzds由材料力學：軸向荷載傳遞的微分形式QQb邊界條件：z=0，N(0)=Q

z=l，樁身軸力分布：樁側(cè)總摩阻力：樁端阻力由材料力學：邊界條件：z=0，s(0)=s0

z=l，樁頂沉降樁身總壓縮量：樁頂荷載樁端沉降軸向荷載傳遞的積分形式

影響荷載傳遞的因素樁端土與樁周土的剛度比Eb/EsEb/Es越小，側(cè)摩阻力分擔的荷載比例越大，樁身軸力沿深度衰減越快，傳遞到樁端的荷載越小。樁身剛度與樁側(cè)土的剛度比Ec/Es

。Ec/Es越大，傳遞到樁端的荷載增大，但當Ec/Es達到較大值后，端阻分擔的荷載比的變化將不明顯。樁的長徑比L/dL/d增大，傳遞到樁端的荷載減小，樁身下部側(cè)阻力發(fā)揮值相應降低樁端擴徑比D/dD/d增大，樁端阻力分擔的荷載比增加擠土效應擠土樁、部分擠土樁：非密實砂土地基——擠土效應使樁側(cè)阻力、樁端阻力提高；飽和粘性土地基——撓動、重塑、再固結(jié)、觸變的作用，使樁側(cè)阻力、樁端阻力產(chǎn)生顯著的時間效應。非擠土樁：孔壁松弛效應或“泥皮”的作用導致樁側(cè)阻力減?。豢椎壮猎蛱撏翆е聵抖俗枇p小。臨界位移——樁側(cè)阻力達到極限值時所對應的樁土相對位移，與樁的類型及樁周土的性質(zhì)有關(guān)。樁側(cè)摩阻力與樁土相對位移樁側(cè)摩阻力與樁~土界面之間的相對位移有關(guān)。

樁側(cè)摩阻力和樁端阻力ABDC0樁側(cè)摩阻力τ樁截面位移δδuτu

一般粘性土中打入樁的臨界位移1~7mm

砂土中打入樁的臨界位移4~10mm

非擠土樁的臨界位移大于擠土樁的臨界位移樁側(cè)極限摩阻力

按庫侖強度理論表示的樁側(cè)極限摩阻力：ca、φa——樁側(cè)表面與樁周土之間的付著力和磨擦角，與土的性質(zhì)、樁身材料、樁的設(shè)置效應等有關(guān)。

ca、φa

一般為常數(shù)，σn隨深度增加而增大，理論上τu也隨深度增加而增大。事實上，當樁的入土深度達到某臨界深度后，側(cè)阻力就不隨深度增加了，將此稱為側(cè)阻的深度效應；發(fā)揮極限側(cè)摩阻力所需的位移δu與樁徑成正比，同時與施工工藝、土層性質(zhì)等因素有關(guān)。樁端阻力

樁端阻力的性狀類似于淺基礎(chǔ)地基土的承載力，在傳遞至樁端的軸向壓力作用下，地基產(chǎn)生整體剪切、局部剪切和刺入破壞等破壞模式；樁端阻力的發(fā)揮與樁端土層性質(zhì)、樁側(cè)摩阻力發(fā)揮、成樁工藝等因素有關(guān)；樁端阻力的發(fā)揮要滯后于樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮；樁端阻力的理論表達式（式中各項的物理意義參見p.131說明）：hcpqpl樁端阻力深度效應（臨界深度）與臨界深度hcp相關(guān)的影響因素：隨砂的相對密度Dr增大而增大隨樁徑的增大而增大隨上覆壓力的增大而減小與穩(wěn)定端阻qpl相關(guān)的影響因素隨相對密度Dr增大而增大與樁徑及上覆壓力無關(guān)

單樁的破壞模式單樁在豎向荷載下是否破壞取決于兩種強度：地基土強度樁身材料強度根據(jù)工程實踐，單樁在豎向荷載下的破壞模式可以歸納為5種模式：樁身材料屈服破壞持力土層整體剪切破壞刺入剪切破壞沿樁身側(cè)面純剪切破壞上拔力作用下的沿樁身側(cè)面純剪切破壞

樁身材料屈服樁側(cè)和樁端土能提供的承載力要超過樁身強度所能承受的荷載，樁身先于土發(fā)生曲折或樁頂壓屈破壞。易發(fā)生樁身材料屈服破壞的樁型：端承樁超長摩擦樁

持力土層整體剪切破壞樁穿透較軟弱土層進入較硬持力土層，當樁底壓力超過持力土層的極限承載力時，在土中形成完整的滑裂面，土體向上擠出而破壞。易發(fā)生整體剪切破壞的樁型：樁端進入硬土層的摩擦樁

刺入剪切破壞樁周與樁端以下均為具有中等強度的均質(zhì)土層。易發(fā)生刺入剪切破壞的樁型：均質(zhì)土中的摩擦樁

沿樁身側(cè)面純剪切破壞樁底土十分軟弱，基本不能提供承載力，僅靠樁側(cè)摩阻力承受荷載的純摩擦樁破壞模式。易發(fā)生樁身側(cè)面純剪切破壞的樁型：鉆（沖）孔灌注樁

上拔力作用下的沿樁身側(cè)面純剪切破壞樁頂承受上拔荷載，僅靠樁側(cè)摩阻力承受荷載。

單樁豎向承載力的確定單樁豎向承載力的概念單樁豎向極限承載力——單樁在豎向荷載作用下，到達破壞狀態(tài)或變形過大不能再繼續(xù)承載時所對于的最大荷載。單樁豎向極限承載力一般取決于兩個方面的因素：土對樁的支持阻力；樁本身的材料強度。上述因素中某一個因素為支配因素。一般情況下，地基土的支承能力為支配因素，而樁身材料強度往往不能充分發(fā)揮。只有端承樁，超長樁或樁身質(zhì)量有缺陷的樁，樁身材料才可能成為支配因素。

單樁豎向承載力的確定原則按11《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，確定單樁豎向極限承載力標準值需滿足下列規(guī)定：單樁豎向承載力特征值Ra應通過單樁豎向靜載荷試驗確定；地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級的建筑物，可采用靜力觸探及標貫試驗參數(shù)確定Ra值；初步設(shè)計時，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：按材料強度確定單樁豎向承載力：

按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008，確定單樁豎向極限承載力標準值需滿足下列規(guī)定：甲級建筑樁基應采用現(xiàn)場單樁靜載荷試驗確定；乙級建筑樁基，當?shù)刭|(zhì)條件簡單時，可參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，結(jié)合靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)等資料綜合確定。其余均應通過單樁靜載荷試驗確定；丙級建筑樁基，可根據(jù)原位測試和經(jīng)驗參數(shù)估算。靜載荷試驗是確定單樁豎向承載力的基本標準，其他方法是靜載荷試驗的補充。

單樁豎向承載力的確定方法按材料強度確定鋼筋混凝土軸心受壓樁正截面受壓承載力應符合以下規(guī)定：

1）當樁頂以下5d范圍的樁身螺旋式箍筋間距不大于100mm時：

2）當樁身配筋不符合上述規(guī)定時：N：荷載效應基本組合下樁頂軸向壓力設(shè)計值；yc：基樁成樁工藝系數(shù)，混凝土預制樁、預應力混凝土空心樁0.85；干作業(yè)非擠土灌注樁0.90；泥漿護壁和套管護壁非擠土灌注樁、部分擠土灌注樁、擠土灌注樁0.7~0.8；軟土地區(qū)擠土灌注樁0.6；fc：混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；fy’：縱向主筋抗壓強度設(shè)計值；As’：縱向主筋截面面積；計算軸心受壓混凝土正截面受壓承載力時，一般取穩(wěn)定系數(shù)φ=1.0

按單樁豎向抗壓靜載試驗法確定靜載荷試驗裝置及方法單樁靜載荷試驗的加載裝置(a)錨樁橫梁反力裝置；(b)壓重平臺反力裝置

加載方式慢速維持荷載法快速維持荷載法等貫入速率法等時間間隔加載法循環(huán)加載法常用方法

終止加載條件參見《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007附錄Q。按試驗成果確定單樁承載力（《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》）根據(jù)靜載試驗得到樁的荷載、位移以及時間之間的關(guān)系，據(jù)此可以作出各種分析曲線，其中最主要的是Q~s曲線和s~lgt曲線，根據(jù)這些曲線可以推求單樁承載力。[1].對于陡降型Q-s曲線，可取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點所對應的荷載為Qu；[2].對于緩變型Q-s曲線，一般可取s40～60mm對應的荷載值為Qu。對于大直徑樁可取s0.03～0.06d所對應的荷載值，(大樁徑取低值，小樁徑取高值)，對于細長樁(l/d>80)，可取s60～80mm對應的荷載。單樁Q-s曲線單樁s-logt曲線[3].也可根據(jù)沉降隨時間的變化特征確定Qu，取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu；[4].測出每根試樁的極限承載力值Qui后，可通過統(tǒng)計確定單樁豎向極限承載力標準值Quk。當Sn≤0.15時，取Quk=Qum；當Sn>0.15時，取Quk=Qum。為折減系數(shù)，可根據(jù)變量i的分布查《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》確定。

按土的抗剪強度指標確定國外廣泛采用以土力學原理為基礎(chǔ)的單樁極限承載力公式：

QuQsu

Qpu

(GApl)G表示樁的重力，Apl為與樁同體積的土重，如假設(shè)其值等于樁重G，故上式可簡化為：

QuQsu

Qpu

關(guān)于Qsu與Qpu的詳細計算，國外學者作了較多研究，也提出了不少計算公式，p.134所列公式（4-14）是其中的一種形式。

按靜力觸探法確定（《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》）靜力觸探與樁打入土中的過程基本相似，可把靜力觸探近似看成是小尺寸打入樁的現(xiàn)場模擬試驗。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》提出：當按雙橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值Quk時，對于粘性土、粉土和砂土，如無當?shù)亟?jīng)驗時可按下式計算：

Quk

qcAp

u∑liifsi

粘性土和粉土：

i

10.04（fsi）-0.55

砂性土：

i

5.05（fsi）-0.45

α：樁端阻力修正系數(shù)，粘性土、粉土取2/3，飽和砂土取1/2；fsi：第i層土的探頭平均側(cè)阻力（kPa）qc：樁端平面上、下探頭阻力（kPa），取樁端平面以上4d范圍內(nèi)探頭阻力加權(quán)平均值，再與樁端平面以下1d范圍內(nèi)探頭阻力進行平均。當按單橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值Quk時，如無當?shù)亟?jīng)驗可按下式計算：

Quk

Qsk+Qpk=pskAp

u∑liqsik

當psk1≤psk2時：

psk=（psk1+β·psk2）/2當psk1＞psk2時：

psk=psk2α：樁端阻力修正系數(shù)，按下表取用：β：折減系數(shù)，按下表采用：qsik：用靜力觸探比貫入阻力值估算的樁周第i層土的極限阻力值；psk：樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標準值（平均值）；psk1：樁端全截面以上8倍樁徑范圍內(nèi)比貫入阻力平均值；樁長（m）l＜1515≤l≤3030＜l≤60α0.750.75~0.900.90psk1/psk2≤57.512.5≥15β1.05/62/31/2psk2：樁端全截面以下4倍樁徑范圍內(nèi)比貫入阻力平均值，如樁端持力層為密實砂土層，其比貫入阻力平均值超過20MPa時，需乘以下表中系數(shù)C予以折減后，再計算psk；psk（MPa）20~3035>40系數(shù)C5/62/31/2

按經(jīng)驗公式法確定

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的經(jīng)驗公式：Ra：單樁豎向承載力特征值；qpa、qsia：樁端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當?shù)剌d荷試驗得到；Ap：樁底截面積；up：樁周長；li：第i土層厚度?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》的經(jīng)驗公式：[1].一般預制樁及中小直徑灌注樁（預制樁、d<800mm的灌注樁）Quk：單樁豎向極限承載力標準值；qpk、qsik：極限端阻力標準值，極限側(cè)阻力標準值，如無當?shù)亟?jīng)驗，可按表格查表確定；Ap：樁底截面積；u：樁周長；li：第i土層厚度。土的名稱土的狀態(tài)混凝土預制樁泥漿護壁鉆（沖）孔樁干作業(yè)鉆孔樁填土—22~3020~2820~28淤泥—14~2012~1812~18淤泥質(zhì)土—22~3020~2820~28粘性土流塑軟塑可塑硬可塑硬塑堅硬IL＞10.75＜IL≤10.50＜IL≤0.750.25＜IL≤0.500＜IL≤0.25IL≤024~4040~5555~7070~8686~9898~10521~3838~5353~6868~8484~9696~10221~3838~5353~6666~8282~9494~104紅粘土0.7＜αW≤10.5＜αW≤0.713~3232~7412~3030~7012~3030~70樁的極限側(cè)阻力標準值qsik（kPa）

αW=ω/ωL，ω：土的天然含水量；ωL：土的液限土的名稱土的狀態(tài)混凝土預制樁泥漿護壁鉆（沖）孔樁干作業(yè)鉆孔樁粉土稍密中密密實e＞0.90.75≤e≤0.9e＜0.7526~4646~6666~8824~4242~6262~8224~4242~6262~82粉細砂稍密中密密實10＜

N≤1515＜

N≤30N＞3024~4848~6666~8822~4646~6464~8622~4646~6464~86中砂中密密實15＜

N≤30N＞3054~7474~9553~7272~9453~7272~94粗砂中密密實15＜

N≤30N＞3074~9595~11674~9595~11676~9898~120礫砂稍密中密(密實)5＜

N63.5

≤15N＞1570~110116~13850~90116~13060~100112~130樁的極限側(cè)阻力標準值qsik（kPa）（續(xù)表）土的名稱土的狀態(tài)混凝土預制樁泥漿護壁鉆（沖）孔樁干作業(yè)鉆孔樁圓礫、角礫中密、密實N63.5

＞10160~200135~150135~150碎石、卵石中密、密實N63.5

＞10200~300140~170150~170全風化軟質(zhì)巖—30＜

N≤50100~12080~10080~100全風化硬質(zhì)巖—30＜

N≤50140~160120~140120~150強風化軟質(zhì)巖—N63.5

＞10160~240140~200140~220強風化硬質(zhì)巖—N63.5

＞10220~300160~240160~260樁的極限側(cè)阻力標準值qsik（kPa）（續(xù)表）

N：標準貫入擊數(shù)；N63.5

：重型圓錐動力觸探擊數(shù)；對于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土，不計算其側(cè)阻力；全風化、強風化軟質(zhì)巖和全風化、強風化硬質(zhì)巖指其母巖分別為frk≤15MPa、frk

＞30MPa的巖石。土名

樁型土的狀態(tài)混凝土預制樁樁長l(m)泥漿護壁鉆（沖）孔樁樁長l(m)干作業(yè)鉆孔樁樁長l(m)l≤99＜l≤1616＜l≤30l＞305≤l＜1010≤l＜1515≤l＜3030≤l5≤l＜1010≤l＜1515≤l粘性土軟塑0.75＜IL≤1210~850650~14001200~18001300~1900150~250250~300300~450300~450200~400400~700700~950可塑0.50＜IL≤0.75850~17001400~22001900~28002300~3600350~450450~600600~750750~800500~700800~11001000~1600硬可塑0.25＜IL≤0.501500~23002300~33002700~36003600~4400800~900900~10001000~12001200~1400850~11001500~17001700~1900硬塑0＜IL≤0.252500~38003800~55005500~60006000~68001100~12001200~14001400~16001600~18001600~18002200~24002600~2800粉土中密0.75≤e≤0.9950~17001400~21001900~27002500~3400300~500500~650650~750750~850800~12001200~14001400~1600密實e＜0.751500~26002100~30002700~36003600~4400650~900750~950900~11001100~12001200~17001400~19001600~2100粉砂稍密10＜

N≤151000~16001500~23001900~27002100~3000350~500450~600600~700650~750500~9501300~16001500~1700中密、密實N＞151400~22002100~30003000~45003800~5500600~750750~900900~11001100~1200900~10001700~19001700~1900樁的極限端阻力標準值qpk（kPa）土名

樁型土的狀態(tài)混凝土預制樁樁長l(m)泥漿護壁鉆（沖）孔樁樁長l(m)干作業(yè)鉆孔樁樁長l(m)l≤99＜l≤1616＜l≤30l＞305≤l＜1010≤l＜1515≤l＜3030≤l5≤l＜1010≤l＜1515≤l細砂中密、密實N>152500~40003600~50004400~60005300~7000650~850900~12001200~15001500~18001200~16002000~24002400~2700中砂4000~60005500~70006500~80007500~9000850~10501100~15001500~19001900~21001800~24002800~38003600~4400粗砂5700~75007500~85008500~100009500~110001500~18002100~24002400~26002600~28002900~36004000~46004600~5200礫砂中密、密實N>156000~95009000~105001400~20002000~32003500~5000角礫、圓礫N63.5

＞107000~100009500~115001800~22002200~36004000~5500碎石、卵石N63.5

＞108000~1100010500~130002000~30003000~40004500~6500全風化軟質(zhì)巖30＜

N≤504000~60001000~16001200~2000全風化硬質(zhì)巖30＜

N≤505000~80001200~20001400~2400強風化軟質(zhì)巖N63.5

＞106000~90001400~22001600~2600強風化硬質(zhì)巖N63.5

＞107000~110001800~28002000~3000樁的極限端阻力標準值qpk（kPa）（續(xù)表）[2].大直徑樁大直徑樁的樁底持力層一般呈漸進式破壞，Q~s曲線為緩變型曲線，其極限端阻力隨樁徑的增大而減??；大直徑樁一般采用鉆、沖、挖孔灌注樁，孔壁有應力松弛現(xiàn)象，使樁側(cè)阻力的降幅隨孔徑的增大而增大。大直徑樁的側(cè)阻及端阻要考慮尺寸效應：土類型粘性土、粉土砂土、碎石類土ψsi(0.8/d)1/5(0.8/d)1/3ψp(0.8/D)1/4(0.8/D)1/3大直徑灌注樁側(cè)阻力尺寸效應系數(shù)ψsi、端阻力尺寸效應系數(shù)ψp[3].嵌巖樁

嵌巖樁是指下端嵌入中等風化、微風化或新鮮基巖中的樁。高層建筑及大跨度橋梁的發(fā)展，嵌巖樁應用日益廣泛；只要嵌巖樁不是很短，上覆土層的側(cè)阻力能部分發(fā)揮；嵌巖深度內(nèi)也有側(cè)阻力作用，傳遞到樁端的壓力隨嵌巖深度的增大而減小，當嵌巖深度達5d時，壓力接近于零，因此，嵌巖深度一般不必很大，超過界限則無助于提高樁的豎向承載力。Qsk、Qrk：土的總極限側(cè)阻力標準值、嵌巖段總極限阻力標準值；frk：巖石飽和單軸抗壓強度標準值；ζr：樁嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)，按下表確定：嵌巖深徑比hr/d00.51.02.03.04.05.06.07.02.0極軟巖、軟巖0.600.800.951.181.351.481.571.631.661.70較硬巖、堅硬巖0.450.650.810.901.001.04————

表中數(shù)值適用于泥漿護壁成樁，對于干作業(yè)成樁（清底干凈）和泥漿護壁成樁后注漿，取表列數(shù)值的1.2倍；極軟巖、軟巖指frk≤15MPa、較硬巖、堅硬巖指frk

＞30MPa的巖石。[4].鋼管樁當hb/d＜5，λp=0.16hb/d當hb/d≥5，λp=0.8λp：樁端土塞效應系數(shù)，對于閉口鋼管樁λp=1，對于敞口鋼管樁按上式計算；hb：樁端進入持力層深度；d：鋼管樁外徑對于帶隔板的半敞口鋼管樁，應以等效直徑de代替d確定λp；n=2n=4n=9隔板分割[5].混凝土空心樁當hb/d＜5，λp=0.16hb/d當hb/d≥5，λp=0.8λp：樁端土塞效應系數(shù)；Aj：空心樁樁端凈面積；管樁：空心方樁：Ap1：空心樁敞口面積：d、b：空心樁外徑、邊長d1：空心樁內(nèi)徑[6].后注漿灌注樁Qsk：后注漿非豎向增強段的總極限側(cè)阻力標準值；Qgsk：后注漿豎向增強段的總極限側(cè)阻力標準值；Qgpk：后注漿總極限端阻力標準值；lj：后注漿非豎向增強段第j層土厚度；lgi：后注漿豎向增強段內(nèi)第i層土厚度；qsik、qsjk、qpk：分別為后注漿豎向增強段第i土層初始極限側(cè)阻力標準值、非豎向增強段第j土層初始極限側(cè)阻力標準值、初始極限端阻力標準值；βsi、βp：分別為后注漿側(cè)阻力、端阻力增強系數(shù)，可按下表取用，對于樁徑大于800mm的樁，可按大直徑樁的方法進行尺寸效應修正。土層名稱淤泥淤泥質(zhì)土粘性土粉土粉砂細砂中砂粗砂礫砂礫石卵石全風化巖強風化巖βsi1.2~1.31.4~1.81.6~2.01.7~2.12.0~2.52.4~3.01.4~1.8βp—2.2~2.52.4~2.82.6~3.03.0~3.53.2~4.02.0~2.4干作業(yè)鉆、挖孔樁，βp按表列數(shù)值乘以小于1.0的折減系數(shù)。當樁端持力層為粘性土或粉土時，折減系數(shù)取0.6，為砂土或碎石時，取0.8。豎向增強段對于泥漿護壁成孔灌注樁，當為單一樁端后注漿時，豎向增強段為樁端以上12m；當為樁端、樁側(cè)復式注漿時，豎向增強段為樁端以上12m及各樁側(cè)注漿斷面以上12m，重疊部分應扣除；對于干作業(yè)灌注樁，豎向增強段為樁端以上、樁側(cè)注漿斷面上下各6m。[7].液化效應對于樁身周圍有液化土層的低承臺樁基，當承臺底面上下分別有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土或非軟弱土層時，可將液化土層極限側(cè)阻力乘以土層液化影響折減系數(shù)計算單樁極限承載力標準值，可按下表取值：λN=N/Ncr自地面算起的液化土層深度dL（m）ψlλN≤0.6dL≤1010＜dL≤2001/30.6＜λN≤0.8dL≤1010＜dL≤201/32/30.8＜λN≤1.0dL≤1010＜dL≤202/31.0土層液化影響折減系數(shù)ψl土層液化影響折減系數(shù)取值的注意事項當承臺底面上下非液化土層厚度小于以上規(guī)定，土層液化影響折減系數(shù)ψl取0；上表中N為飽和土標貫擊數(shù)實測值；Ncr為液化判別標貫擊數(shù)臨界值；對于擠土樁當樁距不大于4d，樁排數(shù)不小于5排，總樁數(shù)不少于25根時，土層液化影響折減系數(shù)可按表列數(shù)值提高一檔取值；樁間土標貫擊數(shù)達到Ncr時，取ψl=1.0。

樁的抗拔承載力樁的抗拔承載力主要取決于樁身材料強度、樁土間的抗拔側(cè)阻力和樁身自重。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：甲級、乙級建筑樁基，應采用單樁上拔載荷試驗確定單樁的抗拔承載力；無當?shù)亟?jīng)驗，群樁基礎(chǔ)及設(shè)計等級為丙級建筑樁基，基樁的抗拔極限承載力可按以下規(guī)定取值：

1）群樁呈非整體破壞λ：抗拔系數(shù)，按下表取值：

2）群樁呈整體破壞ul：樁群外圍周長。

單樁豎向承載力特征值

11《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》、08《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》里面，單樁豎向承載力是取承載力特征值Ra或R作為樁基礎(chǔ)的設(shè)計依據(jù)，可按單樁豎向靜載荷試驗所得單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)K=2得到，也可采用其他方法確定?！兑?guī)范》所稱的單樁豎向承載力特征值是表示正常使用極限狀態(tài)下的單樁豎向承載力值。按單樁豎向承載力特征值設(shè)計應取荷載效應的標準組合。

豎向荷載下的群樁效應基本概念群樁基礎(chǔ)——樁數(shù)多于1根的樁基礎(chǔ)；基樁——群樁中的每根樁；群樁效應——豎向荷載作用下的群樁基礎(chǔ)，由于承臺、樁、土的相互作用，基樁的承載力與沉降性狀與相同地質(zhì)條件、設(shè)置方法同樣的單樁存在差別，稱群樁效應。承臺、樁、土相互作用，對基樁承載力的增強與削弱承臺底面土體對上部荷載的分擔效應

端承型群樁基礎(chǔ)端承型樁基的特點是持力層堅硬，樁頂沉降小，樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮，樁頂荷載基本上通過樁身直接傳到樁端處土層上，并近似按某一壓力擴散角向下擴散。樁端處承壓面積較小，各樁端的壓力沒有重疊，即使在距樁底深度為h=(sa-d)/(2tanα)之下產(chǎn)生應力疊加，也并不足以引起堅實持力層明顯的附加變形，可認為端承型群樁基礎(chǔ)的工作性狀與單樁基本一致；同時，由于樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮，樁與樁之間的干擾很小，群樁基礎(chǔ)的承載力就等于各單樁的承載力之和；群樁的沉降量也與單樁基本相同。結(jié)論——端承型群樁基礎(chǔ)中各基樁的工作狀態(tài)接近單樁，群樁基礎(chǔ)承載力等于各基樁相應單樁承載力之和

摩擦型群樁基礎(chǔ)摩擦型群樁主要通過每根樁側(cè)的摩擦阻力將上部荷載傳遞到樁周及樁端土層中。一般假定樁側(cè)摩阻力在土中引起的附加應力z按某一角度沿樁長向下擴散分布。非復合樁基（承臺底面脫離地面）各樁在樁端平面上附加壓力分布面積的直徑：D=d+2l·tanα

當樁距sa>D，樁底平面處附加壓力不發(fā)生疊加，群樁中基樁的工作狀態(tài)與單樁接近；當樁距sa<D

，樁底平面處的附加壓力因相鄰各樁附加壓力的疊加而增大，使得摩擦型群樁的沉降要大于單樁。

國內(nèi)外的工程實踐和研究結(jié)果表明，一般情況下，樁基位于砂土和粉土中時，群樁效應使樁的側(cè)阻力提高；而位于粘性土中時，群樁效應往往使側(cè)阻力降低?？紤]群樁效應后，樁端平面處壓應力增加較多，極限樁端阻力相應提高。因此，群樁基礎(chǔ)中樁的極限承載力問題極為復雜，其與樁的間距、土質(zhì)、樁數(shù)、樁徑、入土深度以及樁的類型和排列方式等因素有關(guān)。

目前工程上考慮群樁效應的方法有兩種：

基于概率極限設(shè)計法的群樁分項效應系數(shù)法（舊《樁基規(guī)范》）；把承臺、樁和樁間土視為一假想的實體基礎(chǔ)的實體基礎(chǔ)法。

復合樁基（承臺底面接觸地面）除了存在一般摩擦型群樁基礎(chǔ)所具有的群樁效應外，通過承臺底面土反力分擔樁基荷載，使承臺兼具有淺基礎(chǔ)的作用，稱復合樁基。它的基樁承載力含有承臺底土阻力的貢獻在內(nèi)，稱復合基樁，以區(qū)別于承載力僅由樁側(cè)阻力和樁端阻力兩個分量組成的非復合基樁。研究表明，樁基承臺下的土反力比平板基礎(chǔ)底面下的土反力要低（樁側(cè)土因樁的豎向位移而發(fā)生剪切變形所致），其大小及分布型式，隨樁頂荷載水平、樁徑樁長、臺底和樁端土質(zhì)、承臺剛度以及樁群的幾何特征等因素而變化。通常，臺底土分擔荷載的比例可從百分之十幾直至百分之三十。

剛性承臺下土反力通常呈馬鞍形分布。若以樁群外圍包絡線為界，將臺底面分為內(nèi)外兩區(qū)，內(nèi)區(qū)反力比外區(qū)小而且比較均勻，當樁距增大時內(nèi)外區(qū)反力差明顯降低。復合樁基1.臺底土反力；2.上層土位移3.樁端貫入、樁基整體下沉承臺底分區(qū)圖Bc由樁承臺貼地引起的群樁效應，可概括為以下幾個方面：對樁側(cè)阻力的削弱作用低承臺限制了樁群上部的樁土相對位移，使基樁上部的側(cè)阻力發(fā)揮值降低；承臺對樁群上部樁土相對位移的制約，影響樁身荷載的傳遞性狀，使得樁側(cè)阻力發(fā)揮不是始于樁頂，而是始于樁身下部（短樁）或樁身中部（中、長樁）。對樁端阻力的增強作用對于低承臺樁基礎(chǔ)，當承臺寬度與樁長之比Bc/L>0.5，承臺底壓力傳遞到樁端平面上使樁端平面處主應力差減小，具有阻止樁端平面以下土體的側(cè)向位移的作用，樁端阻力提高；承臺還具有限制樁土相對位移、減小樁端貫入變形的作用，導致樁端阻力的提高；承臺底地基土越軟弱，承臺效應越小。設(shè)計復合樁基時應注意：承臺分擔荷載是以樁基整體下沉為前提，只有在樁基沉降不會危及建筑物的安全和正常使用，且臺底與地基土能保持良好接觸時，才可考慮利用承臺底的土反力。因此，對于經(jīng)常承受動力作用的樁基礎(chǔ)或不能保證臺底與地基土保持良好接觸時，通常不能考慮承臺底地基土對于荷載的分擔作用補充練習：1.打入鋼筋混凝土方樁，截面尺寸350mm×350mm，采用靜載荷試驗確定單樁承載力，試驗資料如下表，試據(jù)此確定單樁極限承載力Quk（繪出Q~s曲線）豎向荷載Q(kN)020040060080010001200樁頂沉降量s(mm)00.160.330.670.951.551.801400160018002000220024002600280030002.753.284.205.357.4510.2213.6117.4521.433200340027.8647.55補充練習：2.某地基土層分布如下圖，采用打入式預制樁，樁截面尺寸400mm×400mm，樁長12m，承臺底面位于天然地面以下1.0m，試按經(jīng)驗公式方法確定單樁極限承載力Quk。（根據(jù)08《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》推薦表格進行計算）粉質(zhì)粘土ω=30.6%ωp=18.0%，ωL=36.6%粉土e=0.9中密中砂3.0m5.0m很厚4.4樁基礎(chǔ)沉降的計算

樁基沉降量的組成樁身彈性壓縮引起的樁頂沉降；樁側(cè)應力傳遞到樁端平面引起的樁端沉降；樁端應力引起的樁端沉降；各樁相互影響引起的樁端附加沉降。對群樁基礎(chǔ)的最終沉降量，工程上實用的計算方法是基于單向固結(jié)理論的分層壓縮總和法，該法把地基看作是各向同性均質(zhì)線彈性體，地基內(nèi)的應力分布采用Boussinesq

應力解和Mindlin

應力解

樁基沉降驗算范圍及允許沉降量《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》

地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的建筑物樁基；體形復雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計等級為乙級的建筑物樁基；摩擦型樁基。樁基礎(chǔ)的允許沉降量根據(jù)p.26表2-6采用地基土類別按中、低壓縮性土取值；高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的變形允許值改變?yōu)椋?50mm、250mm、150mm。《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》

設(shè)計等級為甲級的非嵌巖樁和非深厚堅硬持力層的建筑樁基；設(shè)計等級為乙級的體型復雜，荷載分布顯著不均勻或樁端平面以下存在軟弱下臥層的建筑樁基；軟土地基多層建筑減沉復合疏樁基礎(chǔ)。

樁基沉降量計算方法不考慮樁間土的壓縮變形對樁基沉降的影響，按分層總和法的概念計算樁端平面以下土層的壓縮變形量。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》

按實體深基礎(chǔ)計算樁基沉降量（sa≤6d的群樁基礎(chǔ)）ψp：沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，可以按p.143表4-3確定。

將樁基看成天然地基上的實體深基礎(chǔ)，假想實體深基礎(chǔ)底面取樁端平面，算出作用在假想基礎(chǔ)底面的附加壓力，按淺基礎(chǔ)地基沉降計算方法計算樁基礎(chǔ)沉降量。確定假想實體深基礎(chǔ)底面面積時，有兩種方法，一種是不考慮擴散作用的方法，另一種是考慮一定的擴散作用的方法。

考慮擴散作用不考慮擴散作用假定：Gfk=γm（d+l）a0b0式中各項指標的物理意義見p.143~144說明。dla0+2l·tanαθ=j/4Gk’Fkb0+2l·tanαb0a0dlGkFkb0a0Gfk

按明德林應力公式計算βQ（1-α-β）QQαQ樁頂荷載：樁端阻力：樁側(cè)摩阻力Qs由沿樁身均布荷載βQ及沿樁身線性分布荷載（1-α-β）Q兩部分組成α：樁端阻力比第k根樁的端阻力在深度z處產(chǎn)生的附加應力：第k根樁的側(cè)阻力在深度z處產(chǎn)生的附加應力：對于一般的摩擦型樁，可假定樁側(cè)摩阻力沿樁身線性增長（β=0），上式可進一步簡化為：附加應力影響系數(shù)可查《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》附表，最終得到p.145公式（4-33）的沉降計算公式?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》

樁中心距不大于6d的樁基礎(chǔ)按實體深基礎(chǔ)模式計算樁基沉降量，稱為等效作用分層總和法，等效作用面積采用承臺底面積，按淺基礎(chǔ)相同的計算方法和步驟計算樁端平面以下由附加應力引起的壓縮層范圍內(nèi)地基的變形量，等效基底附加壓力近似取承臺底平均附加應力，引入樁基等效沉降系數(shù)ψe對計算結(jié)果進行修正。沉降計算公式為：s’：按分層總和法計算的樁基沉降量，沉降計算深度zn按應力比法確定：樁基沉降計算簡圖ψ：樁基沉降經(jīng)驗系數(shù)按下表取值：≤10152035≥50ψ1.20.90.650.500.40采用后注漿工藝的灌注樁，樁基沉降經(jīng)驗系數(shù)應根據(jù)樁端持力土層類別，乘以0.7（砂、礫、卵石）~0.8（粘性土、粉土）的折減系數(shù)；飽和土中采用預制樁（不含復打、復壓、引孔成樁）時，應根據(jù)樁距、土質(zhì)、沉樁速率和順序等因素，乘以1.3~1.8的擠土效應系數(shù)，土的滲透性低，樁數(shù)多，沉降速率快時取大值。按角點法計算得到的樁基沉降計算公式：ψe：樁基等效沉降系數(shù)：nb：矩形布樁時短邊布樁數(shù)，當不規(guī)則布樁時可按上式計算，nb>1；nb=1時，可按單排樁或疏樁基礎(chǔ)的沉降計算公式計算。m：角點法計算點對應的矩形分塊數(shù)；p0j：第j塊矩形底面在荷載效應準永久組合下的附加壓力；n：樁基沉降計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；C0、C1、C2：回歸系數(shù)，查《樁基規(guī)范》附錄E。方形樁的等效樁徑：de=1.128b

計算矩形樁基中點沉降量時，可按下式簡化計算：查表確定回歸系數(shù)時，當布樁不規(guī)則，群樁的等效距徑比可按下式計算：圓形樁：方形樁：樁身壓縮系數(shù)：端承型樁ξe=1.0；摩擦型樁，ξe=2/3（l/d≤30），ξe=1/2（l/d≥50）m：以沉降計算點為圓心，0.6倍樁長為半徑的水平面影響范圍內(nèi)的基樁數(shù)

單樁、單排樁、疏樁基礎(chǔ)（樁中心距>6d）

1）承臺底地基土不分擔荷載的樁基（非復合基樁）

樁端平面以下地基中由基樁引起的附加應力，按考慮樁徑影響的明德林解計算確定，將沉降計算點水平面影響范圍內(nèi)各基樁對應力計算點產(chǎn)生的附加應力疊加，采用單向壓縮分層總和法計算土層的沉降量，并計入樁身壓縮變形se。第j樁樁頂附加荷載αj：第j樁總樁端阻力與樁頂荷載比值，近似取極限總端阻力與單樁極限承載力之比；ψ：沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，無當?shù)亟?jīng)驗時取1.0；其余各參數(shù)見《樁基規(guī)范》5.5.14條說明。

2）承臺底地基土分擔荷載的樁基（復合基樁）將承臺底基底附加壓力對地基中某點產(chǎn)生的附加應力按Boussinesq解計算，與基樁產(chǎn)生的附加應力疊加，采用與前述非復合基樁相同的方法計算。沉降計算深度按應力比控制樁引起的附加應力承臺底壓力引起的附加應力自重應力

軟土地基減沉復合疏樁基礎(chǔ)

1）確定樁承臺底面積和樁數(shù)ξ：承臺面積控制系數(shù)，ξ≥0.60ηc：樁基承臺效應系數(shù)（見復合基樁承載力驗算部分）

2）減沉復合疏樁基礎(chǔ)中點沉降量計算ss：由承臺底面附加壓力作用產(chǎn)生的中點沉降量；ssp：由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降量；：樁身范圍內(nèi)按厚度加權(quán)的平均樁側(cè)極限摩阻力、平均壓縮模量；d：樁身直徑；F：荷載效應準永久組合下，作用于承臺底面的總附加荷載；ηp：基樁刺入變形影響系數(shù)，按樁端持力層土質(zhì)條件確定，砂土1.0；粉土1.15；粘性土1.30；ψ：沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，無當?shù)亟?jīng)驗時取1.0。沉降計算深度按確定4.5樁的負摩擦問題

產(chǎn)生負摩擦的條件和原因

當樁周土體沉降速率（或沉降量）大于樁截面的下沉速率（或沉降量）時，樁側(cè)土體將對樁產(chǎn)生與樁的位移方向一致的摩擦力，即負摩阻力。工程中常見下列情形：樁側(cè)土層的大面積地下水位下降使土層產(chǎn)生固結(jié)下沉；樁側(cè)附近大面積堆載使樁側(cè)土層壓縮；樁側(cè)有較厚的欠固結(jié)土層或新填土因固結(jié)產(chǎn)生下沉；在飽和軟土中打下密集的樁群，產(chǎn)生超孔隙水壓力，隨后因超孔隙水壓力消散而重新固結(jié)引起樁側(cè)土體下沉；位于濕陷性黃土、季節(jié)性凍土或可液化土層的樁，因黃土濕陷、凍土融化或受地震自或其他動力荷載作用而液化的土因重新固結(jié)引起的下沉。

負摩阻力的分布特性中性點的概念——在ln深度處，樁與樁側(cè)土的相對位移為零，正負摩阻力變換的位置，稱中性點。中性點截面處樁身軸力最大。影響中性點深度ln的因素：樁端持力層的剛度；樁周土層的變形性質(zhì)和應力歷史；樁的長徑比愈小、截面剛度愈大，則ln愈大；在樁承受荷載過程中，隨承受荷載及沉降的增加，ln逐漸變小。

負摩阻力的計算中性點的位置中性點的位置通常采用經(jīng)驗方法確定，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》推薦的ln值見p.148表4-4。負摩阻力的計算軟土或中等強度粘土砂類土《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》推薦采用有效應力法計算單樁負摩阻力標準值。樁周負摩阻力系數(shù)β可按p.148表4-5取值。

當降低地下水位時，位于降水后地下水位以下第i層土平均豎向有效壓力：當降低地下水位時，位于降水后地下水位以上第i層土平均豎向有效壓力：當?shù)孛孀饔脻M布均布荷載時：下拉荷載的計算

群樁負摩阻力的計算對于樁距較小的群樁，群樁所發(fā)生的負摩阻力因群樁效應而降低，考慮群樁效應的負摩阻力可用等效圓法進行計算。假定單樁單位長度的負摩阻力τn由相應長度范圍內(nèi)半徑re形成的土體重量與之等效：群樁效應系數(shù)：式中各項參數(shù)見p.150說明。ArAesaxsaxsaxsaysaysayre群樁中任一單樁的極限負摩阻力：群樁中任一單樁的下拉荷載：

消減與避免負摩阻力的技術(shù)措施主要有降低摩擦法、隔離法、預處理等方法。樁側(cè)涂層法：在可能產(chǎn)生負摩阻力范圍的樁段，采用在樁側(cè)涂瀝青或其他化合物的辦法來降低土與樁身的摩擦，從而消減負摩阻力的方法稱為涂層法；預鉆孔法：在樁位采用預鉆孔，然后將樁插入，在樁周圍灌入膨潤土混合漿，達到消減負摩阻力的方法，該方法一般適用于黏性土地層；雙重套管法：即在樁外側(cè)設(shè)置套管，用套管承受負摩阻力的方法；設(shè)置消減負摩阻樁群法：即在群樁周圍設(shè)置一排樁，用以承受負摩阻力，從而達到消減負摩阻力的方法；

地基處理法：對于松散填土、欠固結(jié)土層，如采用預固結(jié)法、強夯法等使土層密實、充分固結(jié)；對于濕陷性黃土采用浸水、強夯等方法消除濕陷，從而達到消減與避免負摩阻力產(chǎn)生的方法；其他方法：在飽和軟土地區(qū)，可選擇非擠土樁或部分擠土樁，對擠土型樁，可適當增加樁距，選擇合理的打樁流程，控制沉樁速率及打樁根數(shù)，打樁后休止一段時間后再施工基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)；對于周邊有大面積抽吸地下水或降水情況時，在樁群周圍采取回灌等方法來達到消減或避免負摩阻力的產(chǎn)生。4.7樁的平面布置

一般原則樁在平面內(nèi)可布置成方形(或矩形)、三角形和梅花形，條形基礎(chǔ)下的樁，可采用單排或雙排布置，也可采用不等距布置；為了使樁基中各樁受力比較均勻，布置時應盡可能使上部荷載的中心與樁群的橫截面形心重合或接近；當作用在承臺底面的彎矩較大時，應增加樁基橫截面的慣性矩；對柱下單獨樁基和整片式樁基，宜采用外密內(nèi)疏的布置方式；

對橫墻下樁基，可在外縱墻外布設(shè)一至二根‘探頭’樁；在有門洞的墻下布樁時應將樁設(shè)置在門洞的兩側(cè)；梁式或板式基礎(chǔ)下的群樁，布置時應注意使梁板中的彎矩盡量減小，即多在柱、墻下布樁，以減少梁和板跨中的樁數(shù)；一般樁的最小中心距應符合下表規(guī)定。對于大面積樁群，尤其是擠土樁，樁的最小中心距還應按表列數(shù)值適當加大。土類與成樁工藝排數(shù)不少于3排且根數(shù)不少于9根的摩擦型樁樁基其它情況非擠土灌注樁3.0d3.0d部分擠土樁非飽和土飽和非粘性土3.5d3.0d飽和粘性土4.0d3.5d擠土樁非飽和土飽和非粘性土4.0d3.5d飽和粘性土4.5d4.0d鉆、挖孔擴底樁2D或D+2.0m（當D>2.0m）1.5D或D+1.5m（當D>2.0m）沉管夯擴、鉆孔擠擴樁非飽和土飽和非粘性土2.2D且4.0d2.0D且3.5d飽和粘性土2.5D且4.5d2.2D且4.0d基樁最小中心距《樁基規(guī)范》

樁的平面布置示例橫墻下“探頭”樁的布置(a)柱下樁基；(b)墻下樁基

布樁舉例4.8樁承臺的設(shè)計

樁基承臺可分為柱下獨立承臺、柱下或墻下條形承臺（梁式承臺），以及筏板承臺和箱形承臺等。承臺的作用是將樁聯(lián)結(jié)成一個整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺應有足夠的強度和剛度。構(gòu)造要求承臺類型承臺的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式?jīng)Q定。通常，墻下樁基做成條形承臺，即梁式承臺；柱下樁基宜采用板式承臺（矩形或三角形）。承臺的剖面形狀可作成錐形、臺階形或平板形。

承臺的構(gòu)造要求承臺的平面尺寸承臺的最小寬度不小于500mm；邊樁中心至承臺邊緣的距離不小于樁的直徑或邊長，且樁的外緣至承臺邊緣的距離不小于150mm，對于墻下條形承臺，樁的外緣至承臺邊緣的距離不小于75mm；承臺的立面尺寸承臺厚度不小于300mm，最小埋深500mm；筏形、箱形承臺的厚度應滿足整體剛度、施工條件及防水要求；墻下或基礎(chǔ)梁下的承臺厚度不小于250mm。

鋼筋及材料要求混凝土強度等級不低于C20；縱向鋼筋混凝土保護層厚度不小于70mm，有混凝土墊層時不小于50mm；承臺受力鋼筋直徑不小于12mm，間距不大于200mm。承臺與承臺及與樁的連接承臺間應用聯(lián)系梁連接，單樁承臺應在兩個方向聯(lián)系，兩樁承臺在短向設(shè)置；聯(lián)系梁頂面與承臺頂面位于同一標高，梁寬≥200mm，梁高可取承臺中心距的1/10~1/15；

為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應嵌入承臺一定長度，預制樁的樁頂伸入承臺，灌注樁的主筋伸入承臺，對于大直徑樁≥100mm，中等直徑樁≥50mm，樁內(nèi)主筋伸入承臺內(nèi)長度≥35dg。其余的詳細構(gòu)造要求參見p.162~164內(nèi)容柱下獨立樁基承臺配筋示意(a)矩形承臺；(b)三樁承臺

柱下樁基獨立承臺受彎計算模型試驗研究表明，柱下獨立樁基承臺（四樁及三樁承臺）在配筋不足的情況下將產(chǎn)生彎曲破壞，其破壞特征呈梁式破壞，破壞時屈服線如p.163圖4-31所示，最大彎矩產(chǎn)生于屈服線處。柱下多樁矩形承臺計算截面取在柱邊和承臺高度變化處（杯口外側(cè)或臺階邊緣），按下式計算：Mx

∑Ni

yi

My

∑Ni

xi式中各符號的含義見p.165說明。四樁承臺彎曲破壞模式矩形承臺計算模式cac1aαsc2c1aαs(a)(b)(c)(d)(e)

柱下三樁三角形承臺柱下三樁承臺的受彎破壞模式與承臺形狀有關(guān)，分等邊和等腰兩種形式。等邊三樁承臺

取(a)、(b)兩種破壞模式所確定的彎矩平均值作為截面彎矩設(shè)計值：式中各項參數(shù)的物理意義見p.164說明。等腰三樁承臺式中各項參數(shù)的物理意義見p.165~166說明

柱下或墻下條形承臺梁承臺梁的正截面彎矩一般可按彈性地基梁進行分析，地基的計算模型應根據(jù)地基土層的特性選取。通?？刹捎梦目藸柤俣?，將基樁視為彈簧支承，其剛度系數(shù)可由靜載荷試驗的Q～s曲線確定，具體可參見有關(guān)文獻。當樁端持力層較硬且樁柱軸線不重合時，可視樁為不動支座，按連續(xù)梁計算。

受沖切驗算承臺厚度一般按抗沖切和抗剪切條件確定，通常可先按抗沖切計算，再按抗剪切復核（類似于基礎(chǔ)底板）。承臺的沖切破壞方式可分為沿柱（墻）邊的破壞和單一基樁對承臺的沖切破壞兩類。柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺底面的夾角大于或等于45，該斜面的上邊界位于柱與承臺交接處或承臺變階處，下邊界位于相應的樁頂內(nèi)邊緣處。矩形承臺的柱邊沖切承載力驗算

Fl≤2[βox(bc

aoy)

βoy(hc

aox)]βhpft

hoFl

F

∑Ni（凈反力）λ0x、λ0y：0.25~1.0對于圓柱及圓樁，計算時應將截面換算成方柱或方樁，取換算柱或樁截面邊寬bp0.866d≥45°≥45°

角樁沖切承載力驗算

多樁矩形承臺三樁三角形承臺底部角樁：頂部角樁：λ1x、λ1y：0.25~1.0λ11、λ12：0.25~1.0≥45°h0bchca1xc1c2a1ya1xc1c2a1y≥45°c1a12c2a11θ2θ1

對于箱形、筏形承臺，可按以下公式驗算承臺受內(nèi)部基樁的沖切承載力。

受基樁沖切驗算受群樁沖切驗算

ΣNli≤2[βox(by

aoy)

βoy(bx

aox)]βhpft

hoNl、ΣNli：不計承臺和其上土重，在荷載效應基本組合下，基樁或復合基樁的凈反力設(shè)計值、沖切錐體內(nèi)各基樁或復合基樁反力設(shè)計值之和。bph0沖切破壞錐體受基樁沖切45°bph0沖切破壞錐體受群樁沖切bxa0xa0xabcda0ya0ybysa

受剪切驗算樁基承臺斜截面受剪承載力計算同一般的鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，但樁基承臺多屬小剪跨比（<1.40）情況，故需將混凝土結(jié)構(gòu)所限制的剪跨比（1.40～3.00）延伸到0.3的范圍。樁基承臺的剪切破壞面為一通過柱（墻）邊與樁邊連線所形成的斜截面。當柱（墻）外有多排樁形成多個剪切斜截面時，對每一個斜截面都應進行受剪承載力計算。等厚度承臺式中各符號的含義見p.168。剪跨比λ：0.25~3.0承臺斜截面受剪計算

不等厚度承臺不等厚承臺的斜截面計算寬度b0的計算與等厚承臺有所區(qū)別。階梯形承臺應分別在變階處及柱邊進行斜截面受剪計算。變階處（A1-A1、B1-B1

）：h0=h01，bx0=bx1，by0=by1柱邊（A2-A2、B2-B2

）：h01ay2bx2bx1ax1ax2by1h02by2ay1A1A1A2A2B1B1B2B2h0h1by1by2ay2bx2ax2bx1AABB

錐形承臺分別對兩個方向的柱邊截面進行受剪計算。

局部受壓計算承臺混凝土強度等級低于柱或樁的混凝土強度等級時，可按《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算》驗算局部受壓承載力。4.9樁基礎(chǔ)設(shè)計的一般步驟①收集有關(guān)資料，進行調(diào)查研究，場地勘察；②確定樁基持力層；③選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造；④確定單樁承載力；⑤初步擬定樁的數(shù)量和平面布置；⑥初步擬定承臺輪廓尺寸及承臺底標高；⑦驗算作用于單樁上的荷載；⑧驗算承臺尺寸及結(jié)構(gòu)強度；⑨必要時驗算樁基整體承載力和沉降量，當持力層下有軟弱下臥層時，驗算軟弱下臥層的地基承載力；⑩單樁設(shè)計，繪制樁和承臺的結(jié)構(gòu)及施工圖。

資料準備上部構(gòu)造類型，平面布置，使用要求；荷載的大小與性質(zhì)；工程地質(zhì)資料，勘察報告；材料供應情況；施工機具和條件；現(xiàn)場周圍環(huán)境條件（臨近建筑物，交通及其他）。

選定樁型、確定單樁承載力樁的類型、截面和樁長的選擇樁基礎(chǔ)設(shè)計的第一步即是選擇樁型（灌注樁或預制樁），樁的截面尺寸和長度，樁端持力層，確定樁是屬于端承樁或摩擦樁。樁材：大部分還是使用鋼筋混凝土樁。預制樁的混凝土強度≥C30，灌注樁的混凝土強度≥C20，鋼筋有Ⅰ~Ⅲ級，一般按規(guī)范選用；樁型：主要與上部荷載，地質(zhì)條件，施工條件等有關(guān)。在土層比較均勻，采用預應力高強度混凝土樁比較合理。土層分布不均勻，或存在堅硬的巖石，預制樁難于穿透，需改變樁型，如沖擴灌注樁等。

樁長：確定樁長的關(guān)鍵在于選擇合適的樁端持力層。堅實土（巖）層適宜作為樁端持力層，如樁深度范圍內(nèi)無堅硬土層時，也可選擇中等強度的土層作為持力層。樁端進入持力層的深度，對于粘性土，粉土不小于2d，砂土不小于1.5d，碎石類土不小于1d，端承樁嵌入微風化或中等風化巖體的最小深度不小于0.5m。嵌巖樁或端承樁下3d范圍內(nèi)應無軟弱夾層，斷裂帶，空洞或大的裂隙。摩擦樁的樁長也與樁基的承載力和沉降量有關(guān)。實際樁長應包括樁頂嵌入承臺的深度和樁尖的長度。（臨界深度：砂土3~10d；粉土、粘性土2~6d）。

確定單樁承載力確定樁長后，即可定出樁的截面幾何尺寸，初步確定承臺底標高，根據(jù)樁的類型，樁長，截面幾何尺寸可以通過前面介紹的用試驗或計算的方法確定單樁承載力。

樁的平面布置及承載力驗算樁的根數(shù)和布置初步估算樁數(shù)時，先不考慮群樁效應，根據(jù)單樁豎向承載力，樁數(shù)n可按下式初步估算：中心荷載：偏心荷載：中心荷載：偏心荷載：：樁基偏心影響系數(shù)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》注意事項：當樁的布置使得群樁截面的重心與荷載合力作用點重合時，可以按中心受壓進行計算；樁數(shù)超過3根的摩擦型群樁，最后還要通過求出考慮群樁效應后的基樁承載力設(shè)計值后重新估算（樁基規(guī)范）；有軟弱下臥層的地基，還要驗算軟弱下臥層承載力及樁基沉降驗算；承受水平荷載的樁基，應滿足對樁的水平承載力要求；在高靈敏度的流塑性粘性土地基，不宜采用間距小，樁數(shù)多的打入式樁基；樁數(shù)少，樁長大的樁基要優(yōu)于樁數(shù)多，樁長小的樁基。

樁基承載力驗算（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》）樁頂荷載計算軸心豎向力作用：偏心豎向力作用：水平力作用：式中各符號的含義見p.172（注