第九章 樁基礎(chǔ)

第五章樁基礎(chǔ)Pilefoundation本章主要內(nèi)容概述-樁的功能及類型樁的承載機理？單樁承載力capacityofsinglepile樁基礎(chǔ)設(shè)計capacityofpilegroup軟土層沉井caisson工作間梯子支護通氣桶深基礎(chǔ)地下連續(xù)墻diaphragm深基礎(chǔ)5.1概述樁的應(yīng)用1歷史－十九世紀(jì)以前，木樁(1)7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡(2)3000-4000年前在羅馬(3)西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔2十九世紀(jì)開始，材料和動力進步鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利蒸汽動力十九世紀(jì)末，現(xiàn)場鉆孔樁

(1897,Raymond)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(fēng)化砂巖及粉砂巖部分風(fēng)化及不風(fēng)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特點優(yōu)點將荷載傳遞到下部好土層,承載力高沉降量小抗震性能好,穿過液化層承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風(fēng)載荷)與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價低缺點施工環(huán)境影響, 預(yù)制樁施工噪音, 鉆孔灌注樁的泥漿有地下室時,有一定干擾,深基坑中做樁3適用條件(1)水上建筑物(2)深持力層,高地下水位(3)抗震地基(4)對沉降非常敏感的建筑,如精密儀器二樁的分類不同的分類標(biāo)準(zhǔn)(一)按承臺承臺:將幾個樁結(jié)合起來傳遞荷載（二）材料（三）形狀（四）承載機理（五）按尺寸（六）施工方法軟土層二樁的分類(一)按承臺承臺: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(dān)部分荷載軟土層低承臺樁高承臺樁（二）按材料：

木樁、混凝土、鋼筋混凝土、鋼管（型鋼）樁、復(fù)合樁鋼筋混凝土：普通混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土（離心預(yù)制）、高強混凝土（三）按形狀按縱斷面：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形樁樁身樁端Dd橫斷面（四）按尺寸按斷面(直徑）的大?。捍笾睆?d>80cm;小直徑d<40（25）cm按長度（長徑比）L>60m（>3):長樁；L<10m短樁

L/（：樁的特征長度）(五)按荷載傳遞方式（1）豎直荷載：端承樁（嵌巖樁）、摩擦樁、端承摩擦樁、摩擦端承樁Q=Qp+QsTipresistance,Skinfriction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（六）按施工方法施工方法—沉樁方法1預(yù)制樁Prefabricatedpile擠土樁2現(xiàn)場灌注樁Castinplace非擠土樁1預(yù)制樁2現(xiàn)場灌注樁氣錘打入振動沉樁靜壓樁引孔,部分?jǐn)D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省,易泥皮,虛土,斷樁水上水下其他離心,預(yù)應(yīng)力,工廠,現(xiàn)場振動沉樁預(yù)制樁1－13mPilePoint離心預(yù)應(yīng)力預(yù)制鋼筋混凝土人工挖孔樁廣州市亞洲大酒店人工挖孔樁螺旋鉆

沉管螺旋鉆孔灌注樁粘性土砂性土

2.2擴底樁人工挖孔擴孔樁（芝加哥法）UK英國1.0-3.0m0.6-0.9m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）樁的分類總結(jié)擠土樁（打入預(yù)制樁）非擠土樁（現(xiàn)場鉆孔）摩擦樁端承樁Q=Qp+Qs5.2單樁承載力Bearingcapacityofasinglepile樁的承載力分析1豎向承載力的組成摩阻力所需位移很小端阻力需要較大位移;不同階段二者分擔(dān)比不同Q/kNQsQpQS/mmQs樁側(cè)摩阻力Skin，ShaftfrictionQp樁端阻力端承力Point，endresistance樁側(cè)摩阻力摩阻力的分布qs摩阻力u為樁的周長S0Sp各點位移Q軸向力NS0Sp土的極限摩阻力影響因素隨著深度增加,砂土中存在臨界深度

超靜孔隙水壓力消散,土的觸變性打入預(yù)制樁,擠土使qs增加(1)擠密(2)殘余應(yīng)力鉆孔預(yù)制樁,常使qs減少(1)泥皮(2)應(yīng)力松弛但是也有水泥漿滲入土中使表面粗糙其他施工因素粘性土的摩阻力有時效,樁的端承力(1)常作為基礎(chǔ)承載力問題(太沙基解)太沙基梅耶霍夫型很小(1)很難達到整體破壞(2)端承力與深度有關(guān)(3)存在臨界深度(2)土的極限端阻力影響因素與土性有關(guān),存在臨界深度與施工方法有關(guān)樁端充填粉土問題側(cè)摩阻力的方向？1負摩擦的產(chǎn)生(1)樁周附近地面大面積堆載(2)大面積降低地下水位(3)欠固結(jié)土,新填土(4)濕陷性黃土遇水濕陷(5)砂土液化、凍土融解正摩阻負摩阻二

樁的負摩阻力2負摩擦力的確定,負摩阻力成為荷載的一部分對于下部為巖石的端承樁,可能全樁為負阻力,對于一般樁,因為樁土都有變形,視二者的相對位移量和方向lnNegative土位移Ss樁位移Sp-+摩阻力軸向力N5.2單樁豎直向承載力的確定樁身材料靜載荷試驗擬靜力法

Osterberg法3經(jīng)驗方法：靜力觸探經(jīng)驗公式混凝土R=cfcAp鋼筋混凝土R=cfcAp+fyAg鋼筋抗壓強度設(shè)計值2、樁基現(xiàn)場測試的傳統(tǒng)方法（1）靜載試驗法獲得單樁承載力最可靠的方法錨樁反力梁

次梁錨筋錨樁主梁千斤頂百分表基準(zhǔn)柱錨樁桁架法,2400噸樁頂試驗中Osterberg法安裝鋼筋籠安裝多動式(2)通過靜力載荷試驗確定極限承載力Qu◎判斷單樁豎向極限承載力Qu(各規(guī)范不同)如果有陡降點,取為Qu緩變曲線,取一定沉降s=40mm(40-60mm)24小時未穩(wěn)定,Sn對應(yīng)的荷載◎確定平均值(極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值),如離散太大,加一折減系數(shù)◎設(shè)計值R=3.靜力觸探、：修正系數(shù)qc,fsi：探頭的端阻與側(cè)阻Electricstaticcone經(jīng)驗公式法地基承載力樁身的混凝土強度c＝1.0預(yù)制樁0.9干作業(yè)灌注樁0.8其他4.抗拔樁的承載力浮力,風(fēng)荷載

1現(xiàn)場抗拔試驗

2公式抗拔折減系數(shù)I：砂土0.5-0.7,粉,粘土0.7-0.8Gp為樁的自重,水下為浮重

5.橫向受力樁的承載力確定靜力載荷試驗

RH為設(shè)計值,Hu為橫向極限荷載

H為抗力分項系數(shù)理論公式計算彈性地基梁撓度方程kh抗力系數(shù)常數(shù)法、m法、k法、c法常數(shù)法m法k法C法kh抗力系數(shù)樁的位移小結(jié)單樁承載力=摩阻力+端阻力摩阻力-土性，深度（臨界深度），入樁方式，樁土相對位移

正摩擦力負摩擦力端阻力-土性，深度（臨界深度），入樁方式確定單樁承載力的方法初步確定樁基礎(chǔ)中的樁數(shù)1豎直荷載(1)中心荷載實際分布假設(shè)的分布FG計算樁數(shù)G承臺以上總自重5.3樁基礎(chǔ)設(shè)計1.群樁與群樁效應(yīng)2.群樁中的單樁承載力3.群樁承載力4.群樁的沉降5.承臺設(shè)計問題單樁承載力加起來等于群樁承載力？1.群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴散深度>6d一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)制樁沉樁

砂土,非飽和土和一般粘性土,填土有擠密作用,使承載力增加飽和粘土,超靜孔壓積累,地面上浮,先入樁上浮,土層擾動,使承載力降低2應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加3樁之間互相調(diào)節(jié)個別樁承載力低總體上可互補;個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載4承臺可部分承受荷載應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加對于砂土sp1.0,粘性土sp1.0P161表4－19二樁基礎(chǔ)承載力計算和驗算(一)群樁中單樁承載力設(shè)計值對于9根以上,非端承樁的樁基礎(chǔ),要考慮群樁效應(yīng),考慮承臺承載能力1單樁承載力設(shè)計值群樁效應(yīng)系數(shù)抗力分項系數(shù)2關(guān)于承臺承載力問題承臺下土的承載力低于淺基礎(chǔ)承臺內(nèi)反力小于外圍,雙曲線分布在動力荷載下(鐵路橋梁);負摩擦力(地面下沉);端承樁情況下不考慮承臺承載力?承臺寬度的深度內(nèi)(<5m)地基土極限抗力設(shè)計值?B表4－20承臺內(nèi)外土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)(二)樁基礎(chǔ)中的單樁荷載驗算1豎直荷載(1)中心荷載實際分布假設(shè)的分布FGr0建筑物重要性系數(shù)一級r0=1.1二級r0=1.0三級r0=0.9假設(shè)每個樁的荷載單樁承載力設(shè)計值G承臺以上總自重XY三根樁的荷載計算MyMx偏心豎向荷載

荷載線性分布假設(shè)MyMx987216345XYx7y7（三）假想實體深基礎(chǔ)承載力驗算當(dāng)單獨基礎(chǔ)n9根,條形基礎(chǔ)m>2行；且Sa6d時需要進行這一項驗算FlG

B0A’(1)中心荷載(2)偏心荷載Wx,Wy假想實體基礎(chǔ)斷面抵抗矩Mx,My假想基礎(chǔ)底面上的力矩（四）軟弱下臥層的驗算1Sa6d時按整體基礎(chǔ)FlB0tzG

FlB0tzG

Sa>6d時驗算單樁原理相同三樁基沉降計算一般不計樁身壓縮量及樁與土間的相對位移，以假想基礎(chǔ)為剛性整體，驗算樁端以下土沉降1.需要進行沉降計算：甲（1）級建筑物的建筑物樁基對沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層的乙（2）級建筑物樁基2.不需沉降計算的情況丙（3）級建筑物樁基s>6d大于樁距6被倍樁徑n>9獨立基礎(chǔ)的m2條基礎(chǔ)某些單層工業(yè)廠房樁基FlG

B0A’計算S‘=Si’S=S’e:沉降計算經(jīng)驗系數(shù)p168，e等效沉降系數(shù)，由于布氏解作用在彈性體表面，現(xiàn)在是作用在彈性體內(nèi)部。5.4樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計樁端持力層要求樁端進入持力層一定深度，樁端下持力層留有一定厚度承臺設(shè)計承臺埋深要求

(1)高承臺:由建筑物決定,如橋(過船),碼頭,沖刷深度

(2)低承臺,確定基礎(chǔ)埋深60cm

建筑物要求地質(zhì)水文凍脹粘土2d砂土1.5d碎石1.0d

4d2承臺的尺寸和結(jié)構(gòu)形狀方,矩型,三角形,多邊形,圓形最小寬度50cm最小厚度30cm樁外緣距離承臺邊15cm

邊樁中心距離承臺邊1.0D樁嵌入承臺大樁橫向荷載10cm,小樁5cm,鋼筋伸入承臺30d

混凝土標(biāo)號C15cm,保護層7cm1.0d15cm10cm2承臺的厚度的確定主要決定承臺的抗沖切和抗剪沿柱邊的沖切,一般沿45o斜截面上產(chǎn)生拉裂,錐體破壞r0建筑物重要性系數(shù)一級r0=1.1二級r0=1.0三級r0=0.9Um沖切面中點周長沖切系數(shù),ft混凝土抗拉強度F