第二部分樁基礎(chǔ)

第8章樁基礎(chǔ)樁基是一種古老的基礎(chǔ)型式。最早的樁基是木樁基,樁工技術(shù)在我國經(jīng)歷了幾千年的發(fā)展過程。

早在7000-8000年前的新石器時(shí)代，為了防止猛獸，人類祖先就在湖泊和沼澤地里栽木樁筑平臺(tái)，修建居住點(diǎn)。

我國最早的樁基是在浙江河姆渡的原始社會(huì)居住的遺址中發(fā)現(xiàn)的,即古代干闌式木結(jié)構(gòu)建筑的基礎(chǔ)----圓木樁。8.1概述組成：通過承臺(tái)把若干根樁的頂部聯(lián)結(jié)成整體，共同承受動(dòng)靜荷載的一種深基礎(chǔ)，在高層建筑物和重要建筑物工程中被廣泛采用的基礎(chǔ)形式。其結(jié)構(gòu)型式根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和地質(zhì)條件選用。作用：將上部結(jié)構(gòu)較大的荷載通過樁穿過軟弱土層傳遞到較深的堅(jiān)硬土層上,以解決淺基礎(chǔ)承載力不足和變形較大的地基問題。特點(diǎn)：歷史悠久、承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機(jī)械化施工、適應(yīng)性強(qiáng)。

樁基礎(chǔ)概念和作用橫截面尺寸遠(yuǎn)小于長度方向單樁基礎(chǔ)

基樁

承臺(tái)

上部結(jié)構(gòu)荷載

群樁基礎(chǔ)

基樁：指群樁基礎(chǔ)中的單樁。復(fù)合基樁：指單樁及其對(duì)應(yīng)面積的承臺(tái)底地基土組成的復(fù)合承載基樁。樁基礎(chǔ)的適用范圍1.高重建筑物下，天然地基承載力與變形不能滿足要求時(shí)；2.地基軟弱，且采用地基加固措施技術(shù)上不可行或經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)；3.地基軟弱不均或荷載分布不均，天然地基不能滿足結(jié)構(gòu)物對(duì)差異沉降限制的要求時(shí)；4.地基土性不穩(wěn)定，如液化土、濕陷性黃土、膨脹土等，要求采用樁基將荷載傳至深部土性穩(wěn)定的土層時(shí)；5.建筑物受到相鄰建筑物或地面堆載的影響，采用淺基礎(chǔ)將會(huì)產(chǎn)生過量沉降或傾斜時(shí)。8.2樁基的類型按承載性狀分類（荷載傳遞方式）

分類依據(jù)：根據(jù)樁側(cè)與樁端阻力的發(fā)揮程度和分擔(dān)荷載比例的不同按施工方法分類

預(yù)制樁——在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)先制作好鋼筋混凝土樁身，然后通過錘擊、振動(dòng)、靜壓等方法，將預(yù)制樁沉入地基內(nèi)到達(dá)的深度，形成樁基礎(chǔ)。樁徑較小0.6m以下，地基土為砂性土、粉土、細(xì)砂和不含大卵石的土。灌注樁——在施工現(xiàn)場的樁位上通過機(jī)械鉆或人工成孔，然后在孔內(nèi)放置鋼筋籠，灌注混凝土，形成鋼筋混凝土灌注樁。如挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁等。樁長樁徑變化大，應(yīng)用廣。適用于各種地基土，樁端可進(jìn)入中、微風(fēng)化巖層預(yù)制樁的分類及特點(diǎn)混凝土預(yù)制樁

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(diǎn)：承載力高，耐久性好，質(zhì)量較易保證。缺點(diǎn)：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(diǎn)：穿透性強(qiáng)，承載能力高，應(yīng)用方便。缺點(diǎn)：成本高，易銹蝕。

木樁要求：樁徑160260mm，樁長46m。優(yōu)點(diǎn)：制作運(yùn)輸方便，打樁設(shè)備簡單。缺點(diǎn)：承載力低，僅在一些加固工程與臨時(shí)工程中采用。灌注樁的分類及特點(diǎn)分類：沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁等。

原理：直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠，灌注混凝土而成。特點(diǎn)：能適應(yīng)各種地層，無需接樁，施工時(shí)無振動(dòng)、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。施工關(guān)鍵：樁身的成型和混凝土質(zhì)量。沉管灌注樁

土木建筑工程中眾多類型樁基礎(chǔ)中的一種。它是利用錘擊打樁設(shè)備或振動(dòng)沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應(yīng)與樁的設(shè)計(jì)尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋籠并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時(shí)的振動(dòng)將混凝土搗實(shí)，便形成所需要的灌注樁。

與一般鉆(沖)孔灌注樁比，沉管灌注樁避免了一般鉆(沖)孔灌注樁樁尖浮土造成的樁身下沉，持力不足的問題，同時(shí)也有效改善了樁身表面浮漿現(xiàn)象，另外，該工藝也更節(jié)省材料。但是施工質(zhì)量不易控制，拔管過快容易造成樁身縮頸，而且由于是擠土，先期澆注好的樁易受到擠土效應(yīng)而產(chǎn)生傾斜斷裂甚至錯(cuò)位。由于施工過程中，錘擊會(huì)產(chǎn)生較大噪音，振動(dòng)會(huì)影響周圍建筑物，故不太適合在市區(qū)運(yùn)用，已有一些城市在市區(qū)禁止使用。這種工藝非常適合土質(zhì)疏松、地質(zhì)狀況比較復(fù)雜的地區(qū)，但遇到土層有較大孤石時(shí)，該工藝無法實(shí)施，應(yīng)改用其它工藝穿過孤石。

鉆(沖)孔灌注樁：鉆(沖)孔灌注樁用鉆機(jī)鉆土成孔，然后清除孔底殘?jiān)?，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。有的鉆機(jī)成孔后，可撐開鉆頭的擴(kuò)孔刀刃使之旋轉(zhuǎn)切土擴(kuò)大樁孔。澆灌混凝土后在底端形成擴(kuò)大樁端。根據(jù)不同土質(zhì)，可采用不同的鉆、挖工具．常用的有螺旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓鉆機(jī)等。目前國內(nèi)鉆(沖)孔灌注樁多用泥漿護(hù)壁，泥漿應(yīng)選用膨脹土或高塑性粘土在現(xiàn)場加水?dāng)嚢柚瞥伞Ｒ话阋笃浔戎貫?.1～1.15，粘度為10～25s，含砂率<6％，膠體率>95％。施工時(shí)泥漿水面應(yīng)高出地下水面lm以上，清孔后在水下澆灌混凝土。常用樁徑為800mm，1000mm，1200mm等。其最大優(yōu)點(diǎn)是入土深，能進(jìn)入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，并可方便地進(jìn)行水下施工。挖孔樁：挖孔樁可采用人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開挖邊支護(hù)，達(dá)所需深度后再進(jìn)行擴(kuò)孔、安裝鋼筋籠及澆灌混凝土而成,但擴(kuò)底直徑不宜大于3倍樁身直徑。。挖孔樁一般內(nèi)徑應(yīng)≥800mm，開挖直徑≥1000mm，護(hù)壁厚≥100mm。分節(jié)支護(hù)，每節(jié)高500～l000mm，可用混凝土預(yù)制塊或磚砌筑，樁身長度宜限制在40m以內(nèi)。挖孔樁可直接觀察地層情況，孔底易清除干凈，設(shè)備簡單，噪音小，場區(qū)內(nèi)各樁可同時(shí)施工，且樁徑大、適應(yīng)性強(qiáng)，比較經(jīng)濟(jì)。但由于挖孔時(shí)可能存在塌方、缺氧、有害氣體、觸電等危險(xiǎn)，易造成安全事故，因此應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全操作的規(guī)定。此外難以克制流砂現(xiàn)象。按樁的設(shè)置效應(yīng)分類非擠土樁:

成樁過程中對(duì)樁相鄰?fù)粱静划a(chǎn)生擠土效應(yīng)的樁,如人工挖孔樁。部分?jǐn)D土樁:

對(duì)樁周土體稍有排擠，但土的強(qiáng)度和變形性質(zhì)變化不大。包括沖擊成孔灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁等。擠土樁:

設(shè)置過程中使土的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)破壞，對(duì)土的強(qiáng)度和變形性質(zhì)影響較大。實(shí)心的預(yù)制樁、下端封閉的管樁、木樁以及沉管灌注樁等。按承臺(tái)位置分類高承臺(tái)樁基——承臺(tái)底面位于地面以上，且常處于水下，水平受力性能差，但施工方便?？杀苊馑率┕ぜ肮?jié)省基礎(chǔ)材料，多用于橋梁及港口工程。

低承臺(tái)樁基——承臺(tái)底面位于地面以下，其受力性能好，具有較強(qiáng)的抵抗水平荷載的能力，施工不方便。

高承臺(tái)樁基示意圖按樁徑大小分類：小樁(﹤250mm)，中等直徑樁(250～800mm)，大直徑樁(﹥=800mm)按使用功能分類：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁按截面形狀分類：圓樁、方樁、多邊形樁等樁的質(zhì)量檢測樁基礎(chǔ)屬于地下隱蔽工程，尤其是灌注樁，很容易出現(xiàn)縮頸、夾泥、斷樁或泥漿過厚等多種形態(tài)的質(zhì)量缺陷，影響樁身結(jié)構(gòu)完整性和單樁承載力，因此必須進(jìn)行施工監(jiān)督、現(xiàn)場記錄和質(zhì)量檢測，以保證質(zhì)量，減少隱患。對(duì)于柱下單樁或大直徑灌注樁工程，保證樁身質(zhì)量就更為重要。目前有多種樁身結(jié)構(gòu)完整性的檢測技術(shù)，下列幾種較為常用。

1、開挖檢查只限于對(duì)所暴露的樁身進(jìn)行觀察檢查。

2、抽芯法抽芯法可檢測混凝土樁的樁長、樁身強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和持力層巖土性狀，可判斷樁身完整性類別。在灌注樁樁身內(nèi)鉆孔(直徑100～150mm)，取混凝土芯樣進(jìn)行觀察和單軸抗壓試驗(yàn)，了解混凝土有無離析、空洞、樁底沉渣和夾泥等樁身缺陷現(xiàn)象。有條件時(shí)也可采用鉆孔電視直接觀察孔壁孔底質(zhì)量。3、聲波透射法

聲波透射法可檢測樁身缺陷程度及位置，判定樁身完整性類別。預(yù)先在樁中埋入3～4根金屬管，利用超聲波在不同強(qiáng)度(或不同彈性模量)的混凝土中傳播速度的變化來檢測樁身質(zhì)量．試驗(yàn)時(shí)在其中一根管內(nèi)放入發(fā)射器，而在其他管中放入接收器，通過測讀并記錄不同深度處聲的傳遞時(shí)間來分析判斷樁身質(zhì)量。

4、動(dòng)測法

包括錘擊激振、機(jī)械阻抗、水電效應(yīng)、共振等小應(yīng)變動(dòng)測，PDA(打樁分析儀)等大應(yīng)變動(dòng)測PIT(樁身結(jié)構(gòu)完整性分析儀)等。對(duì)于等截面、質(zhì)地較均勻的預(yù)制樁測試效果較可靠；而對(duì)于灌注樁的動(dòng)測檢驗(yàn)，目前已有相當(dāng)多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有一定的可靠性。(1)所有樁基均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，內(nèi)容包括：①樁基的豎向(抗壓或抗拔)承載力和水平承載力計(jì)算，某些條件下尚應(yīng)考慮樁、土、承臺(tái)相互作用產(chǎn)生的承載力群樁效應(yīng)；②樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗(yàn)算；③位于坡地、岸邊的樁基整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；④樁基抗震承載力驗(yàn)算；⑤承臺(tái)及樁身承載力計(jì)算(包括對(duì)混凝土預(yù)制樁吊運(yùn)和錘擊時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算及軟土或可液化土中細(xì)長樁的樁身壓屈驗(yàn)算等)。(2)以下樁基尚應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算①樁端持力層為軟弱土的一、二級(jí)建筑樁基以及樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級(jí)建筑樁基應(yīng)驗(yàn)算沉降，并宜考慮上部結(jié)構(gòu)與樁基的相互作用。②受水平荷載較大或?qū)λ阶兾灰髧?yán)格的一級(jí)建筑樁基應(yīng)驗(yàn)算水平變位。③對(duì)不允許出現(xiàn)裂縫或需限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺(tái)還應(yīng)進(jìn)行抗裂或裂縫寬度驗(yàn)算。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)地質(zhì)勘察，掌握地質(zhì)資料；(2)選擇樁的類型和幾何尺寸；(3)確定單樁承載力設(shè)計(jì)值；(4)確定樁的數(shù)量、間距和布樁方式；(5)驗(yàn)算樁基承載力和沉降；(6)樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(7)承臺(tái)設(shè)計(jì)；

(8)繪制樁基施工圖。樁型、樁長和截面尺寸選擇

樁基設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況、地層條件、施工能力及環(huán)境限制噪音、振動(dòng)等因素，選擇預(yù)制樁或灌注樁的類別，樁的截面尺寸和長度以及樁端持力層等。

一般當(dāng)土中存在大孤石、廢金屬以及花崗巖殘積層中未風(fēng)化的石英脈時(shí)，預(yù)制樁將難以穿越；當(dāng)土層分布很不均勻時(shí)，混凝土預(yù)制樁的預(yù)制長度較難掌握；在場地土層分布比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁比較合理。

樁的長度主要取決于樁端持力層的選擇，樁端進(jìn)入持力層的深度：

粘性土、粉土：不宜小于2d，

砂類土：不宜小于1.5d，

碎石類土:不宜小于1d。

當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí):樁端以下硬持力層厚度不宜小于3d(樁規(guī)3.3.3條第5款）。

樁全長l=伸入承臺(tái)深度+承臺(tái)底至持力層頂厚度+樁沉入持力層深度+樁尖長8.3豎向荷載作用下單樁受力性狀一、樁的荷載傳遞機(jī)理樁在豎向荷載作用下，樁身材料會(huì)產(chǎn)生彈性壓縮變形，樁和樁側(cè)土之間產(chǎn)生相對(duì)位移，因而樁側(cè)土對(duì)樁身產(chǎn)生向上的樁側(cè)摩阻力。如果樁側(cè)摩阻力不足以抵抗豎向荷載，一部分豎向荷載會(huì)傳遞到樁底，樁底持力層也會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，樁底土也會(huì)對(duì)樁端產(chǎn)生阻力。通過樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，樁將荷載傳給土體。樁的荷載傳遞的一般規(guī)律樁側(cè)阻力與樁端阻力并非同時(shí)發(fā)揮，更不是同時(shí)達(dá)到極限。一般來說．側(cè)阻端阻的發(fā)揮程度與樁土之間的相對(duì)位移情況有關(guān)，并且樁側(cè)阻力的發(fā)揮先于樁端阻力。有些試驗(yàn)資料表明側(cè)阻充分發(fā)揮所需要的樁土相對(duì)位移趨于定值，認(rèn)為一般在粘性土中樁土相對(duì)位移約為4～6mm．砂土中約為6～10mm時(shí)，樁側(cè)阻充分發(fā)揮。也有的學(xué)者根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)研究取得的成果，認(rèn)為土層的埋藏深度對(duì)側(cè)阻的發(fā)揮有顯著的影響，埋藏深度不同，充分發(fā)揮側(cè)阻所需要的相對(duì)位移不同。另外，側(cè)阻的發(fā)揮與樁徑、土性及成樁方法等多種因素有關(guān)，其性狀還需要進(jìn)一步研究。

樁側(cè)負(fù)摩阻力

負(fù)摩阻力:在正常情況下樁和周圍土體之間的荷載傳遞情況，即在樁頂荷載作用下．樁側(cè)土相對(duì)于樁產(chǎn)生向上的位移，因而土對(duì)樁側(cè)產(chǎn)生向上的摩擦力，構(gòu)成了樁承載力的一部分，稱之為正摩擦力。但有時(shí)會(huì)發(fā)生相反的情況，即樁周圍的土體由于某原因發(fā)生下沉，且變形量大于相應(yīng)深度處樁的下沉量，即樁側(cè)土相對(duì)于樁產(chǎn)生向下的位移，土體對(duì)樁產(chǎn)生向下的摩擦力，這種摩擦力稱為負(fù)摩擦力。通常，在下列情況下應(yīng)考慮樁側(cè)負(fù)摩擦力作用：

(1)在軟土地區(qū)，大范圍地下水位下降，使土中有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致樁側(cè)土層沉降；

(2)樁側(cè)有大面積地面堆載使樁側(cè)土層壓縮；

(3)樁側(cè)有較厚的欠固結(jié)土或新填土，這些土層在自重下沉降；

(4)在自重濕陷性黃土地區(qū)，由于浸水而引起樁側(cè)土的濕陷；

(5)在凍土地區(qū)，由于溫度升高而引起樁側(cè)土的融陷。必須指出，在樁側(cè)引起負(fù)摩阻力的條件是，樁周圍的土體下沉必須大于樁的沉降，否則可不考慮負(fù)摩擦力的問題。負(fù)摩阻力對(duì)樁是一種不利因素。負(fù)摩阻力相當(dāng)于在樁上施加了附加的下拉荷載，它的存在降低了樁的承載力，并可導(dǎo)致樁發(fā)生過量的沉降。工程中，因負(fù)摩擦力引起的不均勻沉降造成建筑物開裂、傾斜或因沉降過大而影響使用的現(xiàn)象屢有發(fā)生，不得不花費(fèi)大量資金進(jìn)行加固，有的甚至因無法使用而拆除。所以，在可能發(fā)生負(fù)摩阻力的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)樁基承載力和沉降的影響。二、單樁的破壞模式樁的破壞承載力包括兩層涵義，即樁身結(jié)構(gòu)承載力和支撐樁結(jié)構(gòu)的地基巖土承載力，樁的破壞可能是樁身結(jié)構(gòu)破壞或支撐樁結(jié)構(gòu)的地基巖土承載力達(dá)到了極限狀態(tài)，多數(shù)情況下樁的承載力受后者制約。主要有5中破壞模式：①樁身材料屈服（壓屈）端承樁、超長樁②持力層土整體剪切破壞樁底壓力超過持力層承載力③刺入剪切破壞摩擦樁的破壞形式④沿樁身側(cè)面純剪切破壞當(dāng)樁底土十分軟弱，承載力很低時(shí)，主要靠樁側(cè)摩阻力承擔(dān)荷載。⑤在拔力作用下沿樁身的純剪切破壞三、樁基豎向承載力計(jì)算

《建筑樁基規(guī)范》規(guī)定，建筑樁基采用以概率理論為基礎(chǔ)的以基本變量標(biāo)準(zhǔn)值和分項(xiàng)系數(shù)的實(shí)用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式計(jì)算，且樁基的極限狀態(tài)分為兩類：

(1)承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于樁基達(dá)到最大承載能力導(dǎo)致整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形；

(2)正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于樁基達(dá)到建筑物正常使用所規(guī)定的變形限值或達(dá)到耐久性要求的某項(xiàng)限值。根據(jù)建筑物因樁基損壞所造成的后果的嚴(yán)重性(危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等)，將建筑樁基分為三個(gè)安全等級(jí)(見下表)。安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)很嚴(yán)重重要的工業(yè)與民用建筑物；對(duì)樁基變形有特殊要求的工業(yè)建筑物二級(jí)嚴(yán)重一般的工業(yè)與民用建筑物三級(jí)不嚴(yán)重次要的建筑物單樁豎向承載力的確定

單樁承載力是指單樁在外荷載作用下，不喪失穩(wěn)定性、不產(chǎn)生過大變形時(shí)的承載能力：確定單樁承載力是樁基設(shè)計(jì)的最基本內(nèi)容。單樁在豎向荷載作用下到達(dá)破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大荷載，稱單樁豎向極限承載力。在設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)使樁在極限狀態(tài)下工作，必須有一定的安全儲(chǔ)備。在豎向荷載作用下，無論受壓還是受拉，樁喪失承載能力一般表現(xiàn)為兩種形式：①樁周土巖的阻力不足，樁發(fā)生急劇且量大的豎向位移；或者雖然位移不急劇增加，但因位移量過大而不適于繼續(xù)承載；②樁身材料的強(qiáng)度不夠，樁身被壓壞或拉壞。因此，樁的豎向承載力應(yīng)分別根據(jù)樁周土巖的阻力和樁身強(qiáng)度確定，采用其中的較小者。一般來說，豎向受壓的摩擦樁的承載力決定于土的阻力，材料強(qiáng)度往往不能充分發(fā)揮，只有對(duì)端承樁、超長樁以及樁身質(zhì)量有缺陷的樁，樁身材料強(qiáng)度才起控制作用。單樁豎向承載力包括樁身強(qiáng)度的承載力和地基土對(duì)樁的支承力。他們分別是由不同途徑確定，前者由結(jié)構(gòu)計(jì)算確定，后者一般由單樁載荷試驗(yàn)確定。

1）、按樁身強(qiáng)度確定單樁豎向承載力

樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足樁的承載力設(shè)計(jì)要求，計(jì)算中應(yīng)按樁的類型和成樁工藝的不同將混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以工作條件系數(shù)ψc，樁身強(qiáng)度應(yīng)符合下式要求(當(dāng)樁頂以下5d范圍的樁身螺旋式箍筋間距不大于100mm）

樁軸心受壓時(shí)當(dāng)樁身配筋不符合上述規(guī)定時(shí)

Ra=Apfcψc

(8.2)

fc

---混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；按現(xiàn)行<<混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>>取值；

N--相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值；

Ap---樁身橫截面積；ψc---工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取0.85，灌注樁取0.7-0.8，軟土地區(qū)擠土灌注樁取0.6。（8.1）例：假定，在荷載效應(yīng)基本組合下，單樁樁頂軸心壓力設(shè)計(jì)值N為1980kN。已知樁全長螺旋式箍筋直徑為6mm，間距為150mm，基樁成樁工藝系數(shù)，樁基的環(huán)境類別為二a類，試問，滿足樁身混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)為多少？可選C20，fc=9.6N/mm2樁基的環(huán)境類別為二a類，根據(jù)《樁規(guī)》3.5.2條，樁身混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)不得小于C25，故根據(jù)計(jì)算及構(gòu)造要求，取C25的混凝土。

2）、按地基承載能力確定單樁豎向承載力(1）、靜載試驗(yàn)法

靜載荷試驗(yàn)是評(píng)價(jià)單樁承載力最為直觀和可靠的方法，其除了考慮到地基土的支承能力外，也計(jì)入了樁身材料強(qiáng)度對(duì)于承載力的影響。對(duì)于一級(jí)建筑物，必須通過靜載荷試驗(yàn)。在同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于總數(shù)的1％，并不應(yīng)少于3根。當(dāng)樁端持力層為密實(shí)砂卵石或其他承載力類似的土層時(shí)，單樁承載力很高的大直徑端承樁，可采用深層平板荷載試驗(yàn)確定樁端土的承載力。

(a)根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定（有明顯的比例界限）：取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載Quk。(b)根據(jù)沉降量確定（無明顯比例界限）：對(duì)于緩變型Q-S曲線，取S=40-60mm對(duì)應(yīng)的荷載值，對(duì)于大直徑樁，取S=(0.03-0.06)d對(duì)應(yīng)的荷載值,對(duì)于細(xì)長樁（l/d>80),取S=60-80mm對(duì)應(yīng)的荷載值。(c)根據(jù)沉降隨時(shí)間的變化特征確定單樁豎向承載力特征值Ra取單樁豎向靜載荷試驗(yàn)所得單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk除以安全系數(shù)k=2.0。

Ra=Quk/2當(dāng)P達(dá)到Pu時(shí)，地基土塑性區(qū)連成一片，基礎(chǔ)急速下沉，即使荷載不增加，沉降也不能穩(wěn)定

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》同一層土，宜選取3個(gè)以上試驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)所得的承載力特征值的極差不超過其平均值的30%時(shí)，取平均值作為該土層的承載力特征值。極差超過其平均值的30%時(shí)，宜增加試樁數(shù)量并分析極差過大的原因，結(jié)合工程具體情況確定極限承載力。對(duì)樁數(shù)為3根及3根以下的柱下樁臺(tái)，取最小值。例1、某工程的試樁中，由單樁豎向靜載試驗(yàn)得到的3根試驗(yàn)樁豎向極限承載力分別為7680kN、8540kN、8950kN.試問，工程設(shè)計(jì)中所采用的樁豎向承載力特征值Ra為多少？例2、某工程的試樁中，由單樁豎向靜載試驗(yàn)得到的4根試驗(yàn)樁豎向極限承載力分別為7680kN、7730kN、8040kN、7950kN.試問，工程設(shè)計(jì)中所采用的樁豎向承載力特征值Ra為多少？2、按經(jīng)驗(yàn)公式法確定

利用經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力的方法是一種沿用多年的傳統(tǒng)方法，廣泛適用于各種樁型，尤其是預(yù)制樁積累的經(jīng)驗(yàn)頗為豐富。所用的承載力參數(shù)是根據(jù)它們與土性指標(biāo)之間的換算關(guān)系在利用當(dāng)?shù)氐撵o載試驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，通過必要的對(duì)比分析和調(diào)整后得出的。《建筑樁基規(guī)范》針對(duì)不同的常用樁型，推薦了下述不同的估算表達(dá)式。

1）、一般預(yù)制樁及中小直徑灌注樁

對(duì)預(yù)制樁和直徑d<800mm的灌注樁，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算qsik---樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，若無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表8.5取值；

qpk---極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；若無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表8.6取值；

Ap---樁底端橫截面面積；

u---樁身周邊長度；

li---第i層巖土層的厚度。（8.8）有一柱下樁基礎(chǔ)，采用4根直徑為500mm的灌注樁，樁的布置及承臺(tái)尺寸如圖示，承臺(tái)埋深為1.5m,樁長為9m,穿過粉質(zhì)粘土進(jìn)入中砂層2.5m,粉質(zhì)粘土的樁側(cè)阻力特征值qs1a=25kPa，中砂的樁側(cè)阻力特征值qs2a=40kPa，樁端阻力特征qpa=3500kPa。試①按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算該樁的豎向承載力特征值。②相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)，作用于地面標(biāo)高處的豎向力Fk=3500kN,Myk=200kNm，驗(yàn)算樁的承載力是否滿足要求。1.5m6.5m2.5m2）、大直徑樁灌注樁對(duì)于樁徑大于等于800mm的大直徑樁，其側(cè)阻及端阻要考慮尺寸效應(yīng)。側(cè)阻的尺寸效應(yīng)主要發(fā)生在砂、碎石類土中，這是因?yàn)榇笾睆綐兑话銥殂@、挖、沖孔灌注樁，在無粘性土中的成孔過程中將會(huì)出現(xiàn)孔壁土的松弛效應(yīng)，從而導(dǎo)致側(cè)阻力降低?？讖皆酱螅捣酱?。大直徑樁的極限端阻力也存在著隨樁徑增大而呈雙曲線關(guān)系下降的現(xiàn)象。上述現(xiàn)象表明，在計(jì)算大直徑樁的豎向受壓承載力時(shí)，應(yīng)考慮尺寸效應(yīng)的影響。根據(jù)現(xiàn)有研究成果，大直徑樁的Quk可按下式計(jì)算

qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于擴(kuò)底樁變截面以上2d長度范圍內(nèi)不計(jì)側(cè)阻力。（8.9）qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，若無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表8.5取值；

qpk

—樁徑d=800mm時(shí)的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可采用深層載荷板試驗(yàn)確定；也可采用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值或按表8.5取值；——分別為大直徑樁側(cè)阻力、端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，按表8.8取值。3）、嵌巖樁嵌巖樁是指下端嵌入中等風(fēng)化、微風(fēng)化或新鮮基巖中的樁。對(duì)于樁端置于強(qiáng)風(fēng)化巖中的嵌巖樁，其承載力的確定可根據(jù)巖體的風(fēng)化程度取值。嵌巖樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值由樁周土總極限側(cè)阻力、嵌巖段總極限端阻力組成，并可按下式計(jì)算

（8.10）4）、對(duì)于樁身周圍有液化土層的低承臺(tái)樁基，當(dāng)承臺(tái)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(shí)，可將液化土層極限側(cè)阻力乘以土層液化折減系數(shù)計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。土層液化折減系數(shù)可按表8.10確定。5）、鋼管樁hb---為樁尖進(jìn)入持力層深度。6）、混凝土空心樁7）、后注漿灌注樁后注漿單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式估算：：后注漿非豎向增強(qiáng)段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；：后注漿豎向增強(qiáng)段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；：后注漿總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值。樁的根數(shù)

Fk---荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)上部結(jié)構(gòu)傳至樁基承臺(tái)頂面的豎向力；GK---承臺(tái)與承臺(tái)上方填土重力標(biāo)準(zhǔn)值，Ra---單樁豎向承載力特征值。樁的最小中心距（參見課本P292表8.21）

8.4群樁豎向承載力一、樁頂作用效應(yīng)1、基樁樁頂作用效應(yīng)計(jì)算軸心荷載作用下的軸心力

偏心荷載作用下的軸心力xixmaxyiymax樁頂荷載計(jì)算簡圖當(dāng)樁位于承臺(tái)軸線上時(shí)，xi或yi等于0，所以中不包含x軸和y軸上的樁。樁基豎向承載力計(jì)算的一般規(guī)定：

（1）荷載效應(yīng)基本組合軸心豎向力作用下

Nk≤R偏心豎向力作用下,除滿足公式上式外,尚應(yīng)滿足下列要求：

Nkmax≤1.2R

式中R---基樁或復(fù)基樁豎向承載力特征值。

某樁基工程其樁型平面布置、剖面如圖所示，承臺(tái)底埋深2.0m,已知軸力F=12000kN,力矩M=100kNm，水平力H=600kN，作用點(diǎn)距離承臺(tái)底面1.5m，承臺(tái)和填土的平均重度為20kN/m3,樁徑為600mm，則樁頂軸向壓力最大值為多少？xy（2）地震作用效應(yīng)組合軸心豎向力作用下

NEk≤1.25R偏心豎向力作用下,除滿足公式上式外,尚應(yīng)滿足下列要求：

NEkmax≤1.5R

2)樁基豎向承載力特征值考慮承臺(tái)效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值按下式確定：不考慮地震作用考慮地震作用對(duì)于承臺(tái)底為可液化土、濕陷性土、高靈敏度土、欠固結(jié)土、新填土等，不考慮承臺(tái)效應(yīng)。即取二、承臺(tái)設(shè)計(jì)1、承臺(tái)的作用①把多根樁聯(lián)成整體，共同承受上部荷載；②把墩身荷載傳到基樁上；③樁基承臺(tái)效應(yīng)，使樁的承載力提高。2、承臺(tái)設(shè)計(jì)步驟①確定承臺(tái)的形狀、尺寸(按獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）；②承臺(tái)高度驗(yàn)算；A、承臺(tái)板抗沖切承載力驗(yàn)算B、角樁對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算C、承臺(tái)板的斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算③承臺(tái)配筋計(jì)算④滿足構(gòu)造要求3、承臺(tái)構(gòu)造要求(1)樁頂嵌入承臺(tái)的長度不宜小于50mm,主要承受水平荷載的樁，嵌入深度不宜小于100mm。主筋深入承臺(tái)的錨固長度不宜小于30d(地震區(qū)為50d）和500mm，d為主筋直徑。(2)承臺(tái)最小寬度不應(yīng)小于500mm，邊樁中心至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長，且樁的外邊緣至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于150mm。條形承臺(tái)邊沿挑出部分不應(yīng)小于75mm,承臺(tái)最小寬度不應(yīng)小于300mm。

(3)條形承臺(tái)和柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)的厚度不應(yīng)小于300mm。(4)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20；承臺(tái)底面鋼筋的保護(hù)層厚度不宜小于70mm。有墊層時(shí)，保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。(5)承臺(tái)梁的主筋除滿足計(jì)算要求外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行<<地基規(guī)范>>GB50011關(guān)于最小配筋率0.15%的規(guī)定，主筋直徑不宜小于12mm，間距（100-200），架立筋不宜小于10mm，箍筋直徑不宜小于6mm。8.5.19條1款柱對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算

a0xhcbca0y

Fl---扣除承臺(tái)及其上填土自重，作用在沖切破壞錐體上相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的沖切力設(shè)計(jì)值，破壞錐體應(yīng)采用自柱邊或承臺(tái)階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線構(gòu)成的錐體，錐體與承臺(tái)底面的夾角不小于45°Fho---沖切破壞錐體的有效高度；

---受沖切承載力截面高度影響系數(shù)

---沖切系數(shù)；

λ---沖跨比,λ=ao/h0，ao為柱邊或變階處至樁邊的水平距離；當(dāng)ao<0.25h0時(shí),取ao=0.25h0,當(dāng)ao>0.25h0時(shí),取ao=h0；

F---柱根部軸力設(shè)計(jì)值；

∑Ni---沖切破壞錐體范圍內(nèi)各樁的凈反力設(shè)計(jì)值之和。8.5.19條2款角樁對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算Nl--角樁豎向凈反力設(shè)計(jì)值--角樁沖切系數(shù)--沖跨比（0.25—1.0）c1，c2--從角樁內(nèi)邊緣到承臺(tái)外邊緣的距離a1x，a1y--從承臺(tái)底面角樁內(nèi)邊緣引45。沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，當(dāng)柱或承臺(tái)變階處位于該45。沖切線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊或承臺(tái)變階處與柱內(nèi)邊緣連線為沖切破壞錐體的錐線。a1x，a1y--從承臺(tái)底面角樁內(nèi)邊緣引45。沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，當(dāng)柱或承臺(tái)變階處位于該45。沖切線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊或承臺(tái)變階處與柱內(nèi)邊緣連線為沖切破壞錐體的錐線。矩形承臺(tái)角樁沖切計(jì)算示意圖C1a1x8.5.21承臺(tái)板的斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算公式V---扣除承臺(tái)及其上填土自重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)斜截面的最大剪力設(shè)計(jì)值；b0---承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算寬度；h0---計(jì)算寬度處的承臺(tái)有效高度；---剪切系數(shù)ax3.承臺(tái)板抗彎強(qiáng)度計(jì)算（配筋）平行y方向鋼筋Mx,My---垂直于y軸和x軸方向的計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值Ni---扣除承臺(tái)及其上填土自重后，相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的第i根樁豎向力設(shè)計(jì)值；注意：xi,yiNi的取值。樁基設(shè)計(jì)實(shí)例某大城市中心區(qū)舊城改造工程中，擬建一棟16層框架結(jié)構(gòu)的樓房，地質(zhì)情況及樁基的計(jì)算指標(biāo)如下，傳至承臺(tái)頂面的荷載：由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合荷載設(shè)計(jì)值F=7840kN，Mx=180kN.m,My=680kN.m。土層種類厚度黏土3.0淤泥10.4粉質(zhì)黏土3.5淤泥質(zhì)土9.3卵石3.0強(qiáng)風(fēng)化巖未見底樁基計(jì)算指標(biāo)預(yù)制樁qpaqsia

2561300258450060300050卵石層面地表2m0.5mA.樁型選擇與樁長確定經(jīng)分析選預(yù)制樁,初選承臺(tái)埋深d=2m,樁嵌入承臺(tái)0.05m，錐形樁尖0.5m總樁L0=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+0.5+0.5=25.3mB.確定單樁豎向承載力按地質(zhì)報(bào)告參數(shù)預(yù)估C.估算樁數(shù)與平面布樁利用平板式承臺(tái)，且頂面埋深可能較淺，取rG=24kN/m3，初選承臺(tái)面積為2.0m*3.0m。取Sa=3d=1.20m,并考慮到My>=Mx,故布樁如下圖xyMyMx214340011003000110040040060020005Ф25@120Ф18@200F6001400500400a0x=650D.樁基受力驗(yàn)算a、單樁受力驗(yàn)算b、樁基沉降本工程為一級(jí)建筑樁基,對(duì)沉降要求一般,體型簡單,樁端下無軟弱下臥層,且為端承型樁基。故不必驗(yàn)算沉降。E.承臺(tái)設(shè)計(jì)初選h=1050m材料：柱、樁混凝土與承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30（不必進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算）承臺(tái)底板鋼筋Ⅱ級(jí)。A、各樁樁頂反力計(jì)算樁頂反力采用凈反力設(shè)計(jì)值樁號(hào)Ni1234515681568156815681568155155-155-15507575-75-75017981488133816481568B、抗沖切計(jì)算(a)柱對(duì)承臺(tái)板沖切驗(yàn)算初選h=1050m,h0=1.00m,（b）角樁對(duì)承臺(tái)的沖切(c)抗剪切計(jì)算C.抗彎計(jì)算三、樁基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算

其中對(duì)于的群樁基礎(chǔ)對(duì)于的群樁基礎(chǔ)