地基基礎高校講義課件章蘇德利老師原創(chuàng)一一

第一節(jié)概述第8章樁基礎設計第六節(jié)樁基礎設計第四節(jié)豎向荷載下單樁承載力本章講授內(nèi)容第二節(jié)樁基礎的類型第三節(jié)樁基施工工藝與檢測—簡介第五節(jié)豎向荷載下群樁的工作狀態(tài)回顧與思考天然地基人工地基深基礎淺基礎方案組合造價低；易施工；安全合理；技術先進。方案選擇??第一節(jié)概述樁基礎：（樁基）樁體（基樁）低承臺：其底面低于地面工業(yè)與民用建筑中常用低承臺樁基礎樁基礎作用：將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層，或通過樁身周圍的摩擦力傳給地基，以滿足承載力、穩(wěn)定性和變形的要求。承臺高承臺：其底面高于地面上部結構承臺樁堅硬土層(a)低承臺樁基礎(b)高承臺樁基礎一、樁基礎的適用范圍與特性當建筑場地淺層地基土比較軟弱，不能滿足地基承載力和變形要求時，又不宜采用地基處理措施時可考慮選擇樁基礎，利用深層堅實的巖土層作持力層；樁基可承受大而復雜的荷載，適宜各種地質條件；減少沉降與不均勻沉降，適于沉降要求嚴格的高層建筑、重型工業(yè)廠房、高聳構筑物等；抗震性好，平面布置靈活，對結構體系適應性強；造價高，施工復雜，有噪音、衛(wèi)生等環(huán)境問題。二、樁基設計內(nèi)容樁基設計的基本內(nèi)容包括下列各項：（1）選擇樁的類型和幾何尺寸；（2）確定單樁豎向(和水平向)承載力設計值；（3）確定樁的數(shù)量、間距和布置方式；（4）驗算樁基的承載力和沉降；（5）樁身結構設計；（6）承臺設計；（7）繪制樁基施工圖。設計樁基應先根據(jù)建筑物的特點和有關要求，進行巖土工程勘察和場地施工條件等資料的搜集工作；設計時應考慮樁的設置方法及其影響。第二節(jié)樁基礎的類型一、按樁基礎承載性狀分類按樁側與樁端阻力大小及分擔比例差異，分為如下兩大類：端承型樁摩擦型樁摩擦端承樁：荷載主要由樁端阻力承擔，樁側阻力承擔部分荷載；端承樁：（l/d≤10）荷載絕大部分由樁端阻力承擔，樁側阻力不計。端承摩擦樁：荷載主要由樁側阻力承擔，樁端阻力承擔部分荷載；摩擦樁：（l/d

較大）荷載絕大部分由樁側阻力承擔，樁端阻力不計。軟弱土層較堅硬土層極軟弱土層堅硬土層(c)摩擦端承樁(d)端承樁較軟弱土層軟弱土層較堅硬土層(a)摩擦樁(b)端承摩擦樁二、按樁基礎礎使用功能分分類豎向抗壓樁：：主要承受豎豎向荷載；豎向抗拔樁：：主要承受上上拔荷載；水平受荷樁：：主要承受水水平荷載；復合受荷樁：：承受豎向、、水平荷載均均較大。三、按樁徑大大小分類1.小樁徑：：d≤250mm，基礎加固，復復合基礎；2.中等樁徑徑：250mm＜＜d＜800mm，工業(yè)與民用建建筑工程中應應用較多；3.大樁徑：：d≥800mm，用于單獨基礎。。成樁過程中對地地基土結構有擾擾動，并產(chǎn)生擠擠土效應，引發(fā)發(fā)施工環(huán)境問題題。四、按樁基礎成成樁方法分類1.非擠土土樁：取土成孔，干作作業(yè)法、泥漿護護壁法、套管護壁法施工工；2.擠土土樁：未取土成孔，沉沉管灌注樁、錘錘擊等法施工的實心預制樁，，樁位處土完全全被擠開，土結構受破壞；3.部分擠土樁樁：部分取土，如預預鉆孔打入式預預制樁、部分擠土灌注樁及及打入式敞口預預制（管）樁等。提示：成樁方法應根據(jù)據(jù)地基土特性，，視擠土后對地地基與樁身結構構是否有利，一一般飽和軟土不不宜擠土，松散散砂土則宜。五、按樁基礎樁樁身材料分類1.混凝土樁：：預制樁：工廠或或現(xiàn)場預制成型型（預應力）灌注樁：現(xiàn)場挖挖孔就地澆筑配筋筋：可配筋筋；可不配筋；；預應力（預制制）；截面形式：圓形形、方形、三三角形（預制））、實心、空心（預制）。。2.鋼樁：形狀：鋼管樁與與H形樁。特點：抗彎壓，，宜施工，造價價高，腐蝕。用兩種材料組合合而成的樁如鋼管內(nèi)填砼組組合，上部鋼管管下部砼組合等等。工藝3.復合材料樁樁：第三節(jié)樁樁基施工工藝與與檢測—簡介一、預制樁預制種類：斷面尺寸：300mm×300mm~550mm××550mm方形樁三角形樁空心樁適合靜壓法施工適合軟土層，增增加側面積與摩阻力力。減小擠土效應，，砂土地基中空腔射水水助沉Φ400~500，壁厚80mm，長8~12m。敞口管樁鋼筋砼樁預制樁接頭工藝藝：漿錨接頭：用硫磺膠泥或或環(huán)氧樹脂制成成黏合劑，樁體上留插筋下下留插孔，漿錨錨結合。焊接接頭：每段端部預埋埋角鋼或鋼板，，施工時上下段對接，用用扁鋼貼焊成整整體。法蘭盤接頭：預埋管法蘭盤盤螺栓連接或焊焊接。漿錨接頭焊接接頭法蘭盤接頭預埋件法蘭盤內(nèi)插管貼板預留孔預應力鋼筋砼樁樁（預制樁）特點：利用樁的的主筋作預應力力張拉鋼筋，通通過預應力減小樁身身砼的拉應力和彎彎拉應力，提高抗沖擊擊力、抗彎能力。。鋼樁特點：強度高，抗抗沖擊疲勞，貫入入能力強，便于加工運輸，擠擠土效應小，但，，造價高宜腐蝕，慎慎重選用。圓形管樁H形樁2.沉樁施工工藝藝錘擊式錘擊方式蒸汽錘柴油錘液壓錘特點產(chǎn)生振動、擠土、、噪音；引起地面附加沉降降或隆起；應采取監(jiān)控與防護護措施；適于松軟土質和空空曠地區(qū)。靜壓式采用液壓或機械方方法對樁頂施加靜靜壓沉樁。特點：無振動和噪噪音，適于軟土地地帶城區(qū)。振動式采用振動錘使樁周周圍土受擾動或液液化，地基強度度與阻力降低而沉沉樁入土，有噪音音與擠土影響。二、灌注樁灌注樁系指在工程程現(xiàn)場通過機械鉆鉆孔、鋼管擠土或或人力挖掘等手段段在地基中成孔并并在其內(nèi)放置鋼筋筋籠、灌注混凝土土而成的樁。減少施工工序，樁樁不用承受彎折與與錘擊應力，節(jié)省省鋼材和造價，對對基巖起伏變化大大的地質條件適應應性強。地下“隱蔽”施工工質量不易保證。。優(yōu)點：缺點：1.沉管灌注樁沉管方法：錘擊、、振動、靜壓均可可施工程序就位沉管澆筑振動拔管澆灌放鋼筋籠成型優(yōu)點：造價低，管管內(nèi)無水作業(yè)樁身身砼質量好；缺點：產(chǎn)生縮頸、、夾土、斷樁，因因擠土效應相鄰樁可能破壞。。防治措施：控制拔管速度，快快振慢拔；合理選擇打樁順序序：“跳打”；采用“復打法”。。樁尖構造2.鉆孔灌注樁：：護筒指用機械方法取土土成孔灌注樁施工程序濕作業(yè)法就位成孔澆筑鋼筋籠放導管成型鉆頭泥漿鉆桿泥漿泵鉆機導管鋼筋籠砼澆注漏斗斗濕作業(yè)法法適用于于地下水水位較高高的地質質條件；；干作業(yè)法法適用于于地下水水位以上上干土層層樁基。。優(yōu)點：無無擠土、、無振動動、噪音音小，對對鄰近建筑物影影響小，，城區(qū)高高層建筑筑常用。。缺點：泥泥漿沉淀淀不易清清除，承承載力降降低，沉降量增增大。防治措施施：澆灌灌前清底底，夯填填或注水水泥漿。。尺寸：一一般600~800mm，較大3000mm。3.挖孔孔灌注樁樁：指用人工工方法挖挖掘成孔孔（護壁壁：砼）），安放鋼筋筋籠，灌灌注混凝凝土而成成的樁。。優(yōu)點：可可直接鑒鑒別檢驗驗成孔質質量，干作業(yè)，，樁身質質量易保保證無擠擠土效應影響，，施工簡簡單，造造價低。。活瓣圓臺臺形模板板適用條件件：粘性性土和地地下水位位較低的條件，，忌在含含水砂層層中施工工，防止產(chǎn)生流流砂塌孔孔。宜做做大直徑徑樁，單樁承載載力大。。缺點：勞勞動條件件差。三、承臺臺施工（1）獨立樁樁基承臺臺，施工工宜先深深后淺；；（2）承臺埋埋置較深深時，應應對鄰近近建筑物物、市政政設置采采取必要要的保護護措施，，并應在在施工期期間進行行檢測；；（3）挖土應應分層進進行，高高差不宜宜過大，，軟土地地區(qū)的基基坑開挖挖時，基基坑內(nèi)土土面高度度應保持持均勻，，高差不不宜超過過1m。四、樁基基檢測規(guī)規(guī)定（1）樁位放樣樣允許偏偏差δ：群樁δ≤20mm；單排樁樁δ≤10mm。（2）預制樁的的樁位偏偏差（mm）必須符符合下述述規(guī)定：：①垂直基基礎梁的的中心線線：δ≤100+0.01H（H為施工現(xiàn)場地面面標高與樁頂設計標高高的距離）；②沿基礎梁的中中心線：δ≤150+0.01H；③樁數(shù)為1~3根樁基中的樁：：δ≤100；④樁數(shù)為4~16根樁基中的樁：：δ≤1/2樁徑或邊長；⑤樁數(shù)大于16根樁基中的樁：：a)最外邊的樁：δ≤1/3樁徑或邊長；b)中間樁：δ≤1/2樁徑或邊長。（3）灌注樁的樁位偏偏差(mm)必須符合表8-11的規(guī)定，樁頂標標高至少要比設計標高高高出0.5m。（4）樁身質量檢測測方法和數(shù)量的的規(guī)定設計等級為甲級級或地質條件復復雜、成樁質量量可靠性低的灌灌注樁，應進行行成樁質量檢測測，檢測方法可可采用動測法，，對于大直徑樁樁還可以采用鉆鉆心取樣、預先先埋管超聲波法法。質量抽查數(shù)數(shù)量不應少于總總數(shù)的30%，且不得少于20根；其他樁的抽抽檢數(shù)量不應少少于總數(shù)的20%，且不應少于10根；對混凝土預預制樁及地下水水位以上且終孔孔后經(jīng)過檢驗的的灌注樁，抽檢檢數(shù)量不應少于于總樁數(shù)的10%，且不得少于于10根；每根柱子子的承臺下至至少抽檢一根根。五、樁及樁基基礎的構造要要求1.摩擦型樁樁中心距≥3d，擴底灌注樁中中心距≥1.5D；2.擴底直徑D≤3d（樁身直徑）；；3.樁進入持持力層深度為為1~3d，嵌巖灌注樁嵌嵌入硬質巖層深度≥≥0.5m；4.布置樁時，樁樁基承載力合合力點應與荷荷載標準組合合合力作用點重重合；5.預制樁混混凝土≥C30，灌注樁≥C20，預應力樁≥C40；注：d－樁身直徑；；D－擴底直徑。。6.樁的主筋應按按計算確定。。打入式預制制樁最小配筋筋率0.8%，，靜壓式預制制樁最小配筋筋率0.6%，灌注樁最小配筋率率0.2~0.65%（（小徑取大值值）。7.配筋長度度：按計算確確定，同時考考慮地形地質質條件情況；8.樁頂嵌入入承臺內(nèi)的長長度≥50mm，主筋深入承臺臺內(nèi)的錨固長度度：(HPB235級)≥30d（主筋直徑），，（HRB335、400級）≥35d（主筋直徑）；；9.樁的混凝土強強度必須達到到設計強度的的70%時才可起吊，，達到100%才時可搬運及及打樁；10.承臺及地下室室周圍的回填填土，應滿足足密實性要求求。混凝土預制樁樁配筋構造示示意圖預制樁的吊點點位置和彎矩矩圖（a）雙點起吊（b）單點起吊在吊運和吊立立時，樁在自自重作用下產(chǎn)產(chǎn)生的彎曲應應力與吊點的的數(shù)量和位置置有關。樁長長在18m以下者，起吊吊時一般用雙雙點吊或單點點吊；在打樁樁架龍門吊立立時，采用單單點吊。吊點點位置應按吊吊點間的正彎彎矩和吊點處處的負彎矩相相等的條件確確定，如圖8-11所示，圖中，，q為樁單位長度度的重力，K為考慮慮樁在在吊運運過程程中可可能受受到的的沖擊擊和振振動而而取的的動力力系數(shù)數(shù)，可可取1.3。樁在運運輸或或堆放放時的的支點點應放放在起起吊吊吊點處處。第四節(jié)節(jié)豎豎向向荷載載下單單樁承承載力力一、豎向荷荷載下下單樁樁的荷荷載傳傳遞孤立的的一根根樁稱稱為單單樁，，群樁樁中的的一根根樁稱稱為基基樁，，群樁樁中考考慮群樁效效應的的一根根樁稱稱為復復合基基樁。。樁側阻阻力與與樁端端阻力力的發(fā)發(fā)揮過過程就就是樁樁-土體系系荷載載的傳傳遞過過程。。——樁側總總摩阻阻力；；——樁端總阻力力。Q

根據(jù)Qs/Q和Qp/Q的大小，定定性地將樁樁分為摩擦擦樁（Qs/Q大致在0.8以上）、、端承摩摩擦樁（（Qs/Q大致在0.6－0.75左右）、、端承樁樁（Qp/Q大致在0.8以上）和和摩擦端端承樁（（Qp/Q大致在0.6－0.75左右）。。二、單樁承載載力的破破壞模式式單樁承載載力的破破壞模式式是指其其達到破破壞時所所表現(xiàn)出出的特征征，主要要有五種種特征：：（1）樁身材材料屈服服(壓屈)，端承樁樁和超長長摩擦樁樁都可能能發(fā)生這這種破壞壞；（2）持力層層土整體體剪切破破壞，當當樁穿過過軟弱土土層支承承于較硬硬持力層層時易發(fā)發(fā)生這種種破壞；；（3）刺入剪剪切破壞壞，常見見于均質質土中的的摩擦樁樁；（4）沿樁身身側面純純剪切破破壞，當當樁底軟軟弱不能能提供承承載力，，僅靠樁樁側摩阻阻力承擔擔荷載的的純摩擦擦樁的破破壞模式式；（5）在上拔拔力作用用下沿樁樁身側面面純剪切切破壞。。三、單樁樁豎向承承載力樁基破壞壞類型樁材料強強度：端端承樁控控制因素素地基承載載力：主主要控制制因素單樁承載載力特征征值確定定規(guī)定：：1.單樁樁豎向承承載力特特征值應應通過單單樁豎向向靜載荷荷試驗確確定，試試樁數(shù)≥1%總總數(shù)，且且≥3根根；2.地基基礎礎設計為丙級級的建筑物，，單樁承載力力特征值可由由靜力觸探和和標準貫入試試驗參數(shù)確定定；3.初步設計計時，可按公公式估算。（一）靜載荷荷試驗試驗裝置：錨樁反力裝置置試樁壓重千斤頂支墩橫梁壓重平臺反力力裝置小梁橫梁錨樁試樁錨樁千斤頂單樁豎向極限限承載力：荷載Q沉降量ss=40mm陡降點Qu12(1)Q~s曲線有明顯陡陡降段時，取取陡降點Qu。(2)Q~s曲線呈緩變形形時，取s=40mm所對應的Qu。單樁豎向承載載力特征值：：Ra=Qu/2（二）靜力觸探法靜力觸探試驗驗探頭電測裝置靜力加壓裝置qcfsiQuk=u∑liβifsi+αqcAp預制單樁極限限承載力標準準值：（雙橋頭）fsi—樁側摩阻力平平均值；qc—樁端阻力平均均值；α—樁端阻力修正正系數(shù)；βi—第i層土摩阻力修修正系數(shù)；u—樁身周長；li—第i層土內(nèi)樁身長長度；Ap—樁端面積（m2）。（三）按經(jīng)驗公式估估算用于初估單樁樁承載力特征征值及樁數(shù)：：Quk=Qsk+Qpk=u∑liqsik+qpkApqsik—樁側極限摩阻阻力標準值；；qpk—樁端極限阻力力標準值；單樁承載力特特征值：Ra=Quk/k1.按單樁極極限承載力確確定單樁承載載力特征值k—一般可取2.0。（四）樁身材料驗算算1.鋼筋混凝凝土樁豎向抗抗壓承載力設設計值Q=φ（fcAp+fyAs)fc—樁身混凝土軸軸心抗壓強度度設計值；fy—主受力鋼筋抗抗壓強度設計計值；Ap、As—樁身及樁縱向向鋼筋斷面積積；φ—樁縱向彎曲系系數(shù)，一般φ=1.0，高承臺樁φ=0.25~1.0。。2.混凝土樁樁豎向抗壓承承載力設計值值Q≤ψcfcApψc—工作條件系數(shù)數(shù)，預制取0.75，灌注取0.6~0.7。。四、單樁水平平承載力單樁水平承載載力取決于樁樁的材料與斷斷面尺寸、入入土深度、土土質條件及樁樁頂約束條件件等因素。樁水平承載力力一般通過現(xiàn)現(xiàn)場荷載試驗驗確定，亦可可用理論方法法確定。五、單樁抗拔拔承載力高聳建（構））筑物、受地地下水浮力作作用的地下結結構物等樁基基受上拔力作作用。單樁抗拔承載載力由抗拔靜靜載荷試驗確確定。一、群樁的工工作狀態(tài)(a)單樁受力(b)群樁受力當樁距較小時時，樁間摩擦擦力疊加，承承載作用相互互削減；樁端應力疊加加，地基受力力大；結論：群樁承承載力小于單單樁承載力之之和。第五節(jié)豎豎向荷載下群群樁的工作狀狀態(tài)在一個承臺下下至少有兩根根以上的樁，，這樣的樁稱稱為群樁。1.端承型群樁端承型群樁中中基樁（樁群群中的單樁））與（獨立））單樁相近，，樁與樁的相相互作用、承承臺與土的相相互作用，都都小到可忽略略不計，端承承型群樁的承承載力可近似似取為各單樁樁承載力之和和。2.摩擦型群樁在豎向荷載作作用下，其樁樁頂荷載的大大部分通過樁樁側阻力傳遞遞到樁側和樁樁端土層中，，其余部分由由樁端承受。。由于樁端的的貫入變形和和樁身彈性壓壓縮，對于低低承臺群樁，，承臺底土也也產(chǎn)生一定反反力，使得承承臺底土、樁樁間土、樁端端土都參與工工作，形成承承臺、樁、土土共同工作，，群樁中基樁樁的工作性狀狀明顯不同于于（獨立）單單樁，群樁承承載力不等于于各單樁承載載力之和，群群樁的沉降也也明顯地超過過單樁。這稱稱之為群樁效效應。（1）樁側阻力的群樁樁效應及群樁側阻的破壞壞圖8-4群樁側阻力破壞模模式（a）整體破壞（Sa≤3d）（b）非整體破壞（樁樁距較大）圖8-5群樁端阻的破壞模模式在群樁側阻呈整體體破壞的情況下，，樁端演變底面積積與樁群投影面積積相等的單獨實體體墩基（圖8-5a）。當群樁側阻呈單獨獨破壞時，各樁端端阻的破壞與單樁樁相似（圖8-5b）。（2）端阻力的群樁效效應及樁端阻的破破壞φφNG0W0hlaa0bb0二、群樁地基承載載力驗算把群樁連同周圍土土體作為一實體深深基礎來分析。Pl+h=γ(l+h)+(N+G0+W0)/ab≤fazG0、W0—承臺及樁體的超重重（超過同體積土重重部分）φ—各土層摩擦角平均均值a=a0+2ltanφ/4b=b0+2ltanφ/4三、群樁地基軟弱弱下臥層驗算當樁端持力層下存存在軟弱下臥層時時，必須驗算其強強度是否滿足要求求。計算方法同淺淺基礎。四、群樁地基沉降降計算與變形驗算算將群樁地基作為一一實體深基礎來分分析；采用荷載效應準永永久組合，不計風風載與地震荷載；；變形特征：沉降量量、沉降差、傾斜斜與水平位移。第六節(jié)樁基礎礎設計設計要求1.樁基有足夠的的豎向與水平承載載力；2.樁基的沉降與與水平位移在允許許范圍內(nèi)；3.樁身撓曲在允允許范圍內(nèi)；4.設計方案在技技術與經(jīng)濟上應合合理可行。設計步驟1.調(diào)研、搜集設設計資料；2.確定樁基持力力層；3.選定樁材、樁樁型、尺寸、確定定基本構造；4.計算并確定單單樁垂直承載力；；5.初擬樁的平面面布置和數(shù)量；6.擬定承臺尺寸寸和底面高程；7.驗算，結構設設計；8.繪結構施工圖圖。一、設計資料的收收集1.上部結構的類類型、尺寸、構造造和使用要求；2.工程地質勘察察報告；3.當?shù)亟ú呐c施施工能力、條件（（包括施工機具、、方法、經(jīng)驗等））；4.施工場地及周周圍環(huán)境（包括交交通、進出場條件件、周圍建筑要求求、環(huán)境要求等））。二、樁型、樁身斷斷面尺寸及樁長的的選擇（一）樁型的選擇擇考慮因素1.荷載大小及性性質；2.工程地質條件件；3.施工條件。選擇要求1.樁型；2.施工工藝；3.工期要求；4.樁型特點的利利用。1.經(jīng)濟合理；2.安全適用。（二）樁斷面尺寸寸的選擇1.混凝土灌注樁樁斷面形式：圓形沉管灌注樁直徑