文檔第7章-樁基礎

PAGEPAGE4第7章樁基礎樁基礎由設置于土中的基樁和承接結構荷載的承臺共同組成如圖7－1所示，根據(jù)承臺的位置高底，可分為低承臺樁基礎和高承臺樁基礎兩種。若樁身全部埋入土中，承臺底面土體接觸則稱為高承臺樁基礎;若樁身上部露出地面面承臺底面位于地面以上則稱為高承臺樁基礎。由于承臺位置的不同，兩種樁基礎中基樁的力、變形情況也不一樣，因而其設計方法也不相同。建筑物樁基礎通常為低承臺樁基礎，而碼頭、橋梁等構筑物經(jīng)常采用高承臺樁基礎?；鶚妒侵溉簶痘A中的單樁，群樁基礎是由兩根以上基樁組成的樁基礎；單樁基礎是采用一根樁（通常為大直徑樁）承受和傳遞上部結構（通常為柱）荷載的獨立基礎。樁基礎的功能及適用條件樁基礎的功能樁基礎的主要功能是將上部結構的荷載傳至地下較深的密實或低壓縮性的土層中，以滿足承載力和沉降的要求。樁基礎也可用來承受上拔力、水平力，或承受垂直、水平、上拔荷載的共同作用以及機器產(chǎn)生的振動和動力作用等。適用條件樁基礎的適用條件主要根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件、設計方案的技術經(jīng)濟比較以及施工條件而定。與其它深基礎相比，樁基礎的適用范圍最廣，一般來說，在下列情況下可考慮選用樁基礎方案：（1）高、重建筑物下的淺層地基土承載力與變形不能滿足要求時；（2）地基軟弱，而采用地基加固措施在技術上不可行或經(jīng)濟上不合理時，或地基土性特殊，如液化土、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土等特殊土時；（3）除了存在較大的垂直荷載外，還有較大的偏心荷載、水平荷載、動力荷載及周期性荷載作用時；（4）上部結構對基礎的不均勻沉降相當敏感，或建筑物受相鄰建筑或大面積地面荷載的影響時；（5）對精密或大型的設備基礎需要減少基礎振幅，減弱基礎振動對結構的影響，或應控制基礎沉降和沉降速率時；（6）地下水位很高，采用其它基礎形式施工困難，或位于水中的構筑物基礎，如橋梁、碼頭、采油鉆井平臺等；（7）需要長期保存、具有重要歷史意義的建筑物。7-1樁基礎的類型根據(jù)樁的不同分類標準，樁基礎有不同的分類。按承載性狀分類樁在豎向荷載作用下，樁頂荷載由樁側摩擦阻力和樁端阻力共同承受。根據(jù)樁側阻力和樁端阻力的發(fā)揮程度和荷載分擔比，將樁分為摩擦型樁、端承摩擦樁兩大類和摩擦樁、端承摩擦樁、端承樁、摩擦端承樁四個亞類。摩擦型樁是指在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載全部或主要由樁側阻力承受。根據(jù)樁側阻力分擔荷載的程度，摩擦型樁分為摩擦樁和端承摩擦樁兩類。在實際工程中，純粹的摩擦樁是沒有的。在深厚的軟弱土層中當無較硬的土層作為樁端持力層或樁端持力層雖然較堅硬但樁的長徑比l/d很大，傳遞到樁端的軸力很小，以致在極限荷載作用下，樁頂荷載絕大部分由樁側阻力承受，樁端阻力很小可忽略不計，這類樁可視作摩擦樁；而當樁的長徑比l/d不大，且樁端持力層有較為堅硬的土層時，樁頂荷載由樁側阻力和樁端阻力共同承擔，但大部分荷載由樁側阻力承受的樁，稱為端承摩擦樁。端承型樁是指在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載全部或主要由樁端阻力承受。根據(jù)樁端阻力分擔荷載的程度，端承型樁可分為端承樁和摩擦端承樁兩類。若樁端進入較堅硬的土層如中密以上的砂土、碎石類土或中、微風化巖層中，樁頂荷載由樁側阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁端阻力承受時，稱為摩擦端承樁。而當樁的長徑比l/d較?。ㄒ簧硇∮?0），樁端座落在堅硬的土層如密實砂層、碎石類土或中、微風化巖層中，樁頂荷載絕大部分由樁端阻力承受，樁側阻力很小可忽略不計時，可視為端承樁。按使用功能分類根據(jù)樁的使用功能可分為豎向抗壓樁（抗壓樁）、豎向抗拔樁（抗拔樁）、水平受荷樁及復合受荷樁等。豎向抗壓樁主要承受上部結構傳來的豎向荷載，一般建筑樁基在正常工作條件下都屬于此類樁。設計時要進行豎向承載力驗算，必要時還要驗算沉降量和軟弱下臥層的承載力。豎向抗拔樁主要承受豎直向上拉拔荷載，如水下抗浮力的錨樁、靜荷載試驗的錨樁、輸電塔和微波發(fā)射塔的樁基等，都屬于此類樁。設計時一般應進行樁身強度和抗裂、抗拔承載力驗算。水平受荷樁主要承受水平荷載，此類樁有港口工程的板樁、深基坑的護坡樁以及坡體抗滑樁等。設計時一般應進行樁身強度和抗裂、抗彎承載力及水平位移驗算。復合受荷樁是指承受豎向、水平荷載均較大的樁，此類樁受力狀態(tài)比較復雜，應按豎向抗壓樁及水平受荷樁的要求進行驗算。3、按樁身材料分類根據(jù)樁身材料的不同，樁可分為混凝土樁、木樁、鋼樁和組合材料樁。各種混凝土樁是目前使用最廣泛的樁，分為預制混凝土樁（簡稱預制樁）和就地灌注混凝土樁（簡稱灌注樁）。預制樁是在工廠或現(xiàn)場預先制成，達到設計強度后，采用專用機械將樁沉入土中形成的樁。灌注樁是在現(xiàn)場的設計樁位上直接采用機械或人工成孔，然后灌住混凝土而成的樁，根據(jù)采用的成孔方法和手段不同，又分別稱為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁等。木樁在當今已不常用，其承載力不大，壽命也不長，，一般用于臨時工程，使用時宜作防腐處理。常見的鋼樁有型鋼樁兩類，型鋼樁用的較多的是H型鋼樁和工字型鋼樁。由于成本高，我國只在少數(shù)重點工程中使用，如上海寶鋼曾采用直徑914.4mm、壁厚16mm長61m等幾種規(guī)格的鋼管樁。組合材料樁是指用兩種或兩種以上材料組合而成的樁，如鋼管內(nèi)填充混凝土形成鋼管混凝土樁、上部樁身和下部樁身采用不同的材料的樁等。4、按成型過程中擠土效應分類根據(jù)成型過程中擠土效應將樁分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁。非擠土樁是指在設置樁時，先將孔中土體取出，對樁周土不產(chǎn)生擠土作用的樁，如人工挖土灌注樁、鉆孔灌注樁等。部分擠土樁是指在設置樁時孔中部分或小部分土體取出，對樁周土有部分擠土作用的樁，如預鉆孔打入式預制樁、底端開口預應力混凝土管樁等。擠土樁是指在設置樁時孔中土未曾取出，完全是擠入土中的樁，如沉管灌注樁、預制樁等。按樁徑大小分類根據(jù)樁身直徑的大小可以分為小樁、中等直徑樁、大直徑樁。小樁是指樁徑d≤250mm的樁，一般用于基礎加固和復合基礎。中樁直徑是指樁徑250<d<800mm的樁，建筑樁基應用較多。試樁、錨樁和基準樁之間的中心距離反力系統(tǒng)試樁與錨樁（或壓重平臺支座墩邊）試樁與基準樁基準樁與錨樁（或壓重平臺支座墩邊）錨樁橫梁反力裝置壓重平臺反力裝置≥4d且>2.0m≥4d且>2.m≥4d且>2.m注d――試樁或錨樁的設計直徑，取其較大者（如試樁或錨樁為擴底樁時，試樁與錨樁的中心距尚不小于2倍擴大端直徑）。對于灌注樁，應在樁身強度達到設計強度后方能進行靜載荷試驗。對于預制樁，由于沉樁擾動強度下降有待恢復，因此在砂土中沉樁7天后，粘性土中沉樁15天后，飽和軟粘土中沉樁25天后才能進行靜載試驗。靜載荷試驗時，加荷分級不應小于8級，每級加載量宜為預估限荷載的1/8~1/10。測讀樁沉降量的間隔時間為：每級加載后，第5、10、15min時各測讀一次，以后每15min測讀一次，累計一小時后每隔半小時測讀一次。在每級荷載作用下，樁的沉降量連續(xù)兩次在每小時內(nèi)小于0.1mm時可視為穩(wěn)定，穩(wěn)定后即可加下一級荷載。符合下列條件之一時可終止加載：當荷載一沉降曲線上有可判斷極限承載力的陡降段，且樁頂總沉降量超過40mm；后一級荷載產(chǎn)生的沉降量超過前一級荷載沉降增量的2倍，且24小時尚未達到穩(wěn)定；樁長25m以上的非嵌巖樁，荷載一沉降曲線呈現(xiàn)緩變型時，樁頂總沉降量大于60~80mm；在特殊條件下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂總沉降量大于100mm。卸載時，每級卸載值為加載值的兩倍，卸載后隔15min測讀一次樁頂百分表讀數(shù)，讀二次后，隔半小時再讀一次，即可卸下一級荷載。全部卸載后，隔3~4h再測讀一次樁頂百分表讀數(shù)。單樁豎抽權限承載力可以根據(jù)荷載沉降（Q-s）曲線，按下列方法確定：當陡降段明顯時，取相應于陡降段起點的荷載值為極限承載力；當Q-s曲線呈緩變型時，取樁頂總沉降量s=40mm所對應的荷載作為極限承載力；當試驗過程中，因最后一級荷載24h尚未終止加載時，取前一級荷載為極限承載力；按上述方法判斷極限承載力有困難時，可取沉降－時間（s-lgt）曲線尾部出現(xiàn)明顯下彎曲的前一級荷載作為極限承載力；對樁基沉降有特殊要求時，應根據(jù)具體情況選取極限承載力。將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2，即得到單樁豎向承載力特征值Ra。7－5樁基礎的沉降驗算《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定，樁基礎的沉降不得超過建筑物的沉降允許值，并不得超過第三章表3－15規(guī)定的地基變形允許值。規(guī)范還規(guī)定下列建筑物的樁基礎必須進行沉降驗算：地基基礎設計等級為甲級的建筑物樁基；體型復雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設計等級為乙級的建筑物樁基；摩擦型樁基。計算樁基礎沉降時，最終沉降量可按單向壓縮分層總和法計算樁端以下壓縮土層的總變形量?？紤]到樁端處的應力集中，土體的計算分層厚度在樁端以下規(guī)定范圍內(nèi)應適當加密。實際工程計算時，一般區(qū)域計算層厚度取1m，加密區(qū)域計算層厚度取0.1m，已能保證足夠的精度。具體計算方法參看《建筑地基基礎設計規(guī)范》附錄R及本章第六節(jié)樁基礎設計實例。五、樁的負摩阻力在一情況下，樁在荷載作用下產(chǎn)生沉降，土對樁的摩阻力與樁的位移方向相反，向上起著支承作用，即為正摩阻力。但如果樁周土層由于某些原因產(chǎn)生了相對樁向下位移，就會在樁側產(chǎn)生向下的摩阻力，稱為負摩阻力。引起負摩阻力的原因有多種，如樁周為欠固結土或新填土，在自重作用下繼續(xù)固結而下沉；由于地下水們?nèi)嫦陆凳雇恋挠行υ龃?，而引起樁周土的大面積沉降；大面積堆載使樁周土層產(chǎn)生壓縮變形等。負摩阻力實際上對樁施加一個下拉荷載，使樁身向力增大，而使樁的承載能力降低，在設計時應引起重視。六、對于高聳的塔式結構物（如高壓輸電塔、電視塔、微波通訊塔、海洋石油平臺等）的樁基、承受巨大浮力作用的基礎（如地下室、地下油罐、取水泵房等）、以及承受巨大水平荷載的樁結構（如碼頭、橋頭、擋土墻下的斜樁），都需要驗算樁的抗拔承載力。樁的抗拔承載力特征值主要取決于樁身材料強度及樁與土之間抗拔側阻力和樁身自重。單樁抗拔承載力特征值可以通過抗拔靜載荷試驗得到，其試驗方法與抗壓靜載荷試驗類似。樁的水平承載力建筑工程的樁基礎大多以承受豎向荷載為主,但在風荷、地震荷載、機械制動荷載或土壓力、水壓力等作用下,也將承受一定的水平荷載.尤其是橋梁工程中的樁基,除了滿足樁基的豎向承載力要求之外,還必須對樁基的水平承載里進行驗算.在水平荷載和彎矩作用下,樁身撓曲變形,并擠壓樁側土體,土體對樁側產(chǎn)生水平抗力,其大小和分布與樁的變形、土質(zhì)條件以及樁的入土深度等因素有關.在出現(xiàn)破壞以前,樁身的水平位移與土的變形的協(xié)調(diào)的,相應地樁身產(chǎn)生內(nèi)力.隨著位移和內(nèi)力的增大,對于低配筋的灌注樁而言,通常樁身首先出現(xiàn)裂縫,然后斷裂破壞;對于、抗彎性能好的混凝土預制樁,樁身雖圍斷裂,但樁側土體明顯開裂和隆起,樁的水平位移將超出建筑物變形允許值,使樁處于破壞狀態(tài).單樁水平承載力特征值取決于仗的材料強度、截面剛度、入土深度、土質(zhì)條件、樁頂水平位移允許值和樁頂嵌固情況等因素,應通過現(xiàn)場水平荷載試驗確定.必要時可進行帶承臺樁的荷載試驗.樁基抵抗水平力很大程度上依賴于承臺底阻力和承臺側面抗力,帶承臺樁基的水平荷載試驗能反映樁基在水平力作用下的實際工作狀況.當作用在樁基上的外力主要為水平力時,應根據(jù)使用要求對樁頂變位的限制,對樁基水平承載力進行驗算.當外力作用面的樁距較大時,樁基的水平承載力可視為各單樁的水平承載力的總和.當承臺側面的土未經(jīng)擾動或回填密實時,應計算土抗力的作用.當水平推力較大時,可設斜樁來承擔水平推力.帶承臺樁基水平荷載試驗采用慢速維持荷載法,用一確定長期荷載下的樁基水平承載力和地基土水平反力系數(shù).加載分級及每級荷載穩(wěn)定標準可按單樁豎向靜荷載試驗的方法.當加載至樁身破壞或位移超過30～40mm(軟土去大值)是停止加載.卸載按2倍加載等級逐漸卸載,每30min卸一級載,并于每次卸載前測讀位移.根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制荷載位移Ho-Xo曲線及荷載位移梯度Ho-(△Xo/△Ho)曲線,取Ho-(△Xo/△Ho)曲線的第一拐點為臨界荷載,取第二拐點或Ho-Xo曲線的陡降起點為極限荷載.若裝身設有應力測讀裝置,還根據(jù)最大彎距點變化特征判定臨界荷載和極限荷載.臨界荷載Hcr是指樁身開裂,受拉區(qū)混凝土不參加工作是的裝頂水平荷載.極限荷載Hu是相當于樁身應力達到強度極限時的樁頂水平荷載.對于鋼筋混凝土預制樁、鋼柱、樁身全截面配筋率不小于0.65%的灌注柱,可根據(jù)靜荷載試驗結果取地面處水平位移為10mm(對于水平位移敏感的建筑物去水平位移6mm)所對應的荷載為單樁水平承載力特征值.對于重要的工程,可模擬承臺頂豎向荷載的實際狀況進行試驗.7－6承臺設計當基樁數(shù)量、樁距和平面布置形式確定后，即可確定承臺尺寸。承臺應有足夠的強度和剛度，以便將各基樁連接成整體，從將上部結構荷載安全可靠地傳遞到各個基樁。同時承臺本身也具有類似淺基礎的承載能力。承臺形式較多，如柱下獨立承臺、柱下或墻下條形基礎（梁式承臺）、筏板承臺、箱形承臺等。本書僅介紹最常用的柱下獨立承臺的設計。承臺除滿足構造要求外，還應滿足抗彎曲、抗沖切、抗剪切承載力和上部結構的要求。承臺埋置深度參照基礎確定。承臺的構造要求承臺的寬度不小于500mm。邊樁中心至承臺邊緣的距離不宜小于樁的直徑或邊長，且樁的外邊緣至承臺梁邊緣距離不小于75mm。承臺的最小厚度不應小于300mm。承臺的配筋，對于矩形承臺其鋼筋應按雙向均勻通長布置，如圖7－13（C）所示。承臺混凝土強度等級不應低于C20，縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不小于70mm，當有混凝土墊層時，不應小于40mm。承臺的抗彎承載力設計多數(shù)承臺的鋼筋含量較低，常為受彎破壞、抗彎承載力設計的本質(zhì)是配筋設計，按承臺截面最大彎矩進行配筋。柱下樁基承臺的彎矩可按以下算法確定：（1）我樁矩形承臺計算截面取在柱邊和承臺高度變化處（杯口外側或臺階邊緣，圖7－14a）Mx=∑NiyiMy=∑NixiMx、My――分別為垂直y軸和x軸方向計算截面處的彎矩設計值，kN.m；Xi、yi――垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應計算截面的距離，m；Ni――扣除承臺和其上填土自重后相應于荷載效應基本組合的第i樁豎向力設計值，kN。（2）三樁承臺1）等邊三樁承臺M＝Nmax/3(s-√3/4c)M――由承臺形心至承臺邊緣距離范圍內(nèi)板帶的彎矩設計值，kN.m；Nmax――扣除承臺和其上填土自重后的三樁中相就于荷載效應基本組合時的最大單樁豎向力設計值，kN；S――樁距，m；C――方柱邊長，圓柱時c＝0.866d(d為圓柱直徑)，m。2）等腰三樁承臺M1＝Nmax/3[s-0.75/√(4-α2)c1]M2＝Nmax/3[αs-0.75/√(4-α2)c2]式中M1、M2――分別為由承臺形心到承臺兩腰和底邊的距離范圍內(nèi)板帶的彎矩設計值，kN.m；s――長向樁距，m；α――短向樁距與長向樁距之比，當小于0.5時，應按變截面的二樁承臺設計；c1、c2――分別為垂直于、平行于承臺底邊的柱截面邊長，m。承臺抗沖切承載力設計柱下樁基礎獨立承臺承受的沖切作用包括柱對承臺的沖切和角樁對承臺的沖切。如果承臺厚度不夠，就會產(chǎn)生沖切破壞錐體。柱對承臺的沖切，可按下列公式計算Fl≤2[βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)]βhpfth0Fl=F-∑Niβox=0.84/(λox+0.2)βoy＝0.84/(λoy+0.2)λox=αox/h0λoy=αoy/h0式中Fl――扣除承臺及其上填土自重，作用在沖切破壞錐體上相應于荷載效應基本組合的沖切力設計值，kN，沖切破壞錐體應采用自柱邊或承臺變階處至相應樁頂邊緣邊線構成的錐體，錐體與承臺底面的夾角不小于45°，如圖7－15所示；h0――沖切破壞錐體的有效高度，m；βhp――受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當承臺高度h≤800mm時，βhp＝1.0，當h≥2000mm時，βhp＝0.9，其它按線性內(nèi)插法取值；βox、βoy――沖切系數(shù)；λox、λoy――沖跨比；αox、αoy――柱邊或變階處至樁邊的水平距離，當αox(αoy)<0.2h0時，αox（αoy）＝0.2h0；當αox（αoy）>h0時，αox（αoy）＝h0，m；F――柱根部軸力設計值，kN；∑Ni――沖切破壞錐體范圍內(nèi)各樁的靜反力設計值之和，kN。對中低壓縮性土上的承臺，當承臺與地基土之間沒有脫空現(xiàn)象時，可根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗適當減少柱下基礎獨立承臺受沖切計算的承臺厚度。角樁對承臺的沖切，可按下列公式計算：多樁矩形承臺受角樁沖切的承載力應按下式計算（圖7－16）Nl≤[β1x(c2+α1y/2)+β1y(c1+α1x/2)]βhpfth0Β1x＝0.56/(λ1x+0.2)Β1y＝0.56/(λ1y+0.2)λ1x=α1x/h0λ1y=α1y/h0式中Nl――扣除承臺和其上填土自重后的角樁樁頂相應于荷載效應基本組合時的豎向力設計值，kN；β1x、β1y――角樁沖切系數(shù)；λ1x、λ1y――角樁沖跨比，其值滿足0.2～1.0；c1、c2――從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離，m；λ1x、λ1y――從承臺底角樁內(nèi)邊緣引45°沖切線與承臺變階處相交點至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；h0――承臺外邊緣的有效高度，m。三樁三角形承臺受角樁沖切的承載力可按下列公式計算（7－17）底部角樁Nl≤β11（2c1+α11）tan(θ1/2)βhpfth0Β11＝0.56/(λ11+0.2)頂部角樁Nl≤β12（2c2+α12）tan(θ2/2)βhpfth0Β12＝0.56/(λ12+0.2)λ11＝α11/h0λ12＝α12/h0式中λ11、λ12――角樁沖跨比；α11、α12――從承臺底角樁內(nèi)邊緣向相鄰承臺邊引45°沖切線與承臺頂面相交點至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，m，當柱們位于該45°線以內(nèi)時則取柱邊與樁內(nèi)邊緣邊線為沖切錐體的錐線。對圓柱及圓樁，計算時可將圓形截面換算為正方形截面，換算后正方形邊長為圓直徑的0.8倍。承臺斜截面抗剪切承載力設計承臺在基樁反力作用下，剪切破壞面位于柱邊和樁邊聯(lián)線形成的斜截面或承臺變階處和樁邊聯(lián)線形成的斜截面（圖7－18）。當柱外邊有多排樁形成多個剪切斜截面時，應對每個斜截面進行抗剪切承載驗算。驗算時，圓柱和圓樁也換算成正方形截面。斜截面抗剪切承載力可按下列公式計算V≤βhsβftb0h0Β＝1.75/(λ+1.0)λx＝αx/h0λy＝αy/h0βhs＝(0.8/h0)1/4式中V――扣除承臺及上填土自重后相應于荷載效應基本組合時斜截面的最大剪力設計值，kN；b0――承臺計算截面處的計算寬度，m，階梯形承臺變階處的計算寬度、錐形承臺的計算寬度應按《建筑地基基礎設計規(guī)范》附錄S確定；h0――計算寬度處的承臺有效高度，m;β――剪切系數(shù)；λ――計算截面的剪跨比，當λ<0.3；當λ>3時，取λ＝3；αx、αy――柱邊或承臺變階處到x、y方向計算一排樁的樁邊的水平距離，m；βhs――受剪切承載力截面高度影響系數(shù)，當<0.8m時，h0取0.8m，、h0>2m時，h0取2m。5、局部受壓基礎承臺，當承臺的混凝土強度等級低于柱或樁的混凝土強度等級時，應按現(xiàn)行《混凝土結構設計規(guī)范》驗算柱下或樁上承臺的局部受壓承載力。7－7樁基礎設計在設計樁基礎時,應力要求做到安全、合理和經(jīng)濟.從保證安全的角度出發(fā),樁基礎應有足夠的強度、剛度和耐久性.對地基來說,樁持力層要有足夠的強度以及不能產(chǎn)生過大的變形.同時,采用的施工方法應滿足施工現(xiàn)場的環(huán)境要求.樁基礎的設計內(nèi)容和步驟如下:進行調(diào)查研究,場地勘察,收集有關設計資料;綜合地質(zhì)勘察報告、荷載情況、使用要求、上部結構條件等確定持力層;確定樁的類型、外型尺寸和構造;確定單樁承載力特征值;根據(jù)上部結構荷載情況,初擬樁的數(shù)量和平面布置;根據(jù)樁平面布置,初擬承臺尺寸及承臺底標高;單樁承載力驗算;驗算樁基的沉將量;繪制樁和承臺的結構及施工詳圖.收集設計資料樁基礎設計資料包括:建筑物上部結構的情況結構形式、平面布置、荷載大小、結構構造、使用要求等;工程地質(zhì)勘察資料;建筑場地與環(huán)境的有關資料;施工條件的有關資料如沉樁設備、動力設備等;當?shù)厥褂脴痘A的經(jīng)驗.二選擇樁型、樁長和截面尺寸樁基礎設計時,首先應根據(jù)建筑物的結構類型、荷載條件、地質(zhì)條件、施工能力和環(huán)境限制(噪音、震動、對周圍建筑物地基的影響等)選擇樁的類型.如城市中不宜選用的擠土樁.在深厚軟土中不宜采用大片密集有擠土效應的樁基,可考慮用擠土效應軟弱的餓樁端口的預應力混凝土管樁或鉆孔灌注樁等非擠土樁。樁長主要取決于樁端持力層的選擇。樁端最好進入進應土層或巖層，采用端承樁的型式。當堅硬土層埋藏很深時，則宜采用摩擦樁，但樁端也應盡量達到壓縮性較低、強度中等的土層（持力土）。樁端進入持力層的深度宜為樁身直徑的1～3倍，嵌樁嵌入完整或較完整的未風化、微風化、中風化硬質(zhì)巖體的最小深度為0.5m，確保樁端與巖體面接觸。若持力層下有軟弱下臥層時，樁端以下營持力層厚度不宜小于4倍樁徑，否則端承力將降低甚至喪失。樁的餓截面尺寸應與仗長相適應，樁的長徑比主要根據(jù)樁身不產(chǎn)生壓屈失穩(wěn)及考慮施工現(xiàn)場條件來確定。對預制樁而言，摩擦樁長徑比不宜大于100；端承樁或摩擦樁需穿越一定厚度的硬土層，起長徑比不宜大于80。對灌注而言，端承樁的長徑比不宜大于60，當穿越淤泥、自重濕陷性黃土時不宜大于40，摩擦樁的長徑比不受限制。當有保證樁身質(zhì)量的可靠措施和成熟經(jīng)驗時，長徑比可適當增大。三、確定樁數(shù)和樁位平面布置樁數(shù)的確定承臺下樁的數(shù)量可按以下公式確定：軸心豎向力作用下n≥Fk+GkRa偏心豎向力作用下Fk+Gkn≥1.2Ra-Mxkyimax-Mykximax∑y2i∑x2i水平力作用下n≧HkRHa式中Fk――相應于荷載效應標準組合時，作用于樁基承臺頂面的豎向力，KN；Gk――樁基承臺自重及承臺上土重標準值，KN；n―樁基中的樁數(shù)；Hk――相應于荷載效應標準組合時，作用于承臺底面的水平力，KN；Xi、yi樁的中心至樁群形心坐標的Y軸、X軸距離，m；Mxk、Myk效應標準組合作用于承臺底面通過樁群形心的X軸、Y軸的力矩，kN.m；Ra單樁豎向承載力特征值kN；RHa水平承載力特征值kN。樁的平面布置樁的中心距不小于樁徑的3倍，以減少摩擦樁側阻力的疊加效應，但也不宜大于樁徑的6倍，避免承臺過大。布樁時要使長期荷載的全力作用點與樁群形心盡可能接近，減少偏心荷載；要盡量對結構受力有利，如對墻體落地的結構宜沿墻下布樁；盡量使樁基在承受水平力和力矩較大的方向有較大的斷面抵抗矩，如承臺的長邊與力矩較大的平面取得一致。常見的樁位布置見圖7－12。四、樁身截面強度設計樁身混凝土強度應滿足樁的承載力設計要求。樁軸心受壓時，樁身強度應滿足下式要求Q≤ApfcΨc式中Q――相應于荷載效應基本組合時單樁豎向力設計值，kN；Ap――樁身橫截面積，Mfc――混凝土軸心抗壓強度設計值，見第六章表6－10，kPa；Ψc――工作條件系數(shù)，預制樁取0.75，灌注樁取0.6～0.7（水下灌注樁或長樁時取低值）。對抗拔樁按《混凝土結構設計規(guī)范》要求進行樁身混凝土抗裂驗算。其它深基礎簡介除樁基礎外，沉井、墩基、地下連續(xù)墻、沉箱都屬于深基礎。沉井多用于工業(yè)建筑和地下構筑物，與大開挖相比，它具有挖土量少，施工方便、占地少和對鄰近建筑物影響較小的特點。墩基是指一種利用機械或人工在地基中開挖成孔后灌注混凝土形成的大直徑樁基礎，由于其直徑粗大如墩，故稱墩基礎，它與樁基礎有一定的相似之處，因此，墩基和大直徑樁尚無明確的界限。沉箱是將壓縮空氣壓入一個特殊的沉箱室內(nèi)以排除地下水，工作人員在沉箱內(nèi)操作，比較容易排除障礙物，使沉箱順利下沉，由于施工人員易患職業(yè)病，甚至發(fā)生事故，目前較少采用。地下連續(xù)墻是20世紀50年代后民起來的一種基礎形式，具有無噪聲、無振動，對周圍建筑物影響小，并有節(jié)約土方量、縮短工期、安全可靠等優(yōu)點，它的應用日益廣泛。下面僅簡要介紹井基礎和地下連續(xù)墻。沉井基礎沉井是一種豎直的井筒結構，常用鋼筋混凝土或磚石、混凝土等材料制成，一般分數(shù)節(jié)制作。施工時，在筒內(nèi)挖土，使沉井失去支承而下沉，隨下沉再逐節(jié)接長井筒，井筒下沉到設計標高后，澆筑混凝土封底。沉井適用于平面尺寸緊湊的重型結構物如重型設備、煙囪的基礎。沉井還可作為地下結構物使用，如取水結構物、污水泵房、礦山豎井、地下油庫等。沉井適合在粘性土和較粗的砂土中施工，但土中有障礙物時會給下沉造成一定的困難。沉井按橫斷面形狀可分為圓形、方形或橢圓形等，根據(jù)沉井孔的布置方式又有單孔、雙孔及多孔之分。沉井結構沉井結構由刃腳、井筒、內(nèi)隔墻、封底底板及頂蓋等部分組成，如圖7－25所示刃腳。刃腳在井筒下端，形如刀刃。下沉時刃腳切入土中，其底面叫踏面，不小于150cm，土質(zhì)堅硬時，踏面用鋼板或角鋼保護。刃腳內(nèi)側的傾斜角為40~60。井筒。豎直的井筒是沉井的主要部分，它須具有足夠的強度以擋土，又需有足夠的重量克服外壁與土之間的摩阻力和刃腳土的阻力，使其自重作用下節(jié)節(jié)下沉。為便于施工，沉井井孔凈邊長最小尺寸為0.9m。內(nèi)隔墻。內(nèi)隔墻能提高沉井結構的剛度，內(nèi)隔墻把沉井分隔成幾個井孔，便于控制下沉和糾偏；墻底面標高應比刃腳踏面高0.5m，以利沉井下沉。封底。沉井下沉到設計標高后，用混凝土封底。刃腳上方井筒內(nèi)壁常設計有凹槽，以使封底與井筒牢固連接。頂蓋。沉井作地下構筑物時，頂部需澆筑鋼筋混凝土頂蓋。沉井施工沉井施工時，應將場地平整夯實，在基坑上鋪設一定厚度的砂層，在刃腳位置再鋪設墊土或澆筑混凝土墊層，然后在墊木或墊層上制作刃腳和第一節(jié)沉井。當?shù)谝还?jié)沉井的混凝土強度達到設計強度，才可拆除墊木或混凝土墊層，挖土下沉。其余各節(jié)沉井混凝土