地基和基礎(2).ppt

1、第18章 地基和基礎,第一節(jié) 地基和基礎基本概念 第二節(jié) 天然地基淺基礎 第三節(jié) 樁基礎,木樁基礎,樁的功能：通過桿件的側(cè)壁摩阻力和端阻力將上部結(jié)構的荷載傳遞到深處的地基上。,水上建筑物 地基軟弱，或地基上差下好，軟硬或荷載不均勻 對沉降非常敏感的建筑，如精密儀器等 地下水位高,樁基礎適用情況,樁基技術的發(fā)展受工業(yè)化的影響巨大 ； 樁型及施工工藝的推陳出新，在樁基的設計理論和概念、樁的效用都產(chǎn)生了許多實質(zhì)性的變化 ； 樁基技術的改良和發(fā)展，樁已不只是單獨地被應用，在許多情況下，它與其它的基礎形式或工藝聯(lián)合應用； 樁的發(fā)展趨勢表明，樁身的超高強度、大直徑、超長度、無公害沉樁工藝，以及完美的施工控

2、制技術等已經(jīng)成為未來樁基改良和發(fā)展的重要內(nèi)容。,樁基礎特點,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(如風載荷) 與其他深基礎比較,施工造價低,缺點 施工對環(huán)境影響 制樁施工噪音 鉆孔灌注樁的泥漿處理,木樁和石樁基礎,西安灞橋（1834年清道光14年）,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。,樁基礎組成 樁基礎由樁和承臺兩部分組成。絕大多數(shù)樁基的樁數(shù)不止一根，由承臺將樁群在上部聯(lián)結(jié)成一個整體，建筑物的荷載通過承臺分配給各根樁，樁群再把荷載傳給地基。依承臺與地面相對位置的不同，有低承臺與高承臺樁基

3、之分。,樁 的 分 類 1按樁的荷載傳遞方式 (分為端承樁與摩擦樁) 當樁穿過軟弱土層，樁端支求在堅硬巖土或巖層上時，則上部荷載主要靠樁尖處堅硬巖土層提供的反力來支承。樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計，稱這種樁為端承樁。 當軟土層很厚，樁端達不到堅硬巖土或巖層上時則樁的荷載主要靠樁身與周圍土層之間的摩擦力來支承，樁尖處土層反力很小，可略而不計，稱這種樁為純摩擦樁。 實際的樁常是介于廣述兩種典型情況之間，既有摩擦入又有端承支承力，只是兩個力的比例不一樣。因而樁基規(guī)范進一步區(qū)分出摩擦端承樁和端承摩擦樁兩個亞類，前者以端阻力為主后者則以側(cè)摩阻力為主。,2按制作工藝 (分為預制樁和現(xiàn)場灌注樁)。 預制樁在

4、工廠或施工現(xiàn)場制作的頂制，除鋼樁、木樁外多為鋼筋混凝土樁。預制樁得用不同的沉樁方法打(或壓入)土中，樁對周圍的土體有排擠作用，使地基的側(cè)向應力和密度增加，因而也稱為擠土樁。 灌注樁為節(jié)省鋼材和減少打樁時的噪音及振動，可在現(xiàn)場樁位上先作成樁孔，然后再向孔內(nèi)灌注混凝土(有時也配量鋼筋)而成樁。用這類施工方法制樁(除沉管式外)沒有或很少有擠土作用，故又稱之為非擠土樁或部分擠土樁。,3按制樁材料 可分為木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁和組合材料樁等。 4按樁徑大小 可分為小樁、普通樁和大直徑樁3類。小樁指樁徑250mm的樁，多用于基礎加固；普通樁指樁徑250mmd800mm的樁，在工業(yè)與民用建筑中大

5、量使用，成樁方法和工藝很多。大直徑樁則是指樁徑800mm的樁。此類樁大多數(shù)是端承樁。,單樁、土體的荷載傳遞 當豎向荷載逐步施加于單樁樁頂，樁身上部受到壓縮而產(chǎn)生相對于土的向下位移與此同時樁側(cè)表面受到土的向上摩阻力。樁身荷載通過所發(fā)揮出來的樁側(cè)摩阻力傳遞到樁周土層中去，致使樁身荷載和樁身壓縮變形隨深度遞減。在樁土相對位移等于零處，其摩阻力尚未開始發(fā)揮作用而等于零。,作用于樁頂?shù)呢Q向荷載Q是由樁側(cè)土的總摩阻力Qs和極端土的端阻力QP共同承擔。 Q Qs QP,隨著荷載增加，樁身壓縮量和位移量增大，樁身下部的摩阻力隨之逐步調(diào)動起來，樁底土層也因受到壓縮而產(chǎn)生樁端阻力。樁端土層的壓縮加大了樁土相對位移

6、，從而使樁身摩阻力進一步發(fā)揮出來。當樁身摩阻力全部發(fā)揮出來達到極限后，若繼續(xù)增加荷載其荷載增量將全部由樁端阻力承擔。,豎向荷載作用下樁土體系荷載傳遞的過程可簡單描述為：樁身位移s(z)和樁身荷載Q(z)隨深度遞減，樁側(cè)摩阻力qs(z)自上而下逐步發(fā)揮,樁側(cè)摩阻力qs(z) 的發(fā)揮值與樁土相對位移量有關。,樁 側(cè) 摩 阻 力qs 樁側(cè)單位面積摩阻力的大小除與土的性質(zhì)、樁的材科性質(zhì)有關外，還與樁徑、樁深、特別是施工方法有關。對于擠土的打入樁，沉樁將使樁周土向四周排開、擠壓，因而土對樁身的摩阻力增大；若為鉆(挖)孔灌注樁，由于先形成樁孔，周圍土體向孔內(nèi)膨脹、松動，因此樁身的摩阻力減小。,粘性土中打入

7、樁的qs沿深度的分布近似拋物線形，樁頂處無摩阻力，樁身中段摩擦阻力最大。 砂土中打入樁的qs 值，開始時隨深度近乎線性增加，至一定深度后即接近均勻分布，稱此深度為側(cè)阻臨界深度。,樁 端 阻 力 qp 當作用于樁頂?shù)暮奢dQ不斷增加樁側(cè)降阻力完全發(fā)揮而達極限值后，繼續(xù)增加的荷載就靠樁端阻力qp的增大來承擔，直到樁端下的土體達到極限平衡，樁端阻力也達到極限值qp ，此時樁所承受的荷載即為極限承載力Qu 。到達Qu 時，地基發(fā)生破壞，樁將表現(xiàn)出劇烈的或不停滯的下沉。,樁的端阻力深度效應 樁的端阻力qp隨樁端埋深l的增加而線性增加。但樁端阻力有深度效應，即存在著一個臨界深度hc。在均勻土層中，當樁端入土

8、深度lhc時，樁的極限端阻力qp大體上隨深度而線性增加，但當lhc，不再有明顯增加或保持常數(shù)。對多層介質(zhì)，樁端持力層也存在臨界深度hc，與性質(zhì)相同的均勻土層相比，樁端持力層的臨界深度hc小于hc。,實際工程中的樁基礎，除少量大直徑樁是用單樁基礎外，一般都是由多根樁，上部由承臺聯(lián)結(jié)而成的群樁基礎。,端承群樁，由于持力層堅硬，不允許樁下沉，故樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮，上部荷載通過樁身直接傳到樁端處土層上。而樁端處承載壓面積很小，各樁端的壓力彼此互不影響，故可認為端承群樁中各樁的工作情況與單樁工作情況基本一樣；同時，由于樁的變形很小，樁間土基本不承擔荷載，群樁的承載力就等于各單樁的承載力之和，群樁的沉降量

9、也與單樁基本相同。,群樁特點,摩擦群樁主要通過每根樁側(cè)面的摩擦阻力將上部荷載傳到樁周及樁端土層中。 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至樁端平面處。 樁距S 較大時，例如S6d(d為樁徑)，樁端平面處各樁傳來的壓力互不重疊或重疊不多，這時群樁中各樁的工作情況仍和單樁單獨工作一樣，故群樁的承載力也等于各單樁承載力之和。 樁距較小時，例如常用樁距S(34)d，樁端處地基中各樁傳來的附加應力z就會相互重疊，使得樁端處壓力要比單樁時增大許多，樁端以下壓縮土層的深度也要比單樁時深很多。 群樁中各樁的工作狀態(tài)就與單樁時迥然不同，群樁的承載力并不等于各單樁之總和，沉降量也大于

10、單樁的沉降量，這就叫群樁效應。,一、收集設計資科 首先要充分掌握設計原始資料。包括建筑物類型、荷載、工程地質(zhì)勘察資料、材料來源及施工技術設備等情況。并盡量了解當?shù)厥褂脴痘慕?jīng)驗以供設計參考。 二、選擇持力層 根據(jù)場地勘察報告中地質(zhì)剖面情況，結(jié)合建筑物的荷載及上部結(jié)構等條件，選擇樁端持力層，應盡可能使樁支承在承載力相對較高的堅實土層上。根據(jù)施工條件確定樁的類型，是用預制樁還是灌注樁，并相應決定樁的斷面尺寸。 由樁端持力層深度可初步確定樁長，為提高樁的承載力相減少沉降，樁端全斷面必須進入持力層一定深度，對于粘性土、粉土，不宜小于2倍樁徑，砂土不宜小于1.5倍樁徑，對于碎石類土不宜小于1倍樁徑。當存

11、在軟下臥層時，樁基以下硬持力層厚度一般不宜小于4倍樁徑。當樁端持力層較厚，且施工條件許可時，樁端全斷面進入持力層的厚度，宜達到樁端阻力的臨界深度。 三、確定單樁豎向承載力設計值R 參考勘察單位提供的數(shù)值及地區(qū)經(jīng)經(jīng)驗。,樁基礎設計步驟,四、確定樁數(shù)n及其平面布置 根據(jù)單樁承載力設計值和上部結(jié)構荷載確定樁數(shù) 中心荷載時， n =(FG)/R 偏心荷載時，各樁受力可能不均等， 樁數(shù)可按上式確定值增加10-20。 合理地布樁使樁基經(jīng)濟和有效的重要環(huán)節(jié)，考慮的原則是： 1.盡可能使群樁橫截面形心與長期荷載的合力作用點重合，以便使各樁受力均勻；對于荷載作用點位置變化的建筑物，可使群樁重心位于變化幅度之中。 2.盡可能將樁布置在靠近承臺的外圍部分，以增加樁基的慣性矩； 3.保持樁距sa(34)d左右為宜。樁在平面上的布置多采用行列式，也可采用梅花式，可以等距排列也可以不等距排列。 4.對于樁箱基礎，宜將樁布置于墻下；對于帶梁(肋)的樁筏基礎，宜將樁布置于梁(肋)下；對于大直徑樁宜采用一柱一樁。,五、樁基礎驗算 包括群樁承載力驗算和群樁中每根單樁的受力驗算，必要時還要驗算群樁地基沉降量。若驗算結(jié)果不能滿足要求時，應修改設計直到滿足