9樁基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)典]

1、第一節(jié) 概 述第九章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第三節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第二節(jié) 樁的承載力回顧與思考天然地基人工地基深基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)造價(jià)低； 易施工； 安全合理； 技術(shù)先進(jìn)。?第九章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述 樁基礎(chǔ)： （樁基）樁體（基樁）低承臺(tái)：其底面低于地面 高承臺(tái)：其底面高于地面工業(yè)與民用建筑中常用低承臺(tái)樁基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)作用：將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅(jiān)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(tái)上部結(jié)構(gòu)承臺(tái)樁堅(jiān)硬土層(a)低承臺(tái)樁基礎(chǔ)(b)高承臺(tái)樁基礎(chǔ)一、樁基礎(chǔ)的適用范圍當(dāng)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(shí)，又不宜采用地基處理措施時(shí)可考慮選擇樁基礎(chǔ)，利用

2、深層堅(jiān)實(shí)的巖土層作持力層； 樁基可承受大而復(fù)雜的荷載，適宜各種地質(zhì)條件； 減少沉降與不均勻沉降，適于沉降要求嚴(yán)格的高層建筑、重型工業(yè)廠房、高聳構(gòu)筑物等； 抗震性好，平面布置靈活，對(duì)結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)性強(qiáng)； 造價(jià)高，施工復(fù)雜，有噪音、衛(wèi)生等環(huán)境問題。二、樁基礎(chǔ)的類型(一)按樁基礎(chǔ)承載性狀分類按樁側(cè)與樁端阻力大小及分擔(dān)比例差異，分為如下兩大類：摩擦端承樁：荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，樁側(cè) 阻力承擔(dān)部分荷載； 端 承 樁：（l/d10）荷載絕大部分由樁端 阻力承擔(dān)，樁側(cè)阻力不計(jì)。端承摩擦樁：荷載主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)，樁端 阻力承擔(dān)部分荷載； 摩 擦 樁：（l/d 較大）荷載絕大部分由樁側(cè) 阻力承擔(dān)，樁端阻力不計(jì)

3、。較堅(jiān)硬 土層(a)摩擦樁(b)端承摩擦樁較堅(jiān)硬 土層堅(jiān)硬 土層(c)摩擦端承樁(d)端承樁(二)按樁基礎(chǔ)使用功能分類1.豎向抗壓樁：主要承受豎向荷載； 2.豎向抗拔樁：主要承受上拔荷載； 3.水平受荷樁：主要承受水平荷載； 4.復(fù)合受荷樁：承受豎向、水平荷載均較大。(三)按樁徑大小分類1.小樁徑：d250mm，基礎(chǔ)加固，復(fù)合基礎(chǔ)； 2.中等樁徑：250mmd800mm， 工業(yè)與民用建筑工程中應(yīng)用較多； 3.大樁徑：d800mm，用于單獨(dú)基礎(chǔ)。(四)按樁基礎(chǔ)成樁方法分類成樁過程中對(duì)地基土結(jié)構(gòu)有擾動(dòng)，并產(chǎn)生擠土效應(yīng)，引發(fā)施工環(huán)境問題。 1.非 擠 土 樁：取土成孔，干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、 套管護(hù)

4、壁法施工； 2.擠 土 樁：未取土成孔，沉管灌注樁、錘擊等法施工 的實(shí)心預(yù)制樁，樁位處土完全被擠開，土 結(jié)構(gòu)受破壞； 3.部分?jǐn)D土樁：部分取土，如預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、灌 注樁及打入式敞口預(yù)制（管）樁等。 提示：成樁方法應(yīng)根據(jù)地基土特性，視擠土后對(duì)地基與樁身結(jié)構(gòu)是否有利，一般飽和軟土不宜，松散砂土宜。(五)按樁基礎(chǔ)樁身材料分類1.混凝土樁：預(yù)制樁：工廠或現(xiàn)場預(yù)制成型（預(yù)應(yīng)力）灌注樁：現(xiàn)場挖孔就地澆筑配 筋：可配筋；可不配筋；預(yù)應(yīng)力（預(yù)制）； 截面形式：圓形、方形 、三角形（預(yù)制)、實(shí)心、 空心（預(yù)制） 。2.鋼樁：形狀：鋼管樁與h形樁。特點(diǎn)：抗彎壓，宜施工，造價(jià)高，腐蝕。用兩種材料組合而成的樁如

5、鋼管內(nèi)填砼組合，上部鋼管下部砼組合等。3.復(fù)合材料樁：三、樁的施工工藝簡介（一）預(yù)制樁預(yù)制種類：斷面尺寸：300mm300mm 550 mm550mm方形樁三角形樁空心樁適合靜壓法 施工適合軟土層，增加 側(cè)面積與摩阻力。減小擠土效應(yīng)，砂土 地基中空腔射水助沉 400500，壁厚 80mm，長812m。敞口管樁鋼筋砼樁預(yù)制樁接頭工藝：漿錨接頭：用硫磺膠泥或環(huán)氧樹脂制成黏合劑， 樁體上留插筋下留插孔，漿錨結(jié)合。焊接接頭：每段端部預(yù)埋角鋼或鋼板，施工時(shí) 上下段對(duì)接，用扁鋼貼焊成整體。法蘭盤接頭：預(yù)埋管法蘭盤螺栓連接或焊接。漿錨接頭焊接接頭法蘭盤接頭預(yù)埋件法蘭盤內(nèi)插管貼板預(yù)應(yīng)力鋼筋砼樁（預(yù)制樁）特點(diǎn)：

6、利用樁的主筋作預(yù)應(yīng)力張拉鋼筋，通 過預(yù)應(yīng)力減小樁身砼的拉應(yīng)力和彎拉 應(yīng)力，提高抗沖擊力、抗彎能力。鋼樁特點(diǎn)：強(qiáng)度高，抗沖擊疲勞，貫入能力強(qiáng)， 便于加工運(yùn)輸，擠土效應(yīng)小，但， 造價(jià)高宜腐蝕，慎重選用。圓形管樁h形樁2.沉樁施工工藝錘擊式蒸汽錘 柴油錘 液壓錘產(chǎn)生振動(dòng)、擠土、噪音； 引起地面附加沉降或隆起； 應(yīng)采取監(jiān)控與防護(hù)措施； 適于松軟土質(zhì)和空曠地區(qū)。靜壓式采用液壓或機(jī)械方法對(duì)樁頂施加靜壓沉樁。特點(diǎn)：無振動(dòng)和噪音，適于軟土地帶城區(qū)。振動(dòng)式采用振動(dòng)錘使樁周圍土受擾動(dòng)或液化， 地基強(qiáng)度與阻力降低而沉樁入土，有噪音與擠土影響。（二）灌注樁灌注樁系指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地

7、基中成孔并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而成的樁。減少施工工序，樁不用承受彎折與錘擊應(yīng)力，節(jié)省鋼材和造價(jià)，對(duì)基巖起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。地下“隱蔽”施工質(zhì)量不易保證。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.沉管灌注樁沉管方法：錘擊、振動(dòng)、靜壓均可施工程序就位沉管澆筑成型優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低，管內(nèi)無水作業(yè)樁身砼質(zhì)量好； 缺點(diǎn)：產(chǎn)生縮頸、夾土、斷樁，因擠土效應(yīng) 相鄰樁可能破壞。 防治措施： 控制拔管速度，快振慢拔； 合理選擇打樁順序：“跳打”；采用“復(fù)打法”。2.鉆孔灌注樁：護(hù)筒指用機(jī)械方法取土成孔灌注樁就位成孔澆筑成型鉆頭泥漿鉆桿泥漿泵鉆機(jī)導(dǎo)管鋼筋籠砼澆注漏斗濕作業(yè)法適用于地下水位較高的地質(zhì)條件； 干作業(yè)法適用于地下水位以

8、上干土層樁基。優(yōu)點(diǎn)：無擠土、無振動(dòng)、噪音小，對(duì)鄰近 建筑物影響小，城區(qū)高層建筑常用。 缺點(diǎn)：泥漿沉淀不易清除，承載力降低， 沉降量增大。 防治措施：澆灌前清底，夯填或注水泥漿。 尺寸：一般600800mm，較大3000mm。3.挖孔灌注樁：指用人工方法挖掘成孔（護(hù)壁：砼）， 安放鋼筋籠，灌注混凝土而成的樁。優(yōu)點(diǎn)：可直接鑒別檢驗(yàn)成孔質(zhì)量， 干作業(yè)，樁身質(zhì)量易保證無擠土效 應(yīng)影響，施工簡單，造價(jià)低。活瓣圓臺(tái)形模板適用條件：粘性土和地下水位較低 的條件，忌在含水砂層中施工，防 止產(chǎn)生流砂塌孔。宜做大直徑樁， 單樁承載力大。缺點(diǎn)：勞動(dòng)條件差。四、樁及樁基礎(chǔ)的構(gòu)造要求1.摩擦型樁中心距3d，擴(kuò)底灌注樁中

9、心距3d； 2.擴(kuò)底直徑d3d（樁身直徑）； 3.樁進(jìn)入持力層深度為13d，嵌巖灌注樁嵌入硬 質(zhì)巖層深度0.5m； 4.布置樁時(shí)，樁基承載力合力點(diǎn)應(yīng)與荷載標(biāo)準(zhǔn)組合 合力作用點(diǎn)重合； 5.預(yù)制樁混凝土c30，灌注樁c20，預(yù)應(yīng)力樁 c40； 6.樁的主筋應(yīng)按計(jì)算確定。打入式預(yù)制樁最小配筋 率0.8%，靜壓式預(yù)制樁最小配筋率0.8%，灌注 樁最小配筋率0.20.65%（小徑取大值）。7.配筋長度：按計(jì)算確定，同時(shí)考慮地形地質(zhì)條件 情況； 8.樁頂嵌入承臺(tái)內(nèi)的長度 50mm，主筋深入承臺(tái) 內(nèi)的錨固長度：(hpb235級(jí))30d（主筋直徑）， （hrb335、400級(jí)）30d（主筋直徑）。第二節(jié) 樁的

10、承載力一、單樁豎向承載力樁基破壞類型樁材料強(qiáng)度：端承樁控制因素地基承載力：主要控制因素單樁承載力特征值確定規(guī)定：1.單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載 荷試驗(yàn)確定，試樁數(shù)1%總數(shù)，且3根；2.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為丙級(jí)的建筑物，單樁承載力 特征值可由靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)參數(shù)確定；3.初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按公式估算。（一）靜載荷試驗(yàn)試驗(yàn)裝置：錨樁反力裝置試樁試樁壓重壓重千斤頂千斤頂支墩支墩橫梁橫梁壓重平臺(tái)反力裝置小梁小梁橫梁橫梁錨樁錨樁試樁試樁錨樁錨樁千斤頂千斤頂單樁豎向極限承載力：荷載荷載q沉降量沉降量ss=40mm陡降點(diǎn)陡降點(diǎn)qu12(1)qs曲線有明顯陡降段時(shí)，取陡降點(diǎn)qu 。(2)qs曲線呈緩變

11、形時(shí)， 取s=40mm所對(duì)應(yīng)的qu 。單樁豎向承載力特征值：ra= qu /2（二）靜力觸探法靜力觸探試驗(yàn)探頭探頭電測裝置電測裝置靜力加壓裝置靜力加壓裝置qcfsiquk =uliifsi +qcap預(yù)制單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：fsi 樁側(cè)摩阻力平均值；qc樁端阻力平均值；樁端阻力修正系數(shù)；i 第i層土摩阻力修正系數(shù)；u 樁身周長；li第i層土內(nèi)樁身長度。（三）按經(jīng)驗(yàn)公式估算用于初估單樁承載力特征值及樁數(shù)：quk =qsk+qpk=upliqsik +qpkapqsik 樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；qpk樁端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；單樁承載力特征值：ra= qu /21.按單樁極限承載力確定單樁承載力特征值2

12、.按土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)確定單樁承載力特征值ra =upliqsia +qpaap（四）樁身材料驗(yàn)算1.鋼筋混凝土樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值q=（fcap +fyas)fc樁身混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fy主受力鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ap 、as樁身及樁縱向鋼筋斷面積；樁縱向彎曲系數(shù)，一般=1.0， 高承臺(tái)樁=0.251.0 。2.混凝土樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值qcfcapc工作條件系數(shù)，預(yù)制取0.75， 灌注取0.60.7。二、單樁水平承載力單樁水平承載力取決于樁的材料與斷面尺寸、 入土深度、土質(zhì)條件及樁頂約束條件等因素。樁水平承載力一般通過現(xiàn)場荷載試驗(yàn)確定， 亦可用理論方法確定。三、單樁抗拔承載力

13、高聳建（構(gòu)）筑物、受地下水浮力作用的地下結(jié)構(gòu)物等樁基受上拔力作用。單樁抗拔承載力由抗拔靜載荷試驗(yàn)確定。四、群樁豎向承載力（一）群樁的特點(diǎn)(a)單樁受力(b)群樁受力當(dāng)樁距較小時(shí)，樁間 摩擦力疊加，承載作 用相互削減； 樁端應(yīng)力疊加，地基 受力大； 結(jié)論：群樁承載力小 于單樁承載力之和。ng0w0hlaa0bb0（二）群樁地基承載力驗(yàn)算把群樁連同周圍土體作為一實(shí)體深基礎(chǔ)來分析。 pl+h=(l+h)+ (n+g0+w0)/ab fazg0、w0承臺(tái)及樁體的超重（超過同體積土重部分）各土層摩擦角平均值a=a0+2ltan/4b=b0+2ltan/4（三）群樁地基軟弱下臥層驗(yàn)算當(dāng)樁端持力層下存在軟弱

14、下臥層時(shí)，必須驗(yàn)算其強(qiáng)度是否滿足要求。計(jì)算方法同淺基礎(chǔ)。（四）群樁地基沉降計(jì)算與變形驗(yàn)算將群樁地基作為一實(shí)體深基礎(chǔ)來分析； 采用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合，不計(jì)風(fēng)載與 地震荷載； 變形特征：沉降量、沉降差、傾斜與 水平位移。第三節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求1.樁基有足夠的豎向與水平承載力； 2.樁基的沉降與水平位移在允許范圍內(nèi)； 3.樁身撓曲在允許范圍內(nèi)； 4.設(shè)計(jì)方案在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上應(yīng)合理可行。設(shè)計(jì)步驟1.調(diào)研、搜集設(shè)計(jì)資料； 2.確定樁基持力層； 3.選定樁材、樁型、尺寸、確定基本構(gòu)造； 4.計(jì)算并確定單樁垂直承載力； 5.初擬樁的平面布置和數(shù)量； 6.擬定承臺(tái)尺寸和底面高程； 7.驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 8.

15、繪結(jié)構(gòu)施工圖。一、設(shè)計(jì)資料的收集1.上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸、構(gòu)造和使用要求； 2.工程地質(zhì)勘察報(bào)告； 3.當(dāng)?shù)亟ú呐c施工能力、條件（包括施工機(jī) 具、方法、經(jīng)驗(yàn)等）； 4.施工場地及周圍環(huán)境（包括交通、進(jìn)出場 條件、周圍建筑要求、環(huán)境要求等）。二、樁型、樁身斷面尺寸及樁長的選擇（一）樁型的選擇考慮因素：1.荷載大小及性質(zhì)； 2.工程地質(zhì)條件； 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(diǎn)的利用。1.經(jīng)濟(jì)合理； 2.安全適用。（二）樁斷面尺寸的選擇1.混凝土灌注樁斷面形式：圓形沉管灌注樁直徑：300500mm； 鉆孔灌注樁直徑：5001200mm； 擴(kuò)底鉆孔灌注樁

16、：擴(kuò)底直徑12d.擴(kuò)底鉆孔灌注樁2.混凝土預(yù)制樁斷面形式：方形、圓形、三角形等斷面尺寸：550mm3.樁長的選擇考慮因素：主要樁端持力層選擇，同時(shí)考慮 樁的材料及施工工藝。樁端持力層選擇：較硬土層樁端全截面進(jìn)入持力層深度： 粘性土、粉土：2d； 砂土：1.5d； 碎石土：1d。有軟弱下臥層時(shí)樁基下持力層厚度：4d嵌巖樁嵌入巖層深度： 0.5m端承樁 摩擦樁考慮因素：承載力與沉降量注意：1.同一種建筑物盡量采用同一種樁； 2.除落在巖面上的樁，樁端間高差d； 3.摩擦型樁，樁端間高差l/10； 4.高層及荷載大的建筑物宜用大樁徑(挖孔)。三、樁的平面布置（一）墻下樁基1.樁的最小中心距：3d（一般34d)； 2.盡量使群樁形心與荷載重心重合； 3.縱橫墻交接處宜布置樁。墻下樁的平面布置單排布置雙排布置交叉布置墻角布置（二）獨(dú)立樁基1.樁的最小中 心距：3d （一般34d) ； 2.邊樁距承臺(tái) 邊緣：d。柱下獨(dú)立承臺(tái)樁的平面布置二樁布置三樁布置四樁布置六樁布置四、樁數(shù)的確定承受豎向中心荷載的樁基，可按下式計(jì)算樁數(shù)：akkrgfnakkrgfn承受豎向偏心荷載的樁基fk標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，承臺(tái) 頂面豎向力； gk承臺(tái)及上覆土自重； ra單樁豎向承載力