復(fù)習(xí)的重點(diǎn)-樁基工程

1、復(fù)習(xí)的重點(diǎn)復(fù)習(xí)的重點(diǎn)樁基工程樁基工程主要內(nèi)容 1 1 概述概述 2 2 樁基礎(chǔ)的施工樁基礎(chǔ)的施工 3 3 豎向荷載作用下單樁的工作性能豎向荷載作用下單樁的工作性能 4 4 單樁豎向承載力的確定單樁豎向承載力的確定 5 5 樁的水平承載力確定樁的水平承載力確定 6 6 群樁基礎(chǔ)計(jì)算群樁基礎(chǔ)計(jì)算 7 7 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 1 概述1.1.樁基礎(chǔ)的應(yīng)用及分類（1）淺基礎(chǔ)人工地基樁基礎(chǔ)改變上部結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)歷史悠久樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)樁基礎(chǔ)在多種工程中承受復(fù)雜荷載樁基礎(chǔ)發(fā)展迅速軟 土 層承臺(tái)承臺(tái)樁樁 樁的定義樁的定義 樁是將建筑物的荷載（豎向的和水平樁是將建筑物的荷載（豎向的和水平的）全部或部分傳遞給地基

2、土（或巖層）的）全部或部分傳遞給地基土（或巖層）的具有一定剛度和抗彎能力的傳力桿件。的具有一定剛度和抗彎能力的傳力桿件。樁的橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多。樁的性質(zhì)樁的橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多。樁的性質(zhì)隨樁身材料、制樁方法和樁的截面大小而隨樁身材料、制樁方法和樁的截面大小而異，有很大的適應(yīng)性。異，有很大的適應(yīng)性。 樁的特點(diǎn)（樁的特點(diǎn)（1） 樁可以用各種材料制成，例如木材、樁可以用各種材料制成，例如木材、鋼材、混凝土或它們的組合。樁可以現(xiàn)場(chǎng)鋼材、混凝土或它們的組合。樁可以現(xiàn)場(chǎng)或工廠預(yù)制，也可以在地基土中開孔直接或工廠預(yù)制，也可以在地基土中開孔直接澆筑。樁頂可以做成專門的鋼帽，也可伸澆筑。樁頂可以做成專門的

3、鋼帽，也可伸出鋼筋以便與基礎(chǔ)承臺(tái)連接。樁身通常是出鋼筋以便與基礎(chǔ)承臺(tái)連接。樁身通常是柱形，但也可以是錐形。柱形，但也可以是錐形。 樁的特點(diǎn)（樁的特點(diǎn)（2） 樁表面一般是平直的，也可以做成槽樁表面一般是平直的，也可以做成槽形或螺旋形。樁的斷面形狀常為圓形、環(huán)形或螺旋形。樁的斷面形狀常為圓形、環(huán)形、方形，也有矩形、多邊形、三角形或形、方形，也有矩形、多邊形、三角形或H形等異形斷面。樁端可以做成錐尖形，或形等異形斷面。樁端可以做成錐尖形，或平底的，也可能擴(kuò)大成球臺(tái)形、或梨形的。平底的，也可能擴(kuò)大成球臺(tái)形、或梨形的。樁基礎(chǔ)的作用樁基礎(chǔ)的作用 （1）樁支承于堅(jiān)硬的（基巖、密）樁支承于堅(jiān)硬的（基巖、密實(shí)的

4、卵礫石層）或較硬的（硬塑粘性實(shí)的卵礫石層）或較硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力層，具有較高的土、中密砂等）持力層，具有較高的豎向單樁承載力或群樁承載力。豎向單樁承載力或群樁承載力。 （2）樁基具有很大的豎向單樁剛）樁基具有很大的豎向單樁剛度（端承樁）或群樁剛度（摩擦樁），度（端承樁）或群樁剛度（摩擦樁），在自重或相鄰荷載影響下，不產(chǎn)生過(guò)在自重或相鄰荷載影響下，不產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降，并確保建筑物的傾大的不均勻沉降，并確保建筑物的傾斜不超過(guò)允許范圍。斜不超過(guò)允許范圍。 （3）憑借較大的單樁側(cè)向剛度（大）憑借較大的單樁側(cè)向剛度（大直徑樁）或群樁基礎(chǔ)的側(cè)向剛度及其整直徑樁）或群樁基礎(chǔ)的側(cè)向剛度及其整

5、體抗傾覆能力，抵御由于風(fēng)和地震引起體抗傾覆能力，抵御由于風(fēng)和地震引起的水平荷載與力矩荷載，保證建筑物的的水平荷載與力矩荷載，保證建筑物的抗傾覆穩(wěn)定性。抗傾覆穩(wěn)定性。 （4）樁身穿過(guò)可液化土層而支承于）樁身穿過(guò)可液化土層而支承于穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)土層或嵌固于基巖，在地震穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)土層或嵌固于基巖，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基憑靠深部穩(wěn)固土層仍具有足夠的抗壓基憑靠深部穩(wěn)固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力，從而確保建筑的穩(wěn)定，與抗拔承載力，從而確保建筑的穩(wěn)定，且不產(chǎn)生過(guò)大的沉陷與傾斜。且不產(chǎn)生過(guò)大的沉陷與傾斜。3 3、按、按設(shè)置效應(yīng)設(shè)置效應(yīng)分分是否擠土是否擠土

6、擠土樁擠土樁打入或壓入，預(yù)制樁或沉管灌注樁。擠土打入或壓入，預(yù)制樁或沉管灌注樁。擠土使土密實(shí)，但打入有噪聲，擠土?xí)l(fā)生漂樁，還會(huì)使土密實(shí)，但打入有噪聲，擠土?xí)l(fā)生漂樁，還會(huì)破壞周邊設(shè)施破壞周邊設(shè)施非擠土樁非擠土樁鉆、挖孔樁，樁長(zhǎng)、樁徑可較大，可鉆、挖孔樁，樁長(zhǎng)、樁徑可較大，可穿越硬土層。無(wú)擠密效果，但有些土（飽和軟粘穿越硬土層。無(wú)擠密效果，但有些土（飽和軟粘土）本不可擠密。土）本不可擠密。部分?jǐn)D土樁部分?jǐn)D土樁鉆小口徑孔，再打入，或鋼管、砼管樁鉆小口徑孔，再打入，或鋼管、砼管樁打入樁有較大的振動(dòng)和噪聲，打入樁有較大的振動(dòng)和噪聲，在城市建筑密集地區(qū)施工，在城市建筑密集地區(qū)施工，須考慮對(duì)環(huán)境的影響。

7、須考慮對(duì)環(huán)境的影響。 灌注樁的施工方法是用鉆灌注樁的施工方法是用鉆(沖沖)孔機(jī)具孔機(jī)具在土中鉆進(jìn)，邊破碎土體邊出土渣在土中鉆進(jìn)，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。為了順利灌注混凝土而形成的樁。為了順利成孔、成樁，需采用包括制備有一成孔、成樁，需采用包括制備有一定要求的泥漿護(hù)壁、提高孔內(nèi)泥漿定要求的泥漿護(hù)壁、提高孔內(nèi)泥漿水的水位、灌注水下混凝土等相應(yīng)水的水位、灌注水下混凝土等相應(yīng)的施工工藝和方法。的施工工藝和方法。 鉆孔灌注樁的施工設(shè)備簡(jiǎn)單，操作尚鉆孔灌注樁的施工設(shè)備簡(jiǎn)單，操作尚方便。但由于泥漿的排放處理，在城方便。但由于泥漿

8、的排放處理，在城市中的應(yīng)用有時(shí)會(huì)受到一定的限制。市中的應(yīng)用有時(shí)會(huì)受到一定的限制。 預(yù)制樁的施工方法是將各種預(yù)先預(yù)制樁的施工方法是將各種預(yù)先制好的樁制好的樁(主要是鋼筋混凝土或主要是鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心樁或管樁，也預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心樁或管樁，也有鋼樁或木樁有鋼樁或木樁)以不同的沉樁方以不同的沉樁方式式(設(shè)備設(shè)備)沉入地基內(nèi)達(dá)到所需要沉入地基內(nèi)達(dá)到所需要的深度。的深度。 打入樁一般適用于樁徑較小打入樁一般適用于樁徑較小(一般直一般直徑在徑在0.6m以下，但國(guó)內(nèi)最大管樁直以下，但國(guó)內(nèi)最大管樁直徑已達(dá)徑已達(dá)lm)，地基土質(zhì)為可塑狀粘性，地基土質(zhì)為可塑狀粘性土、砂性土、粉土、細(xì)砂以及松散的土、砂性

9、土、粉土、細(xì)砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。況。 樁在軸向壓力荷載作用下，樁頂沉樁在軸向壓力荷載作用下，樁頂沉降降=樁身彈性壓縮樁身彈性壓縮+樁底土層壓縮。樁底土層壓縮。 樁側(cè)摩阻力和樁底阻力的發(fā)揮程度與樁側(cè)摩阻力和樁底阻力的發(fā)揮程度與樁土間的變形性態(tài)有關(guān)，并各自達(dá)到樁土間的變形性態(tài)有關(guān)，并各自達(dá)到極限值時(shí)所需要的位移量是不相同的。極限值時(shí)所需要的位移量是不相同的。 灌注樁包括人工挖孔灌注樁（非擠灌注樁包括人工挖孔灌注樁（非擠土）、土）、 、機(jī)械鉆孔灌注樁（非擠、機(jī)械鉆孔灌注樁（非擠土）、沉管灌注樁等（部分?jǐn)D土）。土）、沉管灌注樁等（部分?jǐn)D土）。

10、 灌注樁中有人工挖孔灌注樁和機(jī)械灌注樁中有人工挖孔灌注樁和機(jī)械鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁。 4 4、按、按荷載傳遞方式荷載傳遞方式分分端承摩擦樁樁擦摩摩擦型樁 摩擦端承樁樁承端端承型樁 樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁清底差樁清底差樁端為巖石、大頭樁樁端為巖石、大頭樁樁頂極限荷載絕大部分由樁側(cè)阻力承受，樁端阻力很小可忽略不計(jì)樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受，樁側(cè)阻力分擔(dān)的荷載大于樁端阻力。樁頂極限荷載絕大部分由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力很小可忽略不計(jì)。樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受，樁端阻力分擔(dān)的荷載大于樁側(cè)阻力。預(yù)制樁的施工方法是將各種預(yù)先預(yù)制樁的施工方法是將各種預(yù)先

11、制好的樁制好的樁(主要是鋼筋混凝土或主要是鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心樁或管樁，也預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心樁或管樁，也有鋼樁或木樁有鋼樁或木樁)以不同的沉樁方以不同的沉樁方式式(設(shè)備設(shè)備)沉入地基內(nèi)達(dá)到所需要沉入地基內(nèi)達(dá)到所需要的深度。的深度。 打入樁一般適用于樁徑較小打入樁一般適用于樁徑較小(一般直一般直徑在徑在0.6m以下，但國(guó)內(nèi)最大管樁直以下，但國(guó)內(nèi)最大管樁直徑已達(dá)徑已達(dá)lm)，地基土質(zhì)為可塑狀粘性，地基土質(zhì)為可塑狀粘性土、砂性土、粉土、細(xì)砂以及松散的土、砂性土、粉土、細(xì)砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。況。 1、屈曲破壞、屈曲破壞2、整體剪切破壞、

12、整體剪切破壞3、刺入破壞、刺入破壞當(dāng)樁底支承在堅(jiān)硬的土層或巖層上，樁當(dāng)樁底支承在堅(jiān)硬的土層或巖層上，樁周土層極為軟弱，樁身無(wú)約束或側(cè)向抵周土層極為軟弱，樁身無(wú)約束或側(cè)向抵抗力小直徑端承樁，細(xì)長(zhǎng)樁?？沽π≈睆蕉顺袠?，細(xì)長(zhǎng)樁。樁在軸向荷載作用下，由于樁底上部土樁在軸向荷載作用下，由于樁底上部土層不能阻止滑動(dòng)土楔的形成，樁底土體層不能阻止滑動(dòng)土楔的形成，樁底土體形成滑動(dòng)面而出現(xiàn)整體剪切破壞。一般形成滑動(dòng)面而出現(xiàn)整體剪切破壞。一般的打入式短樁、鉆擴(kuò)短樁。的打入式短樁、鉆擴(kuò)短樁。鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁。軟 土 層承臺(tái)承臺(tái)樁樁一般樁基礎(chǔ)、承臺(tái)、土的圖式群樁效應(yīng)系數(shù)：摩擦型群樁基礎(chǔ)當(dāng)樁數(shù)較多，樁距較小時(shí)，此

13、時(shí)群樁中各樁的工作狀態(tài)與單樁的顯著不同，其承載力小于各單樁承載力之和，沉降量大于單樁沉降量，這種現(xiàn)象叫群樁效應(yīng)。摩擦樁和端承樁的群樁效應(yīng)系數(shù)的區(qū)別：摩擦型群樁基礎(chǔ)： （1）、樁數(shù)少、樁距較大時(shí)，壓力不相互重疊。群樁承載力各單樁承載力之和，群樁沉降量與單樁基本相同。可認(rèn)為不存在群樁效應(yīng)。（2）、樁數(shù)較多、樁距較小時(shí)，各樁傳來(lái)的壓力相互重疊，樁端處壓力比單樁時(shí)大得多，壓縮土層厚度也比單樁要深。群樁承載力各單樁承載力之總和，沉降量單樁的沉降量，即群樁效應(yīng)。群樁效應(yīng)系數(shù) 端承型群樁基礎(chǔ)：各基樁的工作性狀與單樁基本一致：（1）、樁的變形很小，樁間土基本不承受荷載，群樁承載力單樁的承載力之和；（2）、群樁

14、的沉降量與單樁基本相同。即不存在群樁效應(yīng)，群樁效應(yīng)系數(shù) 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)定義：考慮上部結(jié)構(gòu)形式、荷載和地層分布以及相互作用效應(yīng)，通過(guò)調(diào)整樁徑、樁長(zhǎng)、樁距等改變基樁支承剛度分布，以使建筑物沉降趨于均勻、承臺(tái)內(nèi)力降低的設(shè)計(jì)方法。說(shuō)明：天然地基和均勻布樁的初始豎向支承剛度是均勻分布的，設(shè)置于其上的剛度有限的基礎(chǔ)（承臺(tái)）受均布荷載作用時(shí)，由于土與土、樁與樁、土與樁的相互作用導(dǎo)致地基或樁群的豎向支承剛度分布發(fā)生內(nèi)弱外強(qiáng)變化，沉降變形出現(xiàn)內(nèi)大外小的碟形分布，基底反力出現(xiàn)內(nèi)小外大的馬鞍形分布。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為荷載與剛度內(nèi)大外小的框架核心筒結(jié)構(gòu)時(shí)，碟形沉降會(huì)更趨明顯，工程實(shí)例證實(shí)了這一點(diǎn)。為避免上述負(fù)面效應(yīng)，突破傳

15、統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)調(diào)整地基或基樁的豎向支承剛度分布，促使差異沉降減到最小，基礎(chǔ)或承臺(tái)內(nèi)力和上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力顯著降低。這就是變剛度調(diào)平概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵。樁基規(guī)范中東西樁基規(guī)范中東西2.1.1樁基 piled foundation 由設(shè)置于巖土中的樁和與樁頂聯(lián)結(jié)的承臺(tái)共同組成的基礎(chǔ)或由柱與樁直接聯(lián)結(jié)的單樁基礎(chǔ)。2.1.2復(fù)合樁基composite piled foundation 由基樁和承臺(tái)下地基土共同承擔(dān)荷載的樁基礎(chǔ)。2.1.3 基樁 foundation pile樁基礎(chǔ)中的單樁。2.1.4 復(fù)合基樁 composite foundation pile 單樁及其對(duì)應(yīng)面積的承臺(tái)下地基土組成的復(fù)合承載基

16、樁。2.1.5 減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ) composite foundation with settlement-reducing piles 軟土地基天然地基承載力基本滿足要求的情況下，為減小沉降采用疏布摩擦型樁的復(fù)合樁基。2.1.6單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 ultimate vertical bearing capacity of a single pile 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，它取決于土對(duì)樁的支承阻力和樁身承載力。2.1.7 極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 ultimate shaft resistance相應(yīng)于樁頂作用極限荷載時(shí)，樁身側(cè)表面所發(fā)生

17、的巖土阻力。2.1.8 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 ultimate tip resistance相應(yīng)于樁頂作用極限荷載時(shí)，樁端所發(fā)生的巖土阻力。2.1.9 單樁豎向承載力特征值 characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以安全系數(shù)后的承載力值。2.1.10 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì) optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement 考慮上部結(jié)構(gòu)形式、荷載和地層分布以及相互作用效應(yīng)

18、，通過(guò)調(diào)整樁徑、樁長(zhǎng)、樁距等改變基樁支承剛度分布，以使建筑物沉降趨于均勻、承臺(tái)內(nèi)力降低的設(shè)計(jì)方法。2.1.11承臺(tái)效應(yīng)系數(shù) pile cap coefficient 豎向荷載下，承臺(tái)底地基土承載力的發(fā)揮率。2.1.12 負(fù)摩阻力 negative skin friction ，negative shaft resistance 樁周土由于自重固結(jié)、濕陷、地面荷載作用等原因而產(chǎn)生大于基樁的沉降所引起的對(duì)樁表面的向下摩阻力。2.1.13下拉荷載 down drag 作用于單樁中性點(diǎn)以上的負(fù)摩阻力之和。2.1.14 土塞效應(yīng) plugging effect 敞口空心樁沉樁過(guò)程中土體涌入管內(nèi)形成的土塞，對(duì)樁端阻力的發(fā)揮程度的影響效應(yīng)。2.1.15灌注樁后注漿post grouting for cast-in-situ pile灌注樁成樁后一定時(shí)間，通過(guò)預(yù)設(shè)于樁身內(nèi)的注漿導(dǎo)管及與之相連的樁端、樁側(cè)注漿閥注入水泥漿，使樁端、樁側(cè)土體（包括沉渣和泥皮）得到加固，從而提高單樁承載力，減小沉降。2.1.16 樁基等效沉降系數(shù) equivalent settlement