第十一章 樁基礎(chǔ)

第11章樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算低承臺(tái)樁基礎(chǔ)高承臺(tái)樁基礎(chǔ)一、樁基礎(chǔ)組成與特點(diǎn)§11.1概述樁基礎(chǔ)由承臺(tái)和樁群兩部分組成。優(yōu)點(diǎn)

(1)承載力高、穩(wěn)定性好(2)沉降量小且沉降均勻(3)能承受一定的水平荷載(4)可以提高結(jié)構(gòu)物的抗震能力(5)在深基礎(chǔ)中耗用材料少、施工簡便(6)便于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)工程機(jī)械化和工業(yè)化。二、樁基礎(chǔ)的適用條件上部荷載大，地基上部土層軟弱；

河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計(jì)算正確；(3)沉降過大或結(jié)構(gòu)物對(duì)不均勻沉降敏感時(shí)；(4)當(dāng)結(jié)構(gòu)物承受較大的水平荷載，需要減少水平位移和傾斜時(shí)；(5)施工水位或地下水位較高時(shí)；(6)地震區(qū)中的可液化地基。§11.2樁及樁基礎(chǔ)的分類一、樁及樁基的分類木樁混凝土樁鋼筋混凝土樁鋼樁按樁的材料按施工方法預(yù)制樁灌注樁低承臺(tái)樁高承臺(tái)樁

承臺(tái)與地面的相對(duì)位置不同按成樁方法擠土樁部分?jǐn)D土樁非擠土樁端承型樁摩擦型樁*按承載性狀端承樁摩擦端承樁摩擦樁端承摩擦樁按樁徑分：小直徑樁、中等直徑樁、大直徑樁按使用功能分類豎向受荷樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁、復(fù)合受荷樁按樁軸方向分類豎直樁、單向斜樁、雙向斜樁等一)、按承載性狀分類(1)摩擦樁：樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受，并考慮樁端阻力。(2)端承樁：樁頂荷載主要由樁端阻力承受，并考慮樁側(cè)阻力。二)、按施工方法分類（一）預(yù)制樁木樁、鋼筋混凝土樁（常用）、鋼樁。1、鋼筋混凝土預(yù)制樁的形式兩種實(shí)心方樁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁邊長300~500mm工廠預(yù)制（長≤12m）現(xiàn)場預(yù)制（長≤25m）工廠預(yù)制（離心法）Φ400、500、550；壁厚80~100mm；每節(jié)長8~10m。連接形式實(shí)心方樁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鋼板焊接法漿錨法沉樁方法錘擊法靜力壓樁法振動(dòng)法2、預(yù)制樁的適用條件（1）不需考慮噪聲污染和震動(dòng)影響的環(huán)境。（2）持力層以上的覆蓋層中無堅(jiān)硬夾層。（3）持力層頂面起伏變化不大。（4）水下樁基工程。（5）大面積樁基工程，采用預(yù)制樁可提高工效。（二）灌注樁

1、與預(yù)制樁相比的優(yōu)點(diǎn)（1）適用于各種地層。（2）樁長可隨持力層起伏而改變。（3）按使用期樁身內(nèi)力大小配筋或不配筋，用鋼量較少。（4）采用大直徑鉆孔灌注樁時(shí)，可獲得很高的承載力。（5）一般情況下，比預(yù)制樁經(jīng)濟(jì)。2、灌注樁的種類（1）沉管灌注樁這種樁的施工設(shè)備簡單，打樁進(jìn)度快，用鋼量少，造價(jià)較低。（2）沖、鉆孔灌注樁（3）挖孔灌注樁人工挖孔（常用）機(jī)械挖孔挖孔時(shí)可直接觀察地層情況，孔底易清除干凈，樁身質(zhì)量容易保證，施工設(shè)備簡單，無噪聲、振動(dòng)和泥濘等污染。無擠土作用，場內(nèi)各樁可同時(shí)施工。挖孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)三)、按成樁方法分類(1)非擠土樁(2)部分?jǐn)D土樁(3)擠土樁鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沖孔灌注樁、敞口預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、H形鋼樁沉管灌注樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁等分類的意義：對(duì)樁的承載力、成樁質(zhì)量控制和環(huán)境等有很大影響。如在飽和軟土中和在非飽和松散砂土中分別采用擠土樁的效果?！?1.3單樁承載力定義：指單樁在荷載作用下，地基土和樁本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均得到保證，變形也在容許范圍內(nèi)，以保證結(jié)構(gòu)物的正常使用所能承受的最大荷載。單樁軸向（豎向）承載力單樁橫軸向（水平）承載力一、單樁豎向荷載的傳遞機(jī)理和特點(diǎn)孤立的一根樁稱為單樁。群樁中性能不受鄰樁影響的一根樁可視為單樁。1.荷載傳遞過程與土對(duì)樁的支承力樁側(cè)摩阻力樁端阻力2.單樁在軸向受壓荷載作用下的破壞模式破壞模式樁身破壞彎曲破壞地基破壞刺入式破壞整體剪切破壞單樁豎向承載力樁身的材料強(qiáng)度土對(duì)樁的支承力單樁軸向容許承載力的確定有靜載荷試驗(yàn)、靜力觸探、規(guī)范公式以及動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)等。

《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》二、單樁軸向容許承載力

一）靜載荷試驗(yàn)法1）試驗(yàn)設(shè)備加載系統(tǒng)量測(cè)系統(tǒng)千斤頂反力系統(tǒng)——主、次梁及錨樁千斤頂上的應(yīng)力環(huán)應(yīng)變式壓力傳感器百分表或電子位移計(jì)2）試驗(yàn)方法采用逐級(jí)加載，測(cè)讀其沉降，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，再加下一級(jí)荷載，直到破壞。3）極限承載力和軸向容許承載力的確定k值一般為2二）經(jīng)驗(yàn)公式法1.摩擦樁

（1）鉆（挖）孔灌注樁的承載力容許值——單樁軸向受壓承載力容許值（kN）；——與對(duì)應(yīng)的各土層的樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），宜采用單樁摩阻力試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)條件時(shí)按表11-1選用；——樁身周長（m）；——承臺(tái)底部或局部沖刷線以下各土層的厚度（m），擴(kuò)孔部分不計(jì)；（1）鉆（挖）孔灌注樁的承載力容許值——樁端處土的承載力基本容許值（kPa）；——樁端處土的承載力容許值（kPa），按下式計(jì)算；——修正系數(shù)，按表11-2選用；——清底系數(shù)，按表11-3選用。——樁端截面面積（m2），對(duì)于擴(kuò)底樁，取擴(kuò)底截面面積；注：當(dāng)持力層為砂土、碎石土?xí)r，若計(jì)算值超過下列值，宜按下列值采用：粉砂1000kPa；細(xì)砂1150kPa；中砂、粗砂、礫砂1450kPa；碎石土2750kPa。二）經(jīng)驗(yàn)公式法1.摩擦樁

（2）沉樁的承載力容許值——與對(duì)應(yīng)的各土層的樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），宜采用單樁摩阻力試驗(yàn)確定或靜力觸探試驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)無試驗(yàn)條件時(shí)按表11-4選用；——分別為振動(dòng)沉樁對(duì)各土層樁側(cè)摩阻力和樁端承載力的影響系數(shù)，按表11-6采用；對(duì)于錘擊、靜壓沉樁其值均取為1.0?！獦抖颂幫恋某休d力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），宜采用單樁試驗(yàn)確定或靜力觸探試驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)無試驗(yàn)條件時(shí)按表11-5選用；二）經(jīng)驗(yàn)公式法2.支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁

——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的端阻發(fā)揮系數(shù)，按表11-7采用；——樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)該值小于2MPa時(shí)按摩擦樁計(jì)算；——樁端截面面積（m2），對(duì)于擴(kuò)底樁，取擴(kuò)底截面面積；二）經(jīng)驗(yàn)公式法2.支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁

——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第i層巖層的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)，按表11-7采用；——第i層的值；——樁嵌入各巖層部分的厚度（m），不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；——各土層或各巖層部分的樁身周長（m）；m——巖層的層數(shù)，不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；二）經(jīng)驗(yàn)公式法2.支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁

——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)，宜采用單樁摩阻力試驗(yàn)值，當(dāng)無試驗(yàn)條件時(shí)，對(duì)于鉆(挖)孔樁按表11-1選用，對(duì)于沉樁按表11-4選用；——土層的層數(shù)，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化巖層按土層考慮?！采w土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，根據(jù)樁端確定；——各土層的厚度（m）；二）經(jīng)驗(yàn)公式法2.支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁

二）經(jīng)驗(yàn)公式法2.支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)孔樁、沉樁

圓形樁：——樁嵌入各巖層部分的厚度（m），不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；當(dāng)河床巖層有沖刷時(shí)，樁基須嵌入基巖，嵌巖樁按樁底嵌固設(shè)計(jì)。其應(yīng)嵌入基巖中的深度，可按下列公式計(jì)算：矩形樁：單樁軸向容許承載力的確定有靜載荷試驗(yàn)、靜力觸探、規(guī)范公式以及動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)等。

《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》三、單樁橫向（水平）承載力1.在橫向荷載作用下樁的破壞機(jī)理和特點(diǎn)身破壞撓曲變形剛體轉(zhuǎn)動(dòng)樁身材料的抗剪強(qiáng)度側(cè)向變形條件樁側(cè)土的剛度及穩(wěn)定性三、單樁橫向（水平）承載力2.單樁橫向容許承載力的確定方法（1）單樁水平靜載試驗(yàn)（2）分析計(jì)算法三、單樁橫向（水平）承載力四、樁的負(fù)摩阻力樁在軸向荷載作用下，樁身和樁端土將產(chǎn)生壓縮變形，如果樁周土層由于某種原因而下沉，并且它的下沉量大于樁身的下沉量時(shí)，在樁側(cè)將會(huì)產(chǎn)生向下的摩阻力，稱為負(fù)摩阻力。1、定義負(fù)摩阻力的大小可通過在樁及土體內(nèi)埋設(shè)儀器監(jiān)測(cè)位移、應(yīng)力等，經(jīng)計(jì)算確定。四、樁的負(fù)摩阻力2、產(chǎn)生負(fù)摩阻力的原因(條件)有（1）樁周地面大面積堆載，引起地面沉降；（2）樁基場地降低地下水位；（3）自重欠固結(jié)土層的樁基；（4）沉樁嚴(yán)重?cái)_動(dòng)樁周土后引起土的固結(jié)；（5）樁穿越厚層松散填土、自重濕陷性黃土、凍土進(jìn)入相對(duì)較硬土層。五、群樁基礎(chǔ)2、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算1、群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點(diǎn)3、群樁基