基坑開挖計(jì)算以及樁基礎(chǔ)課件樁基礎(chǔ)

軟土地基與深基礎(chǔ)工程2004年6月主要內(nèi)容一、軟土工程性質(zhì)二、地基處理三、基坑開挖四、樁基礎(chǔ)五、地基與基礎(chǔ)共同作用四樁基礎(chǔ)1概述2樁基分類3樁基技術(shù)前瞻4單樁豎向承載力5單樁水平承載力6群樁1概述1.1樁的定義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土（或巖層）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)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。1.2

樁、樁基的區(qū)別樁：指插入土中的傳力桿件。樁基：指樁和樁周土組成的復(fù)合體。“樁基與土的相互作用”是不對(duì)的，應(yīng)是“樁（或樁基礎(chǔ)）與土的相互作用”1.3

樁的特點(diǎn)（1）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)或工廠預(yù)制，也可以在地基土中開孔直接澆注。樁頂可以做成專門的鋼帽，也可伸出鋼筋以便與基礎(chǔ)承臺(tái)連接。樁身通常是柱形，但也可以是錐形。

樁的特點(diǎn)（2）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、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，或平底的，也可能擴(kuò)大成球臺(tái)形、或梨形的。1.4樁基礎(chǔ)的作用（1）樁支承于堅(jiān)硬的（基巖、密實(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)大的不均勻沉降，并確保建筑物的傾斜不超過(guò)允許范圍。（3）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，保證建筑物的抗傾覆穩(wěn)定性。（4）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。2樁基礎(chǔ)分類2.1

按承載狀況分類摩擦樁摩擦型樁端承摩擦樁端承樁端承型樁摩擦端承樁2.2按樁的使用功能分類豎向抗壓樁；豎向抗拔樁；水平受荷樁；傾斜受荷樁；復(fù)合受荷樁。2.3

按樁身材料分類混凝土樁；鋼樁；組合材料樁。

2.4按成樁對(duì)環(huán)境的影響分類擠土樁；部分?jǐn)D土樁；非擠土樁。2.5按樁徑大小分類小直徑樁：中等直徑樁:大直徑樁:2.6按成樁方法分類預(yù)制樁灌注樁3樁基技術(shù)前瞻樁的應(yīng)用已經(jīng)歷一萬(wàn)數(shù)千年的歷史。然而審視現(xiàn)狀，環(huán)顧世界各地，樁的應(yīng)用正方興未艾。樁的生命依然顯得年輕，有許多奧秘還待人們探索，其前景仍然十分廣闊。在21世紀(jì)，在樁基技術(shù)發(fā)展中至少有以下一系列動(dòng)向和課題值得人們關(guān)注：（1）近年的工程實(shí)踐極大地推動(dòng)了一些傳統(tǒng)樁型和新樁型的發(fā)展。如新型樁——預(yù)應(yīng)力管樁得到廣泛應(yīng)用；如靜壓施工工藝愈來(lái)愈受人們青睞。（2）樁在20世紀(jì)的百年中，從“預(yù)制打入”的方式，進(jìn)入“取土置換”的方式，而后又進(jìn)入“深層攪拌”的方式；實(shí)踐證明后一方式不需取土置換而僅少量擠土，在施工工藝上堪稱后來(lái)居上。國(guó)外正在研究發(fā)展采用大直徑深層攪拌而后插入外表帶螺旋狀肋條的鋼管的新型樁，它兼具現(xiàn)有各種樁型的優(yōu)點(diǎn)，值得借鑒開發(fā)。（3）基于高層建筑承重的需要，一種巨型“壁板樁”正在國(guó)外和國(guó)內(nèi)興起。我國(guó)北京等大中城市已開始應(yīng)用于城市高架路立交橋等樁基，今后將會(huì)迅速進(jìn)入高層建筑領(lǐng)域而出現(xiàn)“條形樁基”的新技術(shù)。（4）將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于樁基施工，在我國(guó)有了新發(fā)展。一種被稱為“DX全智能型”多功能擠擴(kuò)裝置的新設(shè)備最近在武漢等地應(yīng)用獲得成功。該裝置配合常規(guī)的泥漿護(hù)壁或干取土大直徑灌注樁施工，可制成多級(jí)擴(kuò)孔樁。它由計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器記錄，可顯示施工過(guò)程的擴(kuò)孔實(shí)況。（5）巧上部結(jié)睡構(gòu)的荷欺載完全狹由樁承咳擔(dān)的時(shí)斥代即將酷過(guò)去；社樁基按久變形設(shè)劣計(jì)將被鄉(xiāng)豐人們廣鵲泛應(yīng)用累；復(fù)合藥樁基理惱論與設(shè)蚊計(jì)方法旱將走上扁一個(gè)新仁臺(tái)階。（6）樁責(zé)的承載力凳在很大程樣度上受施扁工工藝技猜術(shù)的影響侮。人們已宣清楚地知忍道了在一炕定的地質(zhì)郊條件下，效樁的承載叢力并不是芹固定不變拘，而是通夕過(guò)采取一弊定的技術(shù)鍛措施可以慚駕馭的。抬自從灌注見樁出現(xiàn)了架壓漿技術(shù)晌，其承載悄力有大幅靜度提高。缸人們以此雁為契機(jī)，榜必將繼續(xù)忌與地基處鑒理技術(shù)互投相滲透融憂合，開發(fā)凡出更多的途新技術(shù)，隱進(jìn)而把樁標(biāo)基理論和僵技術(shù)推向惑一個(gè)新的恨高度。4單樁豎向桑承載力4.1予荷載疑傳遞樁受力示驗(yàn)意圖樁頂－專沉降曲濱線樁頂荷頃載－樁埋頂沉降敘曲線豎向荷載考施加于樁口頂時(shí)，樁斃身的上部澤首先受到黑壓縮而發(fā)搖生相對(duì)于雜土的向下芬位移，于懶是樁周土軌在樁側(cè)界溝面上產(chǎn)生精向上的摩繡阻力，樁縱頂荷載沿斧樁身向下桐傳遞的過(guò)蟻程就是不狀斷克服這怕種摩阻力扁并通過(guò)它縫向土中擴(kuò)滲散的過(guò)程。沿樁身軟的側(cè)阻塘力曲線單樁豎向勒承載力是韻指單樁所嘗具有的承和受豎向荷耗載的能力花，其最大荒的承載力百稱為單樁學(xué)極限承載挪力，可由說(shuō)單樁豎向堡靜載荷試潛驗(yàn)、規(guī)范禍參數(shù)法、盾靜力觸探厚法、動(dòng)力喊法等確定報(bào)。4.2單樁豎凱向極限具承載力垃的確定（1）單顆樁豎向靜藍(lán)載荷試驗(yàn)樁沉降急肢劇增加或民樁發(fā)生破嶼壞時(shí)．陡暴降段(第兔二拐點(diǎn))醫(yī)十分醒目圾，極限承載棒力極易判木定。樁在破涉壞時(shí)，瀉樁頂荷澤載迅速笨降低，黑而樁的蝴沉降仍健在繼續(xù)班增加。末此荷載禿－沉降蜻曲線破豈壞點(diǎn)十抗分清楚炊，因此金，極限距承載力槳也極易俗確定。桿但必須帽注意其頃極限承知載力應(yīng)膀?yàn)榍耙挥考?jí)荷載鋒值，而蕉不是破亞壞點(diǎn)的軌荷載值報(bào)。由中段的裁曲線狀態(tài)襖轉(zhuǎn)變?yōu)楹笊锥蔚男敝辈木€狀態(tài)。絨在此情況靈下，由曲妖線狀態(tài)轉(zhuǎn)裙化為斜直嶼線狀態(tài)的烤那個(gè)點(diǎn)的份荷載即為絮極限荷載灑。其前段秒為直線搜，中段過(guò)為曲線惜，后段撒為斜直假線。在誘此情況友下曲線癥曲率最揀大的點(diǎn)塞前后近貨似直線搬部分的清切線的樸交點(diǎn)所貴對(duì)應(yīng)的盒荷載即率為極限伶荷載。基本上分非不出直線斬段、曲線所段、斜直寄線段。因浴此，極限慰承載力就犯難于判定陷。（2）根風(fēng)據(jù)單橋靜扇力觸探確糊定（3）達(dá)根據(jù)雙曲橋靜力歸觸探確貌定（4）病根據(jù)經(jīng)敞驗(yàn)參數(shù)罷確定嵌巖樁5單樁水平價(jià)承載力高層建眠筑和高集聳結(jié)構(gòu)池物承受拳風(fēng)荷載仰或地震項(xiàng)荷載時(shí)新，傳給難基礎(chǔ)很怕大的水核平力和遙力矩，畜依靠樁絞基的水而平承載守力來(lái)平丸衡。樁堅(jiān)在水平吹力和力盒矩作用壩下，樁瓶為受彎粱構(gòu)件，原樁身產(chǎn)越生水平程變位和送彎曲應(yīng)霜力。外慢力的一除部分由線樁身承膊擔(dān)，5.1莖概述另一部摧分通過(guò)宏樁傳給公樁側(cè)土弱體。隨球著水平形力和力末矩的增裁加，樁振的水平王變位和布彎矩也架繼續(xù)增職大。當(dāng)打樁頂或稼地面變慶位過(guò)大畝時(shí)，將難引起上悄部結(jié)構(gòu)水的損壞禁；彎矩衰過(guò)大則掘?qū)⑹箻段鹕頂嗔阉?。?duì)于岡樁側(cè)土柴，隨著澆水平力醋和力矩頑的增大弊，土體幸由地面怒向下逐攀漸產(chǎn)生仇塑性變港形，在端一定范懶圍內(nèi)產(chǎn)摘生塑性封破壞，奮而下部遙土仍處釋于彈性孩狀態(tài)。5.2懲確定單樁故水平承載怨力的方法（1）運(yùn)由單樁擱水平靜待載荷試吐驗(yàn)確定循環(huán)荷遣載試驗(yàn)濫方法：臂模擬風(fēng)掉浪、地狀震、機(jī)防器擾力賽等動(dòng)力忠水平荷殘載。連續(xù)加溪載試驗(yàn)嫂方法：起模擬橋鄉(xiāng)豐臺(tái)、擋阿墻等長(zhǎng)艷期靜止兩水平荷昨載。循環(huán)荷月載試驗(yàn)?zāi)_法水平力－紫時(shí)間－位雖移曲線連續(xù)加冶載試驗(yàn)律法水平力－鈔位移曲線水平力酒－位移顯梯度曲頁(yè)線（2）按俱樁頂容許柏水平位移曬估算確定估算方法撤適用于預(yù)尚制樁、鋼牙樁和樁身萬(wàn)配筋不小扎于0.6謹(jǐn)5％的灌謎注樁。估溝算公式為袍：（3）按最臨界荷載船估算確定梁的撓想度曲線傘微分方裹程為樁入土部劫分的撓度箭曲線微分婦方程為5.3師橫向殘受力樁魚的基本漢微分方輩程樁的入答土部分兔無(wú)橫向秒荷載，豪則橫向曠受力樁癢的基本濱微分方賄程為6群樁實(shí)際工忍程中，拳大多的盆情況并露不是由歸一根樁訓(xùn)單獨(dú)承球擔(dān)荷載濾，而是蛇由承臺(tái)忌將若干兇根樁連運(yùn)成一個(gè)斧整體共煩同承擔(dān)晴外荷載山，形成蟲群樁。蟻群樁是產(chǎn)一個(gè)復(fù)名雜的傳廣力體系照，它的炎承載性穿能不同武于單樁布，具有瓜群樁效喂應(yīng)。6.1婚概述由多根割樁通過(guò)晨承臺(tái)聯(lián)播成一體票所構(gòu)成岸的群樁柄基礎(chǔ)，壺與單樁拿相比，年在豎向下荷載作銹用下，藥不僅樁憐直接承負(fù)受荷載晃，而且暗在一定娃條件下澡樁間土異也可能修通過(guò)承酬臺(tái)底面脊參與荷名載；同司時(shí)各個(gè)端樁之間瞞通過(guò)樁夏間土產(chǎn)早生相互油影響；魂來(lái)自樁鍵和承臺(tái)辮的豎向驗(yàn)力最終鞭在樁端自平面形駁成了應(yīng)魄力的疊雕加，從霜而使樁侮端平面闖的應(yīng)力芝水平大挺大超過(guò)壇單樁，竭應(yīng)力擴(kuò)匠散的范腦圍也遠(yuǎn)朽大于單僻樁。6.2岸群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)但一般針對(duì)氏摩擦型群獄樁。它主攜要表現(xiàn)在忠承載力和宜沉降兩個(gè)刊方面。由蠶于群樁影普響而使承方載力降低鄙可以用群尺樁效應(yīng)系拴數(shù)表示，孕而群樁沉壟降的增大逃可以用沉伴降比來(lái)表潛示。采用情這兩個(gè)系載數(shù)將群樁話與單樁的平性狀進(jìn)行橡比較，并找以此來(lái)評(píng)限價(jià)群樁的亂工作性能順。（1）這群樁效應(yīng)栗系數(shù)（2）筒沉降比（3）群縫樁效應(yīng)系口數(shù)和沉降斑比的特征群樁效岡應(yīng)系數(shù)相越公小，長(zhǎng)醉徑比越和大。即務(wù)群樁效蔥應(yīng)越強(qiáng)特，則群垂樁承載魚力越低涂、沉降坡越大。和鑼的定您量評(píng)價(jià)葬是一個(gè)蒙復(fù)雜的方問(wèn)題，府主要受睬樁距、田樁數(shù)、匙