第三章樁基礎(chǔ)第三節(jié)

第三章樁基礎(chǔ)第三節(jié)第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、單樁豎向承載力的影響因素

豎向荷載作用下，受壓（受拉）樁喪失承載能力的表現(xiàn)形式：①、樁周土巖的阻力不足，樁發(fā)生急劇且量大的豎向位移；或者雖然位移不急劇增加，但因位移量過大而不適于繼續(xù)承載；②、樁身材料的強(qiáng)度不夠，樁身被壓壞或拉壞。

第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、單樁豎向承載力的影響因素

樁的豎向承載力應(yīng)分別根據(jù)（1）樁周土巖的阻力和（2）樁身強(qiáng)度確定，采用其中的較小者。具體來看：（1）、豎向受壓的摩擦樁的承載力一般決定于土的阻力，材料強(qiáng)度往往不能充分發(fā)揮；（2）、端承樁、超長樁以及樁身質(zhì)量有缺陷的樁，樁身材料強(qiáng)度往往起控制作用。（3）、抗拔樁的承載力也往往由土的阻力決定，但對于長期或經(jīng)常承受拔力的樁，還需限制樁身的裂縫寬度甚至不允許出現(xiàn)裂縫。第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三一、根據(jù)樁身材料強(qiáng)度確定按材料強(qiáng)度確定單樁豎向承載力時(shí)，可將樁視為軸心受壓桿件，根據(jù)樁材按GB50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等混凝土或鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算進(jìn)行。特點(diǎn)：這種方法適用范圍受限，僅限于極少數(shù)樁的豎向承載力由樁的強(qiáng)度控制的特殊情況。

第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三二、按單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)法確定

靜載荷試驗(yàn)是評價(jià)單樁承載力最為直觀和可靠的方法，其實(shí)質(zhì)是樁受荷的現(xiàn)場模擬試驗(yàn)。因此，其除了考慮到地基土的支承能力外，也計(jì)入了樁身材料強(qiáng)度對于承載力的影響。一級建筑物，必須通過靜載荷試驗(yàn),試樁數(shù)量，不宜少于總數(shù)的l％，并不應(yīng)少于3根。當(dāng)樁端持力層為密實(shí)砂卵石或其他承載力類似的土層時(shí)、單樁承載力很高的大直徑端承樁，可采用深層平板荷載試驗(yàn)確定樁端土的承載力。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三1、靜載荷試驗(yàn)裝置及方法試驗(yàn)裝置主要由加荷穩(wěn)壓、提供反力和沉降觀測三部分組成。樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯攲俄斒┘訅毫ΓЫ镯數(shù)姆戳τ慑^樁、壓重平臺的重力或用若干根地錨組成的傘狀裝置來平衡。安裝在基準(zhǔn)梁上的百分表或電子位移計(jì)用于量測樁頂沉降。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

試驗(yàn)時(shí)加載方式通常有（1）慢速維持荷載法、（2）快速維持荷載法、（3）等貫入速率法、（4）等時(shí)間間隔加載法以及（5）循環(huán)加載法等。工程中最常用的是慢速維持荷載法：即逐級加載，每級荷載值約為單樁承載力設(shè)計(jì)值的1/5－1/8，當(dāng)每級荷載下樁頂沉降量小于0.1mm/h時(shí)，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，然后施加下一級荷載直到試樁破壞，再分級卸載到零。對于工程樁的檢驗(yàn)性試驗(yàn)，也可采用快速維持荷載法：即每隔1h加一級荷載。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、終止加載條件(1)、某級荷載下，樁頂沉降量為前一級荷載下沉降量的5倍（沉降急劇增大）；(2)、某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對穩(wěn)定（沉降急劇增大）；(3)、已達(dá)到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大重量時(shí)。第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三3、按試驗(yàn)成果確定單樁承載力步驟一、確定各根樁的極限承載力Qu當(dāng)樁頂發(fā)生劇烈或不停滯的沉降時(shí)，樁處于破壞狀態(tài)，相應(yīng)的荷載稱為極限荷載（極限承載力Qu）。由樁的靜載荷試驗(yàn)結(jié)果給出荷載與樁頂沉降關(guān)系Q－s曲線，再根據(jù)Q－s曲線特性，根據(jù)沉降隨荷載的變化特征或根據(jù)沉降量確定單樁豎向極限承載力Qu。第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（1）、按沉降隨荷載的變化特征確定Qu陡降型Q－s曲線，取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)所對應(yīng)荷載為Qu。該法的缺點(diǎn)：（1）、作圖比例將影響Q－s曲線的斜率和所選擇的Qu；（2）、Q－s曲線拐點(diǎn)的確定易滲入繪圖者的主觀因素，有些曲線拐點(diǎn)也不甚明了，因此國外多用切線交會法，即取相應(yīng)于Q－s曲線始段和末段兩點(diǎn)切線交點(diǎn)所對應(yīng)的荷載作為極限荷載Qu。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（2）、根據(jù)沉降量確定Qu對于緩變型Q－s曲線，一般可取s＝40－60mm對應(yīng)的荷載值；對于大直徑樁可取s＝0.03－0.06d(d為樁端直徑)所對應(yīng)的荷載值（大樁徑取低值，小樁取高值）；對于細(xì)長樁（L/d＞80），可取s＝60－80mm對應(yīng)的荷載。對于緩變型Q－s曲線，也可根據(jù)沉降隨時(shí)間的變化特征確定Qu，取s－logt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu；也可根據(jù)終止加載條件（2）中的前一級荷載值作為Qu。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三步驟二、通過統(tǒng)計(jì)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk測出每根試樁的極限承載力值Qui后，通過統(tǒng)計(jì)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk。步驟三、確定單樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值式中：－樁側(cè)阻端阻綜合抗力分項(xiàng)系數(shù)。特點(diǎn)：這種方法結(jié)果較為準(zhǔn)確，但操作麻煩，多用于重要樁基。第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三三、按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定

國外廣泛采用以土力學(xué)原理為基礎(chǔ)的單樁極限承載力公式。該類公式在土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值上考慮理論公式無法概括的某些影響因素，例如：土的類別和排水條件、樁的類型和設(shè)置效應(yīng)等，所以仍是經(jīng)驗(yàn)性的，其單樁極限承載力Qu一般可以下式表示：這種方法屬于理論公式計(jì)算，多用于承載力的估算，國外采用較多。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三四、按靜力觸探法確定

靜力觸探是將圓錐形的金屬探頭，以靜力方式按一定的速率均勻壓入土中。借助探頭的傳感器，測出探頭側(cè)阻fs及端阻qc。探頭由淺入深測出各種土層的這些參數(shù)后，即可算出單樁承載力。根據(jù)探頭構(gòu)造的不同，又可分為單橋探頭和雙橋探頭兩種。靜力觸探與樁的靜載荷試驗(yàn)雖有很大區(qū)別，但與樁打入土中的過程基本相似，所以可把靜力觸探近似看成是小尺寸打入樁的現(xiàn)場模擬試驗(yàn)。

第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三雙橋探頭可同時(shí)測出側(cè)阻fs及端阻qc，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》在總結(jié)各地經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出，當(dāng)按雙橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk時(shí)，對于粘性土、粉土和砂土，如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)可按下式計(jì)算特點(diǎn)：其設(shè)備簡單，自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前途的確定單樁承載力的方法，國外應(yīng)用廣。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三五、按經(jīng)驗(yàn)公式法確定

利用經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力是一種沿用多年的傳統(tǒng)方法，廣泛適用于各種樁型單樁承載力的估算?！督ㄖ痘?guī)范》推薦的估算表達(dá)式：1、一般預(yù)制樁及中小直徑灌注樁對預(yù)制樁和直徑d＜800mm的灌注樁，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、大直徑樁灌注樁對于樁徑大于等于800mm的大直徑樁，其側(cè)阻及端阻要考慮尺寸效應(yīng)。

側(cè)阻的尺寸效應(yīng)主要發(fā)生在砂、碎石類土中，這是因?yàn)榇笾睆綐兑话銥殂@、挖、沖孔灌注樁，在無粘性土中的成孔過程中將會出現(xiàn)孔壁土的松弛效應(yīng)，從而導(dǎo)致側(cè)阻力降低。孔徑越大，降幅越大；大直徑樁的極限端阻力也存在著隨樁徑增大而呈雙曲線關(guān)系下降的現(xiàn)象。大直徑樁的可按下式計(jì)算

對于混凝土護(hù)壁的大直徑挖孔樁，計(jì)算單樁豎向承載力時(shí)，其設(shè)計(jì)樁徑取護(hù)壁外直徑。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三3、嵌巖樁：指下端嵌入中等風(fēng)化、微風(fēng)化或新鮮基巖中的樁。對于樁端置于強(qiáng)風(fēng)化巖中的嵌巖樁，其承載力的確定可根據(jù)巖體的風(fēng)化程度按砂土、碎石類土取值。過去對嵌巖樁都是按純端承樁計(jì)算承載力?，F(xiàn)在研究表明：（1）一般情況下，嵌巖樁只要不是很短，上覆土層的側(cè)阻力能部分發(fā)揮作用；（2）嵌巖深度內(nèi)也有側(cè)阻力作用；（3）樁端嵌巖深度一般不必過大（5倍樁徑）。第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

嵌巖樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值由（1）樁周土總極限側(cè)阻力、（2）嵌巖段總極限側(cè)阻力和（3）總極限端阻力三部分組成，并可按下式計(jì)算：特點(diǎn)：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定，是一種沿用多年的傳統(tǒng)方法。這種方法查表方便，計(jì)算簡單，但結(jié)果較為粗略，多用于各種樁型單樁承載力的估算和無原位測試資料的一般樁基。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三六、按動力試樁法確定

動力試樁法是應(yīng)用物體振動和應(yīng)力波的傳播理論來確定單樁豎向承載力以及檢驗(yàn)樁身完整性的一種方法。它與靜載荷試驗(yàn)相比，在試驗(yàn)設(shè)備、測試效率、工作條件以及試驗(yàn)費(fèi)用等方面，均具有明顯的優(yōu)越性。其最大特點(diǎn)是速度快、成本低，可對工程樁進(jìn)行大量的普查。動力試樁法種類繁多。一般可分為高應(yīng)變動力檢測法和低應(yīng)變動力檢測法兩大類。普遍采用高應(yīng)變法測定樁的極限承載力和檢測樁的質(zhì)量和完整性，用低應(yīng)變法檢測樁的質(zhì)量和完整性。特點(diǎn)：按動力試樁法確定，設(shè)備較靜載試驗(yàn)簡單，但仍有待積累經(jīng)驗(yàn)，多用于成樁后的測試。

第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三七、各種確定方法的選擇

<<建筑樁基規(guī)范>>指出，確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值尚需滿足下列規(guī)定：（1）、一級建筑樁基應(yīng)采用現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等原位測試方法綜合確定；（2）、二級建筑樁基應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料綜合確定。無可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)由現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定；（3）、三級建筑樁基，如無原位測試資料，可利用承載力經(jīng)驗(yàn)公式估算。第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三八、樁的抗拔承載力

主要承受豎向抗拔荷載的樁稱豎向抗拔樁。如海洋建筑物、高聳的煙囪、高壓輸電鐵塔、受巨大浮托力的地下建筑物、特殊土如膨脹土和凍土上的建筑物等。樁的抗拔承載力主要取決于：（1）樁身材料強(qiáng)度、（2）樁與土之間的抗拔側(cè)阻力、（3）樁身自重。樁的抗拔極限承載力的確定方法：1、單樁抗拔靜載試驗(yàn)2、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三樁基受拔可能會出現(xiàn)下列情形：①單樁基礎(chǔ)受拔；②群樁基礎(chǔ)中部分基樁受拔，此時(shí)拔力引起的破壞對基礎(chǔ)來講不是整體性的；③群樁基礎(chǔ)的所有基樁均承受拔力，此時(shí)基礎(chǔ)便可能整體受拔破壞。（1）、單樁或群樁基礎(chǔ)呈非整體性破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算式為（2）、群樁基礎(chǔ)呈整體性破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算式為第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

R－表示承載力設(shè)計(jì)值；Quk、Tk－等均表示極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。若要由Quk、Tk得到