單元6樁基礎(chǔ)工程

6樁基礎(chǔ)工程同濟(jì)大學(xué)出版社1目錄

6.1樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造要求

6.2樁基礎(chǔ)設(shè)計

6.3樁基礎(chǔ)設(shè)計實例26.1樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造要求3概念4樁體樁基礎(chǔ)承臺低樁承臺高樁承臺當(dāng)承臺底面低于地下地面以下時低承臺樁基礎(chǔ)高承臺樁基礎(chǔ)當(dāng)承臺底面高于地面時相應(yīng)基礎(chǔ)相應(yīng)基礎(chǔ)概念5低承臺樁基礎(chǔ)高承臺樁基礎(chǔ)概念61、樁基礎(chǔ)的特點及適用條件（1）樁支承于堅硬的或較硬的持力層，具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力，足以承擔(dān)高層建筑的全部豎向荷載。7樁基礎(chǔ)的特點（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)生過大的不均勻沉降，并確保建筑物的傾斜不超過允許范圍。（3）憑借巨大的單樁側(cè)向剛度或群樁基礎(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，保證高層建筑的抗傾覆穩(wěn)定性。8樁基礎(chǔ)的特點（4）樁身穿過可液化土層而支承于穩(wěn)定的堅實土層或嵌固于基巖，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，從而確保高層建筑的穩(wěn)定，且不產(chǎn)生過大的沉陷與傾斜。9樁基礎(chǔ)的適用條件（1）當(dāng)建筑物荷載較大，地基軟弱，采用天然地基時沉降量過大；或是建筑物較為重要，不容許有過大的沉降時，可采用樁基。（2）當(dāng)建筑物的地面荷載過大時，將使軟弱地基產(chǎn)生過量的變形，造成對建筑物的危害，采用樁基將收到較好的效果。（3）高聳建筑物或構(gòu)筑物對限制傾斜有特殊要求時，往往需要采用樁基。（4）因基礎(chǔ)沉降對鄰近建筑物產(chǎn)生相互影響時。10樁基礎(chǔ)的適用條件（5）設(shè)有大噸位的重級工作制吊車的重型單層工業(yè)廠房，吊車載重量大，使用頻繁，車間內(nèi)設(shè)備平臺多，基礎(chǔ)密集，且一般均有地面荷載，因而地基變形大，這時可采用樁基。（6）設(shè)備基礎(chǔ)。一種是精密設(shè)備基礎(chǔ)，安裝和使用過程中對地基沉降及沉降速率有嚴(yán)格要求；另一種是動力機(jī)械基礎(chǔ)，對容許振幅有一定要求。采用樁基礎(chǔ)是一種有效的解決辦法。（7）地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基穿越可液化土層并深入下部密實穩(wěn)定土層，可消除或減輕液化對建筑物的危害。112、樁的分類按承載性狀分：摩擦型樁端承型樁樁側(cè)和樁端阻力的大小以及它們分擔(dān)荷載的比例122、樁的分類

（a）摩擦樁（b）端承摩擦樁（c）端承樁（d）摩擦端承樁132、樁的分類按成樁方法分：根據(jù)成樁方法和擠土效應(yīng)非擠土樁部分?jǐn)D土樁擠土樁142、樁的分類螺旋鉆孔灌注樁施工示意圖

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錘擊沉管灌注樁施工程序示意圖162、樁的分類按樁徑大小分：（1）小樁：d≤250mm；（2）中等直徑樁：250mm＜d＜800mm（3）大直徑樁：d≥800mm17樁基構(gòu)造要求樁的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)該符合表6-2要求。序號樁型混凝土強(qiáng)度等級1灌注樁不得＜C252預(yù)制樁尖不得＜C303預(yù)制樁不宜＜C304預(yù)應(yīng)力樁不應(yīng)＜C40183、樁基構(gòu)造要求樁的配筋率應(yīng)該符合表6-3要求。序號樁型配筋率1灌注樁0.65%～0.2%（小直徑樁取高值）2預(yù)制樁（捶擊法沉樁）不宜＜0.8%3預(yù)制樁（靜壓法沉樁）不宜＜0.6%193、樁基構(gòu)造要求樁的主筋應(yīng)該符合表6-4要求。序號樁型主筋（凈距不應(yīng)＜60mm）1灌注樁（受水平荷載）不應(yīng)＜8Φ122灌注樁（抗壓、抗拔）不應(yīng)＜6Φ103預(yù)制樁不宜＜Φ14203、樁基構(gòu)造要求灌注樁（CastingIn-situPile）的配筋長度應(yīng)該符合表6-5要求。序號場地以及地基條件、樁型以及受力特點配筋長度1端承型樁、坡地岸邊應(yīng)該通長2d＞600mm的摩擦型樁不應(yīng)＜2/3樁長3受地震作用碎石土、中砂、堅硬黏性土進(jìn)入穩(wěn)定土層不應(yīng)＜2～3d4非巖石土進(jìn)入穩(wěn)定土層不宜＜4～5d5承受負(fù)摩阻力的樁進(jìn)入持力層不應(yīng)＜2～3d6抗拔樁通長配筋213、樁基構(gòu)造要求樁身主筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)該符合表6-6要求。序號樁型主筋的混凝土保護(hù)層厚度（mm）1預(yù)制樁不宜＜302灌注樁（水上）不應(yīng)＜353灌注樁（水下）不得＜50223、樁基構(gòu)造要求應(yīng)選擇較硬土層作為樁端持力層，當(dāng)樁端持力層以下存在軟弱下臥層時，樁端以下持力層厚度不宜小于3d。233、樁基構(gòu)造要求灌注樁的箍筋應(yīng)采用螺旋式，不應(yīng)小于Φ6，間距宜為200～300mm；當(dāng)鋼筋籠長度超過4m時，應(yīng)每隔2m設(shè)一道不小于Φ12的加勁箍筋；受水平荷載較大的樁基、承受水平地震作用的樁基以及考慮主筋作用計算樁身受壓承載力時，樁頂以下5d范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密，間距不應(yīng)大于100mm；預(yù)制樁采用打入法沉樁時，樁頂以下4～5倍樁身直徑長度范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密，并設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。243、樁基構(gòu)造要求對于持力層承載力較高、上覆土層較差的抗壓樁和樁端以上有一定厚度較好土層的抗拔樁，可采用擴(kuò)底灌注樁。擴(kuò)底端的直徑與樁身直徑之比D/d，對于挖孔樁不應(yīng)大于3，鉆孔樁不應(yīng)大于2.5；擴(kuò)底端側(cè)面的斜率應(yīng)根據(jù)實際成孔以及土體自立條件確定，a/hc可取1/4～1/2，砂土可取1/4，粉土、黏性土可取1/3～1/2；抗壓樁擴(kuò)底端底面宜呈鍋底形，矢高h(yuǎn)b可?。?.15～0.20）D。253、樁基構(gòu)造要求混凝土預(yù)制樁的截面邊長不應(yīng)小于200mm；預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制實心樁的截面邊長不宜小于350mm；預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁的外徑不宜小于300mm；預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的邊長不宜小于300mm。預(yù)制樁的分節(jié)長度應(yīng)該根據(jù)施工條件及運(yùn)輸條件確定，每根樁的接頭數(shù)量不宜超過3個；預(yù)應(yīng)力混凝土樁的連接可采用端板焊接連接、法蘭連接、機(jī)械咬合連接、螺紋連接，每根樁的接頭數(shù)量不宜超過3個。263、樁基構(gòu)造要求預(yù)制樁的樁尖可將主筋合攏焊接在樁尖輔助鋼筋上，對于持力層為密實砂和碎石土?xí)r，宜在樁尖處包以鋼板樁靴，加強(qiáng)樁尖；預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁樁尖型式宜根據(jù)地層性質(zhì)選擇閉口型或敞口型，閉口型分為平底十字型和錐型。樁的中心距應(yīng)該符合表6-8要求。273、樁基構(gòu)造要求排列基樁時，宜使樁群承載力合力作用點與豎向永久荷載合力作用點重合，并且使基樁受水平力和力矩較大方向有較大抗彎截面模量。對于樁箱基礎(chǔ)、剪力墻結(jié)構(gòu)樁筏（含平板和梁板式承臺）基礎(chǔ)，宜將樁布置于墻下；對于框架-核心筒結(jié)構(gòu)樁筏基礎(chǔ)應(yīng)按荷載分布考慮相互影響，將樁相對集中布置于核心筒和柱下，外圍框架柱宜采用復(fù)合樁基，樁長宜小于核心筒下基樁（有合適樁端持力層時）。286.2樁基礎(chǔ)設(shè)計291、單樁豎向承載力單樁豎向承載力（bearingcapacityofasinglepile）：指單樁在豎向外荷載作用下，不喪失穩(wěn)定、不產(chǎn)生過大沉降時的最大荷載?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）規(guī)定：單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以安全系數(shù)后的承載力值為單樁豎向承載力特征值。30單樁豎向極限承載力（靜載荷試驗法）靜載荷試驗法

錨樁橫梁反力裝置

31單樁豎向極限承載力（靜載荷試驗法）靜載荷試驗法堆載反力裝置

32堆載反力裝置

單樁豎向極限承載力（靜載荷試驗法）33試驗時加載方式通常有慢速維持荷載法、快速維持荷載法、等貫入速率法、等時間間隔加載法以及循環(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，每級荷載值為預(yù)估極限荷載的l／10～1／15，第一級荷載可雙倍施加。每級加荷后間隔5，10，l5，15，15，30，30，30min…測讀樁頂沉降。當(dāng)每小時的沉降不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可施加下一級荷載。單樁豎向極限承載力（靜載荷試驗法）34試驗結(jié)果與承載力的確定單樁靜載荷試驗曲線

單樁豎向極限承載力（靜載荷試驗法）35單樁豎向極限承載力（靜力觸探法）探頭電測裝置fsiqc靜力加壓裝置36單樁豎向極限承載力（靜力觸探法）單橋探頭雙橋探頭當(dāng)根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，若無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗可按下式計算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+

psk

Ap

當(dāng)根據(jù)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)值時，對于粘性土、粉土和砂土，如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗時可按下式計算：Quk=Qsk+Qpk=u∑liβfsi+αqc

Ap

37根據(jù)樁的工作原理，樁的承載力包括樁端土對樁端支承作用和樁四周土對樁端摩擦作用。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）規(guī)定，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，宜按下式估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpk

Ap

單樁豎向極限承載力（經(jīng)驗參數(shù)法）38單樁抗拔承載力39單樁抗拔承載力40單樁抗拔承載力的確定對于設(shè)計等級為甲級和乙級建筑樁基，基樁的抗拔極限承載力應(yīng)通過現(xiàn)場單樁上拔靜載荷試驗確定。丙級建筑樁基抗拔極限承載力可按公式計算。單樁抗拔承載力特征值取極限承載力的1/2。41樁身承載力除按上述方法確定單樁承載力外，還應(yīng)對樁身材料進(jìn)行強(qiáng)度或抗裂度驗算。對承受豎向中心荷載的樁來說，為軸心抗壓強(qiáng)度驗算。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，將樁身混凝土的抗壓強(qiáng)度與鋼筋的抗壓強(qiáng)度分別計算進(jìn)行疊加，同時考慮樁的長細(xì)比與壓桿穩(wěn)定問題。422、群樁豎向承載力（群樁效應(yīng)）群樁效應(yīng)432、群樁豎向承載力（群樁效應(yīng)評價）群樁效應(yīng)評價442、群樁豎向承載力（計算）不考慮群樁效應(yīng)的情況

對于端承樁、樁距大于6d而樁數(shù)小于9根的摩擦樁、條形基礎(chǔ)下的樁不超過兩排的樁基，可以不考慮群樁效應(yīng)。此時，群樁豎向抗壓承載力為各單樁豎向抗壓承載力之和。452、群樁豎向承載力（計算）考慮群樁效應(yīng)的情況對于樁距小于6d、樁數(shù)大于9根的摩擦樁基，樁間土受到擠壓，使承臺、樁及樁間土形成一個整體下沉，需要考慮群樁效應(yīng)。此時，群樁豎向抗壓承載力按實體基礎(chǔ)進(jìn)行地基強(qiáng)度設(shè)計或驗算，并驗算該樁基中各單樁所承受的外力（軸心受壓或偏心受壓），當(dāng)建筑物對樁基的沉降有特殊要求時，還應(yīng)做變形驗算。463、樁基水平承載力建筑工程的樁基礎(chǔ)，一般以承受豎向荷載為主，但在風(fēng)、地震或土、水壓力等作用下，樁基礎(chǔ)頂部作用有水平荷載。當(dāng)水平荷載較大時，需要對樁基礎(chǔ)進(jìn)行水平承載力驗算，要求滿足：

Hik≤Rh（考慮地震作用時Hik≤1.25Rh）473、樁基水平承載力（分析）影響樁基水平承載力因素主要有樁身截面剛度、入土深度、樁側(cè)土質(zhì)條件、樁頂位移允許值、樁頂嵌固情況等。樁在水平荷載作用下的變形（位）特征，由于樁與地基的相對剛度及樁的長徑比不同，可分為以下三種類型。483、樁基水平承載力的確定水平靜載荷試驗確定（設(shè)計等級為甲級、乙級的建筑樁基）公式計算確定494、樁基沉降《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定，對以下建筑物的樁基應(yīng)進(jìn)行沉降驗算：

1）地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的建筑物樁基；

2）體型復(fù)雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計等級為乙級的建筑物；

3）摩擦型樁基。要求建筑樁基沉降變形計算值不應(yīng)大于樁基沉降變形允許值。505、樁承臺設(shè)計承臺（pilecaps）設(shè)計是樁基設(shè)計的一個重要組成部分，承臺應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便將上部結(jié)構(gòu)的荷載可靠地傳給各基樁，并將各單樁連成整體。承臺的設(shè)計主要包括構(gòu)造設(shè)計和強(qiáng)度設(shè)計兩部分，強(qiáng)度設(shè)計指抗彎、抗沖切、抗剪切計算。515、樁承臺設(shè)計（承臺的形式）525、樁承臺設(shè)計（承臺的形式）535、樁承臺設(shè)計（承臺的構(gòu)造）承臺混凝土：強(qiáng)度、保護(hù)層承臺鋼筋：直徑、錨固、分布筋承臺埋深：在滿足樁基穩(wěn)定的前提下承臺宜淺埋，并盡可能埋在地下水位以上545、樁承臺設(shè)計（承臺的構(gòu)造）承臺配筋示意（a）矩形承臺配筋；（b）三樁承臺配筋；（c）墻下承臺梁配筋圖555、樁承臺設(shè)計（承臺受彎計算）柱下獨立承臺兩樁條形承臺和多樁矩形承臺彎矩計算截面取在柱邊和承臺變階處565、樁承臺設(shè)計（承臺受彎計算）柱下獨立承臺等邊三樁承臺等腰三樁承臺57對于板式承臺，與鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)相類似，其厚度主要由抗沖切計算確定，并應(yīng)滿足抗剪驗算的要求。承臺沖切破壞主要有兩種形式：

1.沿柱（墻）邊和承臺變階處的沖切

2.角樁對承臺的沖切5、樁承臺設(shè)計（承臺受沖切計算）585、樁承臺設(shè)計（承臺受沖切計算）柱對承臺的沖切595、樁承臺設(shè)計（承臺受沖切計算）角樁對承臺的沖切605、樁承臺設(shè)計（承臺受剪切計算）對于柱下獨立承臺，應(yīng)分別對柱邊和樁邊、變階處和樁邊聯(lián)線形成的斜截面進(jìn)行受剪計算。當(dāng)柱邊外有多排樁形成多個剪切斜面時，尚應(yīng)對每個斜截面進(jìn)行驗算。615、樁承臺設(shè)計（局部受壓和抗震驗算）對于柱下樁基，當(dāng)承臺混凝土強(qiáng)度等級低于柱的強(qiáng)度等級時，應(yīng)按現(xiàn)行《混凝土設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2001）規(guī)定驗算承臺局部受壓承載力。當(dāng)進(jìn)行承臺的抗震驗算時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定，對承臺受彎、受剪切承載力進(jìn)行抗震調(diào)整。626.3樁基礎(chǔ)設(shè)計實例631、樁基礎(chǔ)設(shè)計步驟1)收集設(shè)計資料，包括建筑物類型、規(guī)模、使用要求、結(jié)構(gòu)體系及荷載情況，建筑場地