基礎(chǔ)工程第四章樁基礎(chǔ)

基礎(chǔ)工程

第4章樁基礎(chǔ)周盛全安徽理工大學(xué)·土木建筑學(xué)院2024/1/301.土木建筑學(xué)院0內(nèi)容提要樁基礎(chǔ)概述樁的分類豎向荷載下單樁的工作性能單樁豎向承載力的確定樁基計算樁的水平承載力與位移樁基礎(chǔ)設(shè)計2024/1/302.土木建筑學(xué)院4.1樁基礎(chǔ)概述如果建筑場地淺層的土質(zhì)不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求，而又不適宜采取地基處理措施時，就要考慮深基礎(chǔ)方案了。深基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、沉井和地下連續(xù)墻等幾種類型，其中以樁基礎(chǔ)應(yīng)用最為廣泛。樁基礎(chǔ)是最古老的基礎(chǔ)型式之一。智利古文化遺址中發(fā)現(xiàn)的樁距今約有12000年。河姆渡遺址表明，在7000年前，我國已有采用木樁支承房屋的歷史。2024/1/303.土木建筑學(xué)院4.1樁基礎(chǔ)概述樁是豎直或微傾斜的基礎(chǔ)構(gòu)件，橫截面尺寸遠小于長度方向。荷載傳遞：樁側(cè)摩擦阻力+樁端阻力

OR

通過樁身將橫向荷載傳遞給土體2024/1/304.土木建筑學(xué)院4.1.1樁基礎(chǔ)的適用性特點：歷史悠久、承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機械化施工、適應(yīng)性強、適用范圍廣。適用性：不允許地基有過大沉降和不均勻沉降的高層建筑或其他重要的建筑物；2024/1/305.土木建筑學(xué)院4.1.1樁基礎(chǔ)的適用性適用性：地基軟弱，采用地基加固不可行、不經(jīng)濟；地基土性特殊，要求采用樁基將荷載傳至深部土性穩(wěn)定的地層時；受偏心荷載、水平荷載、動力或周期荷載作用；上部結(jié)構(gòu)對地基不均勻沉降相對敏感，或建筑物受到大面積地面超載的影響；地下水位高，或位于水中的構(gòu)筑物基礎(chǔ)；需要長期保存、具有重要歷史意義的建筑物。2024/1/306.土木建筑學(xué)院4.1.2樁基設(shè)計內(nèi)容樁的類型和幾何尺寸的選擇；單樁豎向（和水平向）承載力的確定；確定樁的數(shù)量、間距和平面布置；樁基承載力和沉降驗算；樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計；承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制樁基施工圖。詳盡勘察

慎重選型

合理設(shè)計

精心施工2024/1/307.土木建筑學(xué)院4.1.3樁基設(shè)計原則《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008規(guī)定：建筑樁基采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限設(shè)計法，并按極限狀態(tài)設(shè)計表達式計算，且樁基的極限狀態(tài)分為兩類：承載力極限狀態(tài)：樁基達到最大承載力、整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形；正態(tài)使用極限狀態(tài)：樁基達到正常使用所規(guī)定的變形限制或達到耐久性要求的某項值。2024/1/308.土木建筑學(xué)院4.1.3樁基設(shè)計原則建筑樁基分三個安全等級。表4-1樁基設(shè)計應(yīng)進行下列計算和驗算：所有樁基礎(chǔ)都應(yīng)進行承載能力計算，計算內(nèi)容包括：1)按使用功能，受力特征進行豎向(壓、拔)和水平承載力計算；2)樁身及承臺進行承載力計算：對于樁側(cè)土不排水抗剪強度小于10kPa且長徑比大于20的樁，應(yīng)進行樁身壓屈驗算；對混凝土預(yù)制樁，應(yīng)按吊裝、運輸和錘擊作用進行樁身承載力驗算；對于鋼管樁，應(yīng)進行局部壓屈驗算；2024/1/309.土木建筑學(xué)院4.1.3樁基設(shè)計原則建筑樁基分三個安全等級。表4-1樁基設(shè)計應(yīng)進行下列計算和驗算：所有樁基礎(chǔ)都應(yīng)進行承載能力計算，計算內(nèi)容包括：3）柱端平面以下存在的軟下臥層時，應(yīng)驗算軟弱下臥層承載力；4)對位于坡地、岸邊的樁基，應(yīng)進行樁基穩(wěn)定性驗算；5）按現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定進行抗震承載力驗算。2024/1/3010.土木建筑學(xué)院4.1.3樁基設(shè)計原則樁基設(shè)計應(yīng)進行下列計算和驗算：下列樁基應(yīng)進行變形驗算：1）對于設(shè)計等級為甲級的非嵌巖樁、非深厚堅硬持力層的建筑樁基；設(shè)計等級為乙級的體形復(fù)雜、荷載分布顯著不均勻樁基或樁端平面以下存在軟弱土層的建筑樁基；軟弱地基多層建筑減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)應(yīng)進行沉降計算；2）受水平荷載較大或?qū)λ轿灰朴袊栏裣拗平ㄖ痘瑧?yīng)驗算其水平位移。2024/1/3011.土木建筑學(xué)院4.1.3樁基設(shè)計原則樁基設(shè)計應(yīng)進行下列計算和驗算：應(yīng)根據(jù)樁基所處的環(huán)境類別和相應(yīng)的裂縫控制等級，驗算樁和承臺正截面的抗裂和裂縫寬度。建于軟土上的甲、乙級建筑樁基施工過程和使用期間必須進行沉降觀測直到穩(wěn)定。2024/1/3012.土木建筑學(xué)院4.2樁的分類樁基礎(chǔ)是通過承臺把若干根樁的頂部聯(lián)結(jié)成整體，共同承受動、靜荷載的一種深基礎(chǔ)，2024/1/3013.土木建筑學(xué)院4.2樁的分類樁基礎(chǔ)按承臺位置可以分為低承臺樁基礎(chǔ)和高承臺樁基礎(chǔ)。低承臺樁基的承臺底面位于地面(或沖刷線)以下；高承臺樁基的承臺底面位于地面(或沖刷線)以上。2024/1/3014.土木建筑學(xué)院4.2.1按承載性狀分類摩擦型樁：指樁頂豎向荷載全部或主要由樁側(cè)阻力承受的樁。摩擦樁：樁頂豎向荷載絕大部分由樁側(cè)阻力承擔(dān)，樁端阻力可忽略；端承摩擦樁：樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，樁側(cè)阻力較大。2024/1/3015.土木建筑學(xué)院4.2.1按承載性狀分類端承型樁：指樁頂豎向荷載全部或主要由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力較小的樁。端承樁：樁頂豎向荷載絕大部分由樁端阻力承擔(dān)，樁側(cè)阻力可忽略；摩擦端承樁：樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，樁端阻力較大。嵌巖樁：樁端嵌入巖層一定深度。2024/1/3016.土木建筑學(xué)院4.2.2按施工方法分類預(yù)制樁混凝土預(yù)制樁鋼樁木樁優(yōu)點：承載力高、耐久性好、質(zhì)量容易保證；缺點：自重大、施工有難度。2024/1/3017.土木建筑學(xué)院4.2.2按施工方法分類灌注樁沉管灌注樁特點：施工設(shè)備簡單，沉樁進度快，成本最低，但很易產(chǎn)生縮頸、斷樁、局部夾土、混凝土離析和強度不足等質(zhì)量問題。2024/1/3018.土木建筑學(xué)院4.2.2按施工方法分類灌注樁鉆孔灌注樁特點：樁徑大；能克服流砂、消除孤石等障礙物；樁端能進入微風(fēng)化硬質(zhì)巖石。成本高；現(xiàn)場不夠環(huán)保（泥漿護壁時）。2024/1/3019.土木建筑學(xué)院4.2.2按施工方法分類灌注樁挖孔樁特點:設(shè)備簡單，噪音小，場區(qū)內(nèi)各樁可同時施工，樁徑大，適應(yīng)性強、經(jīng)濟。存在安全問題，難以克制流砂現(xiàn)象。2024/1/3020.土木建筑學(xué)院4.2.3按樁的設(shè)計效應(yīng)分類樁的設(shè)置效應(yīng)：隨著樁的設(shè)置方法（打入或鉆孔成樁等）不同，樁周土所受的排擠作用也很不相同，這種排擠作用使土的天然結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響樁的承載力和變形性質(zhì)。2024/1/3021.土木建筑學(xué)院4.2.3按樁的設(shè)計效應(yīng)分類非擠土樁：鉆、沖、挖孔樁，先鉆孔再打入的預(yù)制樁；部分擠土樁：沖擊成孔的灌注樁，打入式敞口鋼管樁、敞口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁、H型鋼樁；擠土樁：實心的預(yù)制樁，下端封閉的管樁，木樁，沉管灌注樁；2024/1/3022.土木建筑學(xué)院4.2.4其他樁的分類方法按樁徑大小：小樁(﹤250mm)、中等直徑樁(250～

800mm)、大直徑樁(﹥800mm)按使用功能：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁按截面形狀：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁、DX樁等按樁身材料：混凝土樁、鋼樁、木樁及組合材料樁等。2024/1/3023.土木建筑學(xué)院4.3豎向荷載下單樁的工作性能

4.3.1樁的荷載傳遞承載機理

荷載→樁壓縮→側(cè)摩阻消耗荷載→樁底阻力。土對樁的支撐力

樁側(cè)摩阻力和樁端阻力：何種為主，與樁身壓縮量有關(guān)。樁的荷載傳遞過程實質(zhì)上就是樁側(cè)摩阻力與樁端阻力逐步發(fā)揮的過程。2024/1/3024.土木建筑學(xué)院4.3.1樁的荷載傳遞樁頂軸力Q＝樁側(cè)總阻力Qs+

樁端總阻力Qp

2024/1/3025.土木建筑學(xué)院4.3.2樁側(cè)摩阻力和樁端阻力上式側(cè)阻是隨深度線性增大,但砂土中的模型實驗表明，當(dāng)樁入土深達某一臨界深度后，側(cè)阻就不隨深度增加了，這個現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應(yīng)。2024/1/3026.土木建筑學(xué)院4.3.2樁側(cè)摩阻力和樁端阻力側(cè)阻先于端阻發(fā)揮，發(fā)揮程度與樁土相對位移相關(guān)；側(cè)阻充分發(fā)揮樁-土相對位移值δu：粘性土：4～6mm；砂土：6～10mm；

樁端阻力充分發(fā)揮樁底極限位移值δu

砂類土:(0.08～0.1)d；粘性土：0.25d，硬粘土0.1d。

樁側(cè)阻與樁端阻存在深度效應(yīng)。樁身荷載傳遞(a)摩擦樁；(b)端承樁2024/1/3027.土木建筑學(xué)院4.3.2樁側(cè)摩阻力和樁端阻力樁側(cè)摩阻力影響因素土的性質(zhì)：如抗剪強度(c,j)→決定摩阻力的可能最大值樁土相對位移→決定摩阻力的發(fā)揮程度時間因素：土的固結(jié)隨t增加向下部轉(zhuǎn)移→決定摩阻力發(fā)揮的時間樁的剛度：影響樁周應(yīng)力的分布。土中的應(yīng)力狀態(tài)：主要指側(cè)向壓力施工方法：a)擠土樁；b)非擠土樁。2024/1/3028.土木建筑學(xué)院4.3.3單樁的破壞模式單樁在軸向荷載作用下，其破壞模式主要取決于樁周土的抗剪強度、樁端支撐情況和裝的類型等。屈曲破壞沉降量很小，樁端阻為主，

樁材控制承載力，穿越軟

弱土層的小直徑樁和嵌巖

樁屬于此類；2024/1/3029.土木建筑學(xué)院4.3.3單樁的破壞模式整體剪切破壞沉降量較大，樁端阻為主，樁端樁側(cè)土控制承載力，Q-s曲線為陡峭型，呈現(xiàn)明確的破壞荷載；打入式短樁、鉆孔短樁屬于此類；2024/1/3030.土木建筑學(xué)院4.3.3單樁的破壞模式刺入破壞樁的刺入深度較大或樁周土層抗剪強度較均勻，沉降量大，樁側(cè)阻為主，樁頂容許沉降控制承載力，一般情況下的鉆孔灌注樁屬于此類。2024/1/3031.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力定義：樁周土相對于樁身下沉?xí)r產(chǎn)生的摩阻力。

正摩擦負摩擦2024/1/3032.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力產(chǎn)生負摩阻力的條件樁身穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土層進入相對較硬土層；樁周存在軟弱土層，鄰近樁側(cè)地面承受局部較大的長期荷載，或樁側(cè)地面大面積堆載；樁側(cè)大范圍降低地下水，如大面積抽水，基坑降水等；凍土區(qū)升溫引起樁側(cè)土沉陷。住宅樓建于有新填土的斜坡上2024/1/3033.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力中性點定義：樁土相對位移為零處樁側(cè)摩阻力為零處。特點：在中性點處樁身軸力達到最大值。圖4-11有負摩阻力時的荷載傳遞2024/1/3034.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力中性點中性點的位置取決于樁－土間的相對位移；中性點位置還與時間因素、環(huán)境因素、地質(zhì)條件等有關(guān)，精確計算有困難，目前采用經(jīng)驗估算法：（0.5～1.0l0）l0—樁周變形土層下限深度，即軟弱壓縮層厚度。圖4-11有負摩阻力時的荷載傳遞2024/1/3035.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力單樁負摩阻力標準值qniξn-樁周負摩阻力系數(shù)，表4-4；

σi’-樁周第i層平均豎向有效上覆壓力。2024/1/3036.土木建筑學(xué)院4.3.4樁側(cè)負摩阻力減小負摩阻力的措施涂層法；塑料薄膜隔離層法；樁土之間灌注斑脫土漿法；插入變徑預(yù)制樁法—鉆孔樁；群樁：設(shè)內(nèi)外圍保護樁法。2024/1/3037.土木建筑學(xué)院4.4單樁豎向承載力的確定單樁豎向極限承載力是指單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形所對應(yīng)的最大荷載。確定單樁極限承載力的方法有：靜載荷試驗法、經(jīng)驗參數(shù)法、靜力計算法、靜力觸探法、高應(yīng)變動測法等。2024/1/3038.土木建筑學(xué)院4.4單樁豎向承載力的確定取決于兩方面：①樁身的材料強度；②地層的支承力。設(shè)計時分別按這兩方面確定后取其中的小值。如按樁的載荷試驗確定，則已兼顧到這兩方面。沉降量大，尤其高層建筑或?qū)Τ两涤幸蟮慕ㄖ?，還應(yīng)考慮樁的豎向沉降量。2024/1/3039.土木建筑學(xué)院4.4.1按材料強度確定按材料強度計算低承臺樁基的單樁承載力時，可把樁視作軸心受壓桿件，Ψc-基樁成樁工藝系數(shù)；fc-混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值（kPa）；fy'-混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值（kPa）；Ap-樁身的橫截面積（m2）；As-縱向主筋的橫截面積（m2）。2024/1/3040.土木建筑學(xué)院4.4.1按材料強度確定對于高承臺基樁、樁身穿越可液化土或不抗剪強度小于10kPa的軟弱土層的基樁，應(yīng)考慮壓曲影響。按公式（4-10）計算時要乘以穩(wěn)定系數(shù)折減。的取值可根據(jù)樁身壓曲計算長度lc和樁的設(shè)計直徑d（矩形樁取短邊長b）按表4-6確定。樁身壓曲計算長度lc可根據(jù)樁頂?shù)募s束情況、樁身露出地面的自由長度l0、樁的入土長度h、樁側(cè)和樁底的土質(zhì)條件，由表4-5確定。2024/1/3041.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法特點：是評價單樁承載力最為直觀和可靠的方法。缺點：時間長；費用高?；驹瓌t

樁數(shù)：不宜小于總數(shù)1％，不少于3根；時間：對于預(yù)制樁，樁設(shè)置后開始載荷試驗所需的間歇時間：對于砂類土不得少于10天；粉土和粘性土不得少于15天，飽和軟粘土不得少于25天。

2024/1/3042.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法靜載荷試驗裝置和方法試驗裝置：①加荷系統(tǒng)：包括加力裝置和反力裝置、②位移觀測系統(tǒng)測試方法：分級(每級荷載約為單樁承載力設(shè)計值的1/5-1/8)慢速維持荷載法，每級荷載下樁頂沉降量≤0.1mm/h，認為穩(wěn)定，加下一級荷載。圖4-12靜載試驗裝置2024/1/3043.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法靜載荷試驗裝置和方法直接堆載錨樁反力梁法錨樁d=1.8m橫梁：1.7m×2.7m2024/1/3044.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法終止條件某級荷載下，樁頂沉降量為前一級荷載下沉降量的5倍；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尚未達到相對穩(wěn)定；達到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大重量時。2024/1/3045.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法按試驗結(jié)果確定單樁承載力Qu根據(jù)荷載～沉降(Q~s)曲線特征確定Qu。對陡降型Q~s曲線，取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點所對應(yīng)的荷載為Qu；切線交匯法：曲線起始段和末段的切線交點對于的荷載為Qu。圖4-13單樁Q-s曲線2024/1/3046.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法按試驗結(jié)果確定單樁承載力Qu根據(jù)沉降量確定Qu。對緩變型Q-s曲線，可取s=40~60mm對應(yīng)的荷載值為Qu

。大直徑樁，可取s=0.03~0.06d對應(yīng)的荷載值(大樁取低值，小樁取高值)；細長樁(l/d>80)，可取s=60～80mm對應(yīng)的荷載為

Qu。圖4-13單樁Q-s曲線2024/1/3047.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法按試驗結(jié)果確定單樁承載力Qu根據(jù)沉降量確定Qu。沉降速率法：s-lgt法，s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu。圖4-14單樁s-lgt曲線2024/1/3048.土木建筑學(xué)院4.4.2靜載荷試驗方法按試驗結(jié)果確定單樁承載力Qu測出每根試驗樁的極限承載力Qui，統(tǒng)計方法確定Qu2024/1/3049.土木建筑學(xué)院4.4.3按土的抗剪強度指標確定國外應(yīng)用較多，國內(nèi)比較少用。Qsu-樁側(cè)總極限阻力標準值；Qpu-樁端總極限端阻力標準值；G、r-樁的自重和樁長以內(nèi)土的平均重度；G-rApl-因樁的設(shè)置而附加于地基上的重力。粘性土中的樁2024/1/3050.土木建筑學(xué)院4.4.4靜力觸探法靜力觸探是將圓錐形的金屬探頭，以靜力的方式按一定的速率均勻壓入土中，借助探頭中的傳感器，測出探頭側(cè)阻fs和端阻qc。分為單橋探頭和雙橋探頭。小尺寸打入樁的現(xiàn)場模擬試驗，設(shè)備簡單、自動化程度高。國外應(yīng)該很廣。2024/1/3051.土木建筑學(xué)院4.4.4靜力觸探法《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》給出雙橋探頭確定Quk的公式u為樁身周長，Ap為樁端截面積；li為第i層土的厚度；qc為樁端平面上下探頭阻力（kPa）；a為樁端阻力修正系數(shù)；fsi為第i層土的探頭平均阻力（kPa）；βi為第i層土側(cè)阻綜合修正系數(shù)。2024/1/3052.土木建筑學(xué)院4.4.4靜力觸探法單橋探頭確定Quk的公式qsik為用靜力觸探比貫入阻力估算的樁周第i層土的極限側(cè)阻力；a為樁端阻力修正系數(shù)，表4-8。2024/1/3053.土木建筑學(xué)院4.4.5經(jīng)驗公式法《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008一般預(yù)制樁及中小直徑灌注樁qsik為樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值（kPa），可按表4-11取值；qpk為樁端極限端阻力標準值（kPa），可按表4-12取值；2024/1/3054.土木建筑學(xué)院4.4.5經(jīng)驗公式法《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008大直徑樁（d≥0.8m）qpk為樁徑為800mm的樁極限端阻力標準值（kPa），可按表4-13取值；ψsi

、ψp大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，表4-14；up為樁身周長。2024/1/3055.土木建筑學(xué)院4.4.5經(jīng)驗公式法《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008嵌巖樁Qrk為嵌巖段總極限阻力標準值；frk為巖石飽和單軸抗壓強度標準值，對粘土質(zhì)巖，取天然濕度單軸抗壓強度標準值；ζr為樁嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)，表4-15。2024/1/3056.土木建筑學(xué)院4.4.6后注漿灌注樁后注漿灌注樁通過靜載試驗確定，可按下式估算：Qgsk為后注漿豎向增強段的總極限側(cè)阻力標準值；Qgpk為后注漿總極限端阻力標準值；lj為后注漿豎向增強段第j層土厚度；lgi為后注漿豎向增強段內(nèi)第i層土厚度；βsi、βp分別為后注漿樁側(cè)阻力和樁端阻力增強系數(shù)，表4-16.2024/1/3057.土木建筑學(xué)院4.4.7動力試樁法原理：在樁頂施加動荷載，使樁身產(chǎn)生加速度和土阻尼等效應(yīng)，通過設(shè)置于樁頂?shù)膫鞲衅髁繙y此動力響應(yīng)信號（如位移、速度或加速度），據(jù)此分析確定樁身完整性或承載力。高應(yīng)變法：一般以重錘敲擊樁頂，使樁貫入，樁土間產(chǎn)生相對位移，從而分析對樁的外來抗力，可同時測定樁身完整性與承載力。低應(yīng)變法：施加的荷載遠小于樁的使用荷載，不足以使樁產(chǎn)生相對位移，而只通過應(yīng)力波的反射和傳播，主要用以檢測樁身砼質(zhì)量。

2024/1/3058.土木建筑學(xué)院4.4.8樁的抗拔承載力高聳結(jié)構(gòu)、承受巨大浮托力的基礎(chǔ)、承受巨大水平力的樁結(jié)構(gòu)，樁側(cè)部分或全部承受上拔力，需驗算樁的抗拔承載力。樁的抗拔承載力主要取決于樁身材料強度及樁土之間的抗拔側(cè)阻力和樁自重。2024/1/3059.土木建筑學(xué)院4.4.8樁的抗拔承載力群樁成飛整體性破壞時λi為抗拔系數(shù)，表4-18群樁成整體性破壞時2024/1/3060.土木建筑學(xué)院4.5樁基計算根據(jù)樁基承載能力和正常使用極限狀態(tài)，樁基設(shè)計時應(yīng)進行以下計算和驗算（《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》5樁基計算）樁頂作用效應(yīng)計算樁基豎向承載力驗算豎向荷載下的群樁效應(yīng)樁基軟弱下臥層承載力驗算樁基沉降驗算樁基負摩阻力驗算2024/1/3061.土木建筑學(xué)院4.5樁基計算

4.5.1樁頂作用效應(yīng)計算荷載效應(yīng)+地震作用效應(yīng)假設(shè)：承臺是剛性的各樁剛度相同x、y是樁基平面的慣性主軸2024/1/3062.土木建筑學(xué)院4.5.1樁頂作用效應(yīng)計算按下列各式計算基樁或復(fù)合基樁的樁頂作用效應(yīng)：軸心豎向力作用下偏心豎向力作用下水平力2024/1/3063.土木建筑學(xué)院4.5.1樁頂作用效應(yīng)計算對于主要承受豎向荷載的抗震設(shè)防區(qū)低承臺樁基，在同時滿足下列條件時，樁頂作用效應(yīng)計算可不考慮地震作用：按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011）規(guī)定可不進行樁基抗震承載力驗算的建筑物；建筑場地位于建筑抗震的有利地段。2024/1/3064.土木建筑學(xué)院4.5.2樁基豎向承載力驗算樁基豎向承載力計算應(yīng)符合下列要求：荷載效應(yīng)標準組合：軸心豎向力作用下偏心豎向力作用下除滿足上式外，尚應(yīng)滿足下式的要求：2024/1/3065.土木建筑學(xué)院4.5.2樁基豎向承載力驗算地震作用效應(yīng)和荷載效應(yīng)標準組合：地震震害調(diào)查表明，基樁豎向承載力應(yīng)提高25%。軸心豎向力作用下偏心豎向力作用下除滿足上式外，尚應(yīng)滿足下式的要求：2024/1/3066.土木建筑學(xué)院4.5.2樁基豎向承載力驗算單樁豎向承載力特征值Ra應(yīng)按下式確定

：對于端承型樁基、樁數(shù)少于4根的摩擦型柱下獨立樁基、或由于地層土性、使用條件等因素不宜考慮承臺效應(yīng)時，基樁豎向承載力特征值應(yīng)取單樁豎向承載力特征值。2024/1/3067.土木建筑學(xué)院4.5.2樁基豎向承載力驗算單樁豎向承載力特征值Ra應(yīng)按下式確定

：對于符合下列條件之一的摩擦型樁基，宜考慮承臺效應(yīng)確定其復(fù)合基樁的豎向承載力特征值：上部結(jié)構(gòu)整體剛度較好、體型簡單的建（構(gòu)）筑物；對差異沉降適應(yīng)性較強的排架結(jié)構(gòu)和柔性構(gòu)筑物；按變剛度調(diào)平原則設(shè)計的樁基剛度相對弱化區(qū)；軟土地基的減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)。2024/1/3068.土木建筑學(xué)院4.5.2樁基豎向承載力驗算單樁豎向承載力特征值Ra應(yīng)按下式確定

：考慮承臺效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值可按下列公式確定：不考慮地震作用時考慮地震作用時2024/1/3069.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)：群樁在豎向荷載作用下，由于承臺、樁、土之間相互影響和共同作用，群樁的工作性狀趨于復(fù)雜，樁群中任一根樁的工作性狀都不同于孤立的單樁，群樁承載力將不等于各單樁承載力之和，群樁沉降也明顯地超過單樁。巖石土2024/1/3070.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)可用群樁效率系數(shù)η和沉降比ζ表示。群樁效率系數(shù)η是指群樁豎向極限承載力Pu與群樁中所有樁的單樁豎向極限承載力Qu總和之比沉降比ζ是指在每根樁承擔(dān)相同荷載條件下，群樁沉降量sn與單樁沉降量s之比，即ζ=sn/s。2024/1/3071.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)群樁效率系數(shù)η越小、沉降比ζ越大，表示群樁效應(yīng)越強，也就意味著群樁承載力越低、沉降越大。群樁效率系數(shù)η和沉降比ζ主要取決于樁距和樁數(shù)，其次與土質(zhì)和土層構(gòu)造、樁徑、樁的類型及排列方式等因素有關(guān)。2024/1/3072.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)端承型群樁基礎(chǔ)由端承樁組成的群樁，通過承臺分配到各樁樁頂?shù)暮奢d，其大部或全部由樁身直接傳遞到樁端。通過承臺土反力、樁側(cè)摩阻力傳遞到土層中的應(yīng)力較小，樁群中各樁之間，承臺、樁、土之間的相互影響較小，其工作性狀與獨立單樁相近。因而端承型群樁的承載力可近似取為各單樁承載力之和，即群樁效率系數(shù)η、沉降比ζ可近似取為1。2024/1/3073.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)由摩擦型樁組成的群樁，樁頂荷載主要通過樁側(cè)摩阻力傳布到樁周和樁端土層中，在樁端平面處將產(chǎn)生應(yīng)力重疊。承臺土的反力也傳遞到承臺以下一定范圍內(nèi)的土層中，從而使樁側(cè)阻力和樁端阻力受到干擾。2024/1/3074.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)承臺底面脫地情況（非復(fù)合樁基）應(yīng)力重疊沉降增加單樁承載力下降,η<1,也可能>1.2024/1/3075.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)承臺底面脫地情況（非復(fù)合樁基）(1)承臺剛度的影響：角樁最大、中心樁最小，樁數(shù)越多，樁頂荷載配額差異越大，隨著承臺剛度的增加，分布趨于一致。（2）地基土性質(zhì)的影響：擠土群樁，以及非擠土樁沉降使樁間土增密，兩者引起的摩阻力增值以中間樁大，邊樁、角樁相對較小。2024/1/3076.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)承臺底面脫地情況（非復(fù)合樁基）(3)樁距的影響：當(dāng)樁距小于3d（d為樁徑）時，樁端處應(yīng)力重疊現(xiàn)象嚴重；當(dāng)樁距大于6d時，應(yīng)力重疊現(xiàn)象較小。樁距是影響摩擦型樁群樁效應(yīng)的主導(dǎo)因素。對打入較疏松的砂類土和粉土中的擠土群樁，其樁間土和樁端土被明顯擠密，所以群樁效應(yīng)系數(shù)η常大于1。

2024/1/3077.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)承臺底面貼地情況（復(fù)合樁基）由摩擦型樁組成的群樁基礎(chǔ)，當(dāng)其承受豎向荷載而沉降時，承臺底面一般與地基土緊密接觸，因此承臺底面必產(chǎn)生土反力，從而分擔(dān)了一部分荷載，使樁基承載力隨之提高?？紤]到一些因素可能會導(dǎo)致承臺底面與基土脫開，為了保證安全可靠，設(shè)計時一般不考慮承臺貼地時承臺底反力對樁基承載力的貢獻。

2024/1/3078.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)摩擦型群樁基礎(chǔ)承臺底面貼地情況（復(fù)合樁基）承臺底面分擔(dān)荷載的作用是隨著樁群相對于地基土向下位移幅度的加大而增大的。

（1）對樁側(cè)阻力的消弱作用：樁-承臺整體沉降，貼地承臺使樁間土壓縮而下移，減小了上部樁-土的相對滑移。（2）對樁端阻力的增強作用：對樁底土側(cè)向擠出的約束作用，增強樁端繼續(xù)承載能力。（3）對地基土側(cè)移的阻擋作用：承臺下壓，承臺-土之間摩擦作用。2024/1/3079.土木建筑學(xué)院4.5.3豎向荷載下的群樁效應(yīng)結(jié)論設(shè)計群樁基礎(chǔ)時，一般可不考慮群樁效應(yīng)對單樁豎向承載力的影響，即取群樁效應(yīng)系數(shù)η＝1；但對摩擦型樁基、設(shè)計等級為甲級以及部分乙級的建筑物樁基，必須進行沉降驗算，以確保樁基沉降不超過允許值。2024/1/3080.土木建筑學(xué)院4.5.4樁基軟弱下臥層承載力驗算對于樁距不超過6d的群樁基礎(chǔ)，樁端持力層下存在承載力低于樁端持力層承載力1/3的軟弱下臥層時，可按下列公式驗算軟弱下臥層的承載力2024/1/3081.土木建筑學(xué)院4.5.5樁基沉降驗算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。樁基沉降變形可用下列指標表示：沉降量；沉降差；整體傾斜：建筑物樁基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離之比值；局部傾斜：墻下條形承臺沿縱向某一長度范圍內(nèi)樁基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離之比值。2024/1/3082.土木建筑學(xué)院4.5.5樁基沉降驗算對樁中心距≤6d，假定樁群為一假想的實體深基礎(chǔ)，采用等效分層總和法計算最終沉降量。樁基任一點最終沉降量可用角點法按下式計算

2024/1/3083.土木建筑學(xué)院4.5.5樁基沉降驗算樁基中點最終沉降量可按下式計算樁基等效沉降系數(shù)可按下列公式簡化計算：

2024/1/3084.土木建筑學(xué)院4.5.6樁基負摩阻力驗算樁周土沉降可能引起樁側(cè)負摩阻力時，應(yīng)根據(jù)工程具體情況考慮負摩阻力對樁基承載力和沉降的影響；當(dāng)缺乏可參照的工程經(jīng)驗時，可按下列規(guī)定驗算。（1）對于摩擦型基樁可取樁身計算中性點以上側(cè)阻力為零，并可按下式驗算基樁承載力：（2）對于端承型基樁除應(yīng)滿足上式要求外，尚應(yīng)考慮負摩阻力引起基樁的下拉荷載，并可按下式驗算基樁承載力：（3）當(dāng)土層不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時，尚應(yīng)將負摩阻力引起的下拉荷載計入附加荷載驗算樁基沉降。2024/1/3085.土木建筑學(xué)院4.5.6樁基負摩阻力驗算樁側(cè)負摩阻力及其引起的下拉荷載，當(dāng)無實測資料時可按下列規(guī)定計算（1）中性點以上單樁樁周第i層土負摩阻力標準值，可按下列公式計算。當(dāng)填土、自重濕陷性黃土濕陷、欠固結(jié)土層產(chǎn)生固結(jié)和地下水降低時：當(dāng)?shù)孛娣植即竺娣e荷載時：2024/1/3086.土木建筑學(xué)院4.5.6樁基負摩阻力驗算樁側(cè)負摩阻力及其引起的下拉荷載，當(dāng)無實測資料時可按下列規(guī)定計算（2）考慮群樁效應(yīng)的基樁下拉荷載可按下式計算：2024/1/3087.土木建筑學(xué)院4.6樁的水平承載力與位移樁基礎(chǔ)多以承受豎向荷載為主，在風(fēng)荷載、地層荷載、土壓力和水壓力作用下，收到一定的水平荷載，尤其是橋梁樁基礎(chǔ)，除了要滿足樁基的豎向承載力外，還要滿足水平承載力。樁的水平承載力遠小于其豎向承載力。確定方法：水平靜載荷試驗和理論計算。2024/1/3088.土木建筑學(xué)院4.6.1單樁的水平靜載荷試驗試驗裝置：加荷系統(tǒng)：千斤頂、試樁位移觀測：大量程百分表圖4-21

單樁水平靜載荷試驗2024/1/3089.土木建筑學(xué)院4.6.1單樁的水平靜載荷試驗試驗加載方法：單向多循環(huán)加卸載法：約為預(yù)估水平極限承載力的1/10-1/15。讀數(shù)方法：每級加荷后恒載4min測讀樁頂水平位移，然后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，如此循環(huán)5次，再施加下一級荷載。終止加載條件樁身折斷；樁頂水平位移超過30－40mm；樁側(cè)地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。2024/1/3090.土木建筑學(xué)院4.6.1單樁的水平靜載荷試驗水平承載力的確定：繪制樁頂水平荷載-時間-樁頂水平位移(H0-t-x0)曲線或水平荷載-位移梯度(H0-?x0/?

H0)曲線或水平荷載-位移(H0-x0)曲線。圖4.23單樁H0—△x0/△H0曲線圖4.24單樁H0—σg曲線兩特征點對應(yīng)的荷載稱為臨界荷載Hcr和極限荷載Hu2024/1/3091.土木建筑學(xué)院4.6.2單樁水平承載力特征值的確定單樁的水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：對于受水平荷載較大的設(shè)計等級為甲級、乙級的建筑樁基，單樁水平承載力特征值應(yīng)通過單樁水平靜載試驗確定，試驗方法可按現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106執(zhí)行。對于鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身正截面配筋率不小于0.65%的灌注樁，可根據(jù)靜載試驗結(jié)果取地面處水平位移為10mm（對于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所對應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值。2024/1/3092.土木建筑學(xué)院4.6.2單樁水平承載力特征值的確定單樁的水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：對于樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，可取單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%為單樁水平承載力特征值。缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按下列公式估算樁身配筋率小于0.65%的灌注樁的單樁水平承載力特征值：2024/1/3093.土木建筑學(xué)院4.6.2單樁水平承載力特征值的確定單樁的水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：對于混凝土護壁的挖孔樁，計算單樁水平承載力時，其設(shè)計樁徑取護壁內(nèi)直徑。樁的水平承載力由水平位移控制，且缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按下式估算預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率不小于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值：2024/1/3094.土木建筑學(xué)院4.6.2單樁水平承載力特征值的確定單樁的水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：驗算永久荷載控制的樁基的水平承載力時，應(yīng)將上述2～5款方法確定的單樁水平承載力特征值乘以調(diào)整系數(shù)0.80；驗算地震作用樁基的水平承載力時，宜將按上述2～5款方法確定的單樁水平承載力特征值乘以調(diào)整系數(shù)1.25。

2024/1/3095.土木建筑學(xué)院4.6.3水平受荷樁的理論分析國外有關(guān)水平受荷樁的理論分析方法有幾十種之多；國內(nèi)多采用線彈性地基反力法，將土體視為彈性體。用梁的彎曲理論來求解樁的水平抗力σx，并假設(shè)σx與樁的水平位移x成正比，并不計樁土之間的摩阻力以及鄰樁對水平抗力的影響。2024/1/3096.土木建筑學(xué)院4.6.3水平受荷樁的理論分析根據(jù)n的假設(shè)不同，又可分為多種方法。常數(shù)法：n=0，張友齡，1937；k法：假設(shè)地基水平抗力系數(shù)在第一彈性零點Et以上按拋物線變化，在以下保持為常數(shù)，蓋爾斯基，1934；m法：n=1，1939；c法：n=0.5，1964，日本久保號一。實測資料表明：樁的水平位移較大時，m法計算結(jié)果比較接近實際；樁的水平位移較小時，c法結(jié)果比較接近實際。2024/1/3097.土木建筑學(xué)院4.7樁基礎(chǔ)設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容和步驟調(diào)查、勘察，收集有關(guān)資料；綜合有關(guān)資料，確定樁基持力層；選擇樁材，確定樁型、外形尺寸和構(gòu)造；確定單樁承載力設(shè)計值；初擬樁的數(shù)量和平面布置；2024/1/3098.土木建筑學(xué)院4.7樁基礎(chǔ)設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容和步驟初擬承臺的輪廓尺寸及承臺底標高；驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；驗算承臺尺寸及結(jié)構(gòu)強度；必要時驗算樁基整體承載力和沉降量，若樁端下有軟弱下臥層，驗算軟弱下臥層地基承載力；單樁設(shè)計，繪制樁和承臺的結(jié)構(gòu)及施工詳圖。2024/1/3099.土木建筑學(xué)院4.7.1樁基設(shè)計的基礎(chǔ)資料巖土工程勘察