土木工程課件-樁

樁的基本概念樁的分類1按材料分常見的樁材包括混凝土樁、鋼樁、木樁、復(fù)合樁等。2按施工方法分常見的樁施工方法包括錘擊沉樁、靜壓沉樁、鉆孔灌注樁、旋挖鉆樁等。3按截面形狀分樁截面形狀主要包括圓形樁、方形樁、矩形樁等。4按樁身結(jié)構(gòu)分樁身結(jié)構(gòu)主要包括實心樁、空心樁、預(yù)制樁、灌注樁等。樁的材料混凝土樁混凝土樁是最常用的樁型，具有強度高、耐久性好、成本低等優(yōu)點。鋼樁鋼樁具有強度高、重量輕、易于加工和運輸?shù)葍?yōu)點，適用于承載力要求較高或基礎(chǔ)深度較大的工程。木樁木樁的強度較低，但價格便宜，適用于淺基礎(chǔ)工程和臨時性工程。復(fù)合樁復(fù)合樁是指將兩種或兩種以上材料組合而成的樁型，例如鋼筋混凝土樁、鋼管混凝土樁等，可以發(fā)揮不同材料的優(yōu)點。樁的特點和適用條件樁基礎(chǔ)具有以下特點：承載力大，適用于軟弱地基、承載力不足的地基，可以有效地提高基礎(chǔ)的承載力?？钩两的芰?，可以有效地控制建筑物的沉降，避免因地基沉降造成建筑物開裂、傾斜等問題。施工方便快捷，可以適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，可以有效地提高工程進(jìn)度。樁基礎(chǔ)的適用條件：地基承載力較低，無法滿足基礎(chǔ)承載力要求，需要增加基礎(chǔ)承載力。地基土層較軟，容易產(chǎn)生較大沉降，需要提高基礎(chǔ)的抗沉降能力。地基土層厚度較小，需要將基礎(chǔ)埋置到較深的土層中，以提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。地下水位較高，需要采用樁基礎(chǔ)來隔絕地下水的影響。場地狹小，無法采用傳統(tǒng)的淺基礎(chǔ)，需要采用樁基礎(chǔ)來解決空間限制。樁的受力狀態(tài)和工作原理樁的受力狀態(tài)樁在土中承受上部結(jié)構(gòu)荷載，傳遞到地基土層。樁的工作原理樁通過側(cè)阻力和端阻力來承受荷載。側(cè)阻力樁身與土體接觸面產(chǎn)生的摩擦力。端阻力樁端與土體接觸面產(chǎn)生的壓力。樁的計算承載力承載力分類樁的承載力主要分為兩種：單樁承載力和樁基組合承載力。單樁承載力是指單個樁所能承受的最大荷載。樁基組合承載力是指多個樁組成的樁基系統(tǒng)所能承受的最大荷載。影響因素樁的承載力受多種因素影響，包括：樁的材料、尺寸、形狀、沉樁方法、地質(zhì)條件、水文條件、荷載類型和荷載作用方式等。單樁承載力的理論計算方法1樁端阻力樁端承載力主要由樁端與地基土之間的壓力產(chǎn)生，計算方法通常采用樁端極限承載力公式。2樁側(cè)阻力樁側(cè)承載力主要由樁身與周圍土體之間的摩擦力產(chǎn)生，計算方法通常采用樁側(cè)極限承載力公式。3綜合計算將樁端阻力和樁側(cè)阻力相加，得到單樁的理論承載力，即單樁的極限承載力。單樁承載力的動載試驗法1錘擊沉樁在樁頂施加沖擊載荷，觀察樁的沉降量2動測法通過測量樁的振動頻率和振幅，計算承載力3動載試驗利用錘擊或振動等動載荷，測試樁的承載力單樁承載力的靜載試驗法1加載階段逐步增加荷載，觀察樁的沉降量。2卸載階段逐步減少荷載，觀察樁的回彈量。3最終承載力根據(jù)沉降量和回彈量，確定樁的最終承載力。靜載試驗是一種常用的單樁承載力測試方法，通過模擬實際荷載條件，精確測量樁的沉降量和回彈量，從而確定樁的承載力。該方法需要專業(yè)的設(shè)備和人員進(jìn)行操作，但能夠提供準(zhǔn)確的測試結(jié)果，為樁基設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。樁基組合承載力的計算樁基組合承載力是指多個樁基共同作用時的總承載力，它與單樁承載力、樁基排列方式、樁基間距以及土層性質(zhì)等因素有關(guān)。計算樁基組合承載力主要采用兩種方法：1.單樁承載力疊加法：這種方法簡單易行，但對于樁基間距較小的樁基組合，會高估承載力。2.樁基群承載力計算法：這種方法更加精確，考慮了樁基之間的相互影響，但計算方法較為復(fù)雜。樁基的垂直承載力1單樁承載力單樁承載力是單根樁所能承受的最大荷載，是樁基設(shè)計的基礎(chǔ)。2樁基群承載力樁基群承載力是指多個樁共同作用下所能承受的最大荷載，受樁間距和樁基排列方式的影響。3樁基極限承載力樁基極限承載力是樁基所能承受的最大荷載，超過該荷載，樁基將發(fā)生破壞。4安全系數(shù)安全系數(shù)是設(shè)計荷載與極限承載力的比值，用于保證樁基的安全性和可靠性。樁基的水平承載力1抗滑移樁基抵抗水平荷載引起的滑移，保證結(jié)構(gòu)安全2抗傾覆樁基抵抗傾覆力矩，防止結(jié)構(gòu)傾覆3抗拔樁基抵抗水平向上拉力，防止結(jié)構(gòu)向上拔起樁基的抗傾覆承載力定義樁基的抗傾覆承載力是指樁基抵抗外力作用而發(fā)生傾覆的能力。影響因素主要受樁基的幾何尺寸、樁的材料強度、土層性質(zhì)、地下水位等因素影響。樁基群的效率系數(shù)定義樁基群的效率系數(shù)反映了樁基群的整體承載力與其單個樁承載力的比值。影響因素樁基群的間距、樁的排列方式、土質(zhì)條件等因素都會影響效率系數(shù)。應(yīng)用在樁基設(shè)計中，需要考慮效率系數(shù)的影響，以確保樁基群能夠滿足工程要求。樁基基底面積的確定根據(jù)地基承載力計算樁基的總承載力，并根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載確定樁基所需的承載力。最終確定樁基的基底面積以滿足承載力要求。樁的沉樁施工方法1錘擊沉樁使用重錘或液壓錘，通過反復(fù)沖擊樁頂，使樁體逐漸進(jìn)入土中。2靜壓沉樁使用靜壓機，施加靜壓力，使樁體緩慢、均勻地進(jìn)入土中。3挖孔灌注樁先挖孔，然后在孔中灌注混凝土，形成樁體。4旋挖灌注樁利用回轉(zhuǎn)鉆機鉆孔，然后在孔中灌注混凝土，形成樁體。樁的錘擊沉樁1錘擊沉樁2作用力利用錘擊力將樁打入土中3設(shè)備錘擊式打樁機4優(yōu)點施工速度快，成本較低錘擊沉樁是最常見的沉樁方法之一，它利用錘擊式打樁機產(chǎn)生的巨大沖擊力，將樁體打入土中，從而達(dá)到預(yù)定的深度。這種方法施工速度快，成本相對較低，適用于各種土層條件。樁的靜壓沉樁靜力壓樁機靜力壓樁機是一種專門用于將樁沉入地下的機械，它利用液壓系統(tǒng)產(chǎn)生強大的壓力，將樁緩慢壓入土中。壓樁過程靜壓沉樁過程是通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力，將樁緩緩壓入土中，直到達(dá)到設(shè)計深度。適用范圍適用于各種地質(zhì)條件，特別是對于軟弱土層、地下水位較高或不允許振動的情況下。優(yōu)點對周圍環(huán)境影響小樁身完整性好適用于各種地質(zhì)條件缺點施工速度較慢設(shè)備成本較高樁的挖孔灌注施工1機械開挖適用于較淺的樁孔2人工開挖適用于較深的樁孔3混凝土澆筑確保混凝土質(zhì)量4鋼筋籠安裝確保鋼筋籠牢固樁的攪拌灌注施工1攪拌樁攪拌樁利用攪拌車或?qū)ｉT的攪拌灌注設(shè)備將水泥、砂、石等材料直接在樁孔內(nèi)進(jìn)行攪拌灌注，形成樁身。2施工流程包括樁孔開挖、鋼筋籠制作、攪拌灌注、養(yǎng)護等步驟。3優(yōu)勢提高施工效率、降低成本，適用于高密度樁基工程。樁的檢測與質(zhì)量控制樁的完整性檢查檢查樁身是否有裂縫、蜂窩、空洞等缺陷。樁的承載力檢測通過靜載試驗、動載試驗等方法來確定樁的實際承載力。樁的深度檢測利用聲波探測儀、穿透式地質(zhì)雷達(dá)等方法來確定樁的實際埋深。樁的傾斜度檢測檢查樁的傾斜度是否符合設(shè)計要求。樁基礎(chǔ)設(shè)計的一般過程確定基礎(chǔ)類型根據(jù)地質(zhì)條件、荷載大小、結(jié)構(gòu)特點等因素，確定樁基礎(chǔ)類型。樁型選擇選擇合適的樁型，如預(yù)制樁、灌注樁、旋挖樁等。計算承載力根據(jù)地質(zhì)條件和樁型，計算樁的單樁承載力和樁基的組合承載力。確定樁基數(shù)量和布置根據(jù)承載力要求，確定樁基數(shù)量和布置方式，以滿足設(shè)計要求。編制設(shè)計圖紙根據(jù)設(shè)計結(jié)果，編制樁基設(shè)計圖紙，包括樁位、樁長、樁徑、樁間距等。樁基礎(chǔ)設(shè)計計算書的編制地質(zhì)勘察資料分析樁的承載力計算樁基的布置設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計的經(jīng)濟性分析成本效益考慮材料成本、施工成本和維護成本，選擇最經(jīng)濟的樁基方案。壽命周期成本評估樁基的整個使用壽命期間的成本，包括初始成本、維護成本和更換成本。風(fēng)險分析評估不同樁基方案的風(fēng)險，例如沉降風(fēng)險、地質(zhì)風(fēng)險和施工風(fēng)險。樁基礎(chǔ)的維護與加固定期檢查定期對樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。防腐處理對樁基礎(chǔ)進(jìn)行防腐處理，延長其使用壽命。加固措施當(dāng)樁基礎(chǔ)出現(xiàn)問題時，可以采取加固措施，提高其承載力。樁基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集提供各種建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)圖紙和規(guī)范，包括樁基礎(chǔ)的設(shè)計和施工指南。建筑規(guī)范對建筑工程的質(zhì)量、安全和性能進(jìn)行規(guī)定，涵蓋了樁基礎(chǔ)的承載力、抗震性能等方面的要求。樁基施工中的常見問題及處理樁基施工常見問題樁基施工過程中的常見問題包括樁位偏差、樁身質(zhì)量問題、樁基沉降不均勻等。樁位偏差可能導(dǎo)致樁基承載力下降，樁身質(zhì)量問題可能導(dǎo)致樁基強度不足，樁基沉降不均勻可能導(dǎo)致建筑物傾斜或開裂。問題處理方法對樁基施工過程中出現(xiàn)的常見問題，需要采取相應(yīng)的處理措施，例如調(diào)整樁位、進(jìn)行補強處理、調(diào)整基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。處理措施的選擇需要根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷，并確保處理后樁基的質(zhì)量符合設(shè)計要求。案例分析通過實例展示樁基設(shè)計和施工過程，分析樁基設(shè)計中遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。例如：如何根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求選擇合適的樁型如何確定樁的長度和數(shù)量如何控制樁的質(zhì)量和沉樁深度本章小結(jié)1樁基礎(chǔ)概念樁基礎(chǔ)是一種重要的基礎(chǔ)形式，應(yīng)用于各種地質(zhì)條件和工程結(jié)構(gòu)。2樁的分類和特點不同類型的樁具有不同的特點和適用條件，需要根據(jù)工程需求進(jìn)行選擇。3樁的承載力計算樁的承載力是樁基礎(chǔ)設(shè)計的重要參數(shù)，可以通過理論計算和