地基與基礎(chǔ)第九章.ppt

1、第一節(jié) 概 述,第九章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),第三節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),第二節(jié) 樁的承載力,回顧與思考,天然地基,人工地基,深基礎(chǔ),淺基礎(chǔ),方案組合,造價(jià)低； 易施工； 安全合理； 技術(shù)先進(jìn)。,方案選擇,?,?,第九章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),第一節(jié) 概 述,樁基礎(chǔ)： （樁基）,樁體（基樁）,低承臺(tái)：其底面低于地面 高承臺(tái)：其底面高于地面,工業(yè)與民用建筑中常用低承臺(tái)樁基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)作用：將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅(jiān)硬土層，或通過樁身周圍的摩擦力傳給地基，以滿足承載力、穩(wěn)定性和變形的要求。,承臺(tái),上部結(jié)構(gòu),承臺(tái),樁,堅(jiān)硬土層,(a)低承臺(tái)樁基礎(chǔ),(b)高承臺(tái)樁基礎(chǔ),一、樁基礎(chǔ)的適用范圍,當(dāng)建筑場(chǎng)地淺層地基土比較軟弱，不能滿足

2、地基承載力和變形要求時(shí)，又不宜采用地基處理措施時(shí)可考慮選擇樁基礎(chǔ)，利用深層堅(jiān)實(shí)的巖土層作持力層； 樁基可承受大而復(fù)雜的荷載，適宜各種地質(zhì)條件； 減少沉降與不均勻沉降，適于沉降要求嚴(yán)格的高層建筑、重型工業(yè)廠房、高聳構(gòu)筑物等； 抗震性好，平面布置靈活，對(duì)結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)性強(qiáng)； 造價(jià)高，施工復(fù)雜，有噪音、衛(wèi)生等環(huán)境問題。,二、樁基礎(chǔ)的類型,(一)按樁基礎(chǔ)承載性狀分類,按樁側(cè)與樁端阻力大小及分擔(dān)比例差異，分為如下兩大類：,端承型樁,摩擦型樁,摩擦端承樁：荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，樁側(cè) 阻力承擔(dān)部分荷載； 端 承 樁：（l/d10）荷載絕大部分由樁端 阻力承擔(dān)，樁側(cè)阻力不計(jì)。,端承摩擦樁：荷載主要由樁側(cè)阻力承

3、擔(dān)，樁端 阻力承擔(dān)部分荷載； 摩 擦 樁：（l/d 較大）荷載絕大部分由樁側(cè) 阻力承擔(dān)，樁端阻力不計(jì)。,較軟弱土層,軟弱土層,較堅(jiān)硬 土層,(a)摩擦樁,(b)端承摩擦樁,軟弱土層,較堅(jiān)硬 土層,極軟弱土層,堅(jiān)硬 土層,(c)摩擦端承樁,(d)端承樁,(二)按樁基礎(chǔ)使用功能分類,豎向抗壓樁：主要承受豎向荷載； 豎向抗拔樁：主要承受上拔荷載； 水平受荷樁：主要承受水平荷載； 復(fù)合受荷樁：承受豎向、水平荷載均較大。,(三)按樁徑大小分類,1.小樁徑：d250mm，基礎(chǔ)加固，復(fù)合基礎(chǔ)； 2.中等樁徑：250mmd800mm， 工業(yè)與民用建筑工程中應(yīng)用較多； 3.大樁徑：d800mm，用于單獨(dú)基礎(chǔ)。,

4、(四)按樁基礎(chǔ)成樁方法分類,成樁過程中對(duì)地基土結(jié)構(gòu)有擾動(dòng)，并產(chǎn)生擠土效應(yīng)，引發(fā)施工環(huán)境問題。,1.非 擠 土 樁：取土成孔，干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、 套管護(hù)壁法施工； 2.擠 土 樁：未取土成孔，沉管灌注樁、錘擊等法施工 的實(shí)心預(yù)制樁，樁位處土完全被擠開，土 結(jié)構(gòu)受破壞； 3.部分?jǐn)D土樁：部分取土，如預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、灌 注樁及打入式敞口預(yù)制（管）樁等。,提示：成樁方法應(yīng)根據(jù)地基土特性，視擠土后對(duì)地基與樁身結(jié)構(gòu)是否有利，一般飽和軟土不宜，松散砂土宜。,(五)按樁基礎(chǔ)樁身材料分類,1.混凝土樁：,預(yù)制樁：工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制成型（預(yù)應(yīng)力）,灌注樁：現(xiàn)場(chǎng)挖孔就地澆筑,配 筋：可配筋；可不配筋；預(yù)應(yīng)力（預(yù)

5、制）； 截面形式：圓形、方形 、三角形（預(yù)制)、實(shí)心、 空心（預(yù)制） 。,2.鋼樁：,形狀：鋼管樁與H形樁。,特點(diǎn)：抗彎壓，宜施工，造價(jià)高，腐蝕。,用兩種材料組合而成的樁,如鋼管內(nèi)填砼組合，上部鋼管下部砼組合等。,工藝,3.復(fù)合材料樁：,三、樁的施工工藝簡介,（一）預(yù)制樁,預(yù)制種類：,斷面尺寸：300mm300mm 550 mm550mm,方形樁,三角形樁,空心樁,適合靜壓法 施工,適合軟土層，增加 側(cè)面積與摩阻力。,減小擠土效應(yīng)，砂土 地基中空腔射水助沉 400500，壁厚 80mm，長812m。,敞口管樁,鋼筋砼樁,預(yù)制樁接頭工藝：,漿錨接頭：用硫磺膠泥或環(huán)氧樹脂制成黏合劑， 樁體上留插筋

6、下留插孔，漿錨結(jié)合。,焊接接頭：每段端部預(yù)埋角鋼或鋼板，施工時(shí) 上下段對(duì)接，用扁鋼貼焊成整體。,法蘭盤接頭：預(yù)埋管法蘭盤螺栓連接或焊接。,漿錨接頭,焊接接頭,法蘭盤接頭,預(yù)埋件,法蘭盤,內(nèi)插管,貼板,預(yù)應(yīng)力鋼筋砼樁（預(yù)制樁）,特點(diǎn)：利用樁的主筋作預(yù)應(yīng)力張拉鋼筋，通 過預(yù)應(yīng)力減小樁身砼的拉應(yīng)力和彎拉 應(yīng)力，提高抗沖擊力、抗彎能力。,鋼樁,特點(diǎn)：強(qiáng)度高，抗沖擊疲勞，貫入能力強(qiáng)， 便于加工運(yùn)輸，擠土效應(yīng)小，但， 造價(jià)高宜腐蝕，慎重選用。,圓形管樁,H形樁,2.沉樁施工工藝,錘擊式,錘擊方式,蒸汽錘 柴油錘 液壓錘,特點(diǎn),產(chǎn)生振動(dòng)、擠土、噪音； 引起地面附加沉降或隆起； 應(yīng)采取監(jiān)控與防護(hù)措施； 適于松

7、軟土質(zhì)和空曠地區(qū)。,靜壓式,采用液壓或機(jī)械方法對(duì)樁頂施加靜壓沉樁。,特點(diǎn)：無振動(dòng)和噪音，適于軟土地帶城區(qū)。,振動(dòng)式,采用振動(dòng)錘使樁周圍土受擾動(dòng)或液化， 地基強(qiáng)度與阻力降低而沉樁入土，有噪音與擠土影響。,（二）灌注樁,灌注樁系指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基中成孔并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而成的樁。,減少施工工序，樁不用承受彎折與錘擊應(yīng)力，節(jié)省鋼材和造價(jià)，對(duì)基巖起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。,地下“隱蔽”施工質(zhì)量不易保證。,優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,1.沉管灌注樁,沉管方法：錘擊、振動(dòng)、靜壓均可,施工程序,就位,沉管,澆筑,振動(dòng) 拔管,澆灌 放鋼筋籠,成型,優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低，管內(nèi)無

8、水作業(yè)樁身砼質(zhì)量好； 缺點(diǎn)：產(chǎn)生縮頸、夾土、斷樁，因擠土效應(yīng) 相鄰樁可能破壞。 防治措施： 控制拔管速度，快振慢拔； 合理選擇打樁順序：“跳打”；采用“復(fù)打法”。,2.鉆孔灌注樁：,護(hù)筒,指用機(jī)械方法取土成孔灌注樁,施工程序 濕作業(yè)法,就位,成孔,澆筑,鋼筋籠 放導(dǎo)管,成型,鉆頭,泥漿,鉆桿,泥漿泵,鉆機(jī),導(dǎo)管,鋼筋籠,砼,澆注漏斗,濕作業(yè)法適用于地下水位較高的地質(zhì)條件； 干作業(yè)法適用于地下水位以上干土層樁基。,優(yōu)點(diǎn)：無擠土、無振動(dòng)、噪音小，對(duì)鄰近 建筑物影響小，城區(qū)高層建筑常用。 缺點(diǎn)：泥漿沉淀不易清除，承載力降低， 沉降量增大。 防治措施：澆灌前清底，夯填或注水泥漿。 尺寸：一般60080

9、0mm，較大3000mm。,3.挖孔灌注樁：,指用人工方法挖掘成孔（護(hù)壁：砼）， 安放鋼筋籠，灌注混凝土而成的樁。,優(yōu)點(diǎn)：可直接鑒別檢驗(yàn)成孔質(zhì)量， 干作業(yè)，樁身質(zhì)量易保證無擠土效 應(yīng)影響，施工簡單，造價(jià)低。,活瓣圓臺(tái)形模板,適用條件：粘性土和地下水位較低 的條件，忌在含水砂層中施工，防 止產(chǎn)生流砂塌孔。宜做大直徑樁， 單樁承載力大。,缺點(diǎn)：勞動(dòng)條件差。,四、樁及樁基礎(chǔ)的構(gòu)造要求,1.摩擦型樁中心距3d，擴(kuò)底灌注樁中心距3D； 2.擴(kuò)底直徑D3d（樁身直徑）； 3.樁進(jìn)入持力層深度為13d，嵌巖灌注樁嵌入硬 質(zhì)巖層深度0.5m； 4.布置樁時(shí)，樁基承載力合力點(diǎn)應(yīng)與荷載標(biāo)準(zhǔn)組合 合力作用點(diǎn)重合；

10、5.預(yù)制樁混凝土C30，灌注樁C20，預(yù)應(yīng)力樁 C40； 6.樁的主筋應(yīng)按計(jì)算確定。打入式預(yù)制樁最小配筋 率0.8%，靜壓式預(yù)制樁最小配筋率0.8%，灌注 樁最小配筋率0.20.65%（小徑取大值）。,7.配筋長度：按計(jì)算確定，同時(shí)考慮地形地質(zhì)條件 情況； 8.樁頂嵌入承臺(tái)內(nèi)的長度 50mm，主筋深入承臺(tái) 內(nèi)的錨固長度：(HPB235級(jí))30d（主筋直徑）， （HRB335、400級(jí)）30d（主筋直徑）。,第二節(jié) 樁的承載力,一、單樁豎向承載力,樁基破壞類型,樁材料強(qiáng)度：端承樁控制因素,地基承載力：主要控制因素,單樁承載力特征值確定規(guī)定：,1.單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載 荷試驗(yàn)確定

11、，試樁數(shù)1%總數(shù)，且3根；,2.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為丙級(jí)的建筑物，單樁承載力 特征值可由靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)參數(shù)確定；,3.初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按公式估算。,（一）靜載荷試驗(yàn),試驗(yàn)裝置：,錨樁反力裝置,壓重平臺(tái)反力裝置,單樁豎向極限承載力：,(1)Qs曲線有明顯陡降段時(shí)，取陡降點(diǎn)Qu 。,(2)Qs曲線呈緩變形時(shí)， 取s=40mm所對(duì)應(yīng)的Qu 。,單樁豎向承載力特征值：,Ra= Qu /2,（二）靜力觸探法,靜力觸探試驗(yàn),qc,fsi,Quk =uLiifsi +qcAp,預(yù)制單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：,fsi 樁側(cè)摩阻力平均值；,qc樁端阻力平均值；,樁端阻力修正系數(shù)；,i 第i層土摩阻力修正系數(shù)；,u

12、樁身周長；,Li第i層土內(nèi)樁身長度。,（三）按經(jīng)驗(yàn)公式估算,用于初估單樁承載力特征值及樁數(shù)：,Quk =Qsk+Qpk=upliqsik +qpkAp,qsik 樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；,qpk樁端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；,單樁承載力特征值：,Ra= Qu /2,1.按單樁極限承載力確定單樁承載力特征值,2.按土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)確定單樁承載力特征值,Ra =upliqsia +qpaAp,（四）樁身材料驗(yàn)算,1.鋼筋混凝土樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值,Q=（fcAp +fyAs),fc樁身混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；,fy主受力鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；,Ap 、As樁身及樁縱向鋼筋斷面積；,樁縱向彎曲系數(shù)，一般=

13、1.0， 高承臺(tái)樁=0.251.0 。,2.混凝土樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值,QcfcAp,c工作條件系數(shù)，預(yù)制取0.75， 灌注取0.60.7。,二、單樁水平承載力,單樁水平承載力取決于樁的材料與斷面尺寸、 入土深度、土質(zhì)條件及樁頂約束條件等因素。,樁水平承載力一般通過現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)確定， 亦可用理論方法確定。,三、單樁抗拔承載力,高聳建（構(gòu)）筑物、受地下水浮力作用的地下結(jié)構(gòu)物等樁基受上拔力作用。,單樁抗拔承載力由抗拔靜載荷試驗(yàn)確定。,四、群樁豎向承載力,（一）群樁的特點(diǎn),(a)單樁受力,(b)群樁受力,當(dāng)樁距較小時(shí)，樁間 摩擦力疊加，承載作 用相互削減； 樁端應(yīng)力疊加，地基 受力大； 結(jié)論：群樁

14、承載力小 于單樁承載力之和。,N,G0,W0,h,l,a,a0,b,b0,（二）群樁地基承載力驗(yàn)算,把群樁連同周圍土體作為一實(shí)體深基礎(chǔ)來分析。,Pl+h=(l+h)+ (N+G0+W0)/ab faz,G0、W0承臺(tái)及樁體的超重,（超過同體積土重部分）,各土層摩擦角平均值,a=a0+2ltan/4,b=b0+2ltan/4,（三）群樁地基軟弱下臥層驗(yàn)算,當(dāng)樁端持力層下存在軟弱下臥層時(shí)，必須驗(yàn)算其強(qiáng)度是否滿足要求。計(jì)算方法同淺基礎(chǔ)。,（四）群樁地基沉降計(jì)算與變形驗(yàn)算,將群樁地基作為一實(shí)體深基礎(chǔ)來分析； 采用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合，不計(jì)風(fēng)載與 地震荷載； 變形特征：沉降量、沉降差、傾斜與 水平位移。,

15、第三節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)要求,1.樁基有足夠的豎向與水平承載力； 2.樁基的沉降與水平位移在允許范圍內(nèi)； 3.樁身撓曲在允許范圍內(nèi)； 4.設(shè)計(jì)方案在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上應(yīng)合理可行。,設(shè)計(jì)步驟,1.調(diào)研、搜集設(shè)計(jì)資料； 2.確定樁基持力層； 3.選定樁材、樁型、尺寸、確定基本構(gòu)造； 4.計(jì)算并確定單樁垂直承載力； 5.初擬樁的平面布置和數(shù)量； 6.擬定承臺(tái)尺寸和底面高程； 7.驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 8.繪結(jié)構(gòu)施工圖。,一、設(shè)計(jì)資料的收集,1.上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸、構(gòu)造和使用要求； 2.工程地質(zhì)勘察報(bào)告； 3.當(dāng)?shù)亟ú呐c施工能力、條件（包括施工機(jī) 具、方法、經(jīng)驗(yàn)等）； 4.施工場(chǎng)地及周圍環(huán)境（包括交通、進(jìn)出場(chǎng)

16、 條件、周圍建筑要求、環(huán)境要求等）。,二、樁型、樁身斷面尺寸及樁長的選擇,（一）樁型的選擇,考慮因素：,1.荷載大小及性質(zhì)； 2.工程地質(zhì)條件； 3.施工條件。,選擇要求：,1.樁型； 2.施工工藝； 3.工期要求； 4.樁型特點(diǎn)的利用。,1.經(jīng)濟(jì)合理； 2.安全適用。,（二）樁斷面尺寸的選擇,1.混凝土灌注樁,斷面形式：圓形,沉管灌注樁直徑：300500mm； 鉆孔灌注樁直徑：5001200mm； 擴(kuò)底鉆孔灌注樁：擴(kuò)底直徑12d.,擴(kuò)底鉆孔灌注樁,2.混凝土預(yù)制樁,斷面形式：方形、圓形、三角形等,斷面尺寸：550mm,3.樁長的選擇,考慮因素：主要樁端持力層選擇，同時(shí)考慮 樁的材料及施工工藝

17、。,樁端持力層選擇：較硬土層,樁端全截面進(jìn)入持力層深度： 粘性土、粉土：2d； 砂土：1.5d； 碎石土：1d。,有軟弱下臥層時(shí)樁基下持力層厚度：4d,嵌巖樁嵌入巖層深度： 0.5m,端承樁,摩擦樁,考慮因素：承載力與沉降量,注意：,1.同一種建筑物盡量采用同一種樁； 2.除落在巖面上的樁，樁端間高差d； 3.摩擦型樁，樁端間高差l/10； 4.高層及荷載大的建筑物宜用大樁徑(挖孔)。,三、樁的平面布置,（一）墻下樁基,1.樁的最小中心距：3d（一般34d)； 2.盡量使群樁形心與荷載重心重合； 3.縱橫墻交接處宜布置樁。,墻下樁的平面布置,單排布置,雙排布置,交叉布置,墻角布置,（二）獨(dú)立樁基,1.樁的最小中 心距：3d （一般34d) ； 2.邊樁距承臺(tái) 邊緣：d。,柱下獨(dú)立承臺(tái)樁的平面布置,二樁布置,三樁布置,四樁布置,六樁布置,四、樁數(shù)的確定,承受豎向中心荷載的樁基，可按下式計(jì)算樁數(shù)：,承受豎向偏心荷載的樁基,Fk標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，承臺(tái) 頂面豎向力； Gk承臺(tái)及上覆土自重； Ra單樁豎向承載力； n樁基中的