基礎工程05樁基礎PPT學習教案

1、會計學1基礎工程基礎工程05樁基礎樁基礎圖圖4.14.1樁基礎的應用樁基礎的應用4.1 4.1 類型及適用條件類型及適用條件第1頁/共80頁圖圖4.2 4.2 單樁、群樁基礎、基樁單樁、群樁基礎、基樁4.1 4.1 類型及適用條件類型及適用條件第2頁/共80頁組成：組成：基樁和連接于樁頂?shù)某信_?；鶚逗瓦B接于樁頂?shù)某信_。作用：作用：將上部結構荷載通過將上部結構荷載通過承臺承臺傳傳遞給樁基礎，再由樁傳遞到遞給樁基礎，再由樁傳遞到地基土地基土（持力層）（持力層） 。特點：特點：承載力高、穩(wěn)定性好、沉降承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機械化施工、適量小而均勻、便于機械化施工、適應性強。應性強。

2、4.1.1 4.1.1 組成、作用與特點組成、作用與特點圖圖4.3 4.3 低承臺樁基示意圖低承臺樁基示意圖第3頁/共80頁n 按承載性狀分按承載性狀分( (荷載傳遞方式荷載傳遞方式) ) ：摩擦樁與端承樁摩擦樁與端承樁n 按施工方法分：按施工方法分： 預制樁（混凝土預制樁、鋼樁、木樁）預制樁（混凝土預制樁、鋼樁、木樁） 灌注樁（沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁）灌注樁（沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁）n 按樁的設置效應分：按樁的設置效應分： 擠土樁、部分擠土樁、部分擠擠土樁、部分擠土樁、部分擠土樁土樁4.1.2 4.1.2 樁基的分類樁基的分類第4頁/共80頁摩擦型樁摩擦型樁摩摩 擦擦

3、 樁樁端承摩擦樁端承摩擦樁端承型樁端承型樁端端 承承 樁樁摩擦端承樁摩擦端承樁第5頁/共80頁n 傳力方式傳力方式n 樁側及樁端土層不同樁側及樁端土層不同n 沉降量大?。阂话隳Σ列蜆冻两递^大，而端承型樁沉降量大小：一般摩擦型樁沉降較大，而端承型樁 沉降較小。沉降較小。n 群樁效應：一般摩擦型樁群樁效應大，端承型樁群群樁效應：一般摩擦型樁群樁效應大，端承型樁群樁效應小。樁效應小。第6頁/共80頁第7頁/共80頁第8頁/共80頁第9頁/共80頁按樁的設置效應分類按樁的設置效應分類第10頁/共80頁第11頁/共80頁4.2.1 4.2.1 預制樁的施工預制樁的施工圖圖4.4 4.4 吊點位置及樁身彎

4、距圖吊點位置及樁身彎距圖a a）兩吊點；）兩吊點；b b）單吊點）單吊點20.0214ABABMMMql20.0429CCDMMql第12頁/共80頁4.2.1 4.2.1 預制樁的施工預制樁的施工第13頁/共80頁打入第一節(jié)樁體打入第一節(jié)樁體電焊接樁電焊接樁打入末節(jié)樁體打入末節(jié)樁體n 插插：FlashFlash動畫動畫第14頁/共80頁第15頁/共80頁4.2.2 4.2.2 灌注樁的施工灌注樁的施工第16頁/共80頁( e )( f )( d )( c )( b )( a )圖圖4.54.5 沉管灌注樁的施工程序示意沉管灌注樁的施工程序示意（a a）打樁機就位；（）打樁機就位；（b b）

5、沉管；（沉管；（c c） 澆灌混凝土；（澆灌混凝土；（d d） 邊拔管，邊拔管，邊振動；（邊振動；（e e） 安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；（安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；（f f） 成型成型第17頁/共80頁：設備簡單、打樁進度快、成本低設備簡單、打樁進度快、成本低。在土層軟、硬交界處或軟弱土層處易發(fā)生在土層軟、硬交界處或軟弱土層處易發(fā)生 縮頸、斷樁現(xiàn)象。縮頸、斷樁現(xiàn)象。n 復打復打澆灌混凝土并拔管后，立即在原位再次澆灌混凝土并拔管后，立即在原位再次沉管及澆灌混凝土；沉管及澆灌混凝土；n 反插法反插法灌滿混凝土后，先振動再拔管，一般灌滿混凝土后，先振動再拔管，一般拔拔0.51.0m，再反插，再反

6、插0.30.5m。 分單打、復打、反插三種施工方法。分單打、復打、反插三種施工方法。第18頁/共80頁第19頁/共80頁鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁-護筒埋護筒埋設設護筒的作用護筒的作用1 1）固定樁位，并作鉆孔導向；）固定樁位，并作鉆孔導向；2 2）保護孔口，防止孔內土層坍塌）保護孔口，防止孔內土層坍塌3 3）隔水，穩(wěn)固孔壁。）隔水，穩(wěn)固孔壁。第20頁/共80頁泥漿制備與運輸泥漿制備與運輸：膨脹土或高塑性粘土現(xiàn)場加水攪拌，比重膨脹土或高塑性粘土現(xiàn)場加水攪拌，比重1.11.15，粘度為，粘度為1025s，含砂率小于，含砂率小于6，膠體率大于，膠體率大于95。a)產(chǎn)生懸浮液壓力，防止坍孔；產(chǎn)生懸浮液壓力

7、，防止坍孔；b)在孔壁形成一層膠泥，護壁，并切斷孔內外水位，穩(wěn)定孔在孔壁形成一層膠泥，護壁，并切斷孔內外水位，穩(wěn)定孔內水位；內水位；c)具有浮渣作具有浮渣作用。用。第21頁/共80頁圖圖 4.6 4.6 沖擊鉆機示意圖沖擊鉆機示意圖1 1滑輪；滑輪；2 2主桿；主桿；3 3拉索；拉索；4 4斜斜撐；撐；5 5卷揚機；卷揚機；6 6墊木；墊木；7 7鉆頭鉆頭n 旋轉鉆進旋轉鉆進n 沖擊鉆進沖擊鉆進n 沖抓鉆進沖抓鉆進第22頁/共80頁圖圖4.84.8反循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝反循環(huán)泥漿循環(huán)成孔工藝1 1鉆頭；鉆頭；2 2泥漿循環(huán)方向；泥漿循環(huán)方向；3 3沉淀池；沉淀池；4 4泥漿池；泥漿池；5 5泥

8、漿泵；泥漿泵；6 6砂石泵；砂石泵；7 7水龍水龍頭；頭；8 8鉆桿；鉆桿；9 9鉆機回轉裝置鉆機回轉裝置鉆進方法鉆進方法 1 1鉆頭；鉆頭；2 2泥漿循環(huán)方向泥漿循環(huán)方向；3 3沉淀池；沉淀池；4 4泥漿池；泥漿池；5 5泥漿泵；泥漿泵；6 6砂石泵；砂石泵；7 7水龍水龍頭；頭；8 8鉆桿；鉆桿；9 9鉆機回轉裝置鉆機回轉裝置第23頁/共80頁目的目的除去孔底沉渣，保證孔底砼質量及樁的承載力除去孔底沉渣，保證孔底砼質量及樁的承載力。方法方法n 抽漿清孔：抽漿清孔：用空氣吸泥機吸出含鉛渣的泥漿。用空氣吸泥機吸出含鉛渣的泥漿。n 換漿清孔：換漿清孔：正、反循環(huán)在鉆孔完成后不停鉆、不進尺。正、反

9、循環(huán)在鉆孔完成后不停鉆、不進尺。n 掏渣清：掏渣清：孔用掏渣筒掏清孔內粗粒鉛渣?？子锰驮蔡颓蹇變却至ｃU渣。 繼續(xù)循環(huán)換漿清渣。繼續(xù)循環(huán)換漿清渣。 要求：要求：孔底孔底0.5m內；內；1.25；含砂率；含砂率8；粘度；粘度28s。第24頁/共80頁水下混凝土灌注水下混凝土灌注直升導管法直升導管法第25頁/共80頁注意事項注意事項第26頁/共80頁原理原理采用人工或機械挖掘成孔，逐段邊開挖邊支護，達所需深度采用人工或機械挖掘成孔，逐段邊開挖邊支護，達所需深度后再進行擴孔，利用鉆（沖）孔機具鉆土成孔，然后清除孔后再進行擴孔，利用鉆（沖）孔機具鉆土成孔，然后清除孔底殘渣，安裝鋼筋籠，澆灌混凝土。底殘

10、渣，安裝鋼筋籠，澆灌混凝土。4-2-3 4-2-3 人工挖孔樁人工挖孔樁第27頁/共80頁柱插筋插筋 箍筋8200 加勁筋162000扶壁200_ 主筋222220002600600 600140016001230021000圖圖4.10 4.10 人工挖孔樁示例人工挖孔樁示例第28頁/共80頁人工挖孔樁人工挖孔樁第29頁/共80頁第30頁/共80頁第31頁/共80頁所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)計算所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)計算 樁基尚應進行變形驗算樁基尚應進行變形驗算 樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物（豎向沉降）樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物（豎向沉降） 樁端持力層為粘性土、

11、粉土或存在軟弱下臥層的一級樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建建 筑樁基（豎向沉降）筑樁基（豎向沉降） 承受較大水平荷載或對水平變位要求嚴格的一級建筑承受較大水平荷載或對水平變位要求嚴格的一級建筑樁樁 基（水平變位）基（水平變位）第32頁/共80頁n樁的樁的荷載傳遞過程荷載傳遞過程實質上就是實質上就是樁側摩阻力與樁端樁側摩阻力與樁端阻力逐步發(fā)揮的過程。阻力逐步發(fā)揮的過程。4.3.1 4.3.1 樁的荷載傳遞過程樁的荷載傳遞過程第33頁/共80頁( a )中密土層( b )巖層軟弱土層QQ4.3.1 4.3.1 樁的荷載傳遞過程樁的荷載傳遞過程 圖圖4.114.11a.a.摩擦樁；摩

12、擦樁； b. b. 端承樁端承樁第34頁/共80頁n 土的性質：土的性質：如抗剪強度（如抗剪強度（c, j j） 決定摩阻力的可能決定摩阻力的可能最大值最大值n樁土相對位移樁土相對位移 決定摩阻力的發(fā)揮程度決定摩阻力的發(fā)揮程度n時間因素：時間因素：土的固結隨土的固結隨t增加向下部轉移。增加向下部轉移。 決定摩阻決定摩阻力發(fā)揮的時間力發(fā)揮的時間n樁的剛度：樁的剛度：影響樁周應力的分布。影響樁周應力的分布。n土中的應力狀態(tài)：土中的應力狀態(tài)：主要指側向壓力主要指側向壓力n施工方法：施工方法：a)擠土樁；擠土樁；b)非擠土樁。非擠土樁。第35頁/共80頁sZQoQsoZQosQs壓曲oQsZsooQ圖

13、圖4.124.12壓曲破壞壓曲破壞圖圖4.134.13整體剪切破壞整體剪切破壞圖圖4.144.14刺入破壞刺入破壞壓曲破壞：壓曲破壞：沉降量很小，樁端阻為主，樁材控制承載力，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；穿越軟弱土層的小直徑樁和嵌巖樁屬于此類；整體剪切：整體剪切：沉降量較大，樁端阻為主，樁端樁側土控制沉降量較大，樁端阻為主，樁端樁側土控制承載力，打入式短樁、鉆孔短承載力，打入式短樁、鉆孔短 樁屬于此類；樁屬于此類；刺入破壞：刺入破壞：沉降量大，樁側阻為主，樁頂容許沉降控制沉降量大，樁側阻為主，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

14、類。承載力，一般情況下的鉆孔灌注樁屬于此類。 4.3.2 4.3.2 單樁的破壞模式單樁的破壞模式第36頁/共80頁：當樁周土相對于樁身下沉時產(chǎn)生的摩阻力為負摩阻力。當樁周土相對于樁身下沉時產(chǎn)生的摩阻力為負摩阻力。 4.3.3 4.3.3 樁側負摩阻力樁側負摩阻力正摩擦負摩擦圖圖4.15 4.15 摩阻力示意圖摩阻力示意圖第37頁/共80頁產(chǎn)生負摩阻力的條產(chǎn)生負摩阻力的條件件填土圖圖4.4.6 6 住宅樓建于有新填土住宅樓建于有新填土的斜坡上的斜坡上 第38頁/共80頁第39頁/共80頁樁側土下沉曲線樁下沉曲線樁底下沉摩阻力分布曲線中性點位置的確定中性點位置的確定中性點的位置取決于中性點的位置

15、取決于樁樁土間的相對位移土間的相對位移：當樁側壓縮變形大，樁當樁側壓縮變形大，樁地下土層堅硬，抗下沉量地下土層堅硬，抗下沉量小，小，下移；下移；反之，中性點位置上移。反之，中性點位置上移。圖圖4.17 4.17 單樁在產(chǎn)生負摩阻力單樁在產(chǎn)生負摩阻力時的荷載傳遞時的荷載傳遞第40頁/共80頁減小負摩阻力的措施減小負摩阻力的措施第41頁/共80頁n 按樁材強度確定按樁材強度確定n 按靜載試驗確定按靜載試驗確定n 按土的抗剪強度指標確定按土的抗剪強度指標確定n 按靜力觸探法確定按靜力觸探法確定n 按經(jīng)驗公式確定按經(jīng)驗公式確定 國標國標： 路橋路橋：n 按動力試樁法確定按動力試樁法確定00221 (3

16、)2i iPUlmKhapapsia iRq Auq l第42頁/共80頁按樁材強度確定按樁材強度確定 0.90()cdsdsPfAfAj)(gypccAfAfRjfcd 砼軸心抗壓強度設計值；砼軸心抗壓強度設計值； fsd縱向鋼筋抗壓強度設計值；縱向鋼筋抗壓強度設計值；A樁身截面積，當縱向筋的配筋率大于樁身截面積，當縱向筋的配筋率大于3%時時， A應改為應改為An=AAs；As全部縱向鋼筋的截面積；全部縱向鋼筋的截面積； 第43頁/共80頁ppkisikppkskukAqlquQQQ按經(jīng)驗公式確定按經(jīng)驗公式確定 ppkpsisiksippkskukAqlquQQQprcprrcrpisiks

17、ipukAfhfulquQ一般預制樁與一般預制樁與中小直徑灌注樁中小直徑灌注樁大直徑樁大直徑樁嵌巖樁嵌巖樁800mm為界為界第44頁/共80頁摩擦樁摩擦樁n 打入樁打入樁21RiiiAlUP li承臺底面或局部（最大）沖刷線以下各土層的厚度；承臺底面或局部（最大）沖刷線以下各土層的厚度；i與與li對應的樁側各土層的單位面積極限摩阻力；對應的樁側各土層的單位面積極限摩阻力； A樁底面積；樁底面積； R樁底處土的極限承載力；樁底處土的極限承載力； i、振動下沉對樁側摩阻力與樁端阻力的影響系數(shù)。振動下沉對樁側摩阻力與樁端阻力的影響系數(shù)。按經(jīng)驗公式確定按經(jīng)驗公式確定第45頁/共80頁鉆孔灌注樁鉆孔灌注

18、樁 u樁周長，樁周長， (旋轉鉆增大旋轉鉆增大35cm；沖擊鉆增大；沖擊鉆增大510cm；沖抓鉆增大；沖抓鉆增大1020cm)；考慮基樁長徑比的修正系數(shù)；考慮基樁長徑比的修正系數(shù)； 清底系數(shù)；清底系數(shù)； 樁端處土的容許承載力；樁端處土的容許承載力；h樁底埋深，有沖刷時從一般沖刷線算起，取值應樁底埋深，有沖刷時從一般沖刷線算起，取值應40m；A按按設計直徑設計直徑計算。計算。 )3(212200hKAmluPiiUdddd成成鉆，0m00m第46頁/共80頁柱樁：柱樁：c1,c2視清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數(shù)；視清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數(shù)；U樁身嵌入基巖部分的截面周長，對于

19、鉆孔樁和管柱按樁身嵌入基巖部分的截面周長，對于鉆孔樁和管柱按設計設計直徑直徑采用；采用；Ra天然濕度巖石單軸極限抗壓強度天然濕度巖石單軸極限抗壓強度(試件高徑比相等，直徑試件高徑比相等，直徑710cm)。arRUhcAcP)(21路橋專業(yè)路橋專業(yè)按經(jīng)驗公式確定按經(jīng)驗公式確定 第47頁/共80頁第48頁/共80頁加壓( a )試驗樁沉降觀測點千斤頂 錨樁（四根）主梁次梁試驗樁( b )支墩千斤頂加壓沉降觀測點重物圖圖4.18 靜載實驗裝置靜載實驗裝置第49頁/共80頁直接堆載直接堆載錨樁反力梁法錨樁反力梁法錨樁：d=1.8m橫梁：1.7m2.7m第50頁/共80頁第51頁/共80頁n每級卸載為加

20、載時的兩倍。每級卸載為加載時的兩倍。n卸載時，每級荷載維持卸載時，每級荷載維持1h，按第，按第15、30、60min測讀測讀樁頂沉降量；卸載至零后測讀樁頂殘余沉降量，維持樁頂沉降量；卸載至零后測讀樁頂殘余沉降量，維持3h，測讀時間為第，測讀時間為第15、30min，以后每隔，以后每隔30min測讀一測讀一次。次。 卸載觀測卸載觀測第52頁/共80頁Qu=1500kN樁頂下沉量s(mm204844402836322412Qu=780kN081612420樁頂荷載Q(10kN)40 60 80 100 120 140 160圖圖4.19 4.19 單樁單樁Q-sQ-s曲線曲線第53頁/共80頁按動

21、力試樁法確定按動力試樁法確定 第54頁/共80頁水平承載力水平承載力n 基本概念基本概念 n 計算公式計算公式0032zxxHMxABEIEI00zMMHMAM B第55頁/共80頁百分表墊塊500千斤頂球鉸百分表基準樁基準梁單樁水平承載力確定單樁水平承載力確定圖圖4.4.0 0 單樁水平靜載單樁水平靜載荷實驗裝置荷實驗裝置第56頁/共80頁第57頁/共80頁水平極限承載力的確定水平極限承載力的確定兩個特征點對應的樁頂水平荷載稱為兩個特征點對應的樁頂水平荷載稱為臨界荷載臨界荷載Hcr和和極限荷載極限荷載Hu圖圖4.21 4.21 單樁單樁H H0 0 x x0 0/ / H H0 0曲線曲線圖

22、圖4.22 4.22 單樁單樁H H0 0g g曲線曲線第58頁/共80頁z( a )n=0Q0M0 x( d )n=0.5( b )n=1( c )n=0Ztkhzkh=mzkh=cz1/2Zt我國多采用線彈性地基反力法。假設我國多采用線彈性地基反力法。假設x與樁的水平位移與樁的水平位移x成正比。成正比。關鍵在于如何假定土體的抗力系數(shù)沿深度的關鍵在于如何假定土體的抗力系數(shù)沿深度的變化規(guī)律，可分為變化規(guī)律，可分為： (a)常數(shù)法；常數(shù)法；(b)k法；法；(c)m法；法；(d) c法法圖圖4.23 4.23 地基水平抗力稀疏的分布圖示地基水平抗力稀疏的分布圖示第59頁/共80頁f1f11 m1.

23、50.51 mkddbkddn 計算樁身抗彎剛度計算樁身抗彎剛度EI時，對于鋼筋混凝土樁，可取時，對于鋼筋混凝土樁，可取EI 0.67EcIo，其中其中Ec為混凝土的彈性模量；為混凝土的彈性模量；Io為樁身換為樁身換算截面慣性矩。算截面慣性矩。n 如無試驗資料時，地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)如無試驗資料時，地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值可參考表值可參考表4.12選取。選取。 第60頁/共80頁zM +DMdzzzoq=b1q(x,z)Q+dQP(z)+dPP(z)Q-dxMx在基樁中取一微元體，通在基樁中取一微元體，通過平衡方程，可得到撓曲過平衡方程，可得到撓曲微分方程微分方程 ：采用冪級數(shù)求解

24、采用冪級數(shù)求解：42042dd( )ddxxEINp zzz 00320020000 zxxzzMMzQQHMxABEIEIHMABEIEIHxAM BVH AM Bjjj位移轉角彎矩剪力圖圖4.24 4.24 微元體受力示意圖微元體受力示意圖 相關系數(shù)查表可得相關系數(shù)查表可得。第61頁/共80頁巖石巖石土圖圖4.25 4.25 群樁效應群樁效應 4.5.1 4.5.1 群樁效應群樁效應第62頁/共80頁4.5.2 4.5.2 群樁的荷載傳遞特性群樁的荷載傳遞特性第63頁/共80頁群樁基礎計群樁基礎計算算群樁的工作特點群樁的工作特點 應力迭加應力迭加 群樁效應群樁效應承臺下土對荷載的分擔作用承臺下土對荷載的分擔作用復合樁基復合樁基: : 由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基。由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基。條條 件件: : 樁及樁間土整體下沉，保證承臺底不脫空。樁及樁間土整體下沉，保證承臺底不脫空。特特 性性: : 承臺底分擔荷載的作用隨樁群相對于地基土向承臺底分擔荷載的作用隨樁群相對于地基土向下位移幅度的加大而增強，樁身彈性壓縮產(chǎn)生下位移幅度的加大而增強，樁身彈性壓縮產(chǎn)生樁土相對