哈工大土力學(xué)樁基礎(chǔ)

1、第八章 樁基礎(chǔ) 8.1 概述一、樁基的組成由設(shè)置在土中的若干根桿件和其中的連接件（承臺(tái)）組合在一起其同受力的一種基礎(chǔ)形式。常用于淺層土體條件不好、承載力不能滿足或?qū)ψ冃斡刑厥庖蟮那闆r下；軟土硬土承臺(tái)樁二、樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)樁基礎(chǔ)承載力高、變形小，即可承受豎向向下的荷載，也可以承受豎向向上的荷載、亦可承受水平力。常用在下列場合：1.不允許地基有過大沉降和不均勻沉降的高層建筑物和其 它重要建筑物；2.重型工業(yè)廠房和荷載過大的建筑物；如倉庫、料倉等；軟土3.對煙囪、輸電塔等高聳結(jié)構(gòu)物，宜采用樁基礎(chǔ)承受較大的上拔力和水平力或用于防止傾斜等；4.對精密或大型設(shè)備的基礎(chǔ)，需要減小基礎(chǔ)的振幅、減弱基礎(chǔ)振動(dòng)對結(jié)構(gòu)

2、的影響、或應(yīng)控制沉降或沉降速率時(shí)；5.軟弱地基上或某些特殊土中的各類永久性建筑物或以樁基作為地震區(qū)結(jié)構(gòu)的抗震措施時(shí)；也就是說：樁除了能上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到持力層外，還可抵抗上拔力和傾覆力、亦是抗地震液化的重要手段；同時(shí)，樁基礎(chǔ)的變形很小，可以作為對變形有特殊要求的建筑物或者是對變形有特殊要求的設(shè)備基礎(chǔ)。 8.2 樁的類型目前，建筑工程中遇到的都是低承臺(tái)下的豎直樁。而道路、橋梁中多用高承臺(tái)樁，當(dāng)水平荷載過大、僅靠豎直樁承受有困難時(shí)，也可將部分樁斜向設(shè)置，形成抗側(cè)向力的樁。低承臺(tái)樁高承臺(tái)樁帶斜樁的高承臺(tái)樁一、按施工方法分預(yù)制樁1.鋼筋混凝土預(yù)制樁普通鋼筋混凝土預(yù)制樁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁其優(yōu)點(diǎn)是施工

3、質(zhì)量易保證，樁的承載能力較高；缺點(diǎn)是浪費(fèi)鋼材和混凝土；錘擊法施工時(shí)，噪聲大，影響周圍環(huán)境。斷面形狀；圓形多邊形矩形國內(nèi)采用的多為等截面豎直樁前蘇聯(lián)在上個(gè)世紀(jì)的70年代錐形樁螺旋樁預(yù)制樁的接樁（長）現(xiàn)場預(yù)制時(shí)，每節(jié)樁的樁長L2530m 打樁架高度限制工廠預(yù)制時(shí)，每節(jié)樁的樁長L12m運(yùn)輸車輛和現(xiàn)場道路狀況限制單節(jié)樁長不夠時(shí)，現(xiàn)場接樁QQQ打擴(kuò)樁施工示意圖鋼板、角鋼焊接法現(xiàn)場地面法蘭盤連接法現(xiàn)場地面硫磺膠泥錨固法現(xiàn)場地面現(xiàn)場地面鋼板、套筒插銷連接法硫磺：水泥：砂：780建筑膠 44：11：44：1鋼筋混凝土預(yù)制樁的吊裝與吊立兩點(diǎn)吊裝qM1M1M2M1=M2 =0.0214K.q.L2q樁每延米自重；

4、K吊裝動(dòng)力系數(shù)，常取K=1.31.5；0.207L0.207LL一點(diǎn)吊立qM1M2M1=M2 =0.0429K.q.L2q樁每延米自重；K吊裝動(dòng)力系數(shù)，常取K=1.31.5；0.293LL2.鋼樁常用的有開口或閉口鋼管樁以及H型樁，鋼管樁的直徑一般為250mm1200之間，長度從十幾米到幾十米。3.木樁樁長常為46m，尾徑一般，為防止腐爛，樁頂應(yīng)打入水下至少0.5m。灌注樁在設(shè)計(jì)位置上用機(jī)械直接開孔、放鋼筋籠、澆混凝土而成。這種樁的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省鋼筋，不需要考慮吊裝、吊立、沉樁等要求，只需根據(jù)使用期間的內(nèi)力配筋即可，樁長任意，不需要截樁，施工方便，受季節(jié)性干擾小，冬季、雨季均可施工。從施工方法上看

5、，大體上可分為沉管樁和鉆、沖、挖孔灌注樁兩大類。1.沉管灌注樁地 面把一個(gè)帶有活瓣的鋼管或帶有預(yù)制塞頭的的鋼管,靠錘擊或振動(dòng)將其沉到預(yù)定標(biāo)高,地 面地 面地面地面地面放鋼筋籠、澆混凝土、振搗、拔管而成。常用樁徑為300500樁長一般不超過20m特點(diǎn)是速度快、成本較低施工時(shí)，容易出現(xiàn)縮頸（樁身截面局部縮小）、斷樁、局部夾土、混凝土離析和強(qiáng)度不足等質(zhì)量事故。1 12 2(a)(a)(b)(b) 樁靴示意圖樁靴示意圖(a)(a)鋼筋混凝土鋼筋混凝土 樁靴樁靴;(b);(b)鋼活瓣樁靴鋼活瓣樁靴 1-1-樁管樁管;2-;2-活瓣活瓣C30C30縮頸常發(fā)生在軟弱土層與硬土層的交界處或軟弱土層中，打樁時(shí)，

6、在這些地方引起孔隙水壓力，且側(cè)向壓力大小不同，水壓力消散時(shí)擠向樁身，混凝土初凝時(shí)幾乎沒有強(qiáng)度；此外拔管速度過快、管內(nèi)混凝土量不足，也容易造成縮頸；斷樁常發(fā)生在地表下一步23m處，主要是鄰樁或其它振動(dòng)作用的水平力過大以及各種原因使土體向上隆起作用形成的拉力而形成，特別是在混凝土初凝或強(qiáng)度甚低時(shí)施工鄰樁、大量擠土，更易造成。鑒于此，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程施工。2.內(nèi)擊式沉管樁（弗朗基樁）地面上豎起一個(gè)1.21.5m高的鋼套筒，其上用鋼絲繩拉住；地 面筒內(nèi)放入約1.0m高的碎石或素混凝土，地面用吊錘反復(fù)錘打，使其在筒底形成一個(gè)硬“塞頭”，以后靠反復(fù)錘擊這個(gè)硬“塞頭”帶動(dòng)鋼套筒下沉。沉到預(yù)定標(biāo)高后，吊

7、住鋼套筒，澆混凝土后繼續(xù)錘擊，使塞頭脫出筒口，形成擴(kuò)大的樁端，地 面地面錘擊形成的擴(kuò)大頭直徑可達(dá)樁身直徑的23倍；當(dāng)樁端不再擴(kuò)大時(shí)開始放入鋼筋籠、澆混凝土，同時(shí)邊提升套筒邊錘擊，直到所需高度為止。地 面3.鉆、沖、磨孔灌注樁采用鉆機(jī)鉆孔，把樁身位置的土排出地面，然后清除孔底殘?jiān)?，安放鋼筋籠，最后澆灌混凝土而成。如遇孤石等障礙物無法鉆進(jìn)時(shí)，可用沖擊式鉆機(jī)或帶有磨頭的鉆機(jī)磨碎或擊碎孤石、成孔；亦可用回轉(zhuǎn)式機(jī)具開孔，并在適當(dāng)?shù)奈恢脭U(kuò)孔。這種鉆、沖、磨孔樁，樁徑小的可為300400mm，樁長510m，大的可達(dá)600、800甚至是23m，樁長可以是1030m，深的可達(dá)60m，對于大孔徑樁，常采用泥漿護(hù)壁

8、，然后清孔、排渣，水下導(dǎo)管澆混凝土等工藝。4.人工挖孔樁直徑不宜小于1.0m，最小不得小于0.8m，每挖1.0m時(shí)，用弧形鋼板支護(hù)做模，澆一圈素混凝土護(hù)壁，(厚約100mm）一般情況下，樁長以不超過30m為宜。在哈爾濱地區(qū)，也有采用鋼筋撐加五彩布護(hù)壁的。施工時(shí)，人下到孔中操作可能會(huì)遇到流砂、塌孔、有害氣體、缺氧、觸電和上面掉下重物等危險(xiǎn)事故，故應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。，挖孔樁的優(yōu)點(diǎn)是：可直接觀察地層情況，孔底土易清理干凈，設(shè)備簡單，噪聲小，場區(qū)各樁可同時(shí)施工，樁徑大，適應(yīng)性強(qiáng)。二、按設(shè)置效應(yīng)（擠土效應(yīng)）分由于樁的設(shè)置方法不同，擠土作用的強(qiáng)弱也不一樣，由此引起的樁周土體天然結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀

9、態(tài)和性質(zhì)變化也不一樣，樁的承載力和變形性質(zhì)也不相同，這些統(tǒng)稱為設(shè)置效應(yīng)。按設(shè)置效應(yīng)的不同，可分為：1.大量擠土樁實(shí)心的打入樁、沉管樁、振動(dòng)沉樁等都需要將樁位處的土全部排開，從而使樁周土的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)破壞，發(fā)生重塑現(xiàn)象。粘性土重塑后，強(qiáng)度明顯降低、過一段時(shí)間又可恢復(fù)一部分；而原來處于疏松和稍密狀態(tài)的無粘性土，其抗剪強(qiáng)度則可提高。2.小量排土樁底端開口的鋼管樁、H型鋼樁和薄壁開口的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁等。打樁時(shí)，稍有擠土用，但對土的承載力及變形性質(zhì)影響不大，由原狀土測得的物理力學(xué)指標(biāo)一般仍要可用于估算樁基承載力。3.不排土樁先鉆后打入的預(yù)制樁、鉆孔或挖孔樁，在成孔過程中，孔中土體被清除掉，不存在前述

10、的設(shè)擠土效應(yīng)，而且樁周土還可能向樁孔移動(dòng)，因此相比之下，不排土樁的承載力常有減小的趨勢。由于問題的復(fù)雜性，在不同的地質(zhì)條件下、按不同的設(shè)置方法，設(shè)置的樁所表現(xiàn)出的性狀是不同的；目前工程設(shè)計(jì)中，還只能是大致的考慮這種設(shè)置效應(yīng)問題。三、按使用功能1.豎向抗壓樁2.豎向抗拔樁3.水平受荷樁4.復(fù)合受荷樁亦可分為：基礎(chǔ)樁、支護(hù) 樁、抗滑樁四、按樁徑大小：1.小樁；d250mm，如樹根樁、靜壓樁。2.中等直徑樁： 250mm d800mm。3.大直徑樁；d800mm，多為灌注樁或 鋼管樁。五、按荷載傳遞特征（承載性狀）分1.摩擦樁2.端承樁端承摩擦樁摩擦樁摩擦端承樁端承樁六、按樁身材料分：1.鋼筋混凝土

11、樁2.鋼樁3.組合材料樁，如鋼管混凝土樁 8.3 單樁軸向荷載的傳遞一、端承樁與摩擦樁1.端承樁：在極限承載力狀態(tài)下， 樁上荷載通過樁端土 的支撐力來傳遞，這 樣的樁稱為端承樁。2.摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下， 樁上荷載通過樁身側(cè) 面的摩擦作用傳遞給 樁周土層，這樣的樁 稱為摩擦樁。軟土層巖石軟土層軟土層QQ實(shí)際工程中的土層，往往不是很硬、也不是很軟，在樁的總承載力中，端阻、側(cè)阻都不能忽略；一般土層按荷載分擔(dān)比例的不同，分為端承摩摩擦樁和擦樁和摩擦端承樁端承樁兩個(gè)亞類。只有當(dāng)樁身極短(一般L/d10)、樁側(cè)土很軟、樁端土極硬的情況下，才可以認(rèn)為是端承樁；端承樁的特點(diǎn)是沉降量很小，主要來自樁身的

12、彈性壓縮。只有當(dāng)樁身很長、樁側(cè)、樁尖土都很軟時(shí)，樁的受力才為摩擦樁。端承摩擦樁：摩擦樁：以摩擦為主、端承為輔；摩擦端承樁：端承樁：以端承為主、摩擦為輔；二、樁身截面軸向力在樁頂豎向荷載作用下，樁身截面將產(chǎn)生軸向力和豎向位移，由于豎向位移，樁身側(cè)面與土之間要產(chǎn)生摩擦力；隨樁頂荷載的增加，樁身軸向力和樁側(cè)摩阻力都要發(fā)生變化。一般情況下，樁身軸向力隨深度的增加而減小；QQ)(zN)(zzLdzzQzNz0)()(NzQNoppkLAqNdzzz0)(pkqQL樁身截面的位移由兩部分產(chǎn)生：1.荷載作用下樁身的剛體位移12.樁身壓縮量2按材料力學(xué)公式AELF知，樁頂?shù)膲嚎s量最大，zso1L三、樁身截面的

13、位移四、樁身表面正摩阻力摩阻力的方向與樁、土之間的相對位移趨勢有關(guān)；荷載作用下，樁和樁周土都要下沉（沉降位移），一般情況下的樁基，荷載作用下，樁周土沉的慢、樁沉的快，樁身所有截面的位移均大于樁周土相應(yīng)點(diǎn)的位移，樁周所有土體均會(huì)阻止樁的下沉，這時(shí)摩阻向上，稱為正摩阻（擦）力。摩阻力的大小與樁側(cè)法向力和樁身表面各點(diǎn)的位移有關(guān)。樁側(cè)法向力x的大小取決于樁周的擠土效應(yīng)，天然狀態(tài)下，土中某點(diǎn)的水平向應(yīng)力iioczoxhKK大量排土樁和小量排土樁是在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擠土形成的，隨著其擠土效應(yīng)的增加，其法向應(yīng)力應(yīng)比天然狀態(tài)下的應(yīng)力值x大，但最大不會(huì)超過被動(dòng)土壓力值 ，iiioh)245tan(不排土樁是在此基

14、礎(chǔ)上挖土形成的，挖土后，孔壁上的土?xí)蚩變?nèi)膨脹、減壓，其法向應(yīng)力應(yīng)比天然狀態(tài)下的應(yīng)力值x小，但最小不會(huì)小于主動(dòng)土壓力值 ，iiioh)245tan(發(fā)揮極限摩阻力所需的位移與土層性質(zhì)、樁長、樁徑、施工工藝、成樁質(zhì)量等均有關(guān)，一般情況下，粘土：510mm；砂土： 1020mm；摩擦樁較小，端承摩擦樁稍大，摩擦端承樁更大，端承樁最大發(fā)揮極限端阻力需要更大的位移，一般為樁端直徑的10%25%，與土層性質(zhì)、上覆荷載大小、樁徑等均有關(guān)；硬粘土中值較小。QLz在近地面處，雖然位移最大，但法向壓力為零，所以其摩阻力必為零，以后隨深度而增大；到一定深度達(dá)到最大值后，變小，最后穩(wěn)定在某一值上。五、樁側(cè)負(fù)摩阻力產(chǎn)

15、生條件：樁身某點(diǎn)位移小于土層中相應(yīng)酬點(diǎn)的位移。即從相對位移的角度上看；相應(yīng)于樁不動(dòng)、土下沉的情況，此時(shí)樁身上的摩阻力向下，稱為負(fù)摩阻力。樁周土層中各點(diǎn)的位移隨深度而迅速衰減，地面點(diǎn)的沉降量是下部各土層所有點(diǎn)沉降量的疊加，沉降量最大的點(diǎn)是地表面。123456而樁身各點(diǎn)的沉降量差異與樁周土層各點(diǎn)的沉降差異相比要小很多。這樣在一定條件下，在樁的上部，就可能出現(xiàn)樁沉的慢、土沉的快，土帶動(dòng)樁下沉的現(xiàn)象；而在樁的下部，肯定是樁沉的快、土沉的慢，樁帶動(dòng)土下沉。所以負(fù)摩阻力僅能在樁身的上部出現(xiàn)。QLzzso樁周土的位移樁身位移相對位移為零（中性點(diǎn)）LL )1 (L（-）（+）NzQNonFQpFLNnF下拉荷

16、載pF樁身正摩阻力之和。下列情況均可引起負(fù)摩阻力：1.樁周位于欠固結(jié)的軟粘土或新填土在自重作用下產(chǎn)生固結(jié)；2.大面積的地面堆載使樁周土層壓密；3.正常固結(jié)或弱超固結(jié)軟粘土地區(qū)，地下水大面積下降（如長期抽取地下水），引起有效應(yīng)力增加；4.自重濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷；5.打樁時(shí)的擠土作用導(dǎo)致鄰樁抬升； 8.4 單樁豎向承載力的確定一、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的確定1.靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值試驗(yàn)樁錨樁加載橫梁（反力梁）千斤頂百分表百分表支架QS二、靜力觸探法用一圓錐形的金屬探頭，用靜力將其勻速其壓入土中，依靠電測技術(shù)，測出金屬圓錐體側(cè)面上的摩阻力和端阻力，根據(jù)其摩阻力和端阻力確定樁

17、側(cè)摩阻力和端阻力，從而確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)金屬探頭內(nèi)所裝電測橋路的不同，有單橋探頭和雙橋探頭之分。單橋探頭只有一個(gè)電測回路，只能測出總阻力（側(cè)面上的摩阻力和端面上的端阻力之和），然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行二次分解；雙橋探頭裝有兩個(gè)電測回路，能同時(shí)分別測出側(cè)面上的摩阻力和端面上的端阻力；三、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法L1L2L3LQukksq1ksq2ksq3pkqpkskukQQQniisikskLqQ1ppkpkAqQ其中：ukQ單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；skQ樁側(cè)總極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；pkQ樁端總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；樁身截面周邊長度；sikq樁側(cè)第i層土極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；pkq樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；pA樁

18、身橫截面的水平投影面積；四、按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定以土力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過簡化了的模型，在土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值上考慮了理論公式中所無法概括的某些因素，提出了單樁極限承載力的計(jì)算公式，屬于一種半理論、半經(jīng)驗(yàn)的結(jié)論。五、動(dòng)力測試法應(yīng)用物體振動(dòng)波傳播理論，確定樁的承載力以及檢驗(yàn)工程樁樁身完整性的一種方法。在我國大約已有二十多年的歷史，取得了一些成果，已編制成規(guī)程。從實(shí)際情況來看，用于檢驗(yàn)工程樁樁身完整性還可以，用于確定樁的承載力還存在著較大的誤差。以上講的所有方法中，在現(xiàn)階段條件下，以靜載荷試驗(yàn)最符合實(shí)際，其它方法只能作為參考或?qū)Ρ扔茫颂幍膶Ρ仁侵赣幂d荷試驗(yàn)完成后，為積累樁承載力資料，可在同樣的

19、場地上做其它的試驗(yàn)，用此試驗(yàn)資料與載荷試驗(yàn)資料對比，找出其中的相關(guān)關(guān)系，在大量實(shí)際對比資料的基礎(chǔ)上，可找出用于本地區(qū)的其它方法（除載荷試驗(yàn)外）與樁承載力之間的相關(guān)關(guān)系，達(dá)到在后續(xù)項(xiàng)目中，少做靜載荷試驗(yàn)的目的。規(guī)范規(guī)定：單樁豎向承載力應(yīng)通過試驗(yàn)確定。同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為丙級（或三級）的建筑物，可采用靜力觸探及標(biāo)貫試驗(yàn)參數(shù)確定單樁豎向承載力。初步設(shè)計(jì)時(shí)，單樁豎向承載力可按下式估算：ppkniisikukAqLqQ1二、基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值的確定1.群樁效應(yīng)前面介紹的均是單樁的受力特征；實(shí)際上一個(gè)建筑物下是數(shù)十根或數(shù)百根樁共同工作；即使是一個(gè)

20、基礎(chǔ)下，也可能是幾根樁或十幾根樁共同工作。QQQ由于應(yīng)力相互疊加的緣故，群樁承載力一般要小于單樁承載力之和；或者說在群樁承載力等于組成該群樁的各單樁承載力之和的條件下，群樁的沉降量要大于單樁的沉降量。成樁過程中要發(fā)生擠土效應(yīng)，從擠土效應(yīng)上看，單樁的擠土效應(yīng)明顯的要小于群樁的擠土效應(yīng)，擠土效應(yīng)越強(qiáng)，則承載力就應(yīng)越高；從這一點(diǎn)上看：群樁承載力一般又會(huì)高于各單樁承載力之和；擠土后樁周土體要受到擾動(dòng)；擾動(dòng)效應(yīng)越強(qiáng)，土的承載力損耗的就越多，從這一點(diǎn)上看，群樁承載力一般要小于單樁承載力之和；但擾動(dòng)后強(qiáng)度降低對粘性土明顯，對砂土、碎石土基本無影響。因此在砂土、特別是松散的砂土、碎石土上設(shè)置大量擠土樁，隨樁數(shù)

21、的增加，擠土作用越來越強(qiáng)，群樁承載力明顯高于各單樁承載力之和；而在粘土中則不一定。此外，承臺(tái)的存在也提供了一定的承載力?？紤]這些因素后，建筑樁基技術(shù)規(guī)范采用了如下的表達(dá)式計(jì)算樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值：對于端承樁或樁數(shù)少于3根的非端承樁ppksskQQR樁數(shù)多于3根的非端承樁cpkcppkpssksQQQR端阻、側(cè)摩阻可分時(shí)spukQR端阻、側(cè)摩阻不可分時(shí)端阻、側(cè)摩阻不可分時(shí)cpkcspukspQQR端阻、側(cè)摩阻 可分時(shí)其中：R基樁或復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值；s樁側(cè)阻抗力分項(xiàng)系數(shù)；p樁端阻抗力分項(xiàng)系數(shù)；sp樁側(cè)阻、端阻綜合抗力分項(xiàng)系數(shù)；c承臺(tái)底土抗力分項(xiàng)系數(shù)；s樁側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)；p樁端阻群樁效應(yīng)系

22、數(shù)；sp樁側(cè)阻、端阻綜合群樁效應(yīng)系數(shù)；c承臺(tái)底土抗力群樁效應(yīng)系數(shù)；ckQ相應(yīng)于任一復(fù)合基樁的承臺(tái)底地基土總極限阻力 標(biāo)準(zhǔn)值；且cckckAqnQ1ckq承臺(tái)底面以下1/2承臺(tái)寬度的深度范圍內(nèi)（5.0m） 地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值；n樁數(shù)；Ac承臺(tái)底地基土凈面積；以上講的僅僅是按土的支撐力確定，除此之外，樁本身也應(yīng)具有足夠的承載力，一般情況下的鋼筋混凝土樁，樁近似的按軸心受壓桿件計(jì)算；由于樁本身的工作環(huán)境與受力和上部結(jié)構(gòu)有所不同，應(yīng)將其乘以一個(gè)工作條件系數(shù)，建筑樁基技術(shù)規(guī)范cfAN9 .0混凝土干作業(yè)非擠土灌注樁：cfAN8.0泥漿護(hù)壁和套管護(hù)壁非擠土灌注樁、部分?jǐn)D土灌注樁、擠土灌注樁：N樁基中任一

23、基樁或復(fù)合基樁樁頂豎向壓力設(shè)計(jì)值；混凝土預(yù)制樁：cfAN0 .1建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范8.5.9條 樁軸心受壓時(shí)，預(yù)制鋼筋混凝土樁：cfAQ75. 0灌注樁：cfAQ)70. 060. 0(水下灌注樁或長樁時(shí)取低值。Q相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值。 8.5 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、樁的類型和樁長的選擇1.樁的類型根據(jù)工程的具體情況、建筑場地的地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)的性質(zhì)加以綜合考慮，并應(yīng)照顧到施工的方便與可能；如土中存在著大量的塊石或金屬殘?jiān)鼤r(shí)，就不宜采用預(yù)制樁，因?yàn)榇驑独щy，而宜采用沖擊鉆或磨頭鉆機(jī)開孔的灌注樁；如土中存在著淤泥或者是松砂夾層，施工時(shí)易塌孔，如果施工時(shí)沒有鋼管護(hù)壁的話，可能就不

24、宜采用灌注樁；地下水位較高時(shí)，如不采用泥漿護(hù)壁，就不宜采用灌注樁，若土質(zhì)過軟，雖有泥漿護(hù)壁，但不能清孔，若不采用水下灌注混凝土方案，也不宜采用灌注樁。城內(nèi)居民區(qū)、政府機(jī)關(guān)附近，錘擊法沉樁時(shí)噪聲大，就不宜采用錘擊法沉樁的預(yù)制樁；軟土地區(qū)，地下管道、地下設(shè)施密集時(shí)，也不宜采用強(qiáng)擠土效應(yīng)的預(yù)制樁，但可采用鉆打結(jié)合的預(yù)制樁。2.樁長的選擇一般應(yīng)選擇硬土層作為樁端持力層，樁全斷面進(jìn)入持 力層的深度，對于粘性土、粉土：不宜小于2d，砂土 不宜小于1.5d，碎石類土：不宜小于1.0d，對抗震設(shè)防區(qū)樁基，樁進(jìn)入液化層以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分）應(yīng)按計(jì)算確定，對于粘土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1

25、.5d，碎石土不宜小于1.0d。且對砂石土、碎石土、礫、粗、中砂、密實(shí)粉土、堅(jiān)硬粘性土尚應(yīng)不小于500mm，對其它非巖石類土，尚應(yīng)不小于1.50m。無軟弱下臥層或持力層較厚、且施工條件允許時(shí)，樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度宜達(dá)到樁端阻力的臨界深度。樁端阻力的臨界深度是指樁端阻力隨樁端進(jìn)入持力層深度的增加而增大的一個(gè)界限值；當(dāng)樁端進(jìn)入到持力層的深度超過該臨界深度后，樁端阻力不再有顯著的增加或不再增加。將樁端設(shè)置在臨界深度處，有利于充分發(fā)揮樁的承載力。根據(jù)Meyerhof (1978)和Vesic (1967)等人的研究結(jié)果，臨界深度與樁徑、上覆土壓力、砂土相對密度、孔隙比、液性指數(shù)等有關(guān)。砂土與碎石

26、類土，臨界深度約為（310）d，隨密度的提高而增大；粉土與粘土，臨界深度約為（26）d，隨土的孔隙比和液性指數(shù)的減小而增大；當(dāng)樁類下有軟弱下臥層時(shí)，樁類下持力層的厚度應(yīng)不 小于4.0d，一般情況下，樁尖不宜放置在軟粘土層中；為減少不均勻沉降，同一建筑物中應(yīng)避免同時(shí)采用摩擦 樁和端承樁（用沉降縫分開者除外），同一基礎(chǔ)下，進(jìn) 入到堅(jiān)實(shí)土層中的樁尖標(biāo)高差不宜超過樁的中心距，摩 擦樁不宜超過樁長的1/10；二、樁的根數(shù)及布置1.樁的根數(shù)軸心荷載作用：RGFnF作用于樁基上的豎向力設(shè)計(jì)值；G樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值（自重分項(xiàng)系數(shù)當(dāng) 其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0），并應(yīng) 對地下水以下部分

27、扣除水浮力。R樁基中基樁或復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值；n樁數(shù)；偏心荷載作用試算法：先按中心荷載估算、并按彎矩大小適當(dāng)增加， 初定后按驗(yàn)算結(jié)果確定。2.樁的布置原則：樁群重心盡量與外荷合力作用點(diǎn)重合，偏心 距過大時(shí)，應(yīng)盡量布置成“外密內(nèi)疏”的型式，以增加 其慣性矩；2.樁距Sd（中心距）樁距過近，相互影響，應(yīng)力疊加嚴(yán)重，過遠(yuǎn)增大承臺(tái)體積和配筋。工程實(shí)際中，與樁的設(shè)置效應(yīng)（擠土效應(yīng)）、樁數(shù)、受力特征、土質(zhì)條件、施工方法等有關(guān)。一般的獨(dú)立基礎(chǔ)，常按規(guī)范允許的最小樁距選取；條形基礎(chǔ)，按計(jì)算制定，但不得小于規(guī)范允許的最小樁距，且條形基礎(chǔ)下，盡量采用單排樁。預(yù)制樁，允許的最小樁距為Sdmin =(3.5)

28、d灌注樁，允許的最小樁距為Sdmin =(2.54.0)d3.布置有規(guī)律 的幾何 圖形按荷載情況任意布置為了減少承臺(tái)內(nèi)的彎矩，應(yīng)盡量在墻、柱下布樁，少在洞口下布樁。墻承臺(tái)樁墻承臺(tái)樁1.05LoNjmaxNjmax 樁頂凈反力設(shè)計(jì)值Lo洞口凈跨三、樁基礎(chǔ)計(jì)算承載能力計(jì)算1.樁頂作用效應(yīng)軸心豎向力作用下：nGFN偏心豎向力作用下：niiiyniiixixxMyyMnGFN1212F作用于樁基承臺(tái)頂面上的豎向力設(shè)計(jì)值；G樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值（自重分項(xiàng)系數(shù)當(dāng) 其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0），并應(yīng) 對地下水以下部分扣除水浮力。n樁數(shù)；N軸心豎向力作用下樁基中任一基樁或復(fù)合基樁樁 頂

29、豎向壓力設(shè)計(jì)值；Ni偏心豎向力作用下第i根基樁或復(fù)合基樁樁頂豎向 壓力設(shè)計(jì)值；Mx作用于承臺(tái)底面通過樁群形心的x 軸的彎矩設(shè)計(jì)值； My 作用于承臺(tái)底面通過樁群形心的y軸的彎矩設(shè)計(jì)值； xi、yi 第i根復(fù)合基樁至x、y軸的距離；如果有水平荷載，則nHH 1H作用于承臺(tái)底面的水平力設(shè)計(jì)值；H1作用于任一基樁或復(fù)合基樁的水平力設(shè)計(jì)值； 2.承載力計(jì)算a.樁基豎向承載力計(jì)算荷載效應(yīng)的基本組合：軸心荷載作用RNo偏心荷載作用RNoRNo*2.1maxo建筑樁基重要性系數(shù)，對于建筑樁基安全等級為一、 二、三級時(shí)分別取o=1.1、1.0、0.9；對于樁下單樁 按提高一級考慮，對于樁下單樁的一級建筑樁基

30、o=1.2；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析中所考慮的o與此處 規(guī)定一致時(shí)，則作用效應(yīng)項(xiàng)中不再代入o計(jì)算，不 一致時(shí)，應(yīng)乘以樁基與上部結(jié)構(gòu)o的比值。R樁基中基樁或復(fù)合基樁的豎向力設(shè)計(jì)值；安全等級 破壞后果 建 筑 物 類 型 一 級很 嚴(yán) 重重要的工業(yè)與民用建筑物，對樁基變形有特殊要求的工業(yè)建筑物 二 級嚴(yán) 重 一般的工業(yè)與民用建筑 三 級不 嚴(yán) 重 次要的建筑物建筑樁基安全等級地震效應(yīng)組合：軸心荷載作用RN*25. 1偏心荷載作用RN*25.1RN*5.1maxb.樁基水平承載力計(jì)算一般建筑物和水平荷載較小的高大建筑物單樁基礎(chǔ)和群樁中的復(fù)合基樁應(yīng)滿足：11hoRHH1單樁基礎(chǔ)或群樁中復(fù)合基樁樁頂處的水平力

31、設(shè)計(jì)值；Rh1單樁基礎(chǔ)或群樁中復(fù)合基樁的水平承載力設(shè)計(jì)值； 地震效應(yīng)組合下， Rh1的值應(yīng)提高25%，即在前述 的基礎(chǔ)上，乘以1.25的調(diào)整系數(shù)。承受水平荷載較大的帶地下室的高大建筑物樁基，可考慮承臺(tái)、樁群、土的共同作用，按彈性理論的“m”法計(jì)算。樁基沉降驗(yàn)算對于樁中心距小于或等于6倍樁徑的樁基，其最終沉降量計(jì)算可采用等效作用的分層總和法。等效作用位于樁端平面，等效作用面積為樁承臺(tái)投影面積，等效作用附加應(yīng)力近似取基底平均壓力。等效作用面以下的應(yīng)力分布采用各向同性的均質(zhì)直線變形體理論。計(jì)算模型如圖所示，樁基內(nèi)任一點(diǎn)的沉降量可用角點(diǎn)法按下式計(jì)算：B1A1L第i層iZ1iZczpHmjnisijij

32、iijijojeeEZZpSS11)1()1(S樁基最終沉降量；樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；當(dāng)無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時(shí)，取=1.0，軟土地區(qū)且樁端無良好持力層時(shí)，當(dāng)樁長L25.0m時(shí)，取 =1.7，當(dāng)樁長L25.0m時(shí)，取=(5.9*L-20)/(7*L-100)e樁基等效沉降系數(shù)；與樁的布置形式、樁徑、承臺(tái) 尺寸、總樁數(shù)等有關(guān)的系數(shù)；S按分層總和法計(jì)算出的樁基沉降量；m角點(diǎn)法計(jì)算時(shí)，對應(yīng)的第j塊矩形底面長期效應(yīng)組合 時(shí)的附加壓力；n樁基沉降計(jì)算時(shí)計(jì)算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；Esi 等效作用底面以下第i層土的壓縮模量，采用地基土在 自重壓力至自重壓力加附加壓力作用時(shí)的壓

33、縮模量；ijz樁端平面以下第j塊荷載作用面至第i層土底面的距離；jiz) 1(樁端平面以下第j塊荷載作用面至第i層土頂面的距離；ij樁端平面以下第j塊荷地載計(jì)算點(diǎn)至第i層土底面深度 范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)；ji ) 1( 樁端平面以下第j塊荷地載計(jì)算點(diǎn)至第i層土頂面深度 范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)；對常見的矩形基礎(chǔ)，其沉降計(jì)算公式可簡化為矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)nisijijiijijoeeEZZpSS1)1()1(*4)2/,2/2/(bzbafiia、b為承臺(tái)長、短邊尺寸；)2/,2/2/(11bzbafii矩形基礎(chǔ)角點(diǎn)nisijijiijijoeeEZZpSS1)1()1(此時(shí)),(bzbafii),

34、(11bzbafii樁基沉降計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮相鄰基礎(chǔ)荷載的影響，采用疊加原理計(jì)算；樁基等效沉降系數(shù)可按獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算。當(dāng)樁基形狀不規(guī)則時(shí)，可采用等代矩形面積計(jì)算等效沉降系數(shù)，等效矩形的長、寬比可根據(jù)承臺(tái)實(shí)際形狀確定。樁基沉降計(jì)算深度Zn按應(yīng)力比法確定，一般取z=0.2* c ；按建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 9494的規(guī)定，下列建筑樁基應(yīng)驗(yàn)算變形：1.樁端持力層軟弱的一、二級建筑樁基以及樁端持力層為粘 性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基，應(yīng)驗(yàn)算沉 降，并宜考慮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的共同作用；2.受水平荷載較大或?qū)λ阶兾灰髧?yán)格的一級建筑樁基應(yīng) 驗(yàn)算水平變位；另外，對建于粘性土、粉土上的一級建筑樁基及

35、軟土地區(qū)的一、二級建筑樁基，在其施工過程及建成后使用期間，必須進(jìn)行沉降觀測直至沉降穩(wěn)定。三、承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)設(shè)計(jì)包括確定承臺(tái)的材料、形狀、高度、底面標(biāo)高和平面尺寸以及彎、剪、壓、沖切等承載力計(jì)算，并應(yīng)符合構(gòu)造要求。承臺(tái)構(gòu)造要求承臺(tái)最小寬度不宜小于300mm，承臺(tái)邊緣至邊樁中心的水平距離不宜小于樁的直徑或邊長，且邊緣挑出部分不應(yīng)小于150mm。對于條形承臺(tái)邊緣挑出部分不應(yīng)小于75mm 。條形和柱下獨(dú)立承臺(tái)的厚度不應(yīng)小于300mm 。筏形、箱形承臺(tái)板的厚度應(yīng)滿足整體剛度、施工條件及防水要求，對于樁布置于墻下或基礎(chǔ)梁下的情況，承臺(tái)板厚度不宜小于250mm ，且板厚與計(jì)算區(qū)段最小跨度之比不宜小于1/20。

36、柱下單樁基礎(chǔ)，宜按連接柱、連系梁的構(gòu)造要求將連系梁高度范圍內(nèi)樁的圓形截面改成方形截面。承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C15，采用級鋼筋時(shí)，混凝土等強(qiáng)度等級不宜低于C20，承臺(tái)底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不宜小于70mm，當(dāng)設(shè)素混凝土墊層時(shí)，保護(hù)層厚度可適當(dāng)減?。ㄒ话悴恍∮?0mm），墊層厚度宜為10mm，強(qiáng)度等級宜為C7.5。承臺(tái)的配筋除滿足計(jì)算要求外，還尚應(yīng)符合下列規(guī)定：柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)的受力鋼筋應(yīng)通長配置，矩形承臺(tái)板配筋宜按雙向均勻布置，鋼筋直徑不小于10，間距應(yīng)為100200mm，對于三樁承臺(tái)，應(yīng)按三向板帶均勻布置，最里面的三根鋼筋相交圍成的AAAABBBB三角形應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)。樁頂嵌入

37、承臺(tái)內(nèi)的長度對于大直徑樁不宜小于100mm，中等直徑的樁不宜小于是50mm，混凝土樁的樁頂主筋應(yīng)伸入承臺(tái)內(nèi)，錨固長度不宜小于30d，對于抗拔樁，不宜小于40d，d為樁內(nèi)主筋直徑，預(yù)應(yīng)力樁可采用鋼筋與樁頭鋼板焊接的連接方法。承臺(tái)之間的連接宜符合下列規(guī)定：柱下單樁宜在兩個(gè)相互垂直的方向上設(shè)置連系梁，當(dāng)樁、柱截面面積之比較大（一般大于2）且柱底剪力和彎矩較小時(shí)可不設(shè)連系梁。兩樁樁基的承臺(tái)宜在其短向設(shè)置連系梁，當(dāng)短向的柱底剪力和彎矩較小時(shí)，可不設(shè)置連系梁。有抗震設(shè)防要求的柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)，縱橫方向宜設(shè)置連系梁。連系梁頂面宜與承臺(tái)頂面位于同一標(biāo)高，連系梁寬度不宜小于200，其高度可取承臺(tái)中心距的1/10

38、1/15；連續(xù)梁配筋應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，不宜小于412，承臺(tái)埋深應(yīng)不小于600，在季節(jié)性凍土上，其承臺(tái)埋深及處理措施，應(yīng)按現(xiàn)行建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。連系梁的計(jì)算：一般以柱底剪力作用于梁端，按受壓確定其截面尺寸，按受拉確定配筋。在地震區(qū)，也有采用這樣粗略估算法的，取柱軸向力的1/10為梁端拉、壓力確定配筋和截面尺寸。連系梁承臺(tái)計(jì)算承臺(tái)需進(jìn)行受彎、受剪及沖切計(jì)算。受彎計(jì)算：ixyiiyxNMiixyNMxM垂直x軸、y軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；yM、ix垂直 y軸、 x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面 的距離；iy、iN扣除承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值后第i根樁豎向凈 反力設(shè)計(jì)值，當(dāng)不考慮

39、承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，則不第i根樁 總反力設(shè)計(jì)值；三樁承臺(tái)，彎矩計(jì)算截面取在柱邊，彎矩按下式計(jì)算：xyxNMxyxyNMyx計(jì)算彎矩截面不與主筋方向正交，需對主筋方向角進(jìn)行換算。注意承臺(tái)有效高度ho的取值ho=h-as,其中as應(yīng)扣除樁頂貫入承臺(tái)內(nèi)的高度。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范等邊三樁承臺(tái))43(3maxcsNMM由承臺(tái)形心至承臺(tái)邊緣距離范圍內(nèi)板帶的彎矩設(shè)計(jì)值；maxN扣除承臺(tái)及其上填土自重后的三樁中相應(yīng)于荷 載效應(yīng)基本組合時(shí)的最大單樁豎向力設(shè)計(jì)值；s樁距；c方樁邊長，圓柱時(shí)c=0.866d（d為圓柱直徑）；等腰三樁承臺(tái))475.0(312max1csNM)475.0(322max2csNMss 2c1cM1

40、、 M2分別為由承臺(tái)形心到承臺(tái)兩腰和底邊的距離范圍內(nèi)板帶的彎矩設(shè)計(jì)值；s長向樁距；短向樁距與長向樁距之比，當(dāng)小于0.5時(shí)，應(yīng)按變截面的二樁承臺(tái)設(shè)計(jì)；c1、 c2分別為垂直于、平行于承臺(tái)底邊的柱截面邊；剪切驗(yàn)算：ixyVniiNV11mjjNV12樁頂是集中荷載：cofhbV或tohsfhbV（樁基規(guī)范）（地基規(guī)范）3 . 012. 04 . 13 . 00 . 34 . 15 . 12 . 0樁基規(guī)范計(jì)算截面剪跨比；oxxhaoxxhayxaa ,為柱邊（墻邊）或承臺(tái)變階處至x、y方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離，當(dāng)3.0時(shí)，取 =3.0， 應(yīng)滿足0.33.0。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500

41、072002）tohsfhbV0 . 175. 1計(jì)算截面剪跨比；oxxhaoxxhayxaa ,為柱邊或承臺(tái)變階處至x、y方向計(jì)算一排樁樁邊的水平距離，當(dāng)3.0時(shí)，取 =3.0。剪切系數(shù)，hs受剪切承載力截面高度影響系數(shù)，41)/800(ohsh沖切驗(yàn)算柱對底板（承臺(tái)）的沖切o45o45沖切破壞錐體應(yīng)采用自柱邊或承臺(tái)變階處到相應(yīng)樁頂邊緣連線構(gòu)成的截錐體，錐體斜面與承臺(tái)底面之夾角不小于45o，沖切承載力按下式計(jì)算：omtlohfFilQFF建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 9494）oxachoyacb2.072.0lF作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值；tf承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；m沖切破壞錐體一

42、半高度處的周長；oh承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度；沖切系數(shù)；沖跨比；ooha /oa，為沖跨，即柱邊或承臺(tái)變階處到樁邊的水平距離，ooha2 . 0當(dāng)時(shí)，取ooha2 . 0ooha 當(dāng)時(shí)，取ooha 應(yīng)滿足0.21.0，當(dāng)ooha 即o45時(shí)，6 . 0此處為錐體斜面與底面之間的夾角；F作用于柱（墻）底的豎向荷載設(shè)計(jì)值；iQ沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力（不計(jì)承 臺(tái)和承臺(tái)上土自重）設(shè)計(jì)值之和；對于圓柱及圓樁，計(jì)算時(shí)，應(yīng)將截面換算成方柱及方樁，即取換算柱截面邊寬bc=0.8dc，換算樁截面邊寬bp=0.8d，dc為相應(yīng)的柱直徑，d為樁直徑?；鶚稕_切對位于柱（墻）沖切破壞錐體以外的基樁，應(yīng)驗(yàn)算基樁對承臺(tái)板的沖切；四樁（含四樁以上）承臺(tái)受角樁沖切的承載力可按下式計(jì)算：otxyyxlohfacacN)2()2(111121o45o45c1a1xhcc2a1ybcc