樁基樁長的計算

樁基的類別針對界溪段橋梁下部構(gòu)造施工圖中存在兩類樁：端承樁和摩擦樁。端承樁：樁基自身重及樁頂以上荷載由樁端持力層承受。摩擦樁：樁基自身重及及樁頂以上荷載由樁基周身與巖土摩擦阻力承受。單樁基樁長理論計算公式及相關(guān)參數(shù)表1、摩擦樁單樁承載力容許值計算公式：[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*li+Ap*QrQr=m0*K*[fao]+k2*R*(h-3)式中：[Ra]——單樁軸向受壓承載力容許值（KN），樁身自重與置換土重（當(dāng)自重計入浮力時置換土重也計入浮力）的差值作為荷載考慮；u——樁身周長（m）Ap——樁端截面面積（㎡）n——土的層數(shù)（注：公式中未寫出）Li——承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度（m），擴(kuò)孔部分不計；Qik——與Li對應(yīng)的各土層與樁側(cè)的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），宜采用單樁摩阻力實驗確定，當(dāng)無實驗條件時按表5.3.3-1選用；Qr——樁端處土的承載力基本容許值（kPa），當(dāng)持力層為砂石、碎石土?xí)r，若計算值超過下列值，宜采用：粉砂1000kP；細(xì)砂1150kP；中砂、粗砂、礫砂1450kP；碎石土2750kP；[fao]——樁端處土的承載力基本容許值（kPa），按《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第3.3.3條確定；h——樁端的埋置深度（m），對于有沖刷的樁基，埋深由一般沖刷線起算；對無沖刷的樁基，埋深由天然地面線或?qū)嶋H開挖后的地面線算起；h的計算值不大于40m，當(dāng)大于40m時，按40m計算；k2——容許承載力隨深度的修正系數(shù)，根據(jù)樁端處持力層土類按《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》3.3.4選用；K——樁端以上各土層的加權(quán)平均重度（kN/m3）,若持力層在水位以下且不透水時，不論樁端以上土層的透水性如何，一律取飽和重度；當(dāng)持力層透水時，則水中部分土層取浮重度；R——修正系數(shù)，按表5.3.3-2選用；m0——清底系數(shù)，按表5.3.3-3選用。表5.3.3-1鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qik土類Qik（kPa）中密爐渣、粉煤灰灰40-60黏性土流塑Il＞I20-30軟塑0.75＜Il≤≤I30-50可塑、硬塑0＜IIl≤o.7550-80堅硬Il≤080-120粉土中密30-55密實55-80粉砂、細(xì)砂中密35-55密實55-70中砂中密45-60密實60-80粗砂、礫砂中密60-90密實90-140圓礫、角礫中密120-150密實150-180碎石、卵石中密160-220密實220-400漂石、塊石400-600注：挖孔樁的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可參照本表采用。表5.3.3-2修正系數(shù)值I/d樁端土4-2020-25＞25透水性土0.700.70-0.8850.85不透水性土0.650.65-0.7720.72表5.3.3-3清底系數(shù)m0值t/d0.3-0.1m00.7-1.0注：1.t、d為樁端沉碴厚度和樁的直徑。2.d≤1.5m時，t≤300mm;d＞1.5m時，t≥500mm,且0.1＜t/d＜0.3.2、端承樁的單樁軸向受壓承載力容許值計算公式：[Ra]=c1*Ap*frk+u*∑c2i*hi*frki+(1/2)*K*u*∑li*qik式中：[Ra]——單樁軸向受壓承載力容許值（KN），樁身自重與置換土重（當(dāng)自重計入浮力時，置換土重也計入浮力）的差值作為荷載考慮；C1——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的端阻發(fā)揮系數(shù)，按表5.3.4采用；Ap——樁端截面面積（㎡），對于擴(kuò)孔底樁，去擴(kuò)孔底截面面積；frk——樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），黏土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，frk小于2MPa時按摩擦樁計算（frki為第i層的frk值）；c2i——根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第i層巖層的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，按表5.3.4采用；u——各土層或各巖層部分的樁身周長（m）；hi——樁嵌入各巖層部分的厚度（m），不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；m——巖層的層數(shù)，不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；K——覆蓋層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，根據(jù)樁端frk確定：當(dāng)2MPa≤frk＜15MPa時，K=0.8；當(dāng)15MPa≤frk＜30MPa時，K=0.5；當(dāng)frk＞30MPa時，K=0.2；li——各土層的厚度（m）；qik——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）,宜采用單樁摩阻力實驗值，當(dāng)無實驗條件時，對于鉆（挖）孔樁按本規(guī)范表5.3.3-1選用，對于沉樁按本規(guī)范表5.3.3-4選用；n——土層的層數(shù)，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化巖層按土層考慮。表5.3.4系數(shù)C1、C2值巖石層情況C1C2完整、較完整0.60.05較破碎0.50.04破碎、極破碎0.40.03注：1.當(dāng)入巖深度小于或等于0.5m時，C1乘以0.75的折減系數(shù)，C2=0.2.對于鉆孔樁，系數(shù)C1,C2值應(yīng)降低20℅采用；樁端沉碴厚度t應(yīng)滿足以下要求：d≤1.5m時，t≤50mm;d>1.5m時，t≤100mm.3.對于中風(fēng)化層作為持力層的情況，C1、C2應(yīng)分別乘以0.75的折減系數(shù)。三、案例分析某橋墩單樁樁頂豎向力為9881KN,該樁基及巖層分狀圖如下：解析一：按摩擦樁計算[Ra]=9881KNu=2*∏*r=2*3.14*0.9=5.655（m）Ap=∏*r2=3.14*（0.9）2=2.545（㎡）n=3L1（坡積亞粘土）=2.7（m）L2（殘積亞粘土）=3.1（m）L3（碎石狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖）待定Qr=底部巖層為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（碎石土）取2750KPa.[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*li+Ap*Qr∑Qik*li=（2[Ra]-Ap*Qr）/u∑Qik*li=(2*9881-2.545*2750)/5.655∑Qik*li=2256.985（KN）底層為弱風(fēng)化花崗巖摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qik值取500KPa，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qik值取120KPa，殘積亞粘土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值取70KPa，坡積亞粘土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值取50KPa：50*2.7+70*3.1+120*L3=2256.985L3=15.87即樁長長度為2.7+3.1+15.87=21.67≈22（m）解析二：按端承樁計算[Ra]=9881KN根據(jù)表格5.3.4查尋C1、C2可知碎石狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖分別為0.4、0.03，0.6、0.05Ap=∏*r2=3.14*（0.9）2=2.545（㎡）frk=5.548MPa，2MPa＜frk＜15MPa,K取0.8u=2*∏*r=2*3.14*0.9=5.655（m）n=4L1（坡積亞粘土）=2.7（m）L2（殘積亞粘土）=3.1（m）L3（碎石狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖）=10.4（m）L4（微風(fēng)化花崗巖）待定[Ra]=c1*Ap*frk+u*∑c2i*hi*frki+(1/2)*K*u*∑li*qik9881=0.6*2.545*55476+5.655*（0.05*hi*55476）+（1/2）*0.8*5.655*（50*2.7+70*3.1+120*10.4）9881=84711.852+2773.8hi+7238.4hi=-82069.252/9881hi=-8.3（m）如果樁長減少8.3m，則樁端處于碎石狀花崗巖層，樁端巖層承載力可計算而出，過程如下：[frk]——樁端處土的承載力基本容許值（kPa），查尋《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第3.3.3條確定；frk1=1000KPa。F=(1/2)*K*u*∑li*qik+c1*Ap*frk1F=（1/2）*0.8*5.655*[50*2.7+70*3.1+120*(10.4-8.3）]+0.4*2.545*1000F=2384.248（KN）F＜[Ra]=9881(KN)F′=(1/2)*K*u*∑li*qik=（1/2）*0.8*5.655*（50*2.7+70*3.1+120*10.4）=7238.4F′＜[Ra]=9881(KN)由此可知樁端處于碎石強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層無法滿足樁頂荷載承載力要求。則樁端必須嵌入微風(fēng)化花崗巖層。對于寧武公司要求，對端承樁樁基嵌入巖層