樁基礎(chǔ)與其它深基礎(chǔ)6-9節(jié)

樁基礎(chǔ)與其它深基礎(chǔ)6-9節(jié)第一頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征摩擦型群樁

摩擦型群樁主要通過每根樁側(cè)面的摩擦阻力將上部荷載傳布到樁周及樁端的土層中。假定樁側(cè)摩阻力在土中引起的附加應(yīng)力z，按某一角度沿樁長向下擴散分布至樁端平面處。這樣則可能出現(xiàn)兩種情況：第一種情況：樁距S較大時，樁端平面處各樁傳來的壓力互不重疊或重疊不多，這時群樁中各樁的工作情況仍和單樁單獨工作一樣，故群樁的承載力也等于各單樁承載力之和。要求：S＞6d(d為樁徑)第二種情況：樁距較小時，樁端處地基中各樁傳來的附加應(yīng)力z就會相互重疊，使得樁端處壓力要比單樁時增大許多，樁端以下壓縮土層的深度也要比單樁時深很多。要求：S＝(3～4)d，常用樁距第二頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征認(rèn)識一個新概念：群樁效應(yīng)

群樁中各樁的工作狀態(tài)就與單樁時迥然不同，群樁的承載力并不等于各單樁之總和，沉降量也大于單樁的沉降量，這就叫群樁效應(yīng)。

影響群樁效應(yīng)的主要因素，一是群樁自身的幾何特征，包括承臺的設(shè)置方式(高或低承臺)、樁距、樁長、及樁長與承臺寬度比、樁的排列形式、樁數(shù)；二是樁側(cè)與樁端的土性、土層分布和成樁工藝(擠土或非擠土)。群樁效應(yīng)具體反映在以下幾方面:群樁的側(cè)阻力、群樁的端阻力、承臺土反力、樁頂荷載分布、群樁沉降及其隨荷載的變化、群樁的破壞模式。第三頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征認(rèn)識一個新概念：群樁效應(yīng)定義群樁效應(yīng)：群樁效率系數(shù)

若不允許群樁的沉降量大于同荷載作用下的單樁沉降量時，則群樁中每一根樁的平均承載力就要比單樁時降低。根據(jù)這一概念，在設(shè)計中常要乘以群樁效率系數(shù)，其意義為：相應(yīng)地，還可區(qū)分群樁側(cè)摩阻力和端阻力，分別定義群樁效應(yīng)如下：第四頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

樁側(cè)阻力的群樁效應(yīng)

群樁效應(yīng)對樁側(cè)阻力影響的基本規(guī)律是：群樁效率系數(shù)越大，則樁土間的相對位移越小，此時樁側(cè)阻力的發(fā)揮越小。右上圖：樁距越大，群樁效應(yīng)越不明顯，樁周土應(yīng)力重疊越小，致使樁周土的豎向位移越小，則樁土相對位移越大，樁側(cè)摩阻力能盡情發(fā)揮，承臺底土反力越大(P=KS)；反之，樁土相對位移越小，樁側(cè)土摩阻力不易發(fā)揮；承臺底反力越小。打入群樁：群樁效應(yīng)明顯，整體破壞；反之，單樁破壞。第五頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

樁端阻力的群樁效應(yīng)

群樁效應(yīng)對樁端阻力影響的基本規(guī)律是：群樁效應(yīng)越大，受剪應(yīng)力重疊及樁端土體位移受限影響，樁端阻力越大；第六頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

樁端阻力的群樁效應(yīng)

群樁效應(yīng)對樁端阻力影響的基本規(guī)律是：群樁端阻破壞形式依據(jù)群樁效應(yīng)不同而不同，群樁效應(yīng)不明顯，群樁端阻破壞類似于單樁端阻破壞，但因應(yīng)力重疊、承臺約束、土體變形受限，從而使樁端土破壞承載力相對較高。第七頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

樁端阻力的群樁效應(yīng)

群樁效應(yīng)對樁端阻力影響的基本規(guī)律是：

群樁端阻破壞形式依據(jù)群樁效應(yīng)不同而不同，群樁效應(yīng)明顯，樁端土強度不高時，破壞以沖剪或局部剪切破壞為主，若為軟弱下臥層，土體可發(fā)生側(cè)向擠出而使樁基整體失穩(wěn)；樁端土強度較高時，可產(chǎn)生整體剪切破壞。第八頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

群樁下承臺底土對荷載的分擔(dān)作用

承臺底土是否能夠承受荷載，需不需要考慮以及如何考慮承臺底土的荷載分擔(dān)效應(yīng)？

不考慮承臺底土的荷載分擔(dān)效應(yīng)是偏于安全的。但事實是，承臺底土的荷載分擔(dān)作用不容忽視，尤其是對于摩擦型樁基，荷載分擔(dān)率通常能達(dá)到百分之十幾到百分之五十之間。第九頁，共37頁。豎向荷載作用下群樁的工作性狀群樁的荷載傳遞特征關(guān)于群樁效應(yīng)的幾點重要認(rèn)識

群樁下承臺底土對荷載的分擔(dān)作用承臺底土荷載分擔(dān)效應(yīng)的主要規(guī)律是：承臺底土的壓縮性越低，強度越高，荷載分擔(dān)率越大；樁距越大，承臺底反力愈大；承臺底土反力隨著荷載水平提高；樁愈短，樁長與承臺寬度比愈小，樁側(cè)摩阻力發(fā)揮值愈低，承臺土反力大。承臺底土荷載分擔(dān)效應(yīng)的基本規(guī)律是：P=K.S。即樁土相對位移越大，承臺底土荷載分擔(dān)率越大。第十頁，共37頁。第七節(jié)群樁的豎向承載力計算群樁豎向承載力的概念群樁豎向承載力指群樁基礎(chǔ)的豎向承載能力，包含三層意思：群樁與一定范圍土視為整體時所能承受的豎向總荷載。此時，樁端以下存在軟弱下臥層，應(yīng)校核其強度；群樁中的各基樁承載力應(yīng)進(jìn)行校核；群樁沉降應(yīng)小于允許沉降量的豎向荷載。因此，沉降不僅是正常使用極限狀態(tài)的校核條件，也是群樁承載力確定的依據(jù)。因此，群樁豎向承載力的確定應(yīng)考慮上述三個方面！群樁整體豎向承載力按下式計算：群樁豎向整體承載力計算適用條件：端承型群樁、樁數(shù)小于4根的摩擦型柱下獨立樁基或由于地層土性、使用條件等因素不宜考慮承臺效應(yīng)時（建筑樁基技術(shù)規(guī)范，JGJ94-2008)第十一頁，共37頁。群樁的豎向承載力計算群樁整體豎向承載力計算的實體深基礎(chǔ)法群樁豎向整體承載力計算側(cè)阻整體破壞模式下：

對于小樁徑(Sa<3d)擠土型低承臺群樁，可將群樁基礎(chǔ)看作為整體基礎(chǔ)，而基礎(chǔ)的破壞為整體外側(cè)表面的剪切破壞，此時的群樁基礎(chǔ)整體豎向承載力可采用兩種方法估算，并取其小值：實體深基礎(chǔ)底面土的極限承載力不考慮應(yīng)力擴散考慮應(yīng)力擴散第十二頁，共37頁。群樁的豎向承載力計算群樁整體豎向承載力計算的實體深基礎(chǔ)法群樁豎向整體承載力計算側(cè)阻非整體破壞模式下：

對于非擠土型群樁，其側(cè)阻多呈各單樁破壞，此時可忽略承臺分擔(dān)荷載的作用，其極限承載力可按下式計算：樁端面積第十三頁，共37頁。群樁的豎向承載力計算持力層下存在軟弱下臥層時的驗算群樁豎向整體承載力計算

樁端持力層以下存在軟弱下臥層時，對樁基整體穩(wěn)定可能產(chǎn)生不利影響，體現(xiàn)在兩個方面：持力層沖剪破壞致使樁基整體失穩(wěn)；軟弱下臥層變形致使樁基整體沉降過大。第十四頁，共37頁。群樁的沉降計算一般來說，樁基只按承載力進(jìn)行計算、設(shè)計。但是，正如前述樁基承載力的確定應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)要求，因此樁端持力層為軟弱土層或建筑物對沉降要求很高時，尚應(yīng)對樁基沉降進(jìn)行驗算。群樁沉降計算幾點說明建筑樁基沉降變形指標(biāo)：沉降量；沉降差；整體傾斜：建筑物樁基傾斜方向兩端點的沉降差與其距離之比值；局部傾斜：墻下條形承臺沿縱向某一長度范圍內(nèi)樁基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離之比值。第十五頁，共37頁。

樁和承臺：足夠的強度、剛度和耐久性地基（主要樁端持力層)：足夠的承載力和不產(chǎn)生過量的變形第八節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計①進(jìn)行調(diào)查研究，場地勘察，收集有關(guān)資料；②綜合勘察報告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件確定樁基持力層；③選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造；④確定單樁承裁力設(shè)計值；⑤根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量和平面布置；⑥根據(jù)樁的平面布置，初步擬訂承臺輪廓尺寸及承臺底標(biāo)高；⑦驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；⑧驗算承臺尺寸及結(jié)構(gòu)強度；⑨必要時驗算樁基的整體承載力和沉降量，驗算軟弱下臥層地基承載力；⑩單樁設(shè)計，繪制樁和承臺的結(jié)構(gòu)及施工詳圖。第十六頁，共37頁。

設(shè)計樁基之前必須充分掌握設(shè)計原始資料，包括建筑類型、荷載、工程地質(zhì)勘察資料、材料來源及施工技術(shù)設(shè)備等情況，并盡量了解當(dāng)?shù)厥褂脴痘慕?jīng)驗。8.1收集設(shè)計資料8.2樁型、樁長和截面尺寸選擇樁基設(shè)計時，首先應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況、地層條件、施工能力及環(huán)境限制(噪音、振動)等因素，選擇預(yù)制樁或灌注樁的類別，樁的截面尺寸和長度以及樁端持力層等。一般當(dāng)土中存在大孤石、廢金屬以及花崗巖殘積層中未風(fēng)化的石英脈時，預(yù)制樁將難以穿越；當(dāng)土層分布很不均勻時，混凝土預(yù)制樁的預(yù)制長度較難掌握，在場地土層分布比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁比較合理。

樁的長度主要取決于樁端持力層的選擇第十七頁，共37頁。

粘性土、粉土：不宜小于2d，砂類土：不宜小于1.5d，碎石類土:不宜小于1d。當(dāng)存在軟弱下臥層時:樁端以下硬持力層厚度不宜小于4d嵌巖灌注樁的周邊嵌入微、中等風(fēng)化巖體的dmin不宜小于0.5m，

樁端阻力的臨界深度:

砂、礫為(3-6)d，粉土、粘性土為(5-10)d。樁端進(jìn)入持力層的深度：樁全長l=承臺底至持力層頂厚度+樁沉入持力層深度

+深入承臺深度+樁尖長第十八頁，共37頁。8.3樁數(shù)及樁位布置8.3.1樁的根數(shù)作用在承臺上的軸向壓力設(shè)計值承臺及其上方填土的重力偏心受壓軸心受壓8.3.2樁的中心距樁的間距過大：承臺體積增加，造價提高；間距過?。簶兜某休d能力不能充分發(fā)揮，且給施工造成困難第十九頁，共37頁。

1、上部荷載的中心與樁群的橫截面形心重合或接近。2、采用外密內(nèi)疏8.3.3樁位的布置3、保持樁距第二十頁，共37頁。8.4樁身截面強度計算混凝土強度等級：預(yù)制樁：宜≥C30，不宜＜C20預(yù)應(yīng)力混凝土樁：宜≥C30鋼筋：預(yù)制樁主筋：計算確定，

4-8根14-25mm，

ρmian

宜≥0.8%，一般1%

靜壓法宜≥0.4%

保護層應(yīng)＞30mm箍筋：直徑：6-8mm，間距＜200mm第二十一頁，共37頁。

灌注樁：混凝土強度：C15，水下＞C20，預(yù)制樁尖應(yīng)＞C30。當(dāng)樁頂軸向壓力和水平力滿足《樁基規(guī)》受力條件時，可按構(gòu)造要求配置樁頂與承臺的連接鋼筋籠。一級建筑樁基，主筋：6-10根Φ12-14，ρmian

＞0.2％，錨入承臺30dS(主筋直徑)，伸入樁身長度≥

10d，且不小于承臺下軟弱土層層底深度；二級建筑樁基，主筋：4-8根Φ10-12，錨入承臺30dS，且伸人樁身長度≥

5d，對于沉管灌注樁，配筋長度不應(yīng)小于承臺軟弱土層層底厚度三級建筑樁基可不配構(gòu)造鋼筋。一般ρg可取0.2％一0.65％(小直徑取高值，大直徑取低值)第二十二頁，共37頁。

對受水平荷載特別大的樁、抗拔樁應(yīng)根據(jù)計算確定。主筋：長度一般可取4.0／α(α為樁的水平變形系數(shù)），當(dāng)為抗拔樁、端承樁或承受負(fù)摩阻力和位于坡地岸邊的基樁應(yīng)通長配置。承受水平荷載的樁：主筋宜≥8Φ10，抗壓和抗拔樁：≥6Φ10，周邊均勻布置，凈距≮60mm，箍筋宜采用Φ6-8＠200-300mm的螺旋箍筋，受水平荷載較大和抗震的樁基，樁頂3—5d內(nèi)箍筋應(yīng)適當(dāng)加密，當(dāng)鋼筋籠長度超過4m時，每隔2m左右應(yīng)設(shè)一道Φ12-18的焊接加勁箍筋。主筋的混凝土保護層厚度應(yīng)≥35mm，水下澆灌混凝土?xí)r應(yīng)≥50mm。

第二十三頁，共37頁。

預(yù)制樁除了滿足上述計算之外，還應(yīng)考慮運輸、起吊和錘擊過程中的各種強度驗算。

吊點位置應(yīng)按吊點間的正彎短和吊點處的負(fù)彎矩相等的條件確定。第二十四頁，共37頁。8.5承臺設(shè)計

樁基承臺可分為柱下獨立承臺、柱下或墻下條形承臺(梁式承臺)，以及筏板承臺和箱形承臺等。承臺的作用是將樁聯(lián)結(jié)成一個整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺應(yīng)有足夠的強度和剛度。8.5.1外形尺寸及構(gòu)造要求

承臺的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式?jīng)Q定。通常，墻下樁基作成條形承臺，即梁式承臺；柱下樁基宜采用板式承臺(矩形或三角形)，其剖面形狀可作成錐形、臺階形或平板形。

承臺厚度應(yīng)≥300mm，寬度≥500mm，承臺邊緣至邊樁中心距離不應(yīng)小于校的直徑或邊長，且邊緣挑出部分應(yīng)≥150mm，對于條形承臺梁應(yīng)≥75mm。第二十五頁，共37頁。

為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應(yīng)嵌入承臺一定長度，對大直徑樁宜100，對中等直徑樁宜≥50mm。混凝土樁的樁頂主筋應(yīng)伸入承臺內(nèi)，其錨固長度宜≥30ds，對于抗拔樁基應(yīng)≥40ds。承臺的混凝土強度等級宜≥C15，采用Ⅱ級鋼筋時宜≥C20。承臺的配筋按計算確定，對于矩形承臺板，宜雙向均勻配置，鋼筋直徑宜≥Φ10，間距應(yīng)滿足100-200mm，對于三樁承臺，應(yīng)按三向板帶均勻配置。最里面3根鋼筋相交圍成的三角形，應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)。

臺底鋼筋的混凝土保護層厚度宜≥70mm。承臺梁的縱向主筋應(yīng)≥Φ12。第二十六頁，共37頁。8.5.2承臺的內(nèi)力計算模型試驗研究表明，柱下獨立樁基承臺(四樁及三樁承臺)在配筋不足的情況下將產(chǎn)生彎曲破壞，其破壞特征呈梁式破壞。①柱下多樁矩形承臺式中MX,MY—垂直x、y軸方向計算截面處彎矩設(shè)計值；Ni——扣除承臺和承臺上土自重設(shè)計值后i樁豎向凈反力設(shè)計值；當(dāng)不考慮承臺效應(yīng)時，則為i樁豎向總反力設(shè)計值。xi、yi—垂直y軸x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算截面的距離；第二十七頁，共37頁。②柱下三樁三角形承臺計算截面應(yīng)取在柱邊，并按下式計算③柱下或墻下條形承臺梁其正截面彎矩設(shè)計值一般可按彈性地基梁進(jìn)行分析，地基的計算模型應(yīng)根據(jù)地基土層的特性選取。通?？刹捎梦目藸柤俣?，將基樁視為彈簧支承，其剛度系數(shù)可由靜載荷試驗的Q-s曲線確定，具體計算可參見有關(guān)文獻(xiàn)。當(dāng)樁端持力層較硬且樁軸線不重合時，可視樁為不動支座，按連續(xù)梁計算。第二十八頁，共37頁。8.5.3承臺厚度及強度計算承臺厚度可按沖切及剪切條件確定，一般可先按沖切計算，再按剪切復(fù)核；其強度計算包括受沖切、受剪切、局部承壓及受彎計算。（1）受沖切計算Fl—作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計值ft—承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值；um——沖切破壞錐體有效高度中線周長；h0——承臺沖切破壞錐體的有效高度；α——沖切系數(shù)；λ—沖跨比第二十九頁，共37頁。(2)受剪切計算第三十頁，共37頁。第九節(jié)其它深基礎(chǔ)簡介

深基礎(chǔ)種類很多，除樁基外，墩基、沉井、沉箱和地下連續(xù)墻等都屬于深基礎(chǔ)。深基礎(chǔ)的主要特點是需采用特殊的施工方法，解決基坑開挖、排水等問題，減小對鄰近建筑物的影響。

9.1墩基礎(chǔ)墩是一種利用機械或人工在地基中開挖成孔后灌注混凝土形成的大直徑樁基礎(chǔ)，由于其直徑粗大如墩（一般根直徑d＞1500mm)，故稱為墩基礎(chǔ)。第三十一頁，共37頁。

沉井通常是用鋼筋混凝土或磚石、混凝土等材料制成的井筒狀結(jié)構(gòu)物，一般分?jǐn)?shù)節(jié)制作。施工時，先在場地上整平地面鋪設(shè)砂墊層，設(shè)支承枕木，制作第一節(jié)沉井，然后在井筒內(nèi)挖土(或水力吸泥)，使沉井失去支承下沉，邊挖邊排邊下沉，再逐節(jié)接長井筒。當(dāng)井筒下沉達(dá)設(shè)計標(biāo)