《樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算》 課件 1 緒論

樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算第一章緒論1第二章豎向受荷樁基的承載力2第三章豎向受荷樁基的沉降3第四章水平受荷樁基的承載力與位移4第五章樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法（一般步驟、高層建筑樁基、橋梁樁基、樁基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)）5第六章復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)6第七章抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算7*第八章樁基施工與檢測8目錄CONTENTS第一節(jié)樁基礎(chǔ)的定義及應(yīng)用第二節(jié)樁基礎(chǔ)的分類第三節(jié)樁基工程的發(fā)展概況第四節(jié)樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算概述第一章緒論地基基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)方案天然人工淺深條形基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)荷載增大基礎(chǔ)面積隨之增大擴(kuò)展基礎(chǔ)交叉條形基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)增加基礎(chǔ)面積盡量采用淺基礎(chǔ)場地淺層土質(zhì)不能滿足構(gòu)筑物對地基承載力和變形的要求不適宜采取地基處理措施時(shí)，

考慮將荷載傳至深部土層的深基礎(chǔ)方案

主要有樁基礎(chǔ)、沉井、地下連續(xù)墻等其中樁基歷史最悠久、應(yīng)用最廣泛淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)第一節(jié)樁基礎(chǔ)的定義及應(yīng)用一、樁基、基樁的定義樁基礎(chǔ)樁和承臺組成。通過承臺把若干根樁的頂部連接成整體，共同承受荷載的一種深基礎(chǔ)?；鶚稑痘A(chǔ)中的每根樁軟弱土層堅(jiān)實(shí)土層上部結(jié)構(gòu)承臺樁把若干根樁連接成整體二、承載功能及承載機(jī)理承受豎向荷載承受水平荷載承受上拔荷載——由樁端下土阻力和樁周土摩阻力、

承臺下土反力共同承擔(dān)?！蓸秱?cè)土層的側(cè)向阻力承擔(dān)——由樁周土的摩阻力承擔(dān)三、樁基礎(chǔ)的適用情況1、荷載需由深部土層承擔(dān)。2、構(gòu)筑物要求沉降量小且均勻。3、需承受較大的水平荷載。4、需承受較大的上拔力。5、需抗震及減振。6、需水下機(jī)械化施工。如淺部土層較軟，或淺部土層會(huì)被沖刷。如高層建筑、橋臺、碼頭。如地下車庫、干船塢等底板受水浮托力。第二節(jié)樁基礎(chǔ)的分類一、按樁身材料分類混凝土樁素混凝土、鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制成的樁鋼樁采用鋼材制成的管樁和H型鋼樁組合材料樁由兩種材料組合而成的樁型。如鋼管混凝土樁木樁防腐處理，適用于水位以下。現(xiàn)只用于臨時(shí)性工程二、按成樁方法分類（施工工藝）預(yù)制樁灌注樁先制樁，后沉樁先成孔，后灌注成樁工藝1

預(yù)制樁沉樁鋼筋混凝土樁實(shí)心方樁空心方樁（靜壓法）打入、壓入、振入制樁

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁預(yù)應(yīng)力空心方樁：500×500、600×600

工廠預(yù)制L＝4～15m鋼樁

H型鋼樁

常見300×300～500×5002

灌注樁（實(shí)心圓截面）鉆（沖）孔灌注樁沉管灌注樁夯擴(kuò)灌注樁人工挖孔灌注樁

成孔（旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)或沖擊鉆機(jī))→沉放鋼筋籠→水下灌注混凝土

沉管（振動(dòng)沉管或錘擊沉管)→灌注混凝土→（內(nèi)夯擴(kuò)底）→邊振動(dòng)拔管邊灌注混凝土→放鋼筋籠→繼續(xù)灌注混凝土（正循環(huán)排渣法、反循環(huán)排渣法）短、粗：開挖深度不超過25m；直徑最大可達(dá)4m。下導(dǎo)管和鋼筋籠澆筑水下混凝土成樁成孔鉆孔灌注樁施工順序清孔泥漿經(jīng)鉆桿內(nèi)腔流向孔底，將鉆頭切削下來的巖土鉆渣，經(jīng)鉆桿與孔壁的環(huán)狀空間，攜帶至地面。泵吸反循環(huán)是利用離心泵的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)腔造成負(fù)壓狀態(tài)，在大氣壓力作用下，沖洗液經(jīng)經(jīng)鉆桿與孔壁的環(huán)狀空間流向孔底，與巖土鉆渣組成混合液，被吸入鉆桿內(nèi)腔，排入地面泥漿循環(huán)系統(tǒng)。反循環(huán)正循環(huán)沉管灌注樁的施工比較1、振動(dòng)、噪聲

大

小2、擠土效應(yīng)預(yù)制樁（實(shí)心、封底管樁)、沉管（夯擴(kuò)）灌注樁擠土鉆孔樁、挖孔樁非擠土部分?jǐn)D土部分預(yù)制樁（開口式管樁、H型鋼樁）3、沉樁能力預(yù)制樁（打入、振入)、沉管（夯擴(kuò)）灌注樁大預(yù)制樁（靜壓)、鉆孔樁小4、造價(jià)預(yù)制樁大灌注樁小配筋：搬運(yùn)起吊和錘擊時(shí)的施工工況控制的，遠(yuǎn)超過正常工作荷載對強(qiáng)度的要求，樁身混凝土標(biāo)號高、含筋率高，主筋要求通長配置，用鋼量大省去了預(yù)制樁的制作、運(yùn)輸、吊裝和打入等工序，樁不承受這些過程中的彎折和錘擊應(yīng)力，從而節(jié)省了鋼材和造價(jià)。僅承受軸向壓力時(shí)，可不用配置鋼筋，或僅用少量的構(gòu)造筋；需配置鋼筋時(shí)，按工作荷載要求布置，通常只在上部配筋，不用接頭，節(jié)約了鋼的用量，也不需使用高標(biāo)號混凝土，一般情況下，比預(yù)制樁經(jīng)濟(jì)。（但PHC管樁較經(jīng)濟(jì))5、質(zhì)量穩(wěn)定性預(yù)制樁的接頭是樁身薄弱環(huán)節(jié)灌注樁的樁身混凝土質(zhì)量不易控制和保證、清孔質(zhì)量影響承載力（樁底沉渣及樁側(cè)泥皮）。6、施工工效高低預(yù)制樁灌注樁（工序多）預(yù)制混凝土方樁PrecastconcretesquarepilePHC管樁PrestressedhighstrengthConcretepipepile灌注樁鋼管樁3

擠擴(kuò)支盤灌注樁由主樁、底盤、中盤、頂盤及數(shù)個(gè)分支所組成。根據(jù)地質(zhì)情況在硬土層中設(shè)置分支及承力盤。通過液壓擠擴(kuò)設(shè)備，對各分支和承力盤周圍土體施以三維靜壓，經(jīng)擠密的周圍土體與砼樁身、支盤緊密地結(jié)合為一體，發(fā)揮了樁土共同承力作用。支盤樁承力盤盤徑較大如：φ600mm—φ1000mm的主樁，盤徑可達(dá)2000mm，其面積為主樁截面的4倍，若加上各盤環(huán)和各分支的面積總和可多達(dá)20倍。利用鋼筋籠底部和側(cè)面預(yù)先埋設(shè)的注漿管,在成樁后2-30天內(nèi)用高壓泵進(jìn)行高壓注漿漿液通過滲入、劈裂、填充、擠密等作用與樁體周圍土體結(jié)合，固化樁底沉渣和樁側(cè)泥皮，起到提高承載力、減少沉降等效果。包括：樁底后注漿、樁側(cè)后注漿、樁底樁側(cè)復(fù)式后注漿4

后注漿工藝三、按成樁對環(huán)境的影響分類(擠土效應(yīng)）擠土樁部分?jǐn)D土樁非擠土樁1

按樁徑大小分小直徑樁d≤250mm中等直徑樁250<d<800mm大直徑樁d≥800mm四、按樁的幾何尺寸及特征分類2

按樁的截面形狀分——圓形、方形、矩形、三角形及H形3按樁尖（端）形式分——錐形、平底、擴(kuò)頭五、按承載功能和機(jī)理分類豎向抗壓樁豎向抗拔樁水平受荷樁復(fù)合受荷樁摩擦型樁端承型樁主動(dòng)樁被動(dòng)樁樁直接承受外荷載，并主動(dòng)向樁周土中傳遞應(yīng)力。如承受風(fēng)力、地震力、車輛制動(dòng)力的構(gòu)筑物樁基。樁不直接承受外荷載，只是由于樁周土在自重或外荷下發(fā)生變形或運(yùn)動(dòng)而受到影響。是被動(dòng)承受側(cè)向土壓力。如深基坑支護(hù)樁、港口碼頭及路堤邊坡的抗滑樁。六、按承臺位置分類低承臺樁基高承臺樁基承臺底面位于地面（或沖刷線）以下承臺底面位于地面（或沖刷線）以上高承臺樁基承臺位置較高或設(shè)在施工水位以上，可避免或減少墩臺的水下作業(yè)，施工方便，經(jīng)濟(jì)。剛度較小，在水平力作用下，承臺及基樁露出地面的一段自由長度周圍無土來共同承受水平外力基樁的受力情況不利，樁身內(nèi)力和位移都將大于在同樣水平外力作用下的低承臺樁基穩(wěn)定性方面不如低承臺樁基好七、按樁軸方向分類豎直樁單向斜樁多向斜樁工程實(shí)例/事故迪拜塔Thehighestbuildingintheworld,828m樁筏基礎(chǔ)螺旋灌注樁:192根，直徑1米，長度47米筏板厚度：3.7米基巖：鈣質(zhì)砂巖，60米以下鉆孔灌注樁上海中心Thesecondhighestbuildingintheworld樓高632m，地上119層，地下室5層基巖：地表以下250米樁筏基礎(chǔ)筏板：混凝土體積60881m3,直徑121米，厚6m，嵌入深度30.8米

后注漿大直徑超長灌注樁：980根、直徑1米、長86米地下連續(xù)墻：66幅，長50米，厚1.2米鉆孔灌注樁上海環(huán)球金融中心樓高492米，地上101層，地下3層結(jié)構(gòu)體系：4個(gè)角部組合巨型柱+核心筒基巖：地表以下250米樁筏基礎(chǔ)主樓筏板：混凝土體積37800m3，直徑100m，

厚度4~4.5m，開挖深度22m鋼管樁：直徑700mm，長79m鋼管樁上海500kv世博地下變電站地下建筑：地下室深度34.5米，水浮力>結(jié)構(gòu)自重樁長82米

擴(kuò)底抗拔樁2019年8月28日上午深圳羅湖區(qū)船步路附近一棟6層高樓房坍塌沉管灌注樁專家組現(xiàn)場研判，初步認(rèn)為：沉管灌注樁，摩擦樁房屋基底土層較差，建筑下方有暗渠暗渠水流常年作用下造成樁周水土流失和樁身腐蝕，最終造成樁基礎(chǔ)發(fā)生脆性破壞，導(dǎo)致樓體局部傾斜下沉。上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范2010中規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)禁用。上海蓮花河畔——樓脆脆事件（2009年6月27日）PHC管樁概況層數(shù)：13層上部結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土剪力墻基礎(chǔ)：條形承臺梁+樁基樁基“PHC管樁”第三節(jié)樁基工程的發(fā)展概況初級階段(19世紀(jì)之前)

發(fā)展階段

(19世紀(jì)后期~20世紀(jì)中葉)鋼管樁和鋼筋混凝土樁逐漸使用并發(fā)展樁型不多，設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)簡單現(xiàn)代化階段(20世紀(jì)中期以后）木樁經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建筑規(guī)模擴(kuò)大，新樁型和新工藝的發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，基礎(chǔ)理論研究發(fā)展樁基工程技術(shù)的發(fā)展歷史樁基工程最新進(jìn)展施工工藝和技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算試驗(yàn)和檢測樁端（側(cè)）后注漿長螺旋壓灌灌注樁擠擴(kuò)支盤樁大樁徑、超長樁樁基礎(chǔ)的變形控制理論樁基與上部結(jié)構(gòu)共同作用理論復(fù)合疏樁基礎(chǔ)復(fù)合受荷樁室內(nèi)模型試驗(yàn)、離心試驗(yàn)現(xiàn)場大噸位載荷試驗(yàn)現(xiàn)場樁基檢測測試技術(shù)第四節(jié)樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算概述樁基荷載:不超過地基的承載能力樁基變形量:小于允許變形值樁基結(jié)構(gòu):（包括承臺和樁身）

應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐久性一、總原則和技術(shù)要求二、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容及其方法樁基設(shè)計(jì)樁基類型、樁徑、樁長樁數(shù)及平面布置樁身結(jié)構(gòu)及承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樁基計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算承載力計(jì)算變形計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果分析施工圖繪制樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法承載力極限狀態(tài)（Ultimatelimitstate/ULS）樁基達(dá)到最大承載能力、整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形驗(yàn)算內(nèi)容承載力（樁基持力層和下臥層）樁基穩(wěn)定性樁身和承臺的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度樁基達(dá)到建筑物正常使用所規(guī)定的變形限值驗(yàn)算內(nèi)容沉降量和水平位移樁身裂縫正常使用極限狀態(tài)（Serviceabilitylimitstate/SLS）荷載：標(biāo)準(zhǔn)組合抗力：承載力特征值或容許值安全系數(shù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定可靠度不明確1、基于容許承載力的定值設(shè)計(jì)法

承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算方法2、以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法荷載、承載力、變形參數(shù)的實(shí)測值是具有變異性和不確定性的隨機(jī)變量荷載效應(yīng)：取基本組合抗力：取強(qiáng)度設(shè)計(jì)值采用分項(xiàng)