地基與基礎第九章.ppt

1、第一節(jié) 概 述,第九章 樁基礎設計,第三節(jié) 樁基礎設計,第二節(jié) 樁的承載力,回顧與思考,天然地基,人工地基,深基礎,淺基礎,方案組合,造價低； 易施工； 安全合理； 技術先進。,方案選擇,?,?,第九章 樁基礎設計,第一節(jié) 概 述,樁基礎： （樁基）,樁體（基樁）,低承臺：其底面低于地面 高承臺：其底面高于地面,工業(yè)與民用建筑中常用低承臺樁基礎,樁基礎作用：將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層，或通過樁身周圍的摩擦力傳給地基，以滿足承載力、穩(wěn)定性和變形的要求。,承臺,上部結構,承臺,樁,堅硬土層,(a)低承臺樁基礎,(b)高承臺樁基礎,一、樁基礎的適用范圍,當建筑場地淺層地基土比較軟弱，不能滿足

2、地基承載力和變形要求時，又不宜采用地基處理措施時可考慮選擇樁基礎，利用深層堅實的巖土層作持力層； 樁基可承受大而復雜的荷載，適宜各種地質條件； 減少沉降與不均勻沉降，適于沉降要求嚴格的高層建筑、重型工業(yè)廠房、高聳構筑物等； 抗震性好，平面布置靈活，對結構體系適應性強； 造價高，施工復雜，有噪音、衛(wèi)生等環(huán)境問題。,二、樁基礎的類型,(一)按樁基礎承載性狀分類,按樁側與樁端阻力大小及分擔比例差異，分為如下兩大類：,端承型樁,摩擦型樁,摩擦端承樁：荷載主要由樁端阻力承擔，樁側 阻力承擔部分荷載； 端 承 樁：（l/d10）荷載絕大部分由樁端 阻力承擔，樁側阻力不計。,端承摩擦樁：荷載主要由樁側阻力承

3、擔，樁端 阻力承擔部分荷載； 摩 擦 樁：（l/d 較大）荷載絕大部分由樁側 阻力承擔，樁端阻力不計。,較軟弱土層,軟弱土層,較堅硬 土層,(a)摩擦樁,(b)端承摩擦樁,軟弱土層,較堅硬 土層,極軟弱土層,堅硬 土層,(c)摩擦端承樁,(d)端承樁,(二)按樁基礎使用功能分類,豎向抗壓樁：主要承受豎向荷載； 豎向抗拔樁：主要承受上拔荷載； 水平受荷樁：主要承受水平荷載； 復合受荷樁：承受豎向、水平荷載均較大。,(三)按樁徑大小分類,1.小樁徑：d250mm，基礎加固，復合基礎； 2.中等樁徑：250mmd800mm， 工業(yè)與民用建筑工程中應用較多； 3.大樁徑：d800mm，用于單獨基礎。,

4、(四)按樁基礎成樁方法分類,成樁過程中對地基土結構有擾動，并產生擠土效應，引發(fā)施工環(huán)境問題。,1.非 擠 土 樁：取土成孔，干作業(yè)法、泥漿護壁法、 套管護壁法施工； 2.擠 土 樁：未取土成孔，沉管灌注樁、錘擊等法施工 的實心預制樁，樁位處土完全被擠開，土 結構受破壞； 3.部分擠土樁：部分取土，如預鉆孔打入式預制樁、灌 注樁及打入式敞口預制（管）樁等。,提示：成樁方法應根據地基土特性，視擠土后對地基與樁身結構是否有利，一般飽和軟土不宜，松散砂土宜。,(五)按樁基礎樁身材料分類,1.混凝土樁：,預制樁：工廠或現場預制成型（預應力）,灌注樁：現場挖孔就地澆筑,配 筋：可配筋；可不配筋；預應力（預

5、制）； 截面形式：圓形、方形 、三角形（預制)、實心、 空心（預制） 。,2.鋼樁：,形狀：鋼管樁與H形樁。,特點：抗彎壓，宜施工，造價高，腐蝕。,用兩種材料組合而成的樁,如鋼管內填砼組合，上部鋼管下部砼組合等。,工藝,3.復合材料樁：,三、樁的施工工藝簡介,（一）預制樁,預制種類：,斷面尺寸：300mm300mm 550 mm550mm,方形樁,三角形樁,空心樁,適合靜壓法 施工,適合軟土層，增加 側面積與摩阻力。,減小擠土效應，砂土 地基中空腔射水助沉 400500，壁厚 80mm，長812m。,敞口管樁,鋼筋砼樁,預制樁接頭工藝：,漿錨接頭：用硫磺膠泥或環(huán)氧樹脂制成黏合劑， 樁體上留插筋

6、下留插孔，漿錨結合。,焊接接頭：每段端部預埋角鋼或鋼板，施工時 上下段對接，用扁鋼貼焊成整體。,法蘭盤接頭：預埋管法蘭盤螺栓連接或焊接。,漿錨接頭,焊接接頭,法蘭盤接頭,預埋件,法蘭盤,內插管,貼板,預應力鋼筋砼樁（預制樁）,特點：利用樁的主筋作預應力張拉鋼筋，通 過預應力減小樁身砼的拉應力和彎拉 應力，提高抗沖擊力、抗彎能力。,鋼樁,特點：強度高，抗沖擊疲勞，貫入能力強， 便于加工運輸，擠土效應小，但， 造價高宜腐蝕，慎重選用。,圓形管樁,H形樁,2.沉樁施工工藝,錘擊式,錘擊方式,蒸汽錘 柴油錘 液壓錘,特點,產生振動、擠土、噪音； 引起地面附加沉降或隆起； 應采取監(jiān)控與防護措施； 適于松

7、軟土質和空曠地區(qū)。,靜壓式,采用液壓或機械方法對樁頂施加靜壓沉樁。,特點：無振動和噪音，適于軟土地帶城區(qū)。,振動式,采用振動錘使樁周圍土受擾動或液化， 地基強度與阻力降低而沉樁入土，有噪音與擠土影響。,（二）灌注樁,灌注樁系指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基中成孔并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而成的樁。,減少施工工序，樁不用承受彎折與錘擊應力，節(jié)省鋼材和造價，對基巖起伏變化大的地質條件適應性強。,地下“隱蔽”施工質量不易保證。,優(yōu)點：,缺點：,1.沉管灌注樁,沉管方法：錘擊、振動、靜壓均可,施工程序,就位,沉管,澆筑,振動 拔管,澆灌 放鋼筋籠,成型,優(yōu)點：造價低，管內無

8、水作業(yè)樁身砼質量好； 缺點：產生縮頸、夾土、斷樁，因擠土效應 相鄰樁可能破壞。 防治措施： 控制拔管速度，快振慢拔； 合理選擇打樁順序：“跳打”；采用“復打法”。,2.鉆孔灌注樁：,護筒,指用機械方法取土成孔灌注樁,施工程序 濕作業(yè)法,就位,成孔,澆筑,鋼筋籠 放導管,成型,鉆頭,泥漿,鉆桿,泥漿泵,鉆機,導管,鋼筋籠,砼,澆注漏斗,濕作業(yè)法適用于地下水位較高的地質條件； 干作業(yè)法適用于地下水位以上干土層樁基。,優(yōu)點：無擠土、無振動、噪音小，對鄰近 建筑物影響小，城區(qū)高層建筑常用。 缺點：泥漿沉淀不易清除，承載力降低， 沉降量增大。 防治措施：澆灌前清底，夯填或注水泥漿。 尺寸：一般60080

9、0mm，較大3000mm。,3.挖孔灌注樁：,指用人工方法挖掘成孔（護壁：砼）， 安放鋼筋籠，灌注混凝土而成的樁。,優(yōu)點：可直接鑒別檢驗成孔質量， 干作業(yè)，樁身質量易保證無擠土效 應影響，施工簡單，造價低。,活瓣圓臺形模板,適用條件：粘性土和地下水位較低 的條件，忌在含水砂層中施工，防 止產生流砂塌孔。宜做大直徑樁， 單樁承載力大。,缺點：勞動條件差。,四、樁及樁基礎的構造要求,1.摩擦型樁中心距3d，擴底灌注樁中心距3D； 2.擴底直徑D3d（樁身直徑）； 3.樁進入持力層深度為13d，嵌巖灌注樁嵌入硬 質巖層深度0.5m； 4.布置樁時，樁基承載力合力點應與荷載標準組合 合力作用點重合；

10、5.預制樁混凝土C30，灌注樁C20，預應力樁 C40； 6.樁的主筋應按計算確定。打入式預制樁最小配筋 率0.8%，靜壓式預制樁最小配筋率0.8%，灌注 樁最小配筋率0.20.65%（小徑取大值）。,7.配筋長度：按計算確定，同時考慮地形地質條件 情況； 8.樁頂嵌入承臺內的長度 50mm，主筋深入承臺 內的錨固長度：(HPB235級)30d（主筋直徑）， （HRB335、400級）30d（主筋直徑）。,第二節(jié) 樁的承載力,一、單樁豎向承載力,樁基破壞類型,樁材料強度：端承樁控制因素,地基承載力：主要控制因素,單樁承載力特征值確定規(guī)定：,1.單樁豎向承載力特征值應通過單樁豎向靜載 荷試驗確定

11、，試樁數1%總數，且3根；,2.地基基礎設計為丙級的建筑物，單樁承載力 特征值可由靜力觸探和標準貫入試驗參數確定；,3.初步設計時，可按公式估算。,（一）靜載荷試驗,試驗裝置：,錨樁反力裝置,壓重平臺反力裝置,單樁豎向極限承載力：,(1)Qs曲線有明顯陡降段時，取陡降點Qu 。,(2)Qs曲線呈緩變形時， 取s=40mm所對應的Qu 。,單樁豎向承載力特征值：,Ra= Qu /2,（二）靜力觸探法,靜力觸探試驗,qc,fsi,Quk =uLiifsi +qcAp,預制單樁極限承載力標準值：,fsi 樁側摩阻力平均值；,qc樁端阻力平均值；,樁端阻力修正系數；,i 第i層土摩阻力修正系數；,u

12、樁身周長；,Li第i層土內樁身長度。,（三）按經驗公式估算,用于初估單樁承載力特征值及樁數：,Quk =Qsk+Qpk=upliqsik +qpkAp,qsik 樁側極限摩阻力標準值；,qpk樁端極限阻力標準值；,單樁承載力特征值：,Ra= Qu /2,1.按單樁極限承載力確定單樁承載力特征值,2.按土層物理力學性質指標確定單樁承載力特征值,Ra =upliqsia +qpaAp,（四）樁身材料驗算,1.鋼筋混凝土樁豎向抗壓承載力設計值,Q=（fcAp +fyAs),fc樁身混凝土軸心抗壓強度設計值；,fy主受力鋼筋抗壓強度設計值；,Ap 、As樁身及樁縱向鋼筋斷面積；,樁縱向彎曲系數，一般=

13、1.0， 高承臺樁=0.251.0 。,2.混凝土樁豎向抗壓承載力設計值,QcfcAp,c工作條件系數，預制取0.75， 灌注取0.60.7。,二、單樁水平承載力,單樁水平承載力取決于樁的材料與斷面尺寸、 入土深度、土質條件及樁頂約束條件等因素。,樁水平承載力一般通過現場荷載試驗確定， 亦可用理論方法確定。,三、單樁抗拔承載力,高聳建（構）筑物、受地下水浮力作用的地下結構物等樁基受上拔力作用。,單樁抗拔承載力由抗拔靜載荷試驗確定。,四、群樁豎向承載力,（一）群樁的特點,(a)單樁受力,(b)群樁受力,當樁距較小時，樁間 摩擦力疊加，承載作 用相互削減； 樁端應力疊加，地基 受力大； 結論：群樁

14、承載力小 于單樁承載力之和。,N,G0,W0,h,l,a,a0,b,b0,（二）群樁地基承載力驗算,把群樁連同周圍土體作為一實體深基礎來分析。,Pl+h=(l+h)+ (N+G0+W0)/ab faz,G0、W0承臺及樁體的超重,（超過同體積土重部分）,各土層摩擦角平均值,a=a0+2ltan/4,b=b0+2ltan/4,（三）群樁地基軟弱下臥層驗算,當樁端持力層下存在軟弱下臥層時，必須驗算其強度是否滿足要求。計算方法同淺基礎。,（四）群樁地基沉降計算與變形驗算,將群樁地基作為一實體深基礎來分析； 采用荷載效應準永久組合，不計風載與 地震荷載； 變形特征：沉降量、沉降差、傾斜與 水平位移。,

15、第三節(jié) 樁基礎設計,設計要求,1.樁基有足夠的豎向與水平承載力； 2.樁基的沉降與水平位移在允許范圍內； 3.樁身撓曲在允許范圍內； 4.設計方案在技術與經濟上應合理可行。,設計步驟,1.調研、搜集設計資料； 2.確定樁基持力層； 3.選定樁材、樁型、尺寸、確定基本構造； 4.計算并確定單樁垂直承載力； 5.初擬樁的平面布置和數量； 6.擬定承臺尺寸和底面高程； 7.驗算，結構設計； 8.繪結構施工圖。,一、設計資料的收集,1.上部結構的類型、尺寸、構造和使用要求； 2.工程地質勘察報告； 3.當地建材與施工能力、條件（包括施工機 具、方法、經驗等）； 4.施工場地及周圍環(huán)境（包括交通、進出場

16、 條件、周圍建筑要求、環(huán)境要求等）。,二、樁型、樁身斷面尺寸及樁長的選擇,（一）樁型的選擇,考慮因素：,1.荷載大小及性質； 2.工程地質條件； 3.施工條件。,選擇要求：,1.樁型； 2.施工工藝； 3.工期要求； 4.樁型特點的利用。,1.經濟合理； 2.安全適用。,（二）樁斷面尺寸的選擇,1.混凝土灌注樁,斷面形式：圓形,沉管灌注樁直徑：300500mm； 鉆孔灌注樁直徑：5001200mm； 擴底鉆孔灌注樁：擴底直徑12d.,擴底鉆孔灌注樁,2.混凝土預制樁,斷面形式：方形、圓形、三角形等,斷面尺寸：550mm,3.樁長的選擇,考慮因素：主要樁端持力層選擇，同時考慮 樁的材料及施工工藝

17、。,樁端持力層選擇：較硬土層,樁端全截面進入持力層深度： 粘性土、粉土：2d； 砂土：1.5d； 碎石土：1d。,有軟弱下臥層時樁基下持力層厚度：4d,嵌巖樁嵌入巖層深度： 0.5m,端承樁,摩擦樁,考慮因素：承載力與沉降量,注意：,1.同一種建筑物盡量采用同一種樁； 2.除落在巖面上的樁，樁端間高差d； 3.摩擦型樁，樁端間高差l/10； 4.高層及荷載大的建筑物宜用大樁徑(挖孔)。,三、樁的平面布置,（一）墻下樁基,1.樁的最小中心距：3d（一般34d)； 2.盡量使群樁形心與荷載重心重合； 3.縱橫墻交接處宜布置樁。,墻下樁的平面布置,單排布置,雙排布置,交叉布置,墻角布置,（二）獨立樁基,1.樁的最小中 心距：3d （一般34d) ； 2.邊樁距承臺 邊緣：d。,柱下獨立承臺樁的平面布置,二樁布置,三樁布置,四樁布置,六樁布置,四、樁數的確定,承受豎向中心荷載的樁基，可按下式計算樁數：,承受豎向偏心荷載的樁基,Fk標準組合時，承臺 頂面豎向力； Gk承臺及上覆土自重； Ra單樁豎向承載力； n樁基中的