建筑工程樁基礎(chǔ)類型介紹和施工工藝

1、基礎(chǔ)工程,第四章 樁基礎(chǔ),4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.1 概述,4.1.1 定義,樁基礎(chǔ)：通過承臺(tái)把若干根樁的頂部聯(lián)結(jié)成整體，共同承受動(dòng)靜荷載的深基礎(chǔ)。,基樁：設(shè)置于土中的豎直或傾斜的基礎(chǔ)構(gòu)件，其作用在于穿越軟弱的高壓縮性土層或水，將樁所承受的荷載傳遞到更硬、更密或壓縮性更小的地基持力層上。,軟 弱 土 層,承臺(tái),基樁,4.

2、1 概述,4.1.2 特點(diǎn),將荷載傳遞到下部好土層,承載力高 沉降量小 抗震性能好 承受抗拔及橫向力 與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價(jià)低,4.1 概述,4.1.3 發(fā)展歷史,7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 十九世紀(jì)以前，木樁 西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔 十九世紀(jì)開始，材料和動(dòng)力進(jìn)步 鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利，蒸 汽動(dòng)力 十九世紀(jì)末，現(xiàn)場鉆孔樁,4.1 概述,干欄式建筑,4.1 概述,排 樁,帶撐木樁,4.1 概述,4.1 概述,新 加 坡 發(fā) 展 銀 行,4.1 概述,4.1.4 適用范圍,軟弱地基或特殊土地基 高重建筑物，滿足承載力 承受水平和抗拔力建筑 抗震地基 對(duì)

3、沉降非常敏感的建筑 水上基礎(chǔ),4.1 概述,4.1.5 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟,收集資料 選樁型、確定樁的基本尺寸 確定單樁承載力 確定群樁承載力 相關(guān)檢算 繪制施工圖紙,4.1 概述,4.1.6 特殊用途樁,抗滑樁 樹根樁 靠船樁,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,4.2.1 樁基礎(chǔ)的分類標(biāo)準(zhǔn),按樁身材料分

4、按承臺(tái)位置高低分 按功能分 按樁軸方向分 按成樁方法分 按成樁方法對(duì)土層影響分,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,1 按樁身材料分,鋼筋混凝土樁,混 凝 土 樁,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁,鋼 樁,木 樁,2 按承臺(tái)位置高低分,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,低承臺(tái)樁基,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,高承臺(tái)樁基,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,3 按功能分,抗軸向壓力的樁,抗側(cè)向壓力的樁,抗 拔 樁,摩擦樁,端承樁,端承摩擦樁,港口、碼頭工程中的板樁，基坑支護(hù)樁,抵抗作用于樁上的拉撥荷載,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,4 按樁軸方向分,傾 斜 樁,豎 直 樁,水平外力或彎矩不大，樁不長或樁身直徑較大時(shí),

5、水平外力較大且方向不變時(shí)，可采用單向斜樁,水平外力較大且作用在兩個(gè)方向時(shí)，采用多向斜樁,注意：先采用豎直樁，檢算通不過時(shí) 再改用傾斜樁,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,5 按成樁的方法分,預(yù) 制 樁,灌 注 樁,錘 擊,打 入 樁,靜 壓,震 動(dòng),螺 旋,壓 入 樁,震 入 樁,螺 旋 樁,機(jī)械成孔,人力挖掘,鉆 孔 樁,沖 孔 樁,挖 孔 樁,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,6 按成樁方法對(duì)土層影響分,部分?jǐn)D土樁,擠 土 樁,非擠土樁,預(yù)制樁,沉管灌注樁,粘性土,無粘性土,開口鋼管樁,H型鋼樁,開口預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁,預(yù)鉆孔的鋼筋混凝土樁,鉆（挖、沖）孔灌注樁,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,擠土效應(yīng),在飽和

6、軟土中進(jìn)行密集樁群施工將導(dǎo)致,土中超孔隙水壓的劇增（可達(dá)上覆土壓力的1.4倍，甚至更高） 地表隆起 淺層土體水平位移（影響范圍1倍樁長以上） 深層土體位移 先打設(shè)的樁被抬起、擠偏、甚至彎曲、斷裂,原有建筑物下沉、局部抬起,臨近地面開裂、地下管線位移、破壞,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,4.2.2 樁型及其特點(diǎn),1 預(yù)制樁類型、特點(diǎn)及適用條件, 分類;木、鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼 、鋼樁, 優(yōu)點(diǎn),樁單位面積承載力較高，預(yù)制樁屬擠土樁， 打入土層使松軟土擠密，提高承載力 樁身質(zhì)量易于保證和控制 易于在水上施工 樁身砼密度大，抗腐蝕性能強(qiáng) 施工效率高,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造, 缺點(diǎn),單價(jià)較灌注樁高，配筋按

7、起吊、打入應(yīng)力設(shè) 計(jì)，用鋼量大，較長則接頭用鋼量增大 一般錘擊、震動(dòng)法下沉，施工噪音大，污染 環(huán)境，若采用靜壓受設(shè)備等限制 擠土樁 受起吊設(shè)備限制，單樁長不超過10m，接頭 處為薄弱環(huán)節(jié) 不易穿透較厚堅(jiān)硬土層 樁超長時(shí)，截樁困難,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造, 適用條件,不需要考慮噪音污染、震動(dòng)環(huán)境的影響（新 開發(fā)區(qū)、郊外等場地） 持力層上覆蓋為松軟土層，無堅(jiān)硬夾層 持力層頂面起伏變化不大，樁長易于控制 水下樁基工程 大面積打樁工程，工效高,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,鋼筋混凝土樁,普通鋼筋混凝土樁,空心,實(shí)心,樁 長,現(xiàn)場制作2530m,工廠預(yù)制 12m,接樁方法,鋼板角鋼焊接,法蘭盤螺栓和硫磺膠

8、泥錨固等,斷面尺寸,200mm200mm600mm600mm,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,鋼筋混凝土樁,焊接法,硫磺膠泥錨接,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,鋼筋混凝土管樁,鋼筋混凝土管樁,普通鋼筋混凝土管樁,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁,離心旋轉(zhuǎn)法制造,特大直徑鋼筋管樁,普通鋼筋混凝土管樁,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁,入土,深度,25m,25m,能承受較大的震動(dòng)力，抗裂性能好,應(yīng)用：武漢長江大橋首先采用,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁,預(yù)先將鋼筋混凝土樁的部分或全部主筋作為預(yù)應(yīng)力張拉，對(duì)樁身混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力，以提高樁的抗沖擊能力和抗彎能力。,強(qiáng)度重量比高 含鋼率低 耐沖擊、耐久性和抗腐蝕性能高 穿

9、透能力強(qiáng) 制作工藝較復(fù)雜（缺點(diǎn)）,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,適用情況,超長樁 （L50m ) 需要穿越夾砂層 （高層建筑的理想樁型）,制作方法,普通立模澆制預(yù)應(yīng)力空心方樁 常見規(guī)格：500mm500mm,600mm600mm 離心法制作圓環(huán)形(方形)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁(PHC樁） 常見規(guī)格：外徑500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚90130mm,樁段長415m,C60C80,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,2 灌注樁類型、特點(diǎn)及適用條件, 優(yōu)點(diǎn),可適用于各種地層 樁長可隨持力層頂面起伏而改變，不需截 樁，無接頭 僅受軸壓時(shí)，不用配鋼筋，需配鋼筋籠時(shí)， 按工作荷載要求布置 采用大直徑鉆

10、孔或挖孔灌注樁時(shí)，單樁承載 力高 一般說來，比預(yù)制樁經(jīng)濟(jì),4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造, 缺點(diǎn),樁身直徑變化較大，孔底沉積物不易清除干凈 單樁承載力變化較大 大直徑灌注樁做單樁承載力費(fèi)用過高 一般情況下，不宜用于水下樁基,樁身質(zhì)量不易控制和保證,縮 頸,沉 渣,夾 泥,斷 樁,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,沉管灌注樁,帶樁靴沉管灌注樁 端部封閉，封底材料留于土中，不經(jīng)濟(jì) 無樁靴沉管灌注樁 端部封閉以硬性混凝土 厚1m，到底后上提20cm，將砼夯入土中 薄殼沉管灌注樁 內(nèi)存芯棒，打入后，抽出芯棒，直徑不能過大,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,鉆孔灌注樁,螺旋鉆孔灌注樁 不用護(hù)壁 適用無地下水地層 樁長受到限制

11、 不能穿越卵石、礫層 泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁 防止孔壁坍塌，并借泥漿循環(huán)將孔內(nèi)碎渣帶出,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,成孔灌注樁工程泥漿護(hù)壁工藝,材料及主要機(jī)具：1.1 水泥：宜采用325號(hào)425號(hào)普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。1.2 砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%。1.3 石子：粒徑為0.53.2cm的卵石或碎石，含泥量不大于2%。1.4 水：應(yīng)用自來水或不含有害物質(zhì)的潔凈水。1.5 粘土：可就地選擇塑性指數(shù)IP17的粘土。1.6 外加早強(qiáng)劑應(yīng)通過試驗(yàn)確定。1.7 鋼筋：鋼筋的級(jí)別、直徑必須符合設(shè)計(jì)要求，有出廠證明書及復(fù)試報(bào)告。1.8 主要機(jī)具有：回旋鉆孔機(jī)、翻斗車或手推車、混凝土導(dǎo)管、套管、水

12、泵、水箱、泥漿池、混凝土攪拌機(jī)、平尖頭鐵鍬、膠皮管等。,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,成孔灌注樁工程泥漿護(hù)壁工藝,2 作業(yè)條件：2.1 地上、地下障礙物都處理完畢，達(dá)到“三通一平”。施工用的臨時(shí)設(shè)施準(zhǔn)備就緒。2.2 場地標(biāo)高一般應(yīng)為承臺(tái)梁的上皮標(biāo)高，并經(jīng)過夯實(shí)或碾壓。2.3 制作好鋼筋籠。2.4 根據(jù)圖紙放出軸線及樁位點(diǎn)，按上水平標(biāo)高木橛，并經(jīng)過預(yù)檢簽字。2.5 要選擇和確定鉆孔機(jī)的進(jìn)出路線和鉆孔順序，制定施工方案，做好技術(shù)交底。2.6 正式施工前應(yīng)做成孔試驗(yàn)，數(shù)量不少于兩根。,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,成孔灌注樁工程泥漿護(hù)壁工藝,3.1 工藝流程：鉆孔機(jī)就位 鉆孔 注泥漿 下套管 繼續(xù)鉆孔 排渣

13、 清孔 吊放鋼筋籠 射水清底 插入混凝土導(dǎo)管 澆筑混凝土 拔出導(dǎo)管 插樁頂鋼筋3.2 鉆孔機(jī)就位：鉆孔機(jī)就位時(shí)，必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，為準(zhǔn)確控制鉆孔深度，應(yīng)在機(jī)架上或機(jī)管上作出控制的標(biāo)尺，以便在施工中進(jìn)行觀測、記錄。3.3 鉆孔及注泥漿：調(diào)直機(jī)架挺桿，對(duì)好樁位（用對(duì)位圈），開動(dòng)機(jī)器鉆進(jìn)，出土，達(dá)到一定深度（視土質(zhì)和地下水情況）停鉆，孔內(nèi)注入事先調(diào)制好的泥漿，然后繼續(xù)進(jìn)鉆。3.4 廠套管（護(hù)筒）：鉆孔深度到5m左右時(shí)，提鉆下套管。3.4.1 套管內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭100mm。3.4.2 套管位置應(yīng)埋設(shè)正確和穩(wěn)定，套管與孔壁之間應(yīng)用粘土填實(shí)，套管中心與樁孔中心線偏差不大于50mm。3.4.3

14、 套管埋設(shè)深度：在粘性土中不宜小于lm,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,常用樁徑 橋梁：0.8m、1.0m、1.25m、1.5m 建筑：0.6m、0.8m 大直徑樁; 2.0m以上 特點(diǎn) 單樁承載力和橫向剛度較預(yù)制樁大大提高 施工過程無擠土、無振動(dòng)、無噪音,主筋：宜采用光鋼筋，盡量不用束筋，宜 分段配筋,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,人工挖孔灌注樁,特點(diǎn) 直徑或邊長0.8m 造價(jià)低廉 無水施工，質(zhì)量容易保證 直接鑒別、檢查土質(zhì)情況，彌補(bǔ)和糾正勘 察工作的不足 直接測定、控制樁身與樁底的直徑和形 狀，克服了隱蔽性 樁深有限，且需做好安全工作,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,結(jié)構(gòu)形式 嵌巖端承樁或摩擦端承樁 直身

15、樁或擴(kuò)底樁 實(shí)心樁或空心樁,護(hù)壁形式 木板鋼環(huán)梁 套筒式金屬殼 紅磚 混凝土,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,3 鋼樁類型、特點(diǎn)及適用條件, 基本類型,鋼 管 樁,H 型 鋼 樁,鋼 軌 樁,螺 旋 鋼 樁,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,鋼 管 樁,常見規(guī)格 樁徑：406mm，609mm，914mm，1200mm 壁厚：按使用階段應(yīng)力設(shè)計(jì)，一般10mm,優(yōu)點(diǎn) 強(qiáng)度高，抗疲勞沖擊性能好 貫入性能好，沉樁速度快，擠土影響小 單樁承載力高 便于割接，質(zhì)量可靠，運(yùn)輸方便 抗彎剛度大,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,缺點(diǎn) 抗腐蝕性能差，必須做表面防腐處理（2mm) 價(jià)格昂貴 適用情況 必須穿越砂層 其他樁型無法施工或質(zhì)

16、量難以保證 必須控制擠土影響 工期緊迫 重要工程,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,H 型 鋼 樁,優(yōu)點(diǎn) 擠土效應(yīng)更小 穿透性能更強(qiáng) 割焊與沉樁更快捷 缺點(diǎn) 側(cè)向剛度較弱，打樁時(shí)樁身易于向剛度較弱 的方向傾斜，甚至產(chǎn)生施工彎曲,一次軋制成型，與鋼管樁相比,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,4.2.3 承臺(tái)類型與構(gòu)造,承 臺(tái) 類 型,獨(dú) 立 形,條 形,環(huán) 形,井 格 形,板 形,箱 形,沉 井 形,板式承臺(tái)構(gòu)造要求,4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,最小尺寸：上部結(jié)構(gòu)底部尺寸襟邊尺寸 最大尺寸： 混凝土承臺(tái)滿足剛性角要求 鋼筋砼承臺(tái)由力學(xué)檢算確定 形 狀：與墩臺(tái)形狀相符 厚 度：一般用1.5m3.0m 砼 標(biāo)號(hào)：C1

17、5C25,底部設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)。當(dāng)采用主筋伸入式時(shí)，該鋼筋網(wǎng)不能截?cái)唷?4.2 樁基礎(chǔ)類型及構(gòu)造,樁與承臺(tái)的連接方式,主筋伸入式 現(xiàn)澆,樁頂伸入式 預(yù)制,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3.1 預(yù)制樁的施工,1 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁,工廠預(yù)制的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁示意圖,2 預(yù)制樁的樁靴 pileshoe,4

18、.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,鋼筋混凝土預(yù)制樁的制作、起吊、運(yùn)輸和堆放。 長樁一般在現(xiàn)場預(yù)制，短樁可在預(yù)制廠生產(chǎn)，現(xiàn)場預(yù)制多用疊澆法施工，一般不宜超過4層。（如圖）鋼筋主筋連接宜用對(duì)焊，并滿足施工規(guī)范要求?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%方可起吊；達(dá)到100%方可運(yùn)輸與打樁。吊點(diǎn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。,3 打樁錘,打樁錘,單動(dòng)汽錘,墜錘,雙動(dòng)汽錘,柴油錘,震動(dòng)錘,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,(a)震動(dòng)錘結(jié)構(gòu),(b)偏心錘位置及離心力,4 打樁架,鋼制萬能樁架,柴油錘樁架,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,5 靜力壓樁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,6 沉樁輔助設(shè)備,樁帽:

19、既要能起緩沖而保護(hù)樁頂?shù)淖饔?，?要能保證沉樁效率,樁墊:樁帽上方填充硬質(zhì)緩沖材料樁帽下方 填充軟質(zhì)緩沖材料,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,送樁:當(dāng)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高在導(dǎo)桿以下一般采用 鋼板焊成的鋼送樁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,射水設(shè)備:效果取決于水壓 和水量水壓要大 到能沖散土層， 同時(shí)又要有足夠 的水量使沖散的 土顆粒沿樁側(cè) 上升，沖出地面,7 預(yù)制樁起吊點(diǎn)的選擇,單點(diǎn)起吊,兩點(diǎn)起吊,多點(diǎn)起吊,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,8 打入樁的施工順序,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,由一側(cè)向單一方向進(jìn)行、自中間向兩個(gè)方向?qū)ΨQ打、自中間向四周打。,質(zhì)量控制： 樁本身情況；垂直偏差；平面位置偏差；慣入度與沉樁標(biāo)高。,4.3.2 灌注

20、樁的施工,1 灌注樁的構(gòu)造介紹,灌注樁典型斷面示意圖,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,2 灌注樁鉆孔方法介紹, 沖擊式鉆孔, 2545KN的十字型沖擊式鉆頭, 管錐沖擊式鉆頭, 沖抓式鉆孔, 1524KN的四瓣式?jīng)_抓鉆頭, 旋轉(zhuǎn)式鉆孔, 刺猬鉆頭, 籠式鉆頭, 魚尾鉆頭, 牙輪鉆頭,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,螺 旋 鉆,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,沖擊鉆 沖抓鉆,3 灌注樁施工工藝流程,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4 泥漿護(hù)壁介紹,正循環(huán)旋轉(zhuǎn)法鉆孔,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,泵舉反循環(huán)排渣,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔工藝,反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔工藝,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,正循環(huán)是沖洗液通過鉆

21、桿內(nèi)壁到達(dá)鉆頭破碎地層，沖洗液從鉆桿和孔壁的環(huán)狀間隙攜帶出來。 反循環(huán)是沖洗液從鉆桿和孔壁的環(huán)狀間隙通過，到達(dá)鉆頭，從鉆桿內(nèi)壁攜帶出孔內(nèi)。,5 擴(kuò)孔樁施工,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,6 爆擴(kuò)樁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,6 爆擴(kuò)樁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,適用于粘性土層中。 樁長(H)一般為36m，最大不超過10m，擴(kuò)大頭直徑D為2.53.5d。 施工方法： 1.成孔 2.爆擴(kuò)大頭 （1）炸藥用量 （2）安藥包 （3）灌壓爆混凝土 （4）引爆 3.灌注樁身混凝土,7 人工挖孔灌注樁的護(hù)壁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,人工挖孔樁,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3.3 水中修筑樁基,1 水中打樁設(shè)備, 若水深在34m

22、左右，可搭便橋或腳手架, 若水較深，不宜用上述方法時(shí)，可改 用鐵駁船, 若在大而深的江河中修筑樁基，需專 用打樁船,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,2 水中打樁,水中定位,測量平臺(tái)定位,木籠法定位、導(dǎo)向,圍囹法定位、導(dǎo)向,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,裝滿重料(如石塊或碎磚)的圓木框架或橫條木框架,供修建船塢、 碼頭、 堤壩或類似結(jié)構(gòu)時(shí)沉入水底作基礎(chǔ)或擋墻之用。,3 水中修筑承臺(tái)底板, 承臺(tái)底面在河床以上,采用吊箱圍堰, 先打樁，再設(shè)吊箱, 先設(shè)有底吊箱，再打樁, 承臺(tái)底面在河床以下不深處, 承臺(tái)底面在河床以下較深處,采用無底浮運(yùn)套箱,采用鋼板樁圍堰法,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.3.4 灌注樁的質(zhì)量檢測,1 常

23、見質(zhì)量問題,縮頸,斷樁,沉渣,夾泥,蜂窩,2 常用檢測方法, 開挖檢查法, 鉆芯取樣法, 聲波透射法, 動(dòng)力檢測法, 靜力試樁法,低應(yīng)變法,高應(yīng)變法,小應(yīng)變： 灌注樁 100% 預(yù)制樁 50% 大應(yīng)變： 灌注樁 30% 預(yù)制樁 20%,檢測 數(shù)量,4.3 樁基礎(chǔ)的施工,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4

24、.1 樁基礎(chǔ)荷載傳遞規(guī)律,M,N,H,P,P,M,N,H,樁頂反力,臺(tái)側(cè)土抗力,臺(tái)底土反力,低承臺(tái)樁基,4.4 軸向荷載下的單樁,M,N,H,P,P,M,N,H,樁頂反力,高承臺(tái)樁基,摩阻力所需位移很小 一般而言，端阻力需要較大位移; 不同階段二者分擔(dān)比例不同,Qs 樁側(cè)摩阻力 side friction Qp 樁端阻力 tip resistance,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4.2 樁的承載力分析,1. 豎向承載力的組成,設(shè)計(jì)用,研究用,2.荷載傳遞的基本方程,設(shè)樁身周長為u，從深度z處取一dz微段，由力的平衡條件有：,4.4 軸向荷載下的單樁,代入上式有：,4.4 軸向荷載下的單樁,設(shè)

25、樁身橫截面面積為Ap，彈性模量為Ep，dz微段的變形為dz，據(jù)虎克定律有：,4.4 軸向荷載下的單樁,是,函數(shù)，方程的求解主要取決于二者,之間的關(guān)系,S0,Sp,N0,S0,Sp,4.4 軸向荷載下的單樁,3.摩阻力分布規(guī)律,位移,摩阻力,軸力,超靜孔隙水壓力消散土的觸變性,打入預(yù)制樁,擠土使qs增加：(1)擠密(2)殘余應(yīng)力 鉆孔灌注樁,常使qs減少：(1)泥皮(2)應(yīng)力松弛,粘性土的摩阻力有時(shí)效性,其他施工因素如塌孔等,4.土的極限摩阻力影響因素,可用類似于土的抗剪強(qiáng)度的庫侖公式表達(dá),4.4 軸向荷載下的單樁,粘性土受擾動(dòng)時(shí)，土的強(qiáng)度降低。但靜置一段時(shí)間，土的強(qiáng)度又逐漸增長，稱為土的觸變性

26、。,Z處土壓力,5.樁的端承力 常作為基礎(chǔ)承載力問題(太沙基解),太沙基,梅耶霍夫型,4.4 軸向荷載下的單樁,很小,6.土的極限端阻力影響因素,與施工方法有關(guān),與土性有關(guān),與深度有關(guān)，但有臨界深度和臨界厚度,4.4 軸向荷載下的單樁,臨界深度;樁端進(jìn)入持力層深度小于某一深度時(shí)，端阻力隨深度線性增大，超過這一深度時(shí)，其極限端阻力基本保持不變，該深度即為臨界深度,臨界厚度;樁端持力層存在軟弱下臥層，且樁端與軟弱下臥層的距離小于某一厚度時(shí)，端阻力將受軟弱下臥層的影響而降低，該厚度稱為端阻的臨界厚度。,7.沉降曲線,4.4 軸向荷載下的單樁,假設(shè)：a 傳遞函數(shù)是線彈塑性關(guān)系 b 樁端持力層垂直方向上

27、的地基反力系 數(shù)為常數(shù),O,S,O,S,P,1,2,3,4.4.3 單樁的破壞形式,L112,4.4 軸向荷載下的單樁,(a) 屈曲破壞 (b) 整體剪切破壞 (c) 刺入破壞,(a) 屈曲破壞取決于樁身的材料強(qiáng)度 (b) 整體剪切破壞-取決于側(cè)摩阻力和 樁端阻力，后者占較大比例 (c) 刺入破壞-取決于樁側(cè)摩阻力和 樁端阻力，前者占較大比例,4.4 軸向荷載下的單樁,正摩阻,負(fù)摩阻,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4.4 樁的負(fù)摩阻力,1.負(fù)摩阻力的定義,樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，樁側(cè)土相對(duì)于樁向下位移，使土對(duì)樁產(chǎn)生向下的摩阻力，稱為負(fù)摩阻力,是否產(chǎn)生負(fù)摩阻力主要看樁與樁周土的相對(duì)位移,樁周

28、附近地面大面積堆載 大面積降低地下水位 欠固結(jié)土,新填土 密集群樁打樁引起的固結(jié)再沉降 黃土濕陷、凍土融解引起底面下沉,2.負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因,4.4 軸向荷載下的單樁,P223,3.中性點(diǎn)及其位置的確定,4.4 軸向荷載下的單樁,正、負(fù)摩阻力變換的位置，稱為中性點(diǎn)，參見表6-6,4.負(fù)摩阻力的計(jì)算,砂土,4.4 軸向荷載下的單樁,5、減小負(fù)摩阻力的措施,1）填土沉降穩(wěn)定后成樁； 2）預(yù)制樁中性點(diǎn)以上樁身表面涂一薄層瀝青； 3）預(yù)壓； 4）地基處理。 5）最好的方法，等地基固結(jié)自然完成。,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4.5 樁的軸向剛度系數(shù),單樁在樁頂處的剛度系數(shù)，

29、即樁頂發(fā)生單位位移所對(duì)應(yīng)的力。,樁頂發(fā)生單位軸向位移 ，作用于樁頂?shù)妮S向力,4.4 軸向荷載下的單樁,4.4 軸向荷載下的單樁,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,樁在水平荷載下承載能力極限狀態(tài)： （1）樁身在水平荷載下破壞。 （2）樁頂水平位移超過建筑 物允許變形值。,4.5.1 水平荷載下樁的工作性狀,4.5 橫向荷載下的單樁,剛性

30、樁：樁的水平承載力主要由樁的水平位移、 樁側(cè)土的強(qiáng)度控制,樁的換算深度,稱為剛性樁,稱為柔性樁,柔性樁：樁身在某處產(chǎn)生較大彎矩，可能出現(xiàn) 斷裂破壞。樁的水平承載力主要由樁 的水平位移和樁的材料強(qiáng)度控制。,4.5 橫向荷載下的單樁,樁的水平變形系數(shù),基本假定：樁受水平外力作用后，樁土協(xié)調(diào)變形， 任一深度z處產(chǎn)生的樁側(cè)土水平抗力與 該點(diǎn)的水平位移成正比,4.5.2 水平受荷彈性樁的計(jì)算,一、方法; 彈性地基梁法,4.5 橫向荷載下的單樁,橫向土抗力,樁的橫向位移,地基系數(shù),4.5 橫向荷載下的單樁,二、地基系數(shù)及其分布規(guī)律,常數(shù)法：常數(shù)法假定地基系數(shù) 沿深度為均勻 分布，不隨深度而變化,常 數(shù) 法

31、,常 數(shù),“K”法：假定在樁身撓曲曲線第一撓曲零點(diǎn)所示深度 處以上地基系數(shù) 隨深度增加呈凹形拋物 線變化；該點(diǎn)以下，地基系數(shù)不再隨深度 變化而為常數(shù),t,”k” 法,4.5 橫向荷載下的單樁, “m”法：假定地基系數(shù) 隨深度成正比例地增 長目前我國應(yīng)用較多,”m” 法,4.5 橫向荷載下的單樁,地基系數(shù)隨深度變化的比例系數(shù), “c”法：假定地基系數(shù)Kh隨著深度成冪函 數(shù)規(guī)律增加,”c” 法,4.5 橫向荷載下的單樁,地基土的比例系數(shù),（1）樁的截面計(jì)算寬度b0,4.5 橫向荷載下的單樁,三、相關(guān)計(jì)算參數(shù),形狀換算系數(shù)；即在受力方向?qū)⒏?種不同截面形狀的樁寬度換算成相 當(dāng)?shù)慕孛鎸挾?受力換算系數(shù)

32、；考慮到實(shí)際上樁側(cè) 土在承受水平荷載時(shí)為空間受力問 題，簡化為平面受力時(shí)所給的修正 系數(shù),表6-10,樁間相互影響系數(shù),4.5 橫向荷載下的單樁,樁間凈距,樁在地面或最大沖刷 線下的計(jì)算深度,與外力作用平面相互平行所驗(yàn)算的一排 樁數(shù)n有關(guān)的系數(shù),M,N,H,4.5 橫向荷載下的單樁,（2）地基系數(shù)的比例系數(shù)m 宜采用試驗(yàn)值，無試驗(yàn)資料 時(shí)，參考表6-7 和6-8。 樁側(cè)為多層土 按 范圍內(nèi)m值得 加 權(quán)平均值。,（3）鋼筋混凝土樁的抗彎剛度 建筑樁基 EI=0.85EcI 橋梁樁基 EI=0.8EhI,（4）樁的水平變形系數(shù),單位： 1/m,4.5 橫向荷載下的單樁,四. 彈性樁的內(nèi)力與位移計(jì)

33、算,（1） 確定樁頂荷載,樁頂與地面齊平,4.5 橫向荷載下的單樁,（2）樁的撓曲微分方程,4.5 橫向荷載下的單樁,根據(jù)文克爾地基模型假設(shè),代入上式可得到,利用樁頂?shù)倪吔鐥l件,采用冪級(jí)數(shù)對(duì)上式進(jìn)行求解,4.5 橫向荷載下的單樁,（3）方程的解,已 知,依次求導(dǎo)，可得,基 本 原 理 公 式,4.5 橫向荷載下的單樁,（4）樁頂橫向位移 和 的確定, 樁端固定,4.5 橫向荷載下的單樁,4.5 橫向荷載下的單樁, 樁底支承于土層或巖面上,若忽略樁與土之間的摩擦力，即,當(dāng)樁底轉(zhuǎn)動(dòng) 角時(shí)，樁底豎向抗力引起的彎矩為,4.5 橫向荷載下的單樁,4.5 橫向荷載下的單樁,彎矩,剪力, 簡捷算法,橫向抗力

34、：,剪力,彎矩：,轉(zhuǎn)角：,位移：,B,b,M,A,b,H,z,a,a,s,a,a,a,a,j,a,a,s,s,j,j,B,M,A,H,H,:,B,M,A,H,M,B,EI,M,A,EI,H,B,EI,M,A,EI,H,x,0,0,2,0,0,H,0,H,0,z,M,0,M,0,z,0,2,0,z,x,2,0,x,3,0,z,+,=,+,=,+,=,+,=,+,=,4.5 橫向荷載下的單樁, 樁側(cè)土所受的橫向壓應(yīng)力的計(jì)算,4.5 橫向荷載下的單樁,樁頂露出地面,地下段,據(jù)樁頂與地面齊平的公式，可計(jì)算相應(yīng)參數(shù)。,基樁在地面處的位移,4.5 橫向荷載下的單樁,樁頂?shù)乃轿灰?樁頂?shù)霓D(zhuǎn)角,按懸臂梁計(jì)算

35、,4.5 橫向荷載下的單樁,4.5 橫向荷載下的單樁,樁身最大彎矩位置和最大彎矩的確定,2 根據(jù)最大彎矩截面剪力為零的條件得到,1 繪制 圖，從圖中求得,4.5 橫向荷載下的單樁,4.5 橫向荷載下的單樁,樁的橫向剛度系數(shù),4.5 橫向荷載下的單樁,令,令,同理可變換 和 于是,4.5 橫向荷載下的單樁,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi)

36、容, 承臺(tái)為剛體 樁與承臺(tái)是剛性連接,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.6.1 高承臺(tái)樁基礎(chǔ),4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,以承臺(tái)為脫離體，由靜力平衡條件可得,總剛度系數(shù),4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.6.2 低承臺(tái)樁基礎(chǔ),4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,地基系數(shù)分布圖,水平抗力分布圖,地面或局部沖刷線,樁側(cè)土抗力計(jì)算以承臺(tái)底面為準(zhǔn)，此處地基系數(shù) 為零，以下線性增大； 承臺(tái)側(cè)面土抗力自地面算起，地基系數(shù)及抗力分 布見圖； 忽略承臺(tái)底的豎向抗力及摩阻力； 承臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)引起側(cè)面水平位移沿高度成線性變化， 其底面處為零。,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,基本假設(shè)

37、：,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,承臺(tái)的計(jì)算寬度,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,若是對(duì)稱布置的豎直樁樁基，則有,單樁剛度系數(shù) 可令 由前述的有關(guān)公式求得。,通過上式可求得 便可按前述公式計(jì)算樁頂荷載。,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.6.3 低承臺(tái)樁基樁頂荷載的簡化計(jì)算,條件：水平荷載較小、承臺(tái)可看成剛性的且埋置深度足夠大,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,承臺(tái)埋置深度內(nèi)土的重度和內(nèi)摩擦角,與H作用方向垂直的承臺(tái)側(cè)面寬度,假定：水平荷載由承臺(tái)側(cè)面土的抗力和承臺(tái)上下 兩側(cè)的摩阻力所平衡，忽略承臺(tái)水平位移 和轉(zhuǎn)角的影響，各樁只發(fā)生豎向位移，各 樁只承受由豎向力和力矩引起的軸向力,4.6 群樁

38、基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,按照組合截面的偏心受壓問題求解,樁群組合截面對(duì) y 軸的慣性矩,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,相對(duì)很小忽略,若為雙向受力,則第i樁樁頂軸向力為,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,雙向偏心時(shí),4.6.4 橋臺(tái)樁基礎(chǔ),4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,由于路基填土作用于樁身上的土壓力在樁頂引起的荷載,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,地面處的彎矩和剪力分別為,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,地面處變形協(xié)調(diào)關(guān)系有,樁頂?shù)膹澗睾图袅?地面處的彎矩和剪力分別為,4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工

39、 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.7 單樁承載力的確定,一 按土阻力確定,二 按樁身材料強(qiáng)度, 原位試驗(yàn)確定 按理論公式確定 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,4.7.1 確定方法,4.7.2 單樁承載力的試驗(yàn)確定,1 軸向受壓靜載試驗(yàn),4.7 單樁承載力的確定,(a) 立面圖,(b) 平面圖,千斤頂加載裝置示意圖,4.7 單樁承載力的確定,4.7 單樁承載力的確定,樁頂試驗(yàn)中,4.7 單樁承載力的確定,攀枝

40、花 昔格達(dá)巖層中 樁基,4.7 單樁承載力的確定,4.7 單樁承載力的確定,跨 滬 寧 鐵 路 特 大 橋 滬 臺(tái),4.7 單樁承載力的確定,(2) 試驗(yàn)方法及要點(diǎn),加載方式：慢速維持荷載法，即逐級(jí)加載； 加載原則：每級(jí)荷載為預(yù)估極限荷載1/151/10； 樁頂沉降觀測：每級(jí)加載后間隔一定時(shí)間測量 一次沉降； 沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：沉降不超過0.1mm/h，認(rèn)為 沉降穩(wěn)定，進(jìn)行下一級(jí)加載；,4.7 單樁承載力的確定,終止加載條件: 當(dāng)荷載沉降曲線上有可判斷極限承載力的陡降段； 某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下 沉降量的5陪； 某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下 沉降量的2陪，

41、且經(jīng)24小時(shí)尚未穩(wěn)定； 已達(dá)到錨樁最大抗拔力或壓重平臺(tái)的最大重量； 樁底支撐在堅(jiān)硬巖土層上，樁的沉降量很小時(shí)，最 大加載量已達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的2陪； 卸載與卸載沉降觀測：每級(jí)卸載值為加載值的2陪。,4.7 單樁承載力的確定,(3) 承載力的確定 如果荷載沉降曲線有明顯的陡降段，取陡降 段起點(diǎn)相應(yīng)的荷載值； 如果荷載沉降曲線沒有明顯的陡降段，曲線 比較平緩，則根據(jù)樁頂沉降量確定： 一般樁取s=4060mm對(duì)應(yīng)的荷載； 大直徑樁可取s=(0.030.06)d對(duì)應(yīng)的荷載； 對(duì)于細(xì)長樁 (l/d80)可取s=6080mm對(duì)應(yīng) 的荷載。,4.7 單樁承載力的確定,(4) 試樁試驗(yàn)時(shí)間的選擇 打入樁 砂土：不

42、宜少于7天； 粉土：不宜少于15天； 飽和粘土：不得少于25天； 灌注樁：樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。,(5) 試樁數(shù)量的有關(guān)規(guī)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；工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時(shí)不應(yīng)少于2根。,4.7 單樁承載力的確定,2 軸向抗拔靜載試驗(yàn),3 橫向力靜載試驗(yàn),4 軸向受壓動(dòng)力試驗(yàn),低應(yīng)變法 高應(yīng)變法,4.7 單樁承載力的確定,既可以確定樁的軸向受壓承載力，又可以檢測樁的樁身質(zhì)量, 打入樁、震動(dòng)下沉樁及樁端爆擴(kuò)樁,1 摩擦樁的軸向受壓容許承載力,4.7 單樁承載力的確定,4.7.3 經(jīng)驗(yàn)公式法,單樁容許承載力,樁身截面周長,樁底面積,樁側(cè)各土層厚度，沖刷

43、線以下！,震動(dòng)沉樁對(duì)樁周各土層摩阻力 和端阻力的影響系數(shù),樁端爆擴(kuò)體直徑和樁身直徑比 值有關(guān)的系數(shù),樁側(cè)各土層的極限摩阻力和樁 端土的極限端阻力,4.7 單樁承載力的確定,4.7 單樁承載力的確定,4.7 單樁承載力的確定,4.7 單樁承載力的確定, 鉆（挖）孔灌注樁,4.7 單樁承載力的確定,樁身截面周長，按成孔樁徑計(jì)算。一般 情況下，按鉆頭類型分別比設(shè)計(jì)樁徑增 大下列數(shù)值:旋轉(zhuǎn)鉆為3050mm，沖擊 鉆為50100mm，沖抓鉆為100150mm,鉆孔灌注樁樁底支承力折減系數(shù), 打樁公式,樁底地基土的容許承載力,4.7 單樁承載力的確定,2 柱樁的軸向受壓容許承載力, 支撐于巖層上的打入樁、

44、震動(dòng)下沉樁及管柱,4.7 單樁承載力的確定,R巖石試塊單軸抗壓極限強(qiáng)度,C折減系數(shù)。均質(zhì)無裂縫的巖層采用 C=0.45，有嚴(yán)重裂縫、風(fēng)化或易軟 化的巖層采用C=0.3,4.7 單樁承載力的確定,3 摩擦樁的軸向受拉容許承載力, 支撐于巖層上或嵌入巖層內(nèi)的鉆（挖）孔灌 注樁及管柱,h自新鮮巖面算起的嵌入深度,C1，C2決定于巖層破損程度和清底情況的系數(shù),4.7.4 建筑樁基的單樁軸向承載力,4.7 單樁承載力的確定,自學(xué),4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4

45、.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,M,N,H,群樁的承載力是否等于獨(dú)立單樁的承載力之和？,樁基的沉降量是否與獨(dú)立單樁相同？,4.8.1 群樁的共同作用,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,土,單 樁,群 樁,對(duì)嵌巖樁，認(rèn)為樁底平面處地基所受壓力只分布在樁底面積范圍內(nèi)，群樁基礎(chǔ)各樁的工作性能與獨(dú)立單樁相同,群樁豎向承載力等于各獨(dú)立單樁承載力之和，沉降量也與獨(dú)立單樁一致,端 承 樁,摩 擦 樁,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,單 樁,群 樁,當(dāng)群樁基礎(chǔ)的樁間距大于6倍樁徑

46、時(shí)，樁底的應(yīng)力不會(huì)發(fā)生重疊，群樁中的基樁與獨(dú)立單樁的工作情況相同，群樁豎向承載力等于各獨(dú)立單樁承載力之和，沉降量也與獨(dú)立單樁一致,壓力擴(kuò)散深度,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,當(dāng)群樁基礎(chǔ)的樁間距小于6倍樁徑時(shí)，樁底的應(yīng)力部分發(fā)生重疊，地基所受壓力無論在數(shù)值及其影響范圍和深度上都會(huì)明顯增大，群樁基礎(chǔ)的沉降量也比獨(dú)立單樁大,4.8.2 橋梁樁基的豎向承載力及沉降計(jì)算,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,地基承載力檢算,將群樁基礎(chǔ)等效成一定埋深的實(shí)體基礎(chǔ)，檢算樁底平面處的地基承載力,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,實(shí)體基礎(chǔ)底面形心處的豎向力，包括承 臺(tái)底面以上的豎向力，樁重及1234范圍 內(nèi)

47、土的重量,低樁承臺(tái)底面以上外力對(duì)該平面處樁 群形心的力矩或高樁承臺(tái)局部沖刷線 以上外力對(duì)該平面處樁群形心的力矩,實(shí)體基礎(chǔ)底面的面積和截面模量,樁底平面處地基土的容許承載力,沉 降 計(jì) 算,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,按照鐵路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定：當(dāng)群樁基礎(chǔ)的樁間距小于6倍樁徑時(shí)，應(yīng)將樁基視作實(shí)體基礎(chǔ)，按照明挖基礎(chǔ)沉降檢算的原則和要求，驗(yàn)算樁基的沉降量和相鄰基礎(chǔ)的沉降差?？刹捎门c建筑樁基相同的計(jì)算方法計(jì)算橋梁樁基的沉降。,4.8.3 建筑樁基的豎向承載力,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,對(duì)于3根以上,非端承樁的樁基礎(chǔ),要考慮群樁效應(yīng)；若承臺(tái)底面土體與承臺(tái)底不脫開，則考慮承臺(tái)承載

48、能力（承臺(tái)效應(yīng)）,單樁承載力設(shè)計(jì)值,摩擦樁（P 極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值）,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,由靜載試驗(yàn)確定基樁極限承載力,側(cè)阻端阻綜合抗力分項(xiàng)系數(shù),4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,承臺(tái)承載力計(jì)算,承臺(tái)下土的承載力低于淺基礎(chǔ) 承臺(tái)內(nèi)反力小于外圍,雙曲線分布 在動(dòng)力荷載下(鐵路橋梁)、負(fù)摩擦力(地面下沉);端承樁、飽和軟土中沉入密集樁群等情況下不考慮承臺(tái)承載力。,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,嵌巖樁,嵌巖段的側(cè)阻,嵌巖段的端阻,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,基樁荷載檢算,1. 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合, 偏心豎向荷載, 中心荷載,建筑物重要性

49、系數(shù),4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,2. 地震作用效應(yīng)組合, 偏心豎向荷載, 中心荷載,地震震害調(diào)查表明，不論樁周土類別如何，基樁豎向承載力均可提高25%,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,抗拔承載力檢算,單樁或群樁基礎(chǔ)呈非整體破壞,基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,群樁基礎(chǔ)受拔而呈整體破壞,抗拔承載力驗(yàn)算,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,基樁或樁土自重設(shè)計(jì)值，地下水位 以下采用浮重度,群樁基礎(chǔ)所包圍體積的樁土總自重 設(shè)計(jì)值除以總樁數(shù)，地下水位以下 采用浮重度,4.8.2 軟弱下臥層檢算,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,1 時(shí)整體沖剪破壞,作用于軟弱下臥層頂面的 附加應(yīng)力,4.8 群樁

50、作用和樁基的豎向承載力,軟弱下臥層經(jīng)深度修正的地基極限 承載力標(biāo)準(zhǔn)值,地基承載力分項(xiàng)系數(shù)，取1.65,樁群外緣矩形面積的長、短邊長,樁端持力層壓力擴(kuò)散角,地面至軟弱下臥層頂面的深度,4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力,2 時(shí)，且持力層厚度,4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁 4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,4.9.1 單樁的沉降計(jì)算,附加應(yīng)力

51、計(jì)算,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,明德林附加應(yīng)力計(jì)算公式,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,端阻力引起的附加應(yīng)力,均勻分布側(cè)阻力引起的附加應(yīng)力,三角形分布側(cè)阻力引起的附加應(yīng)力,樁端阻力比,均勻分布側(cè)阻力比,考慮樁徑比的應(yīng)力影響系數(shù),沉 降 計(jì) 算,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,采用單向壓縮分層總和法計(jì)算土層的沉降，并計(jì)入樁身壓縮量（單樁、不考慮群樁效應(yīng)）,樁身壓縮系數(shù),4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù),端承樁,摩擦樁,需要進(jìn)行沉降計(jì)算 ： 一級(jí)或二級(jí)且樁端持力層為軟弱土的建筑樁基 樁端以下存在軟弱下臥層的一級(jí)建筑樁基 對(duì)沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基,一般不計(jì)樁身壓縮量及樁與土間的相對(duì)位移，以假想

52、基礎(chǔ)為剛性整體，驗(yàn)算樁端以下土的沉降,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,4.9.2 樁基的沉降計(jì)算(群樁),4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,對(duì)于樁中心距不大于6倍樁徑的樁基，其最終沉降量計(jì)算采用等效作用分層總和法。等效作用面位于樁端平面，等效作用面積為樁承臺(tái)投影面積，等效作用附加應(yīng)力近似取承臺(tái)底平均附加應(yīng)力。等效作用面以下的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)直線變形體理論,4.9 建筑樁基沉降計(jì)算,采用布辛奈斯克解， 按實(shí)體深基礎(chǔ)分層總 和法計(jì)算出的樁基 沉降量,樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù),樁基等效沉降系數(shù),4.1 概述 4.2 樁基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造 4.3 樁基礎(chǔ)的施工 4.4 軸向荷載下的單樁 4.5 橫向荷載下的單樁

53、4.6 群樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析 4.7 單樁承載力的確定 4.8 群樁作用和樁基的豎向承載力 4.9 樁基沉降計(jì)算 4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算 4.11 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,4.10.1 承臺(tái)的正截面抗彎計(jì)算,（1）矩形承臺(tái),4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,其破壞特征呈梁式破壞：撓曲裂縫在平行于柱邊兩個(gè)方向交替出現(xiàn)，承臺(tái)在兩個(gè)方向交替呈梁式承擔(dān)荷載。最大彎矩產(chǎn)生在平行于柱邊兩個(gè)方向的屈服線處。,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,垂直于x、y軸方向計(jì) 算截面彎矩設(shè)計(jì)值； 垂直y軸和x軸方向自 樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截 面的距離； 扣除承臺(tái)和承臺(tái)上土 重設(shè)計(jì)值后 i 樁豎向 凈反力設(shè)計(jì)值；,（2）柱下三樁

54、三角形承臺(tái)受彎計(jì)算, 等邊三樁承臺(tái),由承臺(tái)形心至承臺(tái)邊緣距離范圍內(nèi)板帶的彎距設(shè)計(jì)值； 扣除承合和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; 樁距; 方柱邊長，圓柱時(shí)c=0.866d(d為圓柱直徑)。,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,60,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算, 等腰三樁承臺(tái),由承臺(tái)形心至承臺(tái)兩腰和底邊距離范圍內(nèi)板帶的彎距設(shè)計(jì)值； 扣除承合和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; 長向樁距; 短向樁距與長向樁距之比； 分別垂直于、平行于承臺(tái)底邊的柱截面邊長。,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算, 柱下三樁三角形承臺(tái)也可按下式計(jì)算, 柱下或

55、墻下條形承臺(tái)梁,柱下條形承臺(tái)梁的正截面彎矩設(shè)計(jì)值一般可按彈性地基梁進(jìn)行分析，地基的計(jì)算模型應(yīng)根據(jù)地基土層的特性選取。當(dāng)樁端持力層較硬且樁軸線不重合時(shí)，可視樁為不動(dòng)支座，按連續(xù)梁計(jì)算。 墻下條形承臺(tái)梁可按倒置的彈性地基梁計(jì)算彎矩和剪力。,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,4.10.2 承臺(tái)抗沖切與抗剪切,板在集中或局部均布荷載作用下，出現(xiàn)沿應(yīng)力擴(kuò)散角的破裂面，混凝土被拉壞，即沖切破壞（跨高比較大或者配筋率較高）； 梁在集中或均布荷載作用下，沿斜截面發(fā)生的受剪破壞，即為剪切破壞。 廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范： 。沖切和剪切，其破壞機(jī)理類似，承載力均受混凝土的抗拉強(qiáng)度所控制。不

56、同的是剪切破壞面可視為平面，而沖切破壞面則可視為空間曲面。對(duì)于雙向受力的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)驗(yàn)算控制面的受沖切承載力，必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算抗剪承載力；對(duì)于單向受力的墻下條形基礎(chǔ)只需要驗(yàn)算控制截面的受剪承載力。,4.10.2 承臺(tái)抗沖切計(jì)算,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,破壞特征： 若承臺(tái)高度不足，或承臺(tái)變階處的高度不足，將會(huì)產(chǎn)生沖切破壞。其破壞方式分為沿柱邊的沖切和角樁對(duì)承臺(tái)的沖切（為柱沖切破壞錐體以外角樁對(duì)承臺(tái)沖切作用）。,Um沖切破壞體一半有效高度處周長,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,（1）柱對(duì)承臺(tái)沖切的承載力,柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺(tái)底面的夾角大于或等于450，該斜面的上周邊位于柱與承臺(tái)交接處或變階處，

57、下周位于相應(yīng)的樁頂內(nèi)邊緣處。,F,F,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,扣除承臺(tái)及其上填土自重， 作用于沖切破壞錐體上相應(yīng) 于荷載效應(yīng)基本組合的沖切 力設(shè)計(jì)值，,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) 上土的自重）設(shè)計(jì)值之和；,柱根部軸力設(shè)計(jì)值；,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；,F,受沖切承載力截面高度影 響系數(shù),承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度；,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,沖切系數(shù)；,沖跨比（0.251.0）；,柱邊或承臺(tái)變階處到樁邊水平距離；,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,（2）角樁對(duì)承臺(tái)的沖切,扣除承臺(tái)及其上填土自重， 在荷載效應(yīng)基本組合作用下 角樁反力設(shè)計(jì)值，,4.10 建筑樁基承臺(tái)計(jì)算,角樁沖跨比（0.251.0）；,角樁沖切系數(shù)；,角樁內(nèi)邊緣引450線與沖切頂面 相交點(diǎn) 至角樁內(nèi)邊緣的距離；當(dāng)柱底面或變階 處邊線位于該450線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊 或變階處與樁內(nèi)邊緣的水平距離,角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣水平距離。,4.10