《樁基礎知識培訓》.ppt

樁基礎,Pile foundation,本章主要內(nèi)容,概述樁的功能及類型 樁的承載機理？ 單樁承載力capacity of single pile 群樁承載力capacity of pile group 樁基礎設計,軟 土 層,沉井caisson,深基礎,地下連續(xù)墻 diaphragm,第一節(jié) 概 述,一、樁的應用 1.歷史 十九世紀以前，木樁 7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔 十九世紀開始，材料和動力進步 鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利，蒸汽動力 十九世紀末，現(xiàn)場鉆孔樁(1897, Raymond),排 樁,帶撐木樁,灞河上建橋始于春秋時期，秦穆公稱霸西戎，將滋水改為灞水，并于河上建橋，故稱“灞橋”，是我國最古老的石柱墩橋。,1400年前的隋代灞橋遺址,被洪水沖走的隋代灞橋上的橋樁,隋代灞橋橋墩上的龍頭,隋代灞橋石料上刻有“耀州”二字證實修橋石料來源于西安以北約100公里的古耀州,新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m 將荷載傳遞到下部好土層,承載力高,大直徑鉆孔樁,風化砂巖及粉砂巖,部分風化及不風化泥巖,新加坡發(fā)展銀行,四墩7.3m,現(xiàn)場灌注 護坡樁 造價低,現(xiàn)場灌注 護坡樁 造價低,2.特點,優(yōu)點 將荷載傳遞到下部好土層,承載力高 沉降量小 抗震性能好,穿過液化層 承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風載荷) 與其他深基礎比較,施工造價低,缺點 施工環(huán)境影響, 預制樁施工噪音, 鉆孔灌注樁的泥漿 有地下室時,有一定干擾,深基坑中做樁,3. 適用條件,(1)水上建筑物 (2)深持力層,高地下水位 (3)抗震地基 (4)對沉降非常敏感的建筑,如精密儀器 詳見教材117頁,承臺:將幾個樁結(jié)合起來傳遞荷載 1.低承臺樁基 承臺在地面以下, 承臺本身可承擔部分荷載 2.高承臺樁基 承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋,二、樁基礎的類型（按承臺位置分類）,青島前海棧橋,年登州鎮(zhèn)總兵章高元奉調(diào)率兵移駐青島后，先在青島村（今人民會堂處）修建總兵衙門，然后在前海處搭起一座長米左右、鐵木結(jié)構的簡易碼頭，當時只供軍用，故名棧橋。,低承臺樁基,高承臺樁基,三、樁基設計原則,1、樁基的極限狀態(tài)： 樁基承載能力極限狀態(tài)：對應于樁基受荷達到最大承載能力導致整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形； 樁基正常使用極限狀態(tài)：對應于樁基變形達到為保證建筑物正常使用所規(guī)定的限值或樁基達到耐久性要求的某項限值。,建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-94）,2、建筑樁基安全等級： 根據(jù)建筑物因樁基損壞所造成的后果嚴重性將建筑樁基分為三個安全等級。,3、樁基計算（驗算）內(nèi)容： （1）所有樁基均應進行承載能力極限狀態(tài)計算 1）樁基的豎向承載力計算、群樁承載力計算； 2）樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗算； 3）樁基抗震承載力驗算； 4）承臺計算和樁身結(jié)構計算；,（2）以下樁基尚應進行變形驗算： 1）樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物及樁端持力層為粘性土等的或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基的沉降驗算。 2）承受較大水平荷載或?qū)λ阶兾灰髧栏竦囊患壗ㄖ痘乃阶兾或炈恪?（3）對不允許出現(xiàn)裂縫或限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺應進行抗裂或裂縫寬度驗算。,4、樁基規(guī)范對荷載效應的規(guī)定 樁基承載能力極限狀態(tài)：采用作用效應的基本組合和地震作用效應的組合。,樁基正常使用極限狀態(tài)： 沉降驗算：采用荷載的長期效應組合（準永久組合）。 水平變位、抗裂和裂縫寬度：應根據(jù)使用要求和裂縫控制等級分別采用作用效應的短期效應組合（標準組合）或短期效應組合（標準組合）考慮長期荷載（準永久組合）的影響。,對于特殊地基土（如：軟土、濕陷性黃土等），遵循相應的設計原則。,建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007-2002 關于荷載取值的規(guī)定 （1）按地基承載力確定基礎底面面積或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下的標準組合。相應的抗力應取地基承載力特征值或單樁承載力特征值。,（2）計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載效應按正常使用極限狀態(tài)的下荷載效應的準永久組合，不計入風荷載和地震作用。相應的限值為地基變形允許值。 （3）計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡時，荷載效應應按承載力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，但其分項系數(shù)均為1.0。,（4）在設計基礎、承臺、支擋結(jié)構強度時，應荷載效應應按承載力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，采用相應的分項系數(shù)均。 驗算基礎的裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態(tài)下的標準組合。 （5）由永久荷載效應控制的基本組合值可取基本組合值的1.35倍。 （6）基礎設計安全等級、結(jié)構設計使用年限、結(jié)構重要性系數(shù)應按有關規(guī)范的規(guī)定采用，但結(jié)構重要性系數(shù)0不應小于1.0。,樁基礎的設計步驟,四、,4.2 樁的類型,承載性狀 施工方法 成型方式效應 材料 形狀 按尺寸,按不同的分類標準，叫法不同。,4.2.1 樁 的 分 類,一、 按承載性狀分類,Q = Qp+Qs Tip resistance, Skin friction 端承型樁 主要由樁端承受極限荷載,樁不長,樁端土堅硬 摩擦型樁 主要由樁側(cè)壁與土的摩擦力承受極限荷載,樁長徑比不很大，樁端土為粘土、粉土、砂土等,端承型樁,摩擦型樁,端承樁,摩擦端承樁,（嵌巖樁）,摩擦樁,端承摩擦樁,端承型樁,摩擦型樁,P,二、按材料： 木樁、混凝土、鋼筋混凝土、鋼管（型鋼）樁、復合樁 鋼筋混凝土：普通混凝土、預應力混凝土（離心預制）、高強混凝土,三 、 按形狀,按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)（分叉）樁、擴底樁、支盤樁、微型樁 按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、X形樁,樁身,四、按尺寸,按斷面(直徑）的大?。?大直徑樁:d800mm; 小直徑樁：d250mm； 中等直徑樁： 2503)；短樁：L15m； 中長樁：15m 80m L/ （：樁的特征長度）,五、 按施工方法,施工方法沉樁方法 1 預制樁 Prefabricated pile 擠土樁，部分擠土樁 2 現(xiàn)場灌注樁 Cast in place 非擠土樁，部分擠土樁,1 預制樁 2 現(xiàn)場灌注樁,氣錘打入 振動沉樁 靜壓樁,引孔,部分擠土, 大面積地面隆起 不引孔,擠土樁,成孔方法,人工挖孔 螺旋鉆 正反循環(huán)地下水以下泥漿護壁 沖擊,夯擴,爆破 沉管灌注,澆注法,省,易 泥皮,虛土,斷樁,水上 水下 其他,離心,預應力, 工廠,現(xiàn)場,振動沉樁 預制樁1013m,Pile Point,離心預應力預制鋼筋混凝土,人工挖孔樁,廣州市亞洲大酒店人工挖孔樁,螺旋鉆,擴底樁,人工挖孔擴孔樁 （芝加哥法）,UK英國,1.0-3.0 m,0.6-0.9 m,英國是近代工業(yè)革命的發(fā)源地，正式名稱“聯(lián)合王國”，全稱“大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國（the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland）”,爆破擴底樁,擠擴樁（支盤樁）,六、按樁的成樁方式效應 分類：非擠土樁、部分擠土樁、擠土樁 1）擠土樁：實心預制樁、下端封閉的管樁、以及沉管灌注樁 成樁效應：粘土：打樁抗剪強度降低停一定時間可恢復。 無粘土：抗剪強度提高。 2）部分擠土樁：H型鋼樁、開口的鋼管樁、開口預制管樁 成樁效應：影響不大。 3）非擠土樁：鉆孔灌注樁、先鉆孔再打入的預制樁 成樁效應：側(cè)阻力有所降低。,4.3 單樁承載力 Bearing capacity of a single pile,4.3.1 單樁軸向荷載的傳遞機理（單樁的工作性能）,樁頂荷載一般為：軸向力、水平力、彎矩,1. 樁身軸力和截面位移（樁的荷載傳遞）,在外載作用下，土對樁的支承力由樁側(cè)阻力和樁端阻力兩部分組成。,在外力作用下，樁側(cè)摩阻力開始抵抗打樁時的荷載，樁工作狀態(tài)時隨著外載的作用，開始摩阻力發(fā)揮作用，只有當樁端產(chǎn)生位移，端阻力才逐漸開始作用。,樁、土間力的平衡,設樁身周長為u，從深度z處取一dz微段，由力的平衡條件有：,設樁身橫截面面積為Ap，彈性模量為Ep，dz微段 的變形為dz，據(jù)虎克定律有：,代入上式有：,2.影響荷載傳遞的因素,主要影響荷載傳遞的因素：長徑比 l/d,根據(jù)長徑比 l/d 樁的分類：,短樁：l/d10,中長樁：l/d=1040,長樁：l/d=40100,超長樁：l/d100,2.影響荷載傳遞的因素,（1）樁端土與樁周土的剛度比Eb/Es 對于中長樁： Eb/Es增大，樁端分擔荷載的比例增加。,（2）樁土剛度比Ep/Es 對于中長樁： Ep/Es增大，樁端分擔荷載的比例增加。 Ep/Es超過1000后，影響不大。當Ep/Es10端阻接近零，因此：對于砂樁、碎石樁、灰土樁等，應按復合地基設計。,（3）樁端擴底直徑與樁身直徑比D/d D/d增大，樁端分擔荷載的比例增加。,當樁長增大(例如ld25)時，樁端分擔荷載減少。因樁身壓縮變形大，樁端反力尚未發(fā)揮，樁頂位移已超過實用所要求的范圍，此時傳遞到樁端的荷載極為微小。因此，很長的樁實際上總是摩擦樁，用擴大樁端直徑來提高承載力是徒勞的。,(4)長徑比 l/d,3. 樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,由上可見，樁的側(cè)阻隨深度呈線性增大。但砂土中模型樁試驗表明， 當樁入土深達某一臨界值(約為510倍樁徑)后側(cè)阻就不再隨深度增加。該現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應。維西克(vesie，1967)認為：樁周豎向有效應力不一定等于覆蓋應力，其線性增加到臨界深度(zc)時達到某一限值，其原因是土的“拱作用”。 綜上所述，樁側(cè)極限摩阻力與所在的深度、土的類別和性質(zhì)，成樁方法等多種因素有關。而樁側(cè)阻力u 達到所需的樁土相對滑移極限值久則基本上只與土的類別有關根據(jù)試驗資料，一般粘性土約為46mm砂土約為610mm。,超靜孔隙水壓力消散,土的觸變性,打入預制樁： 擠土使qs增加：(1)擠密(2)殘余應力 鉆孔預制樁： 常使qs減少：(1)泥皮(2)應力松弛但是也有水泥漿滲入土中使表面粗糙,粘性土的摩阻力有時效性：,其他施工因素,單樁的破壞形式,屈曲破壞取決于樁身的材料強度 整體剪切破壞-取決于樁端土的支承力 刺入破壞-取決于樁周土強度,屈曲破壞取決于樁身的材料強度,樁的直徑比較小且穿過樁周土的抗剪強度比較低（如淤泥等軟土），樁端進入比較堅硬的巖石，一般端承樁和嵌巖樁屬于屈曲破,Q-S曲線（荷載-沉降）出現(xiàn)急劇破壞的陡降段，其沉降量很小，有明確的破壞荷載。 樁的承載力取決于樁身材料強度,整體剪切破壞-取決于樁端土的支承力,Q-S曲線有明顯的拐點，有陡降段，有明顯的破壞荷載。 樁的承載力主要取決于樁端土的支承力。 一般樁基屬于本情況。,刺入破壞-取決于樁周土強度,當樁周土和樁尖土的抗剪強度比較均勻時，樁在軸向荷載作用下將出現(xiàn)刺入破壞。樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力來承擔，樁端阻力極微，樁的沉降量較大。 Q-S曲線為“漸進破壞”的緩變型，無明顯拐點。 樁的承載力主要取決于樁周土的抗剪強度,兩類單樁荷載沉降曲線 A陡降型 B緩變型,4.3.2 單樁豎向承載力的確定,取決于兩個方面：,樁身材料強度,地層支承力,極限承載力：,承載力特征值：,安全系數(shù)K=2,按樁身材料確定,混凝土 R = cfcAp 鋼筋混凝土 R = （cfcAp+fyAg）,鋼筋抗壓強度設計值,單樁豎向承載力特征值確定方法:,靜載荷試驗,按土的抗剪強度指標確定,按經(jīng)驗公式確定,1. 靜載荷試驗,獲得單樁承載力最可靠的方法,錨樁 桁架法,2400噸,樁頂試驗中,1、進行靜載試驗的工程： 靜載荷試驗是評價單樁承載力最為直觀和可靠的方法，其除了考慮到地基土的支承能力外，也計入了樁身材料強度對于承載力的影響。 對于地基基礎設計等級：甲、乙級建筑物必須通過靜載荷試驗。 對于地基條件復雜，樁施工質(zhì)量可靠性低等建筑樁基必須通過載荷試驗。,2、試驗數(shù)量：在同一條件下的試驗數(shù)量，不宜少于總數(shù)的1%，并不少于3根。工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應少于2根。 3、預制樁完成后的間歇時間： 時間要求：砂類土間歇時間不少于10天；粉土和粘性土不少于15天；飽和粘性土不少于25天。 原因：對于預制樁，由于打樁時土中產(chǎn)生的孔隙水壓力有待消散，土體因打樁擾動而降低的強度隨時間逐漸恢復，為了使試驗能真實反映樁的承載力。,4、試驗： （1）靜載荷試驗裝置及方法 裝置：加荷穩(wěn)壓、提供反力、沉降觀測 加荷穩(wěn)壓：由樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯攲俄斒┘訅毫Α?提供反力：千斤頂?shù)姆戳τ慑^樁、壓重平臺的重力或若干根地錨組成。 沉降觀測：安裝在基準梁上的百分表或電子位移計用于量測樁頂位移。 試樁與錨樁（或與壓重平臺的支墩、地錨等）之間、試樁與支承基準梁之間以及錨樁與基準樁之間，都應有一定的間距。見下表。,加載方法： 采用連續(xù)加載法：即慢速維持荷載法，逐級加載，每級荷載為單樁承載力設計值的1/51/8，當每級荷載下樁頂?shù)某两盗啃∮?.1mm/h，則認為已穩(wěn)定，然后加下一級荷載，依次進行直到試樁破壞。再分級卸載到零。也可以采用快速維持荷載法，即一般每隔1h加一級荷載。 沉降觀測：第一小時內(nèi)每隔5、10、15、15、15分鐘讀一次，然后每30分鐘測讀一次，直至穩(wěn)定。,（2）終止加載條件 當出現(xiàn)下列情況支一時即終止加載： 某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的5倍； 某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達到相對穩(wěn)定； 已達到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大質(zhì)量時。,（3）按試驗結(jié)果確定單樁承載力 一般認為，當樁頂發(fā)生劇烈或不停滯的沉降時，樁處于破壞狀態(tài)，相應的荷載稱為極限荷載。用QU表示。 用Q-S曲線確定單樁承載力： 圖中的曲線所示，對于陡降型Q-S曲線，可取曲線發(fā)生明顯陡間的起始點所對應的荷載為QU。 繪圖比例：橫：豎=2：3,根據(jù)沉降量確定Qu 對于緩變型Q-S曲線（圖），一般可取S=4060對應的荷載值為Qu。 對于大直徑樁可取S=（0.030.06）d(d為樁端直徑)所對應的荷載值(大樁徑取低值,小樁徑去高值)。對于細長樁（80，可取S=6080對應的荷載。,根據(jù)沉降隨時間的變化特征確定Qu 取S- 曲線（圖）尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu。 也可根據(jù)終止加載條件第二條中的前一級荷載值作為Qu。,單樁豎向承載力特征值確定方法: 按規(guī)定確定Qu，,2. 按土的抗剪強度指標確定,公式：,式中：cu樁底以上1d至樁底以下1d范圍內(nèi)土的不排水抗剪強度平均值；對裂隙粘土宜用含裂隙的大試樣測定；對鉆孔樁取三軸不排水抗剪強度的0.75倍； Nc 地基承載力系數(shù)，當樁的長徑比 l/d5時， Nc=9 ； ca 樁土之間的附著力，ca=cu 。 對粘性土 =1或更大，且隨 cu 的增大而迅速降低。對硬粘土中的樁，當 l/d20時，取1.25；當上部為軟土時取=0.4 ；其他情況 =0.7 。對打入樁，ca 100KPa；對鉆孔樁的取值不成熟，平均值約為0.45；對擴底樁，樁底以上2d范圍內(nèi)的ca不予考慮，即取=0 。,單樁豎向承載力特征值確定方法: 按上式確定Qu，,3. 確定單樁豎向承載力特征值的規(guī)范經(jīng)驗公式,地基基礎規(guī)范指出：單樁豎向承載力特征值的確定應符合下列規(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。單樁豎向承載力特征值取單樁豎向靜載荷試驗所得單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2。 （2）地基基礎設計等級為丙級的建筑物，可采用靜力觸探及標準貫入試驗參數(shù)確定。 （3）初步設計時單樁豎向承載力特征值 可按下式估算： 式中： 樁端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當?shù)仂o載荷試驗結(jié)果統(tǒng)計分析算得。,當樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖石中，可按下式估算單樁豎向承載力特征值： 式中： 樁端巖石承載力特征值，當樁端無沉渣時， 根據(jù)巖石飽和單軸抗壓強度標準值確定，或按巖基載荷試驗確定。,也可根據(jù)室內(nèi)巖石飽和單軸抗壓強度標準值按下式確定：,r折減系數(shù)，根據(jù)巖石的完整程度由地區(qū)經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗時，對于完整巖體可取0.5；對于較完整巖體可取0.20.5,（4）嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應在樁底應力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。,補充： 按靜力觸探法確定,公式： 式中： 樁端平面上、下探頭阻力（KPa），取樁端平面以上4d范圍內(nèi)探頭阻力加權平均值，再與樁端平面以下1d范圍內(nèi)的探頭阻力進行平均； 樁端阻力修正系數(shù)，對粘性土、粉土取2/3，飽和砂土取1/2； 第i層土的探頭平均側(cè)阻力（KPa）； 樁的周長； 第i層土樁側(cè)阻力綜合修正系數(shù)，按下式計算： 粘性土： 砂性土：,補充：樁基規(guī)范推薦經(jīng)驗公式法確定單樁承載力標準值 （1）一般預制樁及中小直徑灌注樁 對直徑800的預制樁和灌注樁，單樁豎向極限承載力標準值 ： 式中： 單樁總極限側(cè)阻力標準值（KN）； 單樁總極限端阻力標準值（KN）； 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標準值（KPa），當無當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表8-6取值； 樁端極限端阻力標準值（KPa），當無當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表8-7取值；,（2）大直徑樁（d800） 公式： 式中： 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標準值，當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表8-6取值，對于擴底樁變截面以下不計側(cè)阻力； 樁徑為0.8m的極限端阻力標準值，當無當?shù)亟?jīng)驗時，對于干作業(yè)（清底干凈）可按表8-8取值，對于其他成樁工藝可按表8-7取值； 大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應系數(shù)，按表8-9取值。,（3）嵌巖樁 嵌巖單樁的極限承載力標準值 是由樁周土總側(cè)阻力 、嵌巖段總側(cè)阻力 和總端阻力 三部分組成。 公式： 式中： 覆蓋層第層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，當樁的長徑比不大（ 30），樁端置于新鮮或微風化硬質(zhì)巖中且樁底無沉渣時，對于粘性土、粉土，取 ，對于砂類土及碎石類土，取 ，其他情況，取 ； 樁周第層土的極限側(cè)阻力標準值，根據(jù)成樁工藝按表8-6取值；,巖石飽和單軸抗壓強度標準值，對于粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強度標準值； 樁身嵌巖（中等風化、微風化、新鮮基巖）深度，超過5d時，取 ；當巖層表面傾斜時，以坡下方的嵌巖深度為準； 嵌巖段側(cè)阻力和端阻力修正系數(shù)，與嵌巖深徑比 有關，按表8-10采用。,（4）樁基規(guī)范規(guī)定，確定單樁豎向極限承載力標準值尚需滿足以下規(guī)定： 一級建筑樁基應采用現(xiàn)場靜載荷試驗，并結(jié)合靜力觸探、標準貫入試驗等原位測試方法綜合確定； 二級建筑樁基應根據(jù)靜力觸探、標準貫入試驗、經(jīng)驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料綜合確定。無可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復雜時，應由現(xiàn)場靜載荷試驗確定； 三級建筑樁基，如無原位測試資料，可利用承載力經(jīng)驗公式。,補充： 按動力試樁法確定,高應變（大應變）：測定樁的極限承載力。 低應變（小應變）：測定樁的質(zhì)量和完整率。 此方法現(xiàn)階段只起檢測和檢驗作用，確定樁的承載力是一個發(fā)展方向。,補充： 樁的抗拔承載力,對于二、三級建筑物，單樁抗拔極限承載力標準值Tk：,當群樁基礎呈整體破壞時，基樁的抗拔極限承載力標準值Tgk可按群樁外圍周長范圍的抗拔承載力再除以樁數(shù)。,式中:i -抗拔系數(shù)，按表8-11取值,地基基礎規(guī)范和樁基規(guī)范關于單樁承載力的規(guī)定是不同的。注意二者的區(qū)別。,隨著建筑物越來越高大，所遇到的地質(zhì)條件日趨復雜，特別是考慮樁間土承擔一部分荷載后，沉降已成為一個控制條件，使得樁基沉降計算成為樁基設計的一個重要內(nèi)容。,4.4 樁基礎沉降的計算,地基基礎設計等級為甲級建筑物的樁基。 體型復雜或樁端以下存在軟弱土層的設計等級為乙級建筑物樁基。 對沉降有嚴格要求的建筑物樁基。 摩擦型樁基。,樁基礎沉降的計算范圍,需要進行沉降計算 ：,嵌巖樁、設計等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求的條形基礎下不超過兩排樁的樁基。吊車工作制級別A5級A5以下的單層工業(yè)廠房樁基（樁端下為密實土層）。,不需要沉降計算的情況：,變形特征值 樁基變形可用下列指標表示：沉降量、沉降差、傾斜。 計算樁基礎變形時，變形指標可按下述規(guī)定選用： 對于砌體承重結(jié)構應由局部傾斜控制；對于框架結(jié)構應由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳結(jié)構應由傾斜值控制。 樁基變形容許值同淺基礎規(guī)定。,樁基變形容許值,4.4.1 單樁沉降的計算,在豎向荷載作用下單樁沉降由三部分組成： （1）樁身彈性壓縮引起的樁頂沉降； （2）樁側(cè)阻力引起的樁周土中的附加應力以壓力擴散角，致使樁端下土體壓縮而產(chǎn)生的樁端沉降； （3）樁端荷載引起樁端下土體壓縮所產(chǎn)生的樁端沉降。,目前單樁沉降計算方法主要有下述幾種： （1）荷載傳遞分析法； （2）彈性理論法 （3）剪切變形傳遞法： （4）有限單元分析法 （5）其他簡化方法。 這些計算方法的詳盡介紹參見有關書籍。,4.4.2 群樁沉降的計算,群樁沉降組成：,樁間土的壓縮變形（包括樁身壓縮、樁端貫入變形）；,樁端平面以下壓縮變形。,不計樁身壓縮量及樁與土間的相對位移，以假想基礎為剛性整體，驗算樁端以下土沉降。,地基基礎規(guī)范GB50007推薦的群樁沉降的計算,計算方法：單向壓縮分層總和法：,式中 s樁基最終計算沉降量（mm）； m樁端平面以下壓縮層范圍內(nèi)土層總數(shù)； Esj,i 樁端平面以下第j層土第i個分層在自重應力至自重應力加附加應力作用段的壓縮模量（MPa）； nj樁端平面下第j層土的計算分層數(shù)；,hj,i 樁端平面下第j層土第i個分層厚度（m）； j,i樁端平面下第j層土第i個分層的豎向附加應力(kPa)； p樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，各地區(qū)根據(jù)當?shù)氐墓こ虒崪y資料統(tǒng)計對比確定；,地基內(nèi)的應力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論按實體深基礎（s6d）或其他方法(包括明德林應力公式方法)計算：,（1）實體深基礎（s6d）,沉降計算方法同前基礎,實體深基礎樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)應根據(jù)地區(qū)樁基礎沉降觀測資料及經(jīng)驗統(tǒng)計確定。不具備條件時， p按下表選用：,實體深基礎樁底平面處的基底附加壓力p0k按下列方法考慮: 1）考慮擴散作用時：,地下水位以下扣除浮力。,2）不考慮擴散作用時：,G樁基承臺及承臺上土自重；,Gfk實體深基礎的樁基樁間土自重；,m實體深基礎底面以上各層土的 加權平均重度。,明德林應力（Mindlin）公式,單樁荷載分擔,地基應力：,第k根樁的端阻力在深度z處產(chǎn)生的應力:,第k根樁的側(cè)摩阻力在深度z處產(chǎn)生的應力:,對于一般摩擦型樁，可假定樁側(cè)摩阻力全部是沿樁身線形增長的（=0），則：,采用上式計算時，樁端阻力比。和樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)p應根據(jù)當?shù)毓こ痰膶崪y資料統(tǒng)計確定。,4.5樁的負摩問題,(1)樁周附近地面大面積堆載 (2)大面積降低地下水位 (3)欠固結(jié)土,新填土 (4)濕陷性黃土遇水濕陷 (5)砂土液化、凍土融解,4.5.1 負摩擦的產(chǎn)生條件,引起樁側(cè)負摩阻力的條件是，樁側(cè)土體下沉必須大于樁的下沉。,負摩擦力的確定：負摩阻力成為荷載的一部分 對于下部為巖石的端承樁,可能全樁為負阻力, 對于一般樁,因為樁土都有變形,視二者的相對位移量和方向,4.5.2 負摩擦力的計算,O1中性點 Qn下拉荷載,單樁產(chǎn)生負摩阻力時的荷載傳遞,（1）中性點的位置,影響因素：與樁周土的性質(zhì)和外界條件(堆載、降水、浸水等）變化有關。,（2）負摩阻力強度,（3）下拉荷載計算,2. 群樁負摩阻力計算,群樁中任一基樁的下拉荷載,4.5.3 解決方法： 1）通過計算預估下沉的沉降量。 2）在預制樁表面涂一層薄層瀝青 3）灌注樁在樁土之間加一層土漿，減少摩擦力。,4.6 樁的水平承載力,樁基受水平荷載：風荷載地震作用、機械制動力、土壓力、水壓力、波浪、撞擊等。 樁型：斜樁、豎直樁。 當水平荷載與豎向荷載的合力與豎直線的夾角不超過5度時，豎直樁的水平承載力可以滿足要求。,4.6.1 水平荷載下樁的工作性狀 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。,影響樁基水平承載力因素： 樁的斷面尺寸、剛度、材料強度、入土深度、間距、樁頂嵌固程度、土質(zhì)條件、上部結(jié)構水平位移允許值。,剛性樁：樁的水平承載力主要由樁的水平位移和傾斜控制。（圖（a） 水平變形系數(shù)，其單位是1/m。,樁的剛度與換算深度的影響,稱為剛性樁。,柔性樁：樁身在某處產(chǎn)生較大彎矩，可能出現(xiàn)屈服。樁的水平承載力主要由樁的水平位移和樁的材料強度控制。,半剛性樁、柔性樁統(tǒng)稱為柔性樁（圖（b）,稱為半剛性樁。,稱為柔性樁。,單樁的水平承載力的確定方法有： 理論分析、靜載試驗。,4.6.2 水平受荷彈性樁的計算 1.基本假定 線彈性地基反力分析法：x=Kxx Kx地基水平抗力系數(shù)， 根據(jù)Kx 的假定不同，可分為以下四種方法:,圖4-23 地基水平抗力系數(shù)的分布圖式,常數(shù)法：常數(shù)法假定地基系數(shù)Kx沿深度為均勻分布，不隨深度而變化，即 KxKh，(kNm3)為常數(shù)。,“K”法：假定在樁身撓曲曲線第一撓曲零點所示深度處以上地基系數(shù)Kh隨深度增加呈凹形拋物線變化；該點以下，地基系數(shù)Kh不再隨深度變化而為常數(shù)KhK 。, “m”法：假定地基系數(shù)Kx隨深度成正比例地增長目前我國應用較多， Kx =mz。, “c值”法：假定地基系數(shù)Kh隨著深度成拋物線規(guī)律增加，即Kh =cz1/2 ，c為常數(shù)，隨土類不同而異。在我國多用于公路交通部門。,2.計算參數(shù) （1）樁的截面計算寬度b0為：,Kf樁的形狀系數(shù)，圓形樁Kf=0.9，方形樁Kf=1.0； d樁的直徑，方形截面時為樁的邊長。,水平荷載下樁內(nèi)力及位移理論分析m法,（2）鋼筋混凝土樁的抗彎剛度EI=0.85EcI0 （3）抗力系數(shù)Kh =mz中的m值，宜采用試驗值，無試驗資料時，參考表4-6。樁側(cè)為多層土時，按hm=2(d+1)范圍內(nèi)m值得加權平均值。例如：兩層土時：,地基土水平抗力系數(shù)的比例常數(shù)m 表4-6,3. 單樁計算,（1） 確定樁頂荷載：,N0影響很小可忽略不計， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式變?yōu)椋?（2） 樁的撓曲微分方程,采用冪級數(shù)對上式進行求解，得出樁身z處的內(nèi)力與位移：,樁頂水平位移 樁的無量綱深度不同，樁端約束條件不同，其水平荷載下樁的工作性狀也不同。下表給出了相應的位移系數(shù)Ax、Bx值，利用基本表達式即可求出樁頂位移，或樁頂允許的水平荷載。,各類樁的樁頂水平位移系數(shù),（3）樁身最大彎矩及位置 根據(jù)最大彎矩截面剪力為零的條件得到。計算步驟如下： 1、計算C=M/H0，查表4-7確定有關參數(shù)：,表4-7時按l4.0/編制，當l4.0/時，可查有關設計手冊。,確定樁身最大彎矩截面系數(shù)C及最大彎矩系數(shù)C 表4-7,一般當樁的入土深度達到4.0/時，樁身的內(nèi)力及位移幾乎為零，在此深度以下，樁身只需按構造配筋或不配筋。,4.6.3 單樁水平靜載試驗,1 試驗裝置,圖8.16單樁水平靜載試驗裝置,慢速連續(xù)加載法 模擬橋臺、擋墻等長期靜止水平荷載的連續(xù)荷載試驗，類似于垂直靜載試驗慢速法。 單向單循環(huán)恒速水平加載法,2 試驗加載方法 單向多循環(huán)加載法 模擬風浪、地震力、制動力、波浪沖擊力及機器擾力等循環(huán)性動力水平荷載。,3. 終止加載條件 （1）樁身折斷。 （2）樁頂水平位移超過30-40mm（軟土取40mm）。 （3）樁側(cè)地面出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。 （4）所加水平荷載已超過按下述方法確定的極限荷載。,4. 試驗資料整理 根據(jù)試驗可繪制出如下四種曲線,圖4-26 水平靜載試驗H0-t-x0曲線,5. 確定水平臨界荷載Hcr和極限荷載Hu,水平靜載試驗H0-x0曲線,水平靜載試驗H0-x0/H0曲線,水平靜載試驗H0-g曲線,4.4.6 單樁水平承載力特征值 （1）應通過荷載試驗確定，必要時采用帶承臺樁的荷載試驗。宜采用慢速維持荷載法。 （2）混凝土預制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁，可取x0=10mm(對于水平變位敏感的建筑物取x0=6mm）所對應的荷載作為單樁水平承載力特征值。 （3）對于樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，可取臨界荷載Hcr。,（4）當缺少試驗資料，可估算樁身配筋率小于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值。,（4）當缺少試驗資料，可估算預制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁等的單樁水平承載力特征值。,式中：EI樁身抗彎剛度，對于混凝土樁，EI=0.85EcI0。,樁頂允許水平位移。,樁頂水平位移系數(shù)，按表4-8取值。,4.7 樁的平面布置原則,樁的平面布置實例,樁的平面布置實例,4.7 樁的平面布置原則,4.7.1 一般原則,2.樁基中各樁受力應比較均勻，布樁時應盡可能使上部荷載的中心與群樁的橫截面形心重合或接近；,1.當承臺承受偏心作用時，應增加樁基橫截面的慣性矩，對群樁基礎，宜采用外密內(nèi)疏的布置方式；,3. 樁的中心距 樁的間距過大，承臺體積增加，造價增加，有時基礎間的空間不允許； 樁的間距過小，樁的承載能力不能充分發(fā)揮，且給施工帶來較大困難。 一般情況下： 具體見表4-9、4-10規(guī)定 大面積樁群，樁的最小中心距還應適當加大。,樁的最小中心距 表4-9,注：D-擴大端設計直徑。,灌注樁擴底端最小中心距 表4-10,樁在平面上可布置為：方形（或矩形）、三角形、多邊形、梅花形；條形基礎下的樁，可采用單排或雙排，也可采用不等距。,柱下樁基 墻下樁基,圓（環(huán)）形樁基,4.7.2 布樁方法舉例,對橫墻下樁基，可在外縱墻之外設一至二根“探頭”樁。 在有門洞口的墻下布樁應將樁設置在門洞的兩側(cè)。,4.8 樁基承臺設計,類型：柱下獨立承臺、柱下或墻下條形承臺梁、筏板承臺和箱形承臺。 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，因而承臺應具有足夠的強度、剛度。,樁基承臺設計內(nèi)容：,構造； 計算：受彎、受沖切、受剪、局壓承載力，,4.8.1 樁基承臺構造要求,1. 承臺的平面尺寸和厚度： 厚度300，寬度500。 平面尺寸：承臺邊緣至邊樁中心距離不應小于樁的直徑或邊長，且邊緣挑出部分應150，對于條形承臺梁應75。,筏形、箱形承臺： 承臺板厚度：宜250，且板厚與計算取段最小跨度之比不宜小于1/20。,2. 混凝土：C20。 3. 鋼筋保護層厚度：臺底鋼筋的混凝土保護層厚度宜70。當有混凝土墊層時不應小于40，,4. 鋼筋配置： 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10，間距應滿足100200；對于三樁承臺，應按三向板帶均勻配置，最里面3根鋼筋相交圍成的三角形，應位于柱截面范圍以內(nèi)見圖。 承臺梁的縱向主筋應12，架立筋10，箍筋直徑6。 筏形、箱形承臺配筋與筏基、箱基相同。,5.樁頂與承臺的連接構造 樁頂嵌入長度：為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應嵌入承臺一定長度，對大直徑樁宜100；對中等直徑樁宜50。 樁頂主筋錨固長度：混凝土樁的樁頂主筋應伸入承臺內(nèi)，其錨固長度宜30倍鋼筋直徑（級）, 35倍（、級）對于抗拔樁基應40倍。,6. 承臺之間的連接構造 單樁樁基承臺宜在雙向設置聯(lián)系梁。 兩樁樁基承臺：宜在其短向設置聯(lián)系梁。 有抗震要求的柱下獨立承臺：宜在雙向設置聯(lián)系梁。 聯(lián)系梁頂面宜與承臺頂位于同一標高，梁寬應250，梁高可取承臺中心距的1/101/15。 配筋：計算、構造。,7. 承臺埋深： 應600； 在季節(jié)性凍土等地區(qū)1000。 保證承臺周圍填土質(zhì)量、密實性。,4.8.2 柱下樁基獨立承臺,1. 受彎計算,（1）柱下多樁矩形承臺,其破壞特征呈梁式破壞： 撓曲裂縫在平行于柱邊兩個方向交替出現(xiàn)，承臺在兩個方向交替呈梁式承擔荷載。最大彎矩產(chǎn)生在平行于柱邊兩個方向的屈服線處。,多樁矩形承臺計算截面取在柱邊和承臺高度變化處。,垂直于x、y軸方向計算截面彎矩設計值； 垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應計算截面的距離；,扣除承臺和承臺上土重設計值后 i 樁豎向凈反力設計值；當不考慮承臺效應時，則為第 根樁的豎向總反力設計值。,（2）柱下三樁三角形承臺,等邊三角形承臺破壞形式：,等腰三角形承臺破壞形式：,柱下三樁三角形承臺受彎計算,1)等邊三樁承臺：,式中：M由承臺形心至承臺邊緣距離范圍內(nèi)板帶的彎距設計值； Nmax扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應于荷載效應基本 組合時的最大單樁豎向力設計值; s樁距; c方柱邊長，圓柱時c=0.866d(d為圓柱直徑)。,2)等腰三樁承臺：,式中：M1、M2分別由承臺形心至承臺兩腰和底邊距離范圍內(nèi)板帶的彎距設計值； Nmax扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應于荷載效應基本 組合時的最大單樁豎向力設計值; s長向樁距; 短向樁距與長向樁距之比，當小于0.5時，應按變截面兩樁設計； c1、c2分別垂直于、平行于承臺底邊的柱截面邊長。,柱下三樁三角形承臺也可按下式計算 計算截面應在柱邊按下式計算：,當計算彎矩截面不與主筋方向正交時，須對主筋方向角進行換算。,補充：柱下或墻下條形承臺梁 柱下條形承臺的正截面彎矩設計值一般可按彈性地基梁進行分析，地基的計算模型應根據(jù)地基土層的特性選取。當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。 墻下條形承臺梁可按倒置的彈性地基梁計算彎矩和剪力。,受彎承載力計算 根據(jù)承臺內(nèi)力M，按混凝土結(jié)構設計規(guī)范設計。,近似計算：,2. 受沖切計算,破壞特征： 若承臺高度不足，或承臺變階處的高度不足，將會產(chǎn)生沖切破壞。 其破壞方式分為沿柱邊的沖切和角樁對承臺的沖切（為柱沖切破壞錐體以外角樁對承臺沖切作用）。,（1）柱對承臺沖切的承載力,柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺底面的夾角大于或等于450，該斜面的上周邊位于柱與承臺交接處或變階處，下周位于相應的樁頂內(nèi)邊緣處。,F,F,（1）柱對承臺沖切的承載力,F,FL扣除承臺及其上填土自重，作用于沖切破壞錐體上相應于荷載效應基本組合的沖切力設計值，沖切破壞錐體應采用自柱邊或承臺變階處直相應樁頂邊緣連線構成的錐體，錐體與承臺底面的夾角不小于450；,Ni沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力（不計承臺和承臺上土的自重）設計值之和。,F柱根部軸力設計值；,hp-受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當h800 時，hp取1.0；當h2000時，hp取0.9；其間按線性內(nèi)插法取用。,ft-承臺混凝土抗拉強度設計值；,h0-承臺沖切破壞錐體的有效高度； 0 x、0y- 沖切系數(shù)；,沖跨比，=a0/h0 （a0為沖跨,即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離；當 a00.2h0時,取a0 =0.2h0；當a0 h0時，取 a0 =h0。滿足0.21.0。,F,（2）角樁對承臺的沖切,1）多樁矩形承臺角樁的沖切承載力,1x 、1y為角樁沖跨比取值范圍0.2-1.0；,a1x、a1y角樁內(nèi)邊緣引450線與沖切頂面相交點至角樁內(nèi)邊緣的距離；當柱底面或變階出邊線位于該450線以內(nèi)時，則取柱邊或變階處邊與樁內(nèi)邊緣的水平距離 c1、c2角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣水平距離。,h0-承臺外邊緣的有效高度；,2）三樁三角形承臺角樁的沖切承載力,底部角樁：,頂部角樁：,11 、11為角樁沖跨比：,a11、a12角樁內(nèi)邊緣引450線與沖切頂面相交點至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當柱底面處邊線位于該450線以內(nèi)時，則取柱邊與樁內(nèi)邊緣的水平距離。 c1、c2角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣水平距離。,以上計算中：對于圓柱及圓樁，計算時應將截面換算成方柱或方樁，取換算柱或樁截面邊寬 ：,3.受剪切計算 破壞特征：柱與樁邊連線所形成的斜截面（圖）。當柱（變階處）外有多排樁形成多個剪切斜截面時，對每一個斜截面都要進行受剪承載力計算。,斜截面受剪承載力計算公式：,hs受剪切承載力截面高度影響系數(shù), hs=（800/h0）1/4，當h0小于800mm時， h0取800mm， 當h0大于2000mm時，h0取2000mm,V扣除承臺及其上填土自重后相應于荷載效應基本組合時斜截面的最大剪力設計值；,b0承臺計算截面處的計算寬度。,剪切系數(shù)；,計算截面的剪跨比， x=ax/h0， y=ay/h0。此處ax、ay為柱邊或承臺變階處至x、y方向計算一排樁的樁邊的水平距離，當0.3時，取=0.3；當3時取=3。,h0計算寬度處的承臺有效高度,階梯形承臺變階處、錐形承臺的計算寬度b0、有效高度h0的確定：,1）對于階梯形承臺應分別在變階處（A1-A1，B1-B1）及柱邊處（A2-A2，B2-B2）進行斜截面受剪計算（圖）。,A1-A1截面：,B1-B1截面：,變階處（A1-A1，B1-B1）斜截面受剪計算:,計算柱邊截面（A2-A2，B2-B2）進行斜截面受剪計算。此時：,A2-A2截面：,B2-B2截面：,2）對于錐形承臺應對A-A及B-B兩個截面進行受剪承載力計算。此時,截面有效高度均為：h0,A-A截面：,B-B截面：,4. 局部受壓計算 當承臺的混凝土強度等級低于柱或樁的混凝土強度等級時尚應驗算柱下或樁上承臺的局部受壓承載力。,4.9 樁基礎設計的一般步驟,進行調(diào)查研究，場地勘察，收集資料； 綜合勘察報告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構條件等確定樁基持力層； 選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構造； 確定單樁承載力； 根據(jù)上部結(jié)構荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量和平面布置； 根據(jù)樁的平面布置，初步擬定承臺的輪廓尺寸及承臺底標高；,驗算作用與單樁上的豎向和橫向荷載； 驗算承臺尺寸和結(jié)構強度； 必要時驗算樁基的整體承載力和沉降量，當樁端下有軟弱下臥層時，驗算軟弱下臥層的地基承載力； 單樁設計、繪制樁和承臺的結(jié)構及施工詳圖。,4.9.1 必要的資料準備,建筑物類型及規(guī)模;,巖土工程勘查報告;,施工機具和技術條件;,環(huán)境條件;,檢測條件;,及當?shù)貥痘こ探?jīng)驗等。,樁基的詳細勘察除滿足現(xiàn)行勘察規(guī)范要求外，還應滿足以下幾點： （1）勘探間距： 一般為1224m，若相鄰兩勘探點揭露出的層面坡度大于10%，應適當加密勘探點；摩擦型樁，點距一般為2030m。,（2）勘探深度： 控制性孔數(shù)量：一般布置1/31/2的勘探孔作為控制性孔，且一級建筑樁基場地至少有3個，二級建筑樁基場地應不少于2個。 深度：控制孔應穿透樁端平面以下壓縮層厚度，一般勘探孔應深入樁端平面以下35m；嵌巖樁鉆孔應深入持力巖層不小于35倍樁徑；當持力巖層較薄時，部分鉆孔應鉆透持力巖層。 在勘察深度地區(qū)范圍內(nèi)的每一地層，應進行室內(nèi)試驗或原位測試。,4.9.2 選定樁型，確定單樁豎向及水平承載力,1、樁型、截面和樁長的選擇。 樁型：上部結(jié)構的型式、荷載、地質(zhì)條件、環(huán)境條件及當?shù)氐氖┕l件和經(jīng)驗。,從樓層數(shù)和荷載大小來看（如為工業(yè)廠房可將荷載折算為相應的樓層數(shù)）： 10層以下的，可考慮采用直徑500左右的灌注樁和邊長為400的預制樁；1020層的可采用直徑8001000的灌注樁和邊長為450500的預制樁；2030層的可用直徑10001200的鉆（沖、挖）孔灌注樁和邊長大于等于500的預制樁；3040層的可用直徑大于1200的鉆（沖、挖）孔灌注樁和邊長為500550的預應力管樁和大直徑鋼管樁；樓層更多的高層建筑所采用的挖孔灌注樁直徑可達5m。,截面尺寸：實心方樁邊長為300500 L=2530m（現(xiàn)場預制）L12m（工廠預制）,地質(zhì)條件: 一般當土中存在大孤石、廢金屬以及花崗巖殘積層中未風化的石英脈時，預制樁難以穿透；當土層分布很不均勻時，混凝土預制樁的預制長度難以控制；在場地土層比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預應力高強混凝土管樁比較合理。,經(jīng)濟角度： 沉管灌注樁最為經(jīng)濟，后為鉆孔灌注撞、沖孔灌注樁、人工挖孔樁、混凝土預制方樁、普通預應力管樁、預應力高強混凝土管樁、鋼管樁 周邊環(huán)境: 城市環(huán)境：不允許打樁時，選用振動比較小的樁，如：鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沖孔灌注樁、靜力壓樁等。 建筑物的重要程度。,樁長： 1）樁的長度主要取決于樁端持力層的選擇。樁端最好選擇在進入堅硬土層或巖層，采用嵌巖樁或端承樁；當堅硬土層埋藏很深時，宜采用摩擦樁基，樁端應盡量達到低壓縮性、中等強度的土層上。 2）樁端進入持力層的深度（13d）：粘性土、粉土2d，砂類土1.5d,碎石類土1d,當存在軟弱下臥層時,樁端以下硬持力層厚度4d,嵌巖樁進入微風化或中等風化的巖體的最小深度0.5m.,3)當硬持力層較厚且施工條件允許時，樁端進入持力層的深度盡可能達到樁端阻力的臨界深度,以提高樁端阻力. 臨界深度: 砂、碎石類土臨界深度=（310）d （d為樁徑） 粘性土、粉土臨界深度=（26）d,嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應在樁底應力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。,4）同一建筑物避免同時采用不同類型的樁（如用摩擦樁和端承樁，但用沉降縫分開除外）。 5）同一基礎相鄰樁的標高差，對于非嵌巖端承樁不宜超過相鄰樁的中心距，對于摩擦型樁，在相同土層中不宜超過樁長的1/10。 6）樁長、樁型初步確定后，即可定出樁的截面面積，并初步確定承臺的底面標高。 7）一般建筑物層數(shù)多、荷載大，宜采用大直徑的樁。尤其是大直徑的人工挖孔樁。目前國內(nèi)最大人工挖孔樁的直徑為5m。,確定樁型、樁長后，可初步確定樁的截面尺寸。承臺埋深：滿足結(jié)構和施工要求。 確定單樁豎向及水平承載力。,2. 確定單樁豎向及水平承載力,4.9.3 樁的平面布置及承載力驗算,1. 樁的根數(shù)和布置,（1） 樁的根數(shù),中心荷載作用（軸心受壓）：,式中：Fk-相應于荷載效應標準組合時，作用在樁基承臺頂面的豎向力； Gk-樁基承臺及其上填土的自重標準值。,偏心荷載作用（偏心受壓），如果群樁重心與荷載合力點重合，樁數(shù)按上式計算，否則，按上式計算適當增加（10%20%）。,（） 樁在平面上的布置：遵循.7的原則，若布樁不合理宜重新選擇樁型及幾何尺寸。,柱下樁基 墻下樁基,2. 樁基承載力驗算*,（1） 樁頂作用效應計算,中心荷載作用（軸心受壓）：,式中：Fk-相應于荷載效應標準組合時，作用在樁基承臺頂面的豎向力； Gk-樁基承臺及其上填土的自重標準值。,偏心豎向力作用下：,水平力作用下：,* 樁頂作用效應均按荷載作用效應標準組合計算。,當基樁承受較大水平力，或為高承臺樁基時，樁頂作用效應的計算應考慮承臺與基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力。對煙囪、水塔、電視塔等高聳結(jié)構物樁基則常采用圓形或環(huán)形剛性承臺，當基樁宜布置在直徑不等的同心圓圓周上，且同一圓周上的樁距相等時，仍可按上式計算。,（2） 單樁承載力驗算*,中心荷載作用（軸心受壓）樁基：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,水平力作用下：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,此樁受壓力最大,考慮地震作用效應的樁基單樁承載力驗算,中心荷載作用（軸心受壓）樁基：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,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%。,對于主要承受豎向荷載的抗震設防區(qū)低承臺樁基，當同時滿足下列條件時，計算樁頂作用效應時可不考慮地震作用： （1）按建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定可不進行天然地基和基礎抗震承載力計算的建筑物； （2）不位于斜坡地帶和地震可能導致滑移、地裂地段的建筑物； （3）樁端及樁身周圍無可液化土層； （4）承臺周圍無可液化土、淤泥、淤泥質(zhì)土。 對位于8度和8度以上抗震設防區(qū)的高大建筑物低承臺樁基，在計算各基樁的作用效應和樁身內(nèi)力時，可考慮承臺（包括地下墻體）與基樁的共同工作和土的彈性抗力作用。,（3） 樁基軟弱下臥層承載力驗算,當樁端平面以下受力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時，應進行下臥層的承載力驗算。根據(jù)該下臥層發(fā)生強度破壞的可能性，分為整體沖剪破壞和基樁沖剪破壞。,樁基軟弱下臥層承載力驗算 （a）整體沖剪破壞； （b）基樁沖剪破壞,Gfk,式中：z-相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加應力值（KPa） cz -軟弱下臥層頂面處土的自重應力值（KPa） faz -軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（KPa）,的計算：,對樁距Sa6d及樁距Sa6d、且硬持力層厚度t1/2（sa-d）cot的群樁基礎一般可作整體沖剪破壞考慮，計算公式：,對樁距Sa6d、且硬持力層厚度 的群樁基礎，以及單樁基礎，應作基樁沖剪破壞考慮，有下列公式：,式中：de 樁端等代直徑，圓形樁de=d；方形樁為: de=1.13b（b為樁的邊長）；按表2-7確定地基壓力擴散角時，取b=de。,qsia,地基基礎設計等級為甲級建筑物的樁基。 體型復雜或樁端以下存在軟弱土層的設計等級為乙級建筑物樁基。 對沉降有嚴格要求的建筑物樁基。 摩擦型樁基。,（4）樁基礎沉降驗算,需要進行沉降計算 ：,樁基礎沉降的計算范圍,嵌巖樁、設計等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求的條形基礎下不超過兩排樁的樁基。吊車工作制級別A5級A5以下的單層工業(yè)廠房樁基（樁端下為密實土層）。,不需要沉降計算的情況：,計算方法：單向壓縮分層總和法：,地基內(nèi)的應力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論按實體深基礎（s6d）或其他方法(包括明德林應力公式方法)計算：,（5）樁基負摩阻力驗算,群樁中任一基樁的下拉荷載：,樁基負摩阻力驗算：,對于摩擦型基樁：,中性點以上側(cè)阻為零，按下式驗算：,當土層不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時，尚應將負摩阻力引起的下拉荷載 計人附加荷載驗算樁基沉降。,對于端承型基樁：,計算Ra時，中性點以上側(cè)阻為零。,（6）樁基豎向抗拔承載力驗算（樁基規(guī)）,還應驗算樁身抗拉承載力、裂縫寬度或抗裂度。,T-基樁上拔力設計值； Ggp、G-樁土自重、樁自重；,4.9.4 樁身結(jié)構設計,1. 樁身混凝土強度應滿足樁的承載力要求：,fc混凝土軸心抗壓強度設計值;,Q相應于荷載效應基本組合時的單樁豎向力設計值;,Ap樁身的橫截面面積;,c樁工作條件系數(shù)，預制樁取0.75,灌注樁取0.60.7(水下灌注樁或長樁時用低值)。,2.樁混凝土等級、配筋要求,（1）樁混凝土等級,預制樁的混凝土強度等級不應低于C30； 灌注樁不應低于C20； 預應力混凝土樁不應低于C40。,（2）樁配筋要求樁的主筋應經(jīng)計算確定。,預制樁鋼筋：主筋（縱向）應按計算確定并根據(jù)斷面的大小及形狀選用48根直徑為1425的鋼筋。最小配筋率 ： 打入式預制樁：min0.8%，一般可為1%左右。 靜壓法沉樁的預制樁： min0.6% ；,主筋混凝土保護層應30。,箍筋直徑：68，間距200，在樁尖和樁頂處應適當加密（如圖所示）；用打入法沉樁時，樁頂23d范圍箍筋應加密。直接受到錘擊的樁頂應設置三層 64070的鋼筋網(wǎng)，間距50。樁尖所有主筋應焊接在一根圓鋼上，或在樁尖處用鋼板加強。,預制樁施工階段驗算： 預制樁的彎矩一般與樁的起吊、運輸、錘擊過程中的各種強度驗算有關。 樁長在20m以下者，起吊時采用雙點起吊；在打樁架龍門吊立時，采用單點吊。,預制樁施工階段驗算： 吊點位置應按吊點間的正彎矩和吊點處的負彎矩相等的條件確定。如圖所示，式中的q為樁單位長度的重力。K=1.3。,捶擊振動驗算：詳見樁基規(guī)范。,混凝土預制樁,主筋為610根 1214，,灌注樁鋼筋：,min 0.2%0.65