1、柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮課件柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮課件一、樁基礎(chǔ)類型的選擇(一)承臺底面標(biāo)高的考慮 (二)柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮 (三)單排樁樁基礎(chǔ)和多排樁樁基礎(chǔ)的考慮 (四)其它back一、樁基礎(chǔ)類型的選擇back(一)承臺底面標(biāo)高的考慮 承臺底面的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁的受力情況，樁的剛度和地形、地質(zhì)、水流、施工等條件確定。 承臺低穩(wěn)定性較好，但在水中施工難度較大，因此可用于季節(jié)性河流，沖刷小的河流或岸灘上墩臺及旱地上其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)。 當(dāng)承臺埋于凍脹土層中時，為了避免由于土的凍脹引起樁基礎(chǔ)的損壞，承臺底面應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0.25m。 對于常年有流水、沖刷較深，或水位較高，施工排水困難

2、，在受力條件允許時，應(yīng)盡可能采用高樁承臺。(一)承臺底面標(biāo)高的考慮 承臺底面的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁 承臺如在水中、在有流冰的河道，承臺底面應(yīng)位于最低冰層底面以下不少于0.25m;在有其他漂流物或通航的河道，承臺底面也應(yīng)適當(dāng)放低，以保證基樁不會直接受到撞擊，否則應(yīng)設(shè)置防撞裝置。 采用木樁時，由于木材在濕度經(jīng)常變化的環(huán)境容易腐朽，承臺內(nèi)木樁頂應(yīng)位于最低水位以下至少0.3m。當(dāng)作用在樁基礎(chǔ)上的水平力和彎矩較大，或樁側(cè)土質(zhì)較差，為減少樁身所受的內(nèi)力可適當(dāng)降低承臺底面，為節(jié)省墩合身圬工數(shù)量，則可適當(dāng)提高承臺底面。back(一)承臺底面標(biāo)高的考慮 承臺如在水中、在有流冰的河道，承臺底面應(yīng)位于最(二)柱樁樁基和摩擦

3、 樁樁基的考慮 柱樁與摩擦樁的選擇主要根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。 柱樁樁基礎(chǔ)承載力大，沉降量小，較為安全可靠，因此當(dāng)基巖埋深較淺時應(yīng)考慮采用柱樁樁基。 若適宜的巖層埋置較深或受到施工條件的限制不宜采用柱樁時，則可采用摩擦樁。 但在同一樁基礎(chǔ)中不宜同時采用柱樁和摩擦樁，同時也不宜采用不同材料、不同直徑和長度相差過大的樁，以避免樁基產(chǎn)生不均勻沉降或喪失穩(wěn)定性。(二)柱樁樁基和摩擦 樁樁基的考慮 柱樁與 當(dāng)采用柱樁時，除樁底支承在基巖上(即柱承樁)外，如覆蓋層較薄，或水平荷載較大時，還需將樁底端嵌入基巖中一定深度成為嵌巖樁，以增加樁基的穩(wěn)定性和承載能力。為保證嵌巖樁在橫向荷載作用下的穩(wěn)定性，需嵌入基巖

4、的深度與樁嵌固處的內(nèi)力及樁周巖石強度有關(guān)，應(yīng)分別考慮彎矩和軸向力要求，由要求較大的來控制設(shè)計深度。考慮彎矩時，可用下述近似方法確定。 (二)柱樁樁基和摩擦 樁樁基的考慮 當(dāng)采用柱樁時，除樁底支承在基巖上(即柱承樁)作如左圖所示的假設(shè)，即忽略嵌固處水平剪力影響，樁在巖層表面處彎矩MB作用下，繞嵌入深度h的1/2處轉(zhuǎn)動；偏安全地不計樁底與巖石的摩阻力；不考慮樁底抵抗彎矩，MB由樁側(cè)巖層產(chǎn)生的水平抗力平衡。并考慮到樁側(cè)為圓性狀曲面，其四周受力不均勻，假定最大應(yīng)力為平均應(yīng)力的1.27倍。 (二)柱樁樁基和摩擦 樁樁基的考慮作如左圖所示的假設(shè)，即忽略嵌固處水平剪力影響，樁在巖層表面處 由以上假設(shè)，根據(jù)靜

5、力平衡條件(M=0)，便可 列出下式： MH=1/2max/1.27dh/22h/3 (3-112) 因此 (3-113) 為了保證樁在巖層中嵌固牢靠，對樁周巖層產(chǎn)生的最大側(cè)向壓應(yīng)力不應(yīng)超過巖石的側(cè)向容許抗力=1/KRc(K為安全系數(shù)，K=2)，所以得圓形截面柱樁嵌入巖層的最小深度計算公式如下：(二)柱樁樁基和摩擦 樁樁基的考慮 由以上假設(shè)，根據(jù)靜力平衡條件(M=0)，便上式中：h 樁嵌入巖層的最小深度(m)d 嵌巖樁嵌巖部分的設(shè)計直徑(m) MH 在巖層頂面處的樁身彎矩(kNm)，計算方法見本章第五節(jié); 巖石垂直極限抗壓強度換算為水平極限抗壓強度的折減系數(shù)=0.51.0，巖層側(cè)面節(jié)理發(fā)達(dá)的取

6、小值，節(jié)理不發(fā)達(dá)的取大值;Rc 天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度(kPa)。由于式(3-114)中作了如上一些簡化假設(shè)，且Rc值規(guī)定取法也偏安全，因此使用此式時，可結(jié)合具體情況考慮?？紤]樁底軸向力計算嵌巖深度時，可按前面式(3-13)計算。為保證嵌固牢靠，在任何情況下均不計風(fēng)化層，嵌入巖層最小深度不應(yīng)小于0.5m。back(二)柱樁樁基和摩擦 樁樁基的考慮上式中：h 樁嵌入巖層的最小深度(m)back(二)柱樁 (三)單排樁樁基礎(chǔ)和 多排樁樁基礎(chǔ)的考慮單排樁樁基與多排樁樁基的確定： 主要根據(jù)受力情況，并與樁長、樁數(shù)的確定密切相關(guān)。 多排樁穩(wěn)定性好，抗彎剛度較大，能承受較大的水平荷載，水平位移小，

7、但多排樁的設(shè)置將會增大承臺的尺寸，增加施工困難，有時還影響航道; 單排樁與此相反，能較好地與柱式墩臺結(jié)構(gòu)形式配用，可節(jié)省圬工，減小作用在樁基的豎向荷載。 (三)單排樁樁基礎(chǔ)和 多排樁樁 因此，當(dāng)橋跨不大、橋高較矮時，或單樁承載力較大，需用樁數(shù)不多時常采用單排排架式基礎(chǔ)。 公路橋梁自采用了具有較大剛度的鉆孔灌注樁后，選用蓋梁式承臺雙柱或多柱式單排墩臺樁柱基礎(chǔ)也較廣泛，對較高的橋臺，拱橋橋臺，制動墩和單向水平推力墩基礎(chǔ)則常需用多排樁。在樁基受有較大水平力作用時，無論是單排樁還是多排樁，若能選用斜樁或豎直樁配合斜樁的形式則將明顯增加樁基抗水平力的能力和穩(wěn)定性。back (三)單排樁樁基礎(chǔ)和 多排樁樁

8、基礎(chǔ)的考慮 因此，當(dāng)橋跨不大、橋高較矮時，或單樁承載力較大，需用樁數(shù)不（四）其它 至于設(shè)計時將樁基按施工方式或按材料從打入樁、震動沉入樁、沉管灌注樁、鉆(挖)孔灌注樁、管柱基礎(chǔ)、鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁、鋼管樁等樁型的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)要求和施工技術(shù)設(shè)備條件等確定。所選定的樁型的施工工藝應(yīng)適用于該地質(zhì)條件，確保樁的質(zhì)量，并具有技術(shù)合理性和經(jīng)濟優(yōu)越性(參閱本章第二、三節(jié))。 back（四）其它 至于設(shè)計時將樁基按施工方式或按材料從二、樁徑、樁長的擬定 樁徑與樁長的設(shè)計即基樁的外部尺寸的設(shè)計，它應(yīng)綜合考慮荷載的大小、土層性質(zhì)及樁周土阻力狀況、樁基類型與結(jié)構(gòu)特點、樁的長徑比、以及施工設(shè)

9、備與技術(shù)條件等因素優(yōu)選確定，力求做到既滿足使用要求又造價經(jīng)濟，最有效地利用和發(fā)揮地基土和樁身材料的承載性能。 設(shè)計時常先擬定尺寸，然后通過基樁計算和驗算，視所擬定的尺寸是否經(jīng)濟合理，再作最后確定。二、樁徑、樁長的擬定 樁徑與樁長的設(shè)計即基樁 (一)樁徑擬定 當(dāng)樁的類型選定后，樁的橫截面(樁徑)可根據(jù)各類樁的特點與常用尺寸(見本章第二節(jié))，并考慮上述因素選擇確定。 (二)樁長擬定 樁長確定的關(guān)鍵在于選擇樁底持力層，因為樁底持力層對于樁的承載力和沉降有著重要影響，設(shè)計時可先根據(jù)地質(zhì)條件選擇適宜的樁底持力層初步確定樁長，并應(yīng)考慮施工的可能性(如打樁設(shè)備能力或鉆進的最大深度等)。 一般總希望把樁底置于

10、巖層或堅實的士層上，以得到較大的承載力和較小的沉降量。如在施工條二、樁徑、樁長的擬定 (一)樁徑擬定 二、樁徑、樁長的擬定件容許的深度內(nèi)沒有堅實土層存在，應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強度較高的土層作為持力層，要避免把樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近，以免樁基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降。 對于摩擦樁，有時樁底持力層可能有多種選擇，此時確定樁長與樁數(shù)兩者相互牽連，遇此情況，可通過試算比較，選用較合理的樁長。摩擦樁的樁長不應(yīng)擬定太短，一般不宜小于4m。因為樁長過短則達(dá)不到設(shè)置樁基把荷載傳遞到深層或減小基礎(chǔ)下沉量的目的，且必然增加樁數(shù)很多、擴大了承臺尺寸。也影響施工的進度。此外，為保證發(fā)揮摩擦樁樁底土層支

11、承力，樁底端部應(yīng)插入樁底持力層一定深度(插入深度與持力層土質(zhì)、厚度及樁徑等因素有關(guān))一般不宜小于lm。back二、樁徑、樁長的擬定件容許的深度內(nèi)沒有堅實土層存在，應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強度(一)樁的根數(shù)估算 一個基礎(chǔ)所需樁的根數(shù)可根據(jù)承臺底面上的豎向荷載和單樁容許承載力按下式估算： n=N/P (3-115)式中：n 樁的根數(shù)；N 作用在承臺底面上的豎向荷載(kN)；P 單樁容許承載力(kN)； 考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，可取=1.11.2。估算的樁數(shù)是否合適，尚待驗算各樁的受力狀況后驗證確定。三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置(一)樁的根數(shù)估算 三、確定基樁的根數(shù)

12、及其在平面的布置 估算的樁數(shù)是否合適，尚待驗算各樁的受力狀況后驗證確定。 樁數(shù)的確定理應(yīng)還須考慮滿足樁基礎(chǔ)水平承載力要求的問題。若有水平靜載試驗資料，可用各單樁水平承載力之和作為樁基礎(chǔ)的水平承載力(為偏安全考慮)來驗核按式(3-115)估算的樁數(shù)，但一般情況下，樁基水平承載力是由基樁的材料強度所控制，可對基樁的結(jié)構(gòu)強度設(shè)計(如鋼筋混凝土樁的配筋設(shè)計與截面強度驗算)來滿足，所以樁數(shù)仍以式(3-115)來估算。此外，樁數(shù)的確定與承臺尺寸、樁長和樁的間距的確定相關(guān)連，確定時應(yīng)綜合考慮。 三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置 估算的樁數(shù)是否合適，尚待驗算各樁的受力狀況后驗(二) 樁的間距確定 考慮樁與樁

13、側(cè)土的共同作用條件和施工的需要，對樁軸線中心距離(樁的間應(yīng)有一定的要求。 鉆(挖)孔灌注樁的摩擦樁中心距不得小于2.5倍成孔直徑，支承或嵌固在巖層的柱樁中心距不得小于2.0倍的成孔直徑(矩形樁為邊長)，樁的最大中心距一般也不超過5-6倍樁徑。 打入樁的中心距不應(yīng)小于樁徑(或邊長)的從3.0倍，在軟土地區(qū)尚宜適當(dāng)增加。三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置(二) 樁的間距確定 三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置如設(shè)有斜樁，樁的中心距在樁底處不應(yīng)小于樁徑的3.0倍，在承臺底面不小于樁徑的1.5倍;若用振動法沉入砂土內(nèi)的樁，在樁底處的中心距不應(yīng)小于樁徑的4.0倍。 管柱的中心距一般為管柱外徑的2.03.

14、0倍(摩擦樁)或2.0倍(柱樁)。 為了避免承臺邊緣距樁身邊近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離，對于樁徑小于或等于1.0m的樁不應(yīng)小于0.5倍樁徑，且不小于0.25m對于樁徑大于1.0m的樁不應(yīng)小于0.3倍樁徑并不小于0.5m(蓋梁不受此限)。三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置如設(shè)有斜樁，樁的中心距在樁底處不應(yīng)小于樁徑的3.0倍，在承臺(三)樁的平面布置 樁數(shù)確定后，可根據(jù)樁基受力情況選用單排樁樁基或多排樁樁基。多排樁的排列形式常采用：行列式(左圖a) 有利于施工。梅花式(左圖b) 在相同的承臺底面積，可排列較多的基樁。 樁基礎(chǔ)中基樁的平面布置，除應(yīng)滿足上述的最小

15、樁距等構(gòu)造要求外，還應(yīng)考慮基樁布置對樁基受力有利。 三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置(三)樁的平面布置 三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置 為使各樁受力均勻，充分發(fā)揮每根樁的承載能力，設(shè)計布置時應(yīng)盡可能使樁群橫截面的重心與荷載合力作用點重合或接近，通常橋墩樁基礎(chǔ)中基樁采取對稱布置，而橋臺多排樁樁基礎(chǔ)視受力情況在縱橋向采用非對稱布置，當(dāng)作用于樁基的彎矩較大時，宜盡量將樁布置在離承臺形心較遠(yuǎn)處，采用外密內(nèi)疏的布置方式，以增大基樁對承臺形心或合力作用點的慣性矩，提高樁基的抗彎能力。 此外，基樁布置還應(yīng)考慮使承臺受力較為有利，例如樁柱式墩臺應(yīng)盡量使墩柱軸線與基樁軸線重合，蓋梁式承臺的樁柱布置應(yīng)使蓋梁

16、發(fā)生的正負(fù)彎矩接近或相等，以減小承臺所承受的彎曲應(yīng)力。back三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置 為使各樁受力均勻，充分發(fā)揮每根樁的承載能力，設(shè)計四、樁基礎(chǔ)設(shè)計方案檢驗(一)單根基樁的檢驗 (二)群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量的檢驗 (三)承臺強度檢驗back四、樁基礎(chǔ)設(shè)計方案檢驗back(一)單根基樁的檢驗 根據(jù)上述原則所擬定的樁基礎(chǔ)設(shè)計方案應(yīng)進行檢驗，即對樁基礎(chǔ)的強度、變形和穩(wěn)定性進行必要的驗算，以驗證所擬定的方案是否合理，需否修改，能否優(yōu)選成為較佳的設(shè)計方案。為此，應(yīng)計算基礎(chǔ)及其組成部件(基樁與承臺)在與驗算項目相應(yīng)的最不利荷載組合下所受到的作用力及相應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)力與位移(計算方法見本章第五節(jié))，

17、作下列各項驗算： (一)單根基樁的檢驗 根據(jù)上述原則所擬定的樁基礎(chǔ)1單樁軸向承載力檢驗 (1)按地基土的支承力確定和驗算單樁軸向承載力。 目前通常仍采用單一安全系數(shù)即容許應(yīng)力法進行驗算。首先根據(jù)地質(zhì)資料確定單樁軸向容許承載力，對于一般性橋梁和結(jié)構(gòu)物，或在各種工程的初步設(shè)計階段可按經(jīng)驗(規(guī)范)公式計算;而對于大型、重要橋梁或復(fù)雜地基條件還應(yīng)通靜載試驗或其他方法，并作詳細(xì)分析比較，較準(zhǔn)確合理地確定。隨后，驗算單樁容許承載力，應(yīng)以最不利荷載組合計算出受軸向力最大的一根基樁進行驗算(見本章第四節(jié))。(一)單根基樁的檢驗1單樁軸向承載力檢驗 (一)單根基樁的檢驗(2)按樁身材料強度確定和檢驗單樁承載力。

18、 檢驗時，把樁作為一根壓彎構(gòu)件，按概率極限狀態(tài)設(shè)計方法以承載能力極限狀態(tài)驗算樁身壓屈穩(wěn)定和截面強度，以正常使用極限狀態(tài)驗算樁身裂縫寬度（見本章第四節(jié)），2單樁橫向承載檢驗 當(dāng)有水平靜載試驗資料時可以直接檢驗樁的水平容許承載是否滿足地面處水平力作用，一般情況下樁身還作明有彎矩，或無水平靜載試驗資料時，均應(yīng)驗算相身截面強度（見本章第四節(jié)）。對于預(yù)制樁還應(yīng)驗算樁起吊、運輸時樁身強度(見本章第二節(jié))。(一)單根基樁的檢驗(2)按樁身材料強度確定和檢驗單樁承載力。(一)單根基樁的檢3單樁水平位移檢驗 現(xiàn)行規(guī)范未直接提及樁的水平位移驗算，但規(guī)范規(guī)定需作墩臺頂水平位移驗算，在荷載作用下，墩臺水平位移值的大小，除了與墩臺本身材料受力變位外，取抉柱樁的水平位移及轉(zhuǎn)角，因此墩臺頂水平位移驗算包含了對單樁水平位移檢驗。在荷載作用下，墩臺頂水平位移不應(yīng)超過規(guī)定的容許值即0.5L (cm)，其中L為橋孔跨徑(以m計)。此外公橋基規(guī)可給出的地基土比例系數(shù)m值，是用于結(jié)構(gòu)物在地面處水平位移最大值不超過6mm，水平位移較大時適當(dāng)降低。因此，當(dāng)采用規(guī)范給出的m值時，應(yīng)計算地面處樁身的水平位移并對比規(guī)范要求，評定設(shè)計所取值是否合適。 (一)單根基樁的檢驗3單樁水平位移檢驗 (一)單根基樁的4彈性樁單樁樁側(cè)土的水平向土抗力強度檢驗