第五章樁樁基工工程PileFoundation崔德山中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)（（武漢））工程學(xué)學(xué)院EngineeringFaculty,CUG(WuHan)樁的承載載力確定方法法有：《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》（GB50007-2002）和《建筑樁基基技術(shù)規(guī)規(guī)范》（JGJ94-94）樁的承載載力：單單樁豎向向承載力力、群樁樁豎向承承載力和和樁的水水平承載載力《建筑樁基基技術(shù)規(guī)規(guī)范》（JGJ94-94）按載荷試試驗確定定Quk=Qum單樁豎向向極限承承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值和和實測平平均值按土的物物理指標(biāo)標(biāo)Quk=Qsk+Qpk單樁豎向向承載力力設(shè)計值值R＝Qsk/rs+Qpk/rp樁側(cè)阻和和端阻抗抗力分項項系數(shù)豎向荷載載下單樁樁承載力力單樁豎向向承載力力確定經(jīng)驗參數(shù)數(shù)法小于800mm非大直徑徑樁大于800mm大直徑樁樁大直徑樁樁側(cè)阻修修正系數(shù)數(shù)大直徑樁樁端阻修修正系數(shù)數(shù)大直徑樁擾擾動效應(yīng)單位面積效效應(yīng)降低樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值值樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值值又稱尺寸效效應(yīng)系數(shù)豎向荷載下下單樁承載載力單樁豎向承承載力確定定經(jīng)驗參數(shù)法法鋼管樁閉口敞口樁端土塞效效應(yīng)形成類似閉閉口樁土體大量涌涌入樁心d1豎向荷載下下單樁承載載力單樁豎向承承載力確定定經(jīng)驗參數(shù)法法混凝土空心心樁豎向荷載下下單樁承載載力單樁豎向承承載力確定定經(jīng)驗參數(shù)法法嵌巖樁土體：巖體：飽和抗壓強強度粘土巖取天天然濕度抗抗壓強度嵌巖段側(cè)阻阻與端阻綜綜合系數(shù)<15MPa>30MPa母巖強度樁基抗拔承承載力抗拔樁基承承載力驗算算確定方法試驗方法甲級和乙級級建筑樁基基載荷試驗經(jīng)驗公式法法丙級建筑樁樁基兩種破壞方方式單樁破壞模模式群樁破壞模模式抗拔樁基承承載力驗算算單樁破壞基樁抗拔極極限承載力力標(biāo)準(zhǔn)值5－16a抗壓樁摩阻阻力經(jīng)驗值值抗拔系數(shù)新新老規(guī)范一一致擴底樁有所所調(diào)整思路：對抗抗壓樁參數(shù)數(shù)進行折減減得到抗拉拉樁抗拔極極限承載力力抗拔樁基承承載力驗算算整體破壞基樁抗拔極極限承載力力標(biāo)準(zhǔn)值群樁數(shù)群樁外圍周周長思路：首先將群樁樁看成一個個整體破壞壞的大樁然后進行所所有樁的平平均同時驗算抗抗拔承載力力群樁整體破破壞模式單樁破壞模模式第三節(jié)豎豎向荷載下下的群樁承承載力計算算Verticalbearingcapacityofgrouppiles豎向荷載下下的群樁承承載力單樁與群樁樁基本概念基樁(FoundationPile)樁基礎(chǔ)中的的單樁復(fù)合樁基(Compositepilefoundation)有基樁和承承臺下地基基土共同承承擔(dān)荷載的的樁基礎(chǔ)減沉復(fù)合疏疏樁基礎(chǔ)(Compositefoundationwithsettlement-reducingpiles)軟土地基天天然地基承承載力基本本滿足要求求的情況下下為減少少沉降采用用疏布摩擦擦型樁的復(fù)復(fù)合樁基變剛度調(diào)平平設(shè)計(Optimizeddesignofpilefoundationstiffnesstoreducedifferentialsettlement)考慮上部結(jié)結(jié)構(gòu)形式、、荷載和地地層分布以以及相互作作用效應(yīng)，，通過調(diào)整整樁徑、樁樁長、樁距距等改變基基礎(chǔ)支承剛剛度分布，，以促使建建筑物沉降降趨于均勻勻、承臺內(nèi)內(nèi)力降低的的設(shè)計方法法豎向荷載下下的群樁承承載力承臺類型條形承臺對應(yīng)條形基基礎(chǔ)獨立承臺對應(yīng)獨立基基礎(chǔ)筏型承臺對應(yīng)筏型基基礎(chǔ)箱型承臺對應(yīng)箱型基基礎(chǔ)豎向荷載下下的群樁承承載力群樁的工作作形狀端承型群樁樁承臺底部分分擔(dān)荷載小小樁側(cè)荷載分分擔(dān)小主要荷載由由樁端巖土土體承擔(dān)群樁承載力力單樁承載力力樁基的沉降降驗算也可可以簡化或或者省掉嵌巖樁對沉降無特特殊要求條條形基礎(chǔ)下下不超過兩兩排的樁基基簡單的工業(yè)業(yè)廠房樁基基（樁端為為密實土層層）豎向荷載下下的群樁承承載力群樁的工作作形狀摩擦型群樁樁上部荷載作作用效應(yīng)分分為：樁端應(yīng)力效效應(yīng)樁側(cè)應(yīng)力效效應(yīng)承臺應(yīng)力效效應(yīng)疊加壓力值增大大影響深度增增大群樁承載力力不等于單樁承載力力之和群樁效應(yīng)：：摩擦群樁才才具有的特特征受土性、樁樁距、樁數(shù)數(shù)、樁的長長徑比、樁樁長與承臺臺寬度比、、成樁方法法等多因素素的影響而而變化群樁效應(yīng)又又影響群樁樁基礎(chǔ)的荷荷載分配特特征及群樁樁破壞模式式豎向荷載下下的群樁承承載力群樁的工作作形狀反力與變形形分布特征征邊樁和角樁樁承擔(dān)荷載載大中間沉降大大兩邊小蝶形沉降馬馬鞍形反力力分布導(dǎo)致上部結(jié)結(jié)構(gòu)和自身身的附加彎彎矩、剪力力，可能導(dǎo)導(dǎo)致開裂導(dǎo)致基礎(chǔ)內(nèi)內(nèi)力加大彎矩增加負面效應(yīng)Pmax/Pmin剛性基礎(chǔ)>柔性基礎(chǔ)擠密樁基礎(chǔ)礎(chǔ)<非擠密樁解決途徑：：變剛度調(diào)平平設(shè)計豎向荷載下下的群樁承承載力群樁的工作作形狀摩擦型群樁樁破壞模式式群樁破壞模模式整體與非整整體破壞群樁破壞模模式端阻破壞與與側(cè)阻破壞壞軟弱下臥層層沖剪破壞壞豎向荷載下下的群樁承承載力承臺分擔(dān)荷荷載1樁距離大小小樁側(cè)阻力樁直徑樁中心距當(dāng)r＝nd時Wr＝0實測nd＝6～10d當(dāng)土體的變變形模量小小取小值值樁間距越大大樁間土土體承擔(dān)的的荷載越大大承臺效效應(yīng)越大rd豎向荷載下下的群樁承承載力承臺分擔(dān)荷荷載2承臺土抗力力隨承臺寬寬度與樁長長之比而變變化BcL施加荷載/極限荷載承臺荷載/施加荷載當(dāng)Bc/L≥≥1時:承臺土抗力力形成的壓壓力泡包圍圍整個樁群群，導(dǎo)致樁樁側(cè)阻力、、端阻力發(fā)發(fā)揮值降低低，相應(yīng)的的承臺土抗抗力增大。。豎向荷載下下的群樁承承載力承臺分擔(dān)荷荷載3承臺土抗力力隨承臺區(qū)區(qū)位和排列列的變化承臺內(nèi)區(qū)（（樁群包絡(luò)絡(luò)線以內(nèi)））土抗力明明顯小于外外區(qū)單排樁條基基承臺土抗抗力大于其其他排列形形式群樁施加荷載/極限荷載承臺荷載/施加荷載豎向荷載下下的群樁承承載力考慮群樁效效應(yīng)的復(fù)合合基樁豎向向承載力特特征值承臺效應(yīng)系系數(shù)0.5Bc且小于5m深度范圍內(nèi)內(nèi)各土層地地基土承載載力按厚度度加權(quán)平均均值0.5Bc且小于5mAc＝(A－nAps)/n取消了側(cè)阻阻效應(yīng)和端端阻效應(yīng)系系數(shù)簡化化了計算過過程對于端承型型樁基樁樁數(shù)少于4根摩擦型樁樁不計承臺臺效應(yīng)對于液化土土濕陷性性土欠固固結(jié)土新新填土高高靈敏軟土土沉樁導(dǎo)導(dǎo)致超孔隙隙水壓力及及隆起等不不考慮承臺臺效應(yīng)豎向荷載下下的群樁承承載力考慮群樁效效應(yīng)的復(fù)合合基樁豎向向承載力特特征值豎向荷載下下的群樁承承載力考慮群樁效效應(yīng)的復(fù)合合基樁豎向向承載力特特征值滿足承載力力要求豎向荷載下下的群樁承承載力群樁基礎(chǔ)整整體破壞情情況下承載載力計算等代墩基法法群樁基礎(chǔ)整整體破壞情情況下承載載力深寬修正承承載力基礎(chǔ)太深可可能過高側(cè)摩阻要根根據(jù)土層條條件調(diào)整豎向荷載下下的群樁承承載力群樁基礎(chǔ)整整體破壞情情況下承載載力計算實體深基礎(chǔ)礎(chǔ)法中心距小于于6d的摩擦群樁樁樁數(shù)超超過9根(含9根)且多于2排的樁基土體的/4內(nèi)摩擦角進進行擴散K安全系數(shù)2～3摩擦角取有有效摩擦角角豎向荷載下下的群樁承承載力軟弱下臥層層承載力驗驗算等代墩基法法應(yīng)力擴散＋軟弱下臥層層承載力驗驗算軟弱層頂面面附加壓力力軟弱層頂面面土層重度度厚度加權(quán)權(quán)深度修正后后承載力特特征值擴散角Es1/Es2范圍擴大當(dāng)t<0.25B0=0第四節(jié)豎豎向荷載下下的樁基沉沉降計算Settlementcalculationforpilefoundationwithverticalload豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁基沉降計計算的基本本要求控制指標(biāo)：：沉降量沉降差整體傾斜局部傾斜采用地基規(guī)規(guī)范中中中低壓縮性性土指標(biāo)高聳結(jié)構(gòu)沉沉降量比地地基規(guī)范小小50mm遵循了地基基規(guī)范的原原則豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁基沉降計計算與天然然地基沉降降計算比較較導(dǎo)致樁底面面下壓力加加大實體深基礎(chǔ)礎(chǔ)樁基沉降＝＝樁體范圍圍的變形＋＋樁下土體體沉降豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁中心距不不大于6倍樁徑實體深基礎(chǔ)礎(chǔ)法等效基礎(chǔ)面面積等于承承臺投影面面積豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁中心距不不大于6倍樁徑等效基礎(chǔ)面面積等于承承臺投影面面積等效作用的的附加壓力力p0j取承臺底附附加壓力等效作用面面以下（等等代實體深深基礎(chǔ)底以以下）的應(yīng)應(yīng)力分布按按Boussinesq解確定附加壓力統(tǒng)統(tǒng)一取準(zhǔn)永永久值上述公式是是角點法公公式矩形形基礎(chǔ)中心心點沉降可可簡化經(jīng)驗修正系系數(shù)樁基等效系系數(shù)承臺底面附附加壓力豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁中心距不不大于6倍樁徑經(jīng)驗修正系系數(shù)1.該表有一定定改動（書書表5－20）2.對于后注漿漿施工工藝藝成樁的乘乘以0.7（砂、礫、、卵石）～～0.8（黏性土、、粉土）3.對于飽和土土體中采用用一般預(yù)制制樁根據(jù)據(jù)情況乘以以1.3～1.8相對94規(guī)范適用用地區(qū)更廣廣考慮了施工工因素相相對合理豎向荷載下下的樁基沉沉降計算樁中心距不不大于6倍樁徑等效沉降系系數(shù)eC0、C1、C2由下列參數(shù)數(shù)確定;距徑比＝Sa/d長徑比＝l/d基礎(chǔ)長寬比比＝Lc/Bc矩形布樁時時短邊樁數(shù)數(shù)豎向荷載下下的樁基沉沉降計算單樁單排排樁疏樁樁基礎(chǔ)思路：采用Mindlin解決側(cè)阻與與端阻形成成的附加壓壓力采用Boussinesq解決承臺底底反力在樁樁端下形成成的附加反反力分別計算對對沉降計算算范圍內(nèi)所所有樁與承承臺的作用用形成的附附加壓力將附加壓力力求和采采用分層總總和法計算算沉降計算算點的沉降降考慮樁壓縮縮量豎向荷載下下的樁基沉沉降計算單樁單排排樁疏樁樁基礎(chǔ)附加壓力影響范圍內(nèi)內(nèi)基樁數(shù)壓縮層范圍圍內(nèi)土層該式假設(shè)側(cè)側(cè)阻為三角角形分布端阻比例系系數(shù)Ip與Is查表得到樁身壓縮量量IpIs采用Mindlin解承臺底均布布壓力Boussinesq解豎向荷荷載下下的樁樁基沉沉降計計算單樁單單排排樁疏疏樁樁基礎(chǔ)礎(chǔ)計算繁繁瑣精精度度有限限有限元元進行行地基基、基基礎(chǔ)、、上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)共同同分析析第五節(jié)節(jié)樁樁基設(shè)設(shè)計Structuredesignofpilefoundation總步驟驟樁基設(shè)設(shè)計步步驟1、收集設(shè)設(shè)計資資料2、選擇擇樁型型、樁樁斷面面尺寸寸、樁樁長的的選擇擇3、確定定單樁樁承載載力4、確定定群樁樁的樁樁數(shù)及及布樁樁5、群樁樁承載載力與與變形形驗算算6、樁基基中各各樁受受力與與結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計7、承臺臺結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計設(shè)計過過程中中要滿滿足構(gòu)構(gòu)造要要求樁基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計計包括括以下下幾方方面1、選擇擇樁的的類型型（根根據(jù)樁樁的承承載性性狀、、樁的的材料料和施施工方方法））2、確定定樁的的規(guī)格格與單單樁豎豎向承承載力力3、計算算樁的的數(shù)量量進行行平面面布置置4、樁基基礎(chǔ)驗驗算（（承載載力、、沉降降）5、樁承承臺設(shè)設(shè)計（（作用用、種種類、、材料料與施施工、、尺寸寸、內(nèi)內(nèi)力計計算））兩種設(shè)設(shè)計狀狀態(tài)一.樁基礎(chǔ)礎(chǔ)的兩兩種極極限狀狀態(tài)（一））樁基基承載載力極極限狀狀態(tài)1、超過過最大大承載載力2、產(chǎn)生生不適適于繼繼續(xù)承承載的的變形形3、樁基基發(fā)生生整體體失穩(wěn)穩(wěn)（二））樁基基正常常使用用極限限狀態(tài)態(tài)變形、、耐久久性樁基的的設(shè)計計等級級：甲甲、乙乙、丙丙資料準(zhǔn)準(zhǔn)備二.資料準(zhǔn)準(zhǔn)備巖土工工程勘勘察資資料巖土體體物理理力學(xué)學(xué)參數(shù)數(shù)及及原位位測試試資料料不良地地質(zhì)作作用地下水水巖土體體液化化評價價特特殊土土地基基評價價2.環(huán)境條條件：：場地地現(xiàn)狀狀周周圍建建筑周周圍圍建筑筑樁基基經(jīng)驗驗環(huán)環(huán)境要要求等等3.建筑物物有關(guān)關(guān)資料料安安全等等級平平面面布置置結(jié)結(jié)構(gòu)類類型荷荷載載使使用及及要求求4.施工條條件樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求灌注樁樁樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求灌注樁樁有所提提高樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求灌注樁樁混凝土土強度度予以以提高高：滿滿足鋼鋼筋混混凝土土規(guī)范范要求求保護層層厚度度按二二a環(huán)境類類別確確定樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求灌注樁樁受壓柱柱最小小配筋筋0.6%《《鋼混》專門抗抗拔樁樁通長長配筋筋摩擦樁樁至少少配樁樁長1/3l加勁箍箍提高高鋼籠籠剛度度小小于600mm樁布布于于籠外外樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求擴底灌灌注樁樁樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求擴底灌灌注樁樁樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求預(yù)制樁樁樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求預(yù)制樁樁要求提提高樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求預(yù)制樁樁樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求三.樁基構(gòu)構(gòu)造要要求承臺構(gòu)構(gòu)造要要求樁基構(gòu)構(gòu)造要要求四.樁基形形式的的選擇擇及樁樁的布布置上部結(jié)結(jié)構(gòu)：：形式式荷荷載變變形形敏感感性及及一一些特特殊要要求地質(zhì)條條件：：地層層空間間展布布及其其性質(zhì)質(zhì)地地下水水環(huán)境條條件：：施工工環(huán)境境污染染容忍忍度地地下下管道道周周圍建建筑等等施工條條件及及施工工能力力樁基形形式筏型及及箱型型承臺臺能有有限提提高基基礎(chǔ)及及建筑筑物整整體性性筏型承承臺可可以提提供連連續(xù)的的地下下空間間樁基構(gòu)構(gòu)造要要求四.樁基形形式的的選擇擇及樁樁的布布置<10層直直徑500mm左右的的灌注注樁邊邊長長400mm的預(yù)制制樁10~20層直直徑800~1000mm的灌注注樁邊邊長長450~500mm的預(yù)制制樁20~30層直直徑1000~1200mm的灌注注樁邊邊長長等于于或大大于500mm的預(yù)制制樁30-40層直直徑大大于1200mm的灌注注樁直直徑500-550mm的預(yù)應(yīng)力力混凝土土管樁和和大直徑徑鋼管樁樁高層建筑筑所采用用的挖孔孔灌注樁樁直徑可可達5m左右樁長與樁樁徑經(jīng)驗驗數(shù)據(jù)樁基構(gòu)造造要求四.樁基形式式的選擇擇及樁的的布置樁的布置置如何合理理布置樁樁從樁的承承載力發(fā)發(fā)揮分析析從樁施工工工藝上上分析從樁與承承臺共同同作用分分析從樁承承臺上部部結(jié)構(gòu)共共同作用用分析從經(jīng)濟上上考慮樁基構(gòu)造造要求四.樁基形式式的選擇擇及樁的的布置樁最小樁樁間距的的要求大樁距有有利于摩摩阻力和和承臺反反力的發(fā)發(fā)揮過大的樁樁間距加加大承臺臺造價樁基構(gòu)造造要求四.樁基形式式的選擇擇及樁的的布置進入持力力層深度度要求進入持力力層深度度嵌巖樁嵌嵌