第六章樁

基

礎(chǔ)清華大學(xué)水利系巖土所

2006年5月概述單樁豎向承載力樁的其它受力方式及相關(guān)承載力樁基沉降計(jì)算樁基設(shè)計(jì)關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介本章目錄6.1概述軟土

層將荷載傳遞到下部好土層,承載力高承臺樁側(cè)阻端阻6.1概述早期：木樁后來：鋼筋混凝土樁優(yōu)點(diǎn)承載力大，沉降小抗震性能好能用于復(fù)雜的受力方式：抗拔（抗浮樁）、橫向力（護(hù)坡樁）缺點(diǎn)比淺基、復(fù)合地基造價(jià)高6.1概述樁的分類按承臺高承臺樁低承臺樁承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋承臺在地面以下,承臺本身可以承擔(dān)部分荷載按形狀按縱斷面：楔形樁、十字樁、X形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)（分叉）樁、擴(kuò)底樁…..按橫斷面：…..6.1概述樁身6.1概述dD樁端6.1概述橫斷面6.1概述按材料木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼管（鋼板）樁、組合材料樁鋼筋混凝土：普通混凝土、預(yù)應(yīng)力（離心預(yù)制）混凝土、高強(qiáng)混凝土按尺寸按樁徑：大直徑樁(>80cm)、中等直徑樁(25~80cm)、小樁(￡25cm)按長度或相對剛度系數(shù)：長樁、短樁……6.1概述側(cè)阻端阻按承載性狀（荷載傳遞方式）端承樁（嵌巖樁）、摩擦樁、端承摩擦樁、摩擦端承樁按樁的使用功能豎向抗壓樁豎向抗拔樁水平受荷樁復(fù)合受荷樁按施工方法擠土樁（預(yù)制樁，擠土的灌注樁）非擠土樁（灌注樁）

部分?jǐn)D土樁6.1概述螺旋鉆6.1概述新加坡發(fā)展銀行,四墩7.3m6.1概述6.1概述關(guān)于預(yù)制樁和灌注樁的施工預(yù)制樁工廠或現(xiàn)場預(yù)制錘擊振動靜壓成樁特點(diǎn)：強(qiáng)度高，抗裂性好，施工方便地面隆起，樁的上浮、側(cè)移、斷裂樁徑受限噪音擾民6.1概述現(xiàn)場成孔澆注混凝土成樁無噪音，樁徑、樁長不受限泥漿護(hù)壁泥皮，樁端虛土縮頸、斷樁灌注樁鉆孔沖孔沉管夯擴(kuò)挖孔特點(diǎn)：后壓漿動測法檢測6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述端阻使用規(guī)范1《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）2《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）側(cè)阻3《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（GBJ7-94）6.2單樁豎向承載力側(cè)阻端阻主要內(nèi)容：單樁承載力分析載荷試驗(yàn)確定單樁承載力原位測試確定單樁承載力經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力動測法樁身材料驗(yàn)算6.2單樁豎向承載力側(cè)阻端阻1

單樁承載力分析Q

=

Qs

+

Qp豎向承載力的組成Qs

——樁側(cè)摩阻力Skin，

Shaft

frictionQp

——樁端阻力，端承力Point，

end

resistance摩阻力所需位移很??；端阻力需要較大位移；不同階段二者分擔(dān)比不同6.2單樁豎向承載力側(cè)阻端阻qsS0SpSp各點(diǎn)位移軸向力摩阻力樁側(cè)摩阻力的分布S0

Q??spd

dzq

=-

1

dN6.2單樁豎向承載力樁側(cè)摩阻力的分布qs粘土qs砂土6.2單樁豎向承載力樁端阻力（端承力）太沙基梅耶霍夫型qcpu+

cN

+

qNg2q

=

1

gBN(1)很難達(dá)到整體破壞

(2)存在臨界深度

(3)與施工有關(guān)q

pu=

cNc

+

qN

qB很小虛土6.2單樁豎向承載力2

載荷試驗(yàn)確定單樁承載力測試時(shí)間：灌注樁混凝土達(dá)齡期后預(yù)制樁砂土>10

天粘土>15

天淤泥>25

天承載力：不喪失穩(wěn)定；不過分下沉；樁身材料不破壞6.2單樁豎向承載力載荷試驗(yàn)確定單樁承載力02《地基規(guī)范》2uaQR

=0Qu

QRa

單樁豎向承載力特征值SQ~S曲線6.2單樁豎向承載力3原位測試確定單樁承載力靜力觸探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)Ra

單樁豎向承載力特征值liAp

+

up

qsiaRa

=

qpaliAp

+

up

qsiaRa

=

qpa6.2單樁豎向承載力4經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力02《地基規(guī)范》承載力特征值由當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，不再提供表格Ra

單樁豎向承載力特征值6.2單樁豎向承載力5動測法由打樁公式確定承載力小應(yīng)變動測法由波動理論大應(yīng)變動測法主要檢查樁身質(zhì)量6樁身材料驗(yàn)算Q

￡

Ap

fc

ycfe

－混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Q

－單樁豎向力設(shè)計(jì)值A(chǔ)p

－樁身橫截面積yc

－工作條件系數(shù)。預(yù)制樁0.75，灌注樁0.6~0.76.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力側(cè)阻端阻主要內(nèi)容：1

抗拔樁及其承載力橫向受力樁及其承載力樁的負(fù)摩擦力6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力側(cè)阻端阻1抗拔樁及其承載力側(cè)阻，方向向下端阻?0普通樁抗拔樁受拉與抗壓的不同點(diǎn)向上（向外）位移整體應(yīng)力減小應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力路徑不同樁徑變化端阻?06.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力0.5-0.7粉、粘土0.7-0.8抗拔樁的承載力現(xiàn)場抗拔試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式Nk

￡

lpi

qsia

ui

li

+gGGpGp－樁的自重，水下為浮容重gG－分項(xiàng)系數(shù)，可取0.9lpi－抗拔折減系數(shù)：砂土6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力2橫向受力樁及其承載力橫向靜力載荷試驗(yàn)理論公式計(jì)算橫向的彈性地基梁xzxdzdEI=

-

p44

xh文克爾地基模型p

x

=

k xb

0kh－土的水平抗力系數(shù)x

－水平位移6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力常數(shù)法

k

法

m

法c

法kh－土的水平抗力系數(shù)hp

x

=

k xb

0樁的位移6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力正摩擦負(fù)摩擦3樁的負(fù)摩擦力負(fù)摩擦的產(chǎn)生(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，靈敏土

(4)濕陷性黃土遇水濕陷(5)砂土液化、凍土融解6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力土位移Ss樁位移Sp-+摩阻力軸向力N負(fù)摩擦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(fù)阻力對于一般樁,因?yàn)闃锻炼加凶冃?視二者的相對位移量和方向中性點(diǎn)lnNegativeq

=

Ks

'

tgj

'

=

x

s

'n

z

n

z緩解辦法：瀝青、塑料膜、膨潤土泥漿滑動層6.3樁的其它受力方式及相關(guān)承載力后來改為筏基6.4樁基沉降計(jì)算需要進(jìn)行沉降驗(yàn)算的：甲級的建筑物樁基體型復(fù)雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的乙級建筑物樁基摩擦型樁基不需進(jìn)行沉降驗(yàn)算的：一些丙級建筑物樁基不需驗(yàn)算沉降沉降計(jì)算方法：實(shí)體深基礎(chǔ)方法（樁距￡

6d

）明德林應(yīng)力公式方法6.4樁基沉降計(jì)算lG￠

aaB0A￠不計(jì)樁身壓縮量及樁與土間的相對位移，以假想基礎(chǔ)為剛性整體，驗(yàn)算樁端以下土的沉降A(chǔ)

'

=

(

B

0

+

2

ltg

a

)(

L0

+

2

ltg

a

)實(shí)體深基礎(chǔ)方法：荷載擴(kuò)散法F

F

+

G

A

'p

=p0

=

p

-

g(d

+

l)av4j

a

=6.4樁基沉降計(jì)算G￠lB0實(shí)體深基礎(chǔ)方法：扣除側(cè)阻方法F6.4樁基沉降計(jì)算FlB0明德林應(yīng)力公式方法＋

＋=采用Mindlin解計(jì)算，逐根樁疊加Q

bQ (1-

a-

b)

QaQ6.5樁基設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：群樁與群樁效應(yīng)設(shè)計(jì)步驟單樁承載力驗(yàn)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和承臺計(jì)算6.5樁基設(shè)計(jì)1

群樁與群樁效應(yīng)巖石土群樁效應(yīng)????????擠密效應(yīng)擾動與超靜孔壓力地面與樁的側(cè)移與上浮約束效應(yīng)荷載的調(diào)節(jié)作用應(yīng)力疊加沉降增加承臺承擔(dān)部分荷載6.5樁基設(shè)計(jì)6.5樁基設(shè)計(jì)cAecAi注意：在動荷載、濕陷性黃土、可液化土、飽和軟土有固結(jié)可能時(shí)，底土承載作用不可靠承臺底土作用02《地基規(guī)范》忽略群樁效應(yīng)，認(rèn)為：群樁承載力=各單樁承載力之和94《樁基規(guī)范》對此有詳細(xì)說明6.5樁基設(shè)計(jì)2

設(shè)計(jì)步驟1.收集資料2.確定樁型、樁長、斷面3.確定單樁承載力4.確定樁數(shù)及平面布置aR

F

+

G

n

?FlB05.樁基礎(chǔ)驗(yàn)算：承載力，沉降驗(yàn)算6.承臺和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.5樁基設(shè)計(jì)anQ

=

F

+

G

￡

R3單樁承載力驗(yàn)算中心荷載下：偏心荷載下：Qmax

￡1.2Ra承臺頂面的荷載承臺自重及承臺上土的自重僅此而已很簡單實(shí)際分布FG假設(shè)的分布樁身強(qiáng)度：Q

￡

Ap

fc

yc6.5樁基設(shè)計(jì)FGMy9872Mx16345XYx7y7

2

2j

jxM

y

xi+ynQ

=

F

+

G

+

Mx

yi6.5樁基設(shè)計(jì)三根樁情況：

2j2jxM

y

xi+ynQ

=

F

+

G

+

Mx

yiYMxMyX4

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和承臺計(jì)算設(shè)計(jì)要求：—

樁端持力層：要求樁端進(jìn)入持力層一定深度，樁端下持力層留有一定厚度二

承臺設(shè)計(jì)1承臺埋深要求

(1)高承臺：由建筑物決定,如橋(過船),碼頭；

(2)低承臺：確定基礎(chǔ)埋深?60

cm建筑物要求地質(zhì)水文

凍脹6.5樁基設(shè)計(jì)2承臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求(1)

形狀：矩型、三角形、多邊形、圓形最小寬度?50

cm最小厚度?30

cm樁外緣距離承臺邊?15

cm邊樁中心距離承臺邊?1.0D樁嵌入承臺：大樁?10

cm，普通樁?5

cm，鋼筋伸入承臺30d(6)

混凝土標(biāo)號?C15

cm，保護(hù)層7cm?

1.0d?15cm6.5樁基設(shè)計(jì)3承臺的厚度根據(jù)沖切驗(yàn)算等確定，須驗(yàn)算：沿柱邊的沖切強(qiáng)度角樁沖切驗(yàn)算斜截面抗剪驗(yàn)算F?45oh0h0Faixaiyc1c2?45o6.5樁基設(shè)計(jì)斜截面抗剪驗(yàn)算6.5樁基設(shè)計(jì)h0ax4承臺的配筋根據(jù)抗彎驗(yàn)算確定計(jì)算出彎矩后，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》配筋6.5樁基設(shè)計(jì)6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（GBJ7-94）nQ

=

F

+

G

￡

R偏心荷載下：Qmax

￡1.2RR－單樁承載力設(shè)計(jì)值此處與02規(guī)范相近89《地基規(guī)范》(1)驗(yàn)算群樁中的單樁中心荷載下：6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明89《地基規(guī)范》(2)驗(yàn)算地基土強(qiáng)度假想實(shí)體深基礎(chǔ)方法FlG￠

aaB0A￠400A

'

=

(

B

+

2

ltg

a

)(

L

+

2

ltg

a

);

a

=

j

avfA

￠

F

+

G

￡p

=pyx

yxmaxM+ ￡

1

.2

f=

F

+

G

￠+

MA

'

W

W偏心荷載中心荷載f

深度修正后的地基土承載力Wx

、Wy

假想實(shí)體基礎(chǔ)斷面抵抗矩Mx

、My

假想基礎(chǔ)底面上的力矩6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明nQ

=

F

+

G

￡

R偏心荷載下：Qmax

￡1.2RR－群樁中的單樁承載力設(shè)計(jì)值94《樁基規(guī)范》中心荷載下：表述相近，意注義意不!同6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明94《樁基規(guī)范》考慮群樁效應(yīng)時(shí)群樁中的單樁承載力+

hc

Qckgch

p

Q

pk+gpR

=

hs

Qskgs或者+

hcQckgcR

=

hspQukgspQsk

、Qpk、Qck

：側(cè)阻、端阻、承臺底土極限承載力Quk

：單樁極限承載力（側(cè)阻、端阻混合）gs

、gp

、gc

、gsp

：抗力分項(xiàng)系數(shù)hs

、hp

、hc

、hsp

：群樁效應(yīng)系數(shù)6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明Qck=

qck

Ac

=

2

fk

Ac

n

ni

eAcAcAi

Aehc

=hc

c

+hc

c

Sa

>6d

時(shí)，驗(yàn)算單樁lB0t

szqG6.6關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明軟弱下臥層驗(yàn)算Sa

￡

6d

時(shí)，按整體基礎(chǔ)F6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介其它樁基技術(shù)：復(fù)合載體夯擴(kuò)樁（夯擴(kuò)異型樁）支盤樁（擠擴(kuò)樁、DX樁）復(fù)合樁基理論后壓漿技術(shù)樁身夯擴(kuò)體夯擴(kuò)擠密區(qū)土體6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介影響土體加固層持力層樁身夯實(shí)填充料干硬混凝土擠密土體復(fù)合載體夯擴(kuò)樁深基礎(chǔ)：墩pier沉井沉箱地下連續(xù)墻沉井基礎(chǔ)6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介沉井基礎(chǔ)施工沉井基礎(chǔ)6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介沉井基礎(chǔ)6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介沉箱基礎(chǔ)：上海外環(huán)隧道6.7樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介本章小結(jié)概述單樁豎向承載力樁的其它受力方式及相關(guān)承載力樁基沉降計(jì)算樁基設(shè)計(jì)關(guān)于樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的說明樁基技術(shù)進(jìn)展及深基礎(chǔ)簡介側(cè)阻端阻單樁承載