1、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

2、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。,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：是將樁聯結成一個整體，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

3、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

4、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，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系梁。兩樁樁基承臺：宜在其短向設置聯系梁。有抗震要求的柱下獨立承臺：宜在雙向設置聯系梁。聯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

5、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，承臺在兩個方向交替呈梁式承擔荷載。最大彎矩產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板帶的彎距設計值；Nmax扣除承合和其上填土自重后的

6、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

7、一般可按彈性地基梁進行分析，地基的計算模型應根據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承臺內力M，按混凝土結構設計規(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邊緣處。,F,F,（1）柱

8、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，當h800時，hp取1.0；當h2000時，hp取0.9；其間按線性內插法取用。,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；,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a0

9、0.2h0時,取a0=0.2h0；當a0h0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角樁內邊緣引450線與沖切頂面相交點至角樁內邊緣的距離；當柱底面或變階出邊線位于該450線以內時，則取柱邊或變階處邊與樁內邊緣的水平距離c1、c2角樁內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角樁內邊緣引450線與沖切頂面相交點至角樁內邊緣的水平距離；當柱底面處邊線位于該45

10、0線以內時，則取柱邊與樁內邊緣的水平距離。c1、c2角樁內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,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。

11、,剪切系數；,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

12、-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；根據上部結構荷載情況，初步擬定樁的數量和平面布置；根據樁的平面布置，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

13、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;,及當地樁基工程經驗等。,樁基的詳細勘察除滿足現行勘察規(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

14、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)范圍內的每一地層，應進行室內試驗或原位測試。,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：上部結構的型式、荷載、地質條件、環(huán)境條件及當地的施工條件和經驗。,從樓層數和荷載大小來看（如為工業(yè)廠房可將荷載折算為相應的樓層數）：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

15、；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300500L=2530m（現場預制）L12m（工廠預制）,地質條件: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，采用質量易于保證的預應力高強混凝土管樁比較合理。,經濟角度：沉管灌注樁最為經濟，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

16、: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

17、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

18、截面尺寸。承臺埋深：滿足結構和施工要求。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.樁的根數和布置,（1）樁的根數,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

19、-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

20、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

21、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存在軟弱下臥層時，應進行下臥層的承載力驗算。根據該下臥層發(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

22、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

23、法：,地基內的應力分布宜采用各向同性均質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樁身結構設計,1.樁身混凝土強度應滿足樁的承載力要求：,f

24、c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，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計算確定。,預制樁鋼筋：主筋（縱向）應按計算確定并根據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，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