1、天然地基上的淺基礎需要掌握的重點天然地基上的淺基礎需要掌握的重點1承載力承載力 確定方法確定方法 (原位試驗原位試驗 理論公式理論公式 規(guī)范法規(guī)范法) 持力層，軟弱下臥層的承載力計算持力層，軟弱下臥層的承載力計算 寬度深度修正寬度深度修正 寬度、深度對承載力的影響寬度、深度對承載力的影響2確定基礎埋深的原則確定基礎埋深的原則 3掌握基礎尺寸確定的原則掌握基礎尺寸確定的原則4掌握地基變形計算、掌握地基變形計算、5了解基礎結構計算了解基礎結構計算淺基礎小結淺基礎小結第九章第九章 樁基礎樁基礎本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 概述概述-樁的功能及類型樁的功能及類型 樁的承載機理樁的承載機理 單樁承載力的確定

2、單樁承載力的確定 樁基礎設計樁基礎設計 樁基礎的施工樁基礎的施工軟 土 層樁：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面相樁：指垂直或者稍傾斜布置于地基中，其斷面相對其長度較小的桿狀構件。對其長度較小的桿狀構件。樁的功能：通過桿件的側(cè)壁摩阻力和端阻力將上樁的功能：通過桿件的側(cè)壁摩阻力和端阻力將上部結構的荷載傳遞到深處的地基上。部結構的荷載傳遞到深處的地基上。樁的功能及類型樁的功能及類型若干根樁與承臺共同構成樁基礎。若干根樁與承臺共同構成樁基礎。上部荷載通過承臺傳遞到各樁頂，上部荷載通過承臺傳遞到各樁頂，再由樁傳到較深的地層中去。再由樁傳到較深的地層中去。沉井沉井caisson工作間工作間梯子梯子支護

3、支護通氣通氣桶桶深基礎深基礎第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述1樁的應用樁的應用1 歷史十九世紀以前，木樁歷史十九世紀以前，木樁 隋唐建塔隋唐建塔,西安灞橋西安灞橋,北京御河橋北京御河橋2 十九世紀初，材料和動力進步十九世紀初，材料和動力進步 鑄鐵管樁鑄鐵管樁3 十九世紀末，現(xiàn)場鉆孔樁十九世紀末，現(xiàn)場鉆孔樁 樁的功能樁的功能新加坡發(fā)展銀行新加坡發(fā)展銀行,四墩四墩, 每墩直徑每墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好將荷載傳遞到下部好土層土層,承載力高承載力高大直徑鉆孔大直徑鉆孔樁樁風化砂巖及粉砂巖風化砂巖及粉砂巖部分風化及部分風化及不風化泥巖不風化泥巖樁的功能樁的功能新加坡發(fā)展銀行新加坡發(fā)展銀行,四墩四墩7.3

4、m現(xiàn)場灌注現(xiàn)場灌注護坡樁護坡樁造價低造價低樁的功能樁的功能樁的功能樁的功能2 2 特點特點優(yōu)點優(yōu)點1.將荷載傳遞到下部將荷載傳遞到下部 好土層好土層,承載力高承載力高1.沉降量小沉降量小2.抗震性能好，可穿過液化層抗震性能好，可穿過液化層3.承受抗拔承受抗拔(抗滑樁抗滑樁)及水平力及水平力(如風載荷如風載荷)4.與其他深基礎比較與其他深基礎比較,施工造價低施工造價低樁的功能及類型樁的功能及類型缺點缺點比淺基礎造價高比淺基礎造價高施工環(huán)境影響大施工環(huán)境影響大 預制樁施工噪音大預制樁施工噪音大 鉆孔灌注樁的泥漿鉆孔灌注樁的泥漿樁的功能及類型樁的功能及類型3 適用條件適用條件(1)水上建筑物水上建筑

5、物(2)深持力層深持力層 高地下水位高地下水位(3)抗震地基抗震地基(4)對沉降非常敏感的對沉降非常敏感的建筑，如精密儀器建筑，如精密儀器樁的功能及類型樁的功能及類型日本阪神地震中日本阪神地震中發(fā)生的樁基礎的發(fā)生的樁基礎的破壞導致墩傾倒破壞導致墩傾倒樁的功能及類型樁的功能及類型二二 樁的分類樁的分類 不同的分類標準不同的分類標準(一一) 按承臺按承臺 (二二)樁身材料樁身材料(三三)樁身形狀樁身形狀(四四)承載機理承載機理(五五)按尺寸按尺寸(六六)施工方法施工方法軟土層樁的功能及類型樁的功能及類型二二 樁的分類樁的分類( (一一) ) 按承臺按承臺 承臺承臺: :將幾個樁結合起來將幾個樁結合

6、起來傳遞荷載傳遞荷載1 1 高承臺樁高承臺樁 承臺在地面以上承臺在地面以上, ,橋樁橋樁, ,碼頭碼頭, ,棧橋棧橋2 2 低承臺樁低承臺樁 承臺在地面以下承臺在地面以下, , 承臺承臺本身承擔部分荷載本身承擔部分荷載軟土層樁的功能及類型樁的功能及類型低承臺低承臺 樁樁樁的功能及類型樁的功能及類型高承臺樁高承臺樁(二二) 按材料按材料 木樁、混凝土、鋼筋混木樁、混凝土、鋼筋混凝土、鋼管凝土、鋼管(型鋼型鋼)樁、樁、復合樁復合樁 鋼筋混凝土：普通混凝鋼筋混凝土：普通混凝土、預應力混凝土土、預應力混凝土(離心離心預制預制)、高強混凝土、高強混凝土樁的功能及類型樁的功能及類型(三三) 按形狀按形狀

7、按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)( (分叉分叉) )樁、擴底樁、支盤樁、微型樁樁、擴底樁、支盤樁、微型樁 按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、X X形樁形樁樁的功能及類型樁的功能及類型樁身樁身樁的功能及類型樁的功能及類型樁端樁端Dd樁的功能及類型樁的功能及類型橫斷面橫斷面樁的功能及類型樁的功能及類型(四四) 按尺寸按尺寸 按斷面按斷面(直徑）的大小：直徑）的大小： 大直徑：大直徑：d800mm; 小直徑小直徑：d250mm ； 中等直徑：中等直徑：250mmd 60m（ 3) 長樁長樁 l 10m 短短樁樁 水平變形系數(shù)水

8、平變形系數(shù)50EImb l 2.5 為剛性短樁為剛性短樁2.5 0.8 m剛性板直徑剛性板直徑800mm單樁承載力確定單樁承載力確定左左: :土工離心機土工離心機右上右上: :離心機中的入樁設備離心機中的入樁設備右下右下: :模型樁模型樁單樁承載力確定單樁承載力確定三、三、 確定單樁豎向承載力的方法確定單樁豎向承載力的方法1靜載荷試驗靜載荷試驗2 其他原位測試方法其他原位測試方法3經(jīng)驗參數(shù)法經(jīng)驗參數(shù)法4樁身強度驗算樁身強度驗算單樁承載力確定單樁承載力確定2 靜力觸探靜力觸探Static Cone Penetration 地基基礎設計為丙級的建筑物地基基礎設計為丙級的建筑物通過單橋探頭得到比貫入

9、阻力通過單橋探頭得到比貫入阻力ps單樁豎向極限承載力標準值單樁豎向極限承載力標準值為為傳感器傳感器電纜電纜單橋探頭單橋探頭qsik 用靜力觸探比用靜力觸探比貫入阻力貫入阻力ps估估算的第算的第i層土的極限側(cè)阻力標準值層土的極限側(cè)阻力標準值Psk 樁端附近比樁端附近比貫入阻力平均貫入阻力平均值值Ap 樁底橫截面面積樁底橫截面面積up 樁身周長樁身周長li 第第i層土的厚度層土的厚度單樁承載力確定單樁承載力確定 pksisikukAPlquQ 3 經(jīng)驗參數(shù)法經(jīng)驗參數(shù)法 pkpisikpkskukAqlquQQQ根據(jù)根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范建筑樁基技術規(guī)范（94）單樁承載力確定單樁承載力確定樁端截面積樁

10、端截面積層土的厚度層土的厚度樁身穿越第樁身穿越第樁身周長樁身周長樁的極限端阻力標準值樁的極限端阻力標準值值值層土的極限側(cè)阻力標準層土的極限側(cè)阻力標準樁側(cè)第樁側(cè)第單樁極限承載力單樁極限承載力 pikpsikukAiluqiqQ 大直徑灌注樁豎向極限承載力標準值大直徑灌注樁豎向極限承載力標準值可按下式計算：可按下式計算：(d800mm) Quk= Qsk+ Qpk= usiqsikli+pqpkAp si，p大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應系數(shù)大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應系數(shù) 三、三、 確定單樁豎向承載力的方法確定單樁豎向承載力的方法1靜載荷試驗靜載荷試驗:直接確定直接確定Qu-Ra2 其他原位測試方法其

11、他原位測試方法Quk= Qsk+ Qpk3經(jīng)驗參數(shù)法經(jīng)驗參數(shù)法Quk= Qsk+ Qpk4樁身強度驗算樁身強度驗算單樁承載力確定單樁承載力確定4、樁身強度驗算、樁身強度驗算 軸心受壓條件下樁身承載力的計算軸心受壓條件下樁身承載力的計算RcAfc 對不同的施工工藝有：對不同的施工工藝有： 混凝土預制樁混凝土預制樁 c=1.0； 干作業(yè)非擠土灌注樁干作業(yè)非擠土灌注樁 c=0.9； 泥漿護壁和套管護壁的非擠土灌注樁、泥漿護壁和套管護壁的非擠土灌注樁、部分擠土灌注樁、擠土灌注樁部分擠土灌注樁、擠土灌注樁 c =0.8。三、三、 確定單樁豎向承載力的方法確定單樁豎向承載力的方法 建筑樁基技術規(guī)范建筑樁基

12、技術規(guī)范(JGJ9494)對單樁豎向?qū)螛敦Q向極限承載力的確定有下列規(guī)定：極限承載力的確定有下列規(guī)定：(1)一級建筑樁基應采用現(xiàn)場靜載荷試驗一級建筑樁基應采用現(xiàn)場靜載荷試驗,并結合靜并結合靜力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定；力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定；(2)二級建筑樁基應根據(jù)靜力觸探、標準貫入、經(jīng)二級建筑樁基應根據(jù)靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料綜合確定。當缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)料綜合確定。當缺乏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；條件復雜時，應由現(xiàn)場靜載荷試驗確定；(3)對三級

13、建筑樁基，如無原位測試資料時，可利對三級建筑樁基，如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。群樁效應及基樁、復合基樁概念群樁效應及基樁、復合基樁概念1群樁效應群樁效應 群樁基礎，由于承臺、樁與地基土相互作用，使樁側(cè)群樁基礎，由于承臺、樁與地基土相互作用，使樁側(cè)阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而明顯不同于阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而明顯不同于單樁，群樁承載力、群樁沉降不等于單樁所對應的簡單樁，群樁承載力、群樁沉降不等于單樁所對應的簡單疊加，稱其為群樁效應。單疊加，稱其為群樁效應。2基樁基樁 群樁基礎中的單樁稱作基樁。群樁基礎中的單樁稱作基樁。3復合基樁復合基樁

14、 低承臺群樁基礎中包含承臺底土阻力的基樁稱作復合低承臺群樁基礎中包含承臺底土阻力的基樁稱作復合基樁。基樁。4復合樁基復合樁基 考慮由承臺底地基土與樁共同承受荷載的樁基稱作復考慮由承臺底地基土與樁共同承受荷載的樁基稱作復合樁基。合樁基。四、基樁或復合基樁豎向承載力設計值四、基樁或復合基樁豎向承載力設計值R (1)樁數(shù)不超過樁數(shù)不超過3根的樁基，基樁的豎向承載力設根的樁基，基樁的豎向承載力設計值為：計值為： 當根據(jù)靜載荷試驗確定單樁極限承載力時，基當根據(jù)靜載荷試驗確定單樁極限承載力時，基樁的豎向承載力設計值為：樁的豎向承載力設計值為：ppksskQQR spukQR 四、基樁或復合基樁豎向承載力設

15、計值四、基樁或復合基樁豎向承載力設計值R (2)對于樁數(shù)超過對于樁數(shù)超過3根的非端承樁樁基，宜考慮樁群、土根的非端承樁樁基，宜考慮樁群、土承臺的相互作用效應，其復合基樁的豎向承載力設計承臺的相互作用效應，其復合基樁的豎向承載力設計值為：值為：cckcppkpssksQQQR nAqQcckck ieccccAAiecccAA五、樁身承載力五、樁身承載力(樁身強度樁身強度)驗算驗算 樁身承載力驗算是樁基設計的一個重要環(huán)節(jié)，樁身承載力驗算是樁基設計的一個重要環(huán)節(jié)，特別是端承型樁及長細比大的樁，必須特別是端承型樁及長細比大的樁，必須 進進行樁身承載力驗算。行樁身承載力驗算。 穩(wěn)定系數(shù)，考慮土的側(cè)向壓

16、力作用取穩(wěn)定系數(shù)，考慮土的側(cè)向壓力作用取 =l，但對于樁周為可液化土或地基極，但對于樁周為可液化土或地基極 限承載限承載力標準化值小于力標準化值小于50kPa的地基土的地基土(或不排水抗或不排水抗剪強度小于剪強度小于10kPa)時，應考慮壓曲影響；時，應考慮壓曲影響； c 工作條件系數(shù)，混凝土預制樁取工作條件系數(shù)，混凝土預制樁取0.75；灌注樁取灌注樁取0.60.7(水下灌注樁或長樁時用低水下灌注樁或長樁時用低值值)；AfRcc 樁的設計原則樁的設計原則 極限狀態(tài)設計法，以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計表達極限狀態(tài)設計法，以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計表達式進行計算。樁基需進行下列計算和驗算。式進行

17、計算。樁基需進行下列計算和驗算。 1樁基承載力極限狀態(tài)的計算樁基承載力極限狀態(tài)的計算 樁基豎向承載力和水平承載力計算、樁身及承臺承載力樁基豎向承載力和水平承載力計算、樁身及承臺承載力計算、樁端平面以下存在軟弱下臥層時應驗算軟弱下臥計算、樁端平面以下存在軟弱下臥層時應驗算軟弱下臥層的承載力、坡地、岸邊的樁基應驗算整體穩(wěn)定性、抗層的承載力、坡地、岸邊的樁基應驗算整體穩(wěn)定性、抗震設防區(qū)應驗算抗震承載力。震設防區(qū)應驗算抗震承載力。 2樁基正常使用極限狀態(tài)的驗算樁基正常使用極限狀態(tài)的驗算 (1)變形驗算變形驗算 采用荷載的長期效應組合。采用荷載的長期效應組合。 (2)樁身和承臺抗裂與裂縫寬度驗算樁身和承

18、臺抗裂與裂縫寬度驗算 應采用作用效應的短期效應組合或短期效應組合考慮長應采用作用效應的短期效應組合或短期效應組合考慮長期荷載的影響。期荷載的影響。1 負摩擦的產(chǎn)生負摩擦的產(chǎn)生(1)樁周附近地面大面積樁周附近地面大面積堆載堆載(2)大面積降低地下水位大面積降低地下水位(3)欠固結土欠固結土,新填土新填土(4)濕陷性黃土遇水濕陷濕陷性黃土遇水濕陷(5)砂土液化、凍土融陷砂土液化、凍土融陷正摩阻正摩阻負摩阻負摩阻 樁的負摩阻力樁的負摩阻力樁相對樁相對土向下土向下土相對土相對樁向下樁向下2 負摩擦力的確定負摩擦力的確定,成為荷載成為荷載下部為巖石的端承樁下部為巖石的端承樁,可能全可能全樁為負阻力。樁為

19、負阻力。抗拔樁承載力抗拔樁承載力lnNegative-+摩阻力摩阻力0nznzqktg 軸向力軸向力N樁樁頂頂位位移移 S Sp p對于一般樁對于一般樁, ,因為樁土都有變形因為樁土都有變形, ,視二者的相對視二者的相對位移量和方向位移量和方向樁樁身身壓壓縮縮 S Sc c土土的的位位移移 S Se e負摩擦區(qū)負摩擦區(qū)正摩擦區(qū)正摩擦區(qū)l抗拔樁承載力抗拔樁承載力樁的承載力小結樁的承載力小結單樁豎向承載力依據(jù)單樁豎向承載力依據(jù)建筑樁基技術規(guī)范建筑樁基技術規(guī)范規(guī)規(guī)定，應按下列原則確定：一級建筑樁基應采定，應按下列原則確定：一級建筑樁基應采用現(xiàn)場靜載荷試驗并結合靜力觸探、標準貫用現(xiàn)場靜載荷試驗并結合靜

20、力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定；二級建筑樁基入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、標準貫入應根據(jù)靜力觸探、標準貫入 、經(jīng)驗參數(shù)等估、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，算并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料綜合確定，當缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復雜時，當缺乏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；對三級建筑樁基應由現(xiàn)場靜載荷試驗確定；對三級建筑樁基如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗參如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。數(shù)估算。水平承載樁水平承載樁第四節(jié)第四節(jié) 樁基礎設計樁基礎設計一一 群樁與群樁效應群樁與群樁效應二二 群樁設計群

21、樁設計問題問題單樁承載力加單樁承載力加起來等于群樁起來等于群樁承載力？承載力？實際工程中樁基礎是由多根實際工程中樁基礎是由多根樁組成，上部由承臺連接。樁組成，上部由承臺連接。由三根和三根以上的樁組成由三根和三根以上的樁組成的樁基礎稱為的樁基礎稱為群樁基礎群樁基礎一一 群樁與群樁效應群樁與群樁效應Pile group and group efficiency巖石土壓力擴散深度壓力擴散深度 6d一一 群樁與群樁效應群樁與群樁效應1 預制樁沉樁預制樁沉樁 砂土砂土,非飽和土和一般粘性土非飽和土和一般粘性土,填土填土有擠密作用有擠密作用,使承載力增加使承載力增加飽和粘土飽和粘土,超靜孔壓積累超靜孔壓積

22、累,地面上浮地面上浮,先入樁上浮先入樁上浮,土層擾動土層擾動,使承載力降低使承載力降低2 應力疊加應力疊加 樁底應力增加樁底應力增加,使承載力不足使承載力不足;總的總的沉降增加沉降增加3 樁之間互相調(diào)節(jié)樁之間互相調(diào)節(jié) 個別樁承載力低總體上可互個別樁承載力低總體上可互補補;個別樁受荷個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載其他樁幫助傳遞荷載4 承臺可部分承受荷載承臺可部分承受荷載應力疊加應力疊加 樁底應力增加樁底應力增加, ,側(cè)阻發(fā)揮程度降低，側(cè)阻發(fā)揮程度降低，端阻發(fā)揮程度提高端阻發(fā)揮程度提高; ;總的沉降增加總的沉降增加關于承臺承載力問題關于承臺承載力問題 承臺可以承擔荷載，最高達承臺可以承擔荷載，最高

23、達3030 剛性承臺下各樁承擔的荷載不同剛性承臺下各樁承擔的荷載不同 在動力荷載下在動力荷載下( (鐵路橋梁鐵路橋梁); );負摩擦力負摩擦力( (地面下地面下沉沉); );端承樁情況下不考慮承臺承載力端承樁情況下不考慮承臺承載力各樁承擔的豎向力各樁承擔的豎向力群樁效應與很多因素相關。可以用群樁效應群樁效應與很多因素相關。可以用群樁效應系數(shù)估計系數(shù)估計對于砂土、長樁和大間距條件下對于砂土、長樁和大間距條件下 1.0, 工程設計中常取工程設計中常取 1.0 =群樁承載力群樁承載力群樁中各單樁承載力之和群樁中各單樁承載力之和二二 樁基礎設計樁基礎設計1. 樁基礎設計步驟樁基礎設計步驟2.群樁中的單樁承載力群樁中的單樁承載力3.承臺設計承臺設計No結構、地質(zhì)和環(huán)境資料結構、地質(zhì)和環(huán)境資料樁型、樁長、斷面樁型、樁長、斷面樁數(shù)和布置樁數(shù)和布置驗算單樁承載力驗算單樁承載力樁基沉降驗算樁基沉降驗算承臺與樁身設計計算承臺與樁身設計計算設計結束設計結束單樁承載力特征值單樁承載力特征值RaNo荷載、持力層、相鄰建筑荷載、持力層、相鄰建筑根據(jù)施工條件決定樁