基礎工程第四章樁基礎第四章樁基礎知識要點樁基礎概述樁的類型樁的適用條件樁與土的相互作用樁承載力的確定樁基的沉降樁基礎設計第四章樁基礎—1.概述軟土層樁的功能樁Pile：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。樁的功能：通過桿件的側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。樁基礎是由設置于巖土中的樁和與樁頂聯結的承臺共同組成的基礎或由柱與樁直接聯結的單樁基礎。第四章樁基礎—1.概述樁基礎歷史悠久山西晉祠圣母殿河姆渡文化遺址的木樁基礎山西晉祠圣母殿：建于北宋天圣年間（公元1023年一1032年），（崇寧元年公元1102年）重修，是我國宋代建筑的代表作。河姆渡文化遺址：約7000年前。第四章樁基礎—1.概述適用范圍廣：適用于不同的地基、不同的建筑物承載力高：大直徑樁、超長樁的使用沉降量小：利用深層堅硬地基（巖基）施工性好：可避免水下施工、機械化程度高減小工程量：避免深基坑開挖適用于不同的工作方式：受壓、受拉、受彎樁基礎特點第四章樁基礎—2.樁的類型高承臺樁基礎低承臺樁基礎上部結構樁承臺上部結構樁承臺樁基礎分類根據樁基承臺底面位置的不同可將樁基礎分為高承臺基礎和低承臺基礎(簡稱高樁承臺和低樁承臺)。高樁承臺的承臺底面位于地面(或局部沖刷線)以上，基樁部分樁身沉人土中，可避免或減少水下作業，施工較為方便，在橋梁工程中應用較廣。低樁承臺的承臺底面位于地面(或局部沖刷線)以下，基樁全部沉入土中，其受力性能好，能承受較大的水平外力，多用于工業與民用建筑物。第四章樁基礎—2.樁的類型按樁身材料劃分按使用功能劃分按承載性能劃分按樁的設置效應按樁徑大小劃分樁的分類第四章樁基礎—2.樁的類型按材料木樁鋼筋混凝土樁鋼管（型鋼）樁復合樁木樁預制方樁鋼管（型鋼）樁鋼筋混凝土管樁第四章樁基礎—2.樁的類型管樁施工第四章樁基礎—2.樁的類型預制方樁施工打入末節樁體電焊接樁第四章樁基礎—2.樁的類型灌注樁第四章樁基礎—2.樁的類型人工挖孔樁人工挖孔樁一般直徑較粗，能夠承載樓層較少且壓力較大的結構主體，應用比較普遍。第四章樁基礎—2.樁的類型沉管灌注樁采用錘擊、靜壓、振動、振動沖擊或內夯成孔。施工時在放樣后先放置預制混凝土樁尖，再套上鋼管沉入地基。也有鋼管本身帶有活瓣樁尖而不用預制混凝土樁尖。鋼管沉入地基后在管內放入鋼筋籠并澆注混凝土。沉管灌注樁施工工藝第四章樁基礎—2.樁的類型鉆進成孔下鋼筋籠及導管灌注混凝土成樁各種鉆孔樁在施工時都要把樁孔位置處的土排出地面，然后清除孔底殘渣，安放鋼筋籠，最后澆灌混凝土，鉆孔樁一般用鋼套筒護壁，所用鉆機具有回旋鉆進、沖擊、磨頭磨碎巖石和擴大樁底等多種功能，鉆進速度快，深度可達120m，能克服流砂、消除孤石等障礙物，并能進入微風化硬質巖石。其最大優點在于能進入巖層，剛度大，因之承載力高而樁身變形很小。鉆孔灌注樁施工工藝第四章樁基礎—2.樁的類型鉆孔灌注樁第四章樁基礎—2.樁的類型按使用功能豎向抗壓樁豎向抗拔樁水平受荷樁復合受荷樁豎向抗壓樁豎向抗拔樁第四章樁基礎—2.樁的類型按使用功能豎向抗壓樁豎向抗拔樁水平受荷樁復合受荷樁水平受荷樁復合受荷樁第四章樁基礎—2.樁的類型按承載性能摩擦樁端承摩擦樁端承樁摩擦端承樁摩擦型樁摩擦樁端承摩擦樁摩擦端承樁端承型樁端承樁第四章樁基礎—2.樁的類型按成樁排土方式劃分擠土樁預制樁沉管灌注樁部分擠土樁開口鋼管樁H型鋼樁開口預應力鋼筋混凝土樁非擠土樁預鉆的孔鋼筋混凝土樁鉆（挖、沖）孔灌注樁擠土效應：在飽和軟土中進行密集樁群施工將導致土中超孔隙水壓的劇增；地表隆起；淺層土體水平位移；深層土體位移；先打設的樁被抬起、擠偏、甚至彎曲、斷裂。導致原有建筑物下沉、局部抬起，臨近地面開裂、地下管線位移、破壞。第四章樁基礎—2.樁的類型按尺寸按樁徑d≤250mm小直徑樁250mm＜d＜800mm中直徑樁d≥800mm大直徑樁按長度l>60m長樁l<10m短樁第四章樁基礎—3.樁的適用條件要求：截面邊長300—500mm，分節長度≤12m；預應力管樁外徑300—600mm，分節長5—13m；優點：承載力高，耐久性好，質量較易保證缺點：自重大，打樁難，樁長難統一，工藝復雜鋼筋混凝土預制樁第四章樁基礎—3.樁的適用條件分類：沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁原理：直接在樁位上就地成孔，然后在孔內安放鋼筋籠灌注混凝土成樁特點：能適應各種地層，無需接樁，施工時無振動，無擠土，，噪音小，宜在建筑物密集地區使用。施工關鍵：樁身的成型和混凝土質量。混凝土灌注樁第四章樁基礎—3.樁的適用條件優點：重量輕、剛性好，裝卸、運輸、堆放方便，不易損壞；承載力高；樁長易于調節；排土量小，對鄰近建筑物影響小；接頭連接簡單；工程質量可靠，施工速度快。缺點：成本高，易腐蝕，打樁機具設備較復雜，振動與噪音較大。鋼樁鋼樁第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用QpQQs樁土間的靜力平衡第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用單位側摩阻力qs的分布qs側摩阻力u為樁的周長S0Sp各點位移Q軸向力NZ`S0SpNZqs第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用單位側摩阻力qs的分布qs-s曲線

未發生剪切破壞之前，樁側摩阻力qs（z）是截面位移s（z）成正比例

當樁側與土之間的相對位移量使摩阻力達到其極限值時，樁土間的極限摩擦阻力qu可用類似于土的抗剪強度的庫倫公式表達

第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用負摩阻力正摩阻力負摩阻力樁相對土向下土相對樁向下負摩擦的產生樁周附近地面大面積堆載大面積降低地下水位欠固結土,新填土濕陷性黃土遇水濕陷砂土液化、凍土融陷負摩擦力的確定成為荷載，下部為巖石的端承樁,可能全樁為負阻力。第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用lnNegative-+摩阻力軸向力N樁頂位移Sp樁身壓縮Sc土的位移Se負摩擦區正摩擦區l中性點負摩阻力對于一般樁,因為樁土都有變形，視二者的相對位移量和方向。第四章樁基礎—4.樁與土的相互作用消除或減小負摩阻力的措施負摩阻力土相對樁向下樁側涂層法：在可能產生負摩阻力范圍的樁段，采用在樁側涂瀝青或其他化合物的辦法來降低土與樁身的摩擦，從而消減負摩阻力的方法稱為涂層法；預鉆孔法：在樁位采用預鉆孔，然后將樁插入，在樁周圍灌入膨潤土混合漿，達到消減負摩阻力的方法，該方法一般適用于黏性土地層；地基處理法：對于松散填土、欠固結土層，如采用預固結法、強夯法等使土層密實；對于濕陷性黃土采用浸水等方法消除濕陷，從而達到消減與避免負摩阻力產生的方法；第四章樁基礎—5.樁承載力的確定建筑樁基設計等級設計等級建筑類型甲級（1）重要的建筑（2）30層以上或高度超過100m的高層建筑（3）體型復雜且層數相差超過10層的高低層(含純地下室)連體建筑（4）20層以上框架－核心筒結構及其他對差異沉降有特殊要求的建筑（5）場地和地基條件復雜的7層以上的一般建筑及坡地、岸邊建筑（6）對相鄰既有工程影響較大的建筑乙級除甲級、丙級以外的建筑丙級場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下的一般建筑第四章樁基礎—5.樁承載力的確定樁基豎向（抗壓或抗拔）承載力和水平承載力計算；對樁身和承臺結構承載力計算；對樁側土Cu小于10kPa、長徑比大于50的樁進行樁身壓屈驗算；對砼預制樁應按吊裝、運輸和錘擊作用進行樁身承載力驗算；對鋼管樁應進行局部壓屈驗算；樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗算；對于抗浮、抗拔樁基應進行基樁和群樁的抗拔承載力計算；對抗震設防區樁基應進行抗震承載力驗算。所有樁基均應進行承載力計算及穩定性驗算建筑樁基設計原則第四章樁基礎—5.樁承載力的確定設計等級為甲級的非嵌巖樁和非深厚堅硬持力層的建筑樁基；設計等級為乙級的體型復雜、荷載分布顯著不均勻或樁端平面以下存在軟弱土層的建筑樁基；軟土地基多層建筑減沉復合疏樁基礎。需要進行沉降驗算的樁基抗裂或裂縫開展寬度驗算不允許出現裂縫或需要限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺應進行抗裂或裂縫開展寬度驗算。建筑樁基設計原則第四章樁基礎—5.樁承載力的確定單樁豎向承載力概念單樁豎向承載力是指單樁在外荷載作用下，不喪失穩定性、不產生過大變形時的承載能力。單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態前或出現不適于繼續承載的變形時所對應的最大荷載，稱之為單樁豎向極限承載力。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定影響承載力的因素豎向荷載作用下，樁喪失承載能力一般表現為兩種形式：樁周土阻力不足，樁發生急劇且量大的豎向位移；或者雖然位移不急劇增加，但因位移量過大而不適于繼續承載；樁身材料的強度不夠，樁身被壓壞或拉壞。樁的豎向承載力應分別根據樁周土體或巖體的阻力和樁身材料強度確定，采用其中的較小者。上部下部側阻力端阻力第四章樁基礎—5.樁承載力的確定單樁豎向承載力的基本驗算《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008要求：荷載效應標準組合：軸心豎向力作用Nk

R偏心豎向力作用Nk

R

Nkmax1.2R式中Nk—基樁或復合基樁的平均豎向力；

Nkmax—樁頂最大豎向力；

R—基樁或復合基樁豎向承載力特征值。Nk第四章樁基礎—5.樁承載力的確定《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008要求：地震效應和荷載效應標準組合：軸心豎向力作用NEk1.25R偏心豎向力作用NEk1.25R

NEkmax

1.5R式中NEk—基樁或復合基樁的平均豎向力；

NEkmax—樁頂最大豎向力；

R—基樁或復合基樁豎向承載力特征值。單樁豎向承載力的基本驗算Nk第四章樁基礎—5.樁承載力的確定

單樁豎向抗壓承載力按經驗公式計算按樁身結構確定承載力φ——縱向彎曲系數fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，kPa；f′y——縱向鋼筋抗壓強度設計值，kPa；A——樁身橫截面積，m2；A′s——全部縱向鋼筋的截面面積，m2。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定靜載荷試驗錨樁橫梁壓重平臺聯合方式壓重平臺方式第四章樁基礎—5.樁承載力的確定靜載荷試驗對于陡降型Q-s曲線，可取曲線發生明顯陡降的起始點（第二個拐點所對應的荷載為Qu；對于緩變型Q-s，宜根據樁頂總沉降量，取s=40mm對應的荷載值為Qu。樁端直徑D大于等于800mm的樁，取s=0.05D對應的荷載值；樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮。對于s-lgt曲線，應取曲線尾部出現明顯下彎的前一級荷載值；第四章樁基礎—5.樁承載力的確定按靜力觸探法確定承載力當按雙橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值Quk

時，對于粘性土、粉土和砂土，如無當地經驗時可按下式計算：第四章樁基礎—5.樁承載力的確定按靜力觸探法確定承載力（單橋探頭）當根據單橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值時，如無當地經驗可按下式計算：qsk—pc曲線

qsik——用靜力觸探比貫入阻力值估算的樁周第i層土的極限側阻力；li——樁周第i層土的厚度；Psk——樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標準值（平值）；第四章樁基礎—5.樁承載力的確定經驗公式一般工況嵌巖樁大直徑樁鋼管樁、混凝土空心樁、后注漿灌注樁及液化效應的計算詳見課本與規范。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定3456>6≤0.40.06~0.080.14~0.170.22~0.260.32~0.380.50~0.800.4~0.80.08~0.100.17~0.200.26~0.300.38~0.44>0.80.10~0.120.20~0.220.30~0.340.44~0.50單排樁條形承臺0.15~0.180.25~0.300.38~0.450.50~0.60承臺效應系數ηc考慮承臺效應的復合基樁豎向承載力特征值

c

—群樁效應系數Ac—基樁所對應的承臺底地基土凈面積不考慮地震作用考慮地震作用第四章樁基礎—5.樁承載力的確定有效應力法計算負摩阻力下拉荷載對于摩擦型基樁，可取樁身計算中性點以上側阻力為零，并可按下式驗算基樁承載力。對于端承型基樁尚應考慮負摩阻力引起基柱的下拉荷載。負摩阻力出現時的承載力驗算摩擦型基樁

端承型基樁

第四章樁基礎—5.樁承載力的確定群樁效應預制樁沉樁：砂土,非飽和土和一般粘性土,填土有擠密作用,使承載力增加；飽和粘土,超靜孔壓積累,地面上浮,先入樁上浮,土層擾動,使承載力降低；應力疊加：樁底應力增加,使承載力不足;總的沉降增加。側阻發揮程度降低，端阻發揮程度提高;樁之間互相調節：個別樁承載力低總體上可互補;個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載。承臺效應：承臺可部分承受荷載。單樁承載力加起來等于群樁承載力？第四章樁基礎—5.樁承載力的確定巖石土>6d壓力擴散深度群樁效應第四章樁基礎—5.樁承載力的確定軟弱下臥層驗算對于樁距不超過6d的群樁基礎，樁端持力層下存在承載力低于樁端持力層承載力1/3的軟弱下臥層時，需要驗算軟弱下臥層的承載力第四章樁基礎—5.樁承載力的確定軟弱下臥層驗算各樁端的壓力擴散線不相交于硬持力層中，即硬持力層厚度t<(sa-de)ctanθ/2的群樁基礎及單樁基礎第四章樁基礎—5.樁承載力的確定承受拔力的樁基，應按同時驗算群樁基礎呈整體破壞和呈非整體破壞時基樁的抗拔承載力抗拔樁基承載力驗算整體剪切非整體剪切第四章樁基礎—5.樁承載力的確定水平承載力作用機理：水平荷載或彎矩作用下，樁身產生橫向位移或撓曲變形，并擠壓樁側土體，同時樁側土反作用于樁，產生側向土抗力，樁土共同作用。破壞模式剛性樁（αh≤2.5）：樁身剛體轉動破壞，承載力主要由樁的水平位移和傾斜控制；柔性樁（

αh≥2.5）：樁身發生撓曲變形，破壞時樁身某點彎矩超過截面抵抗矩或土體屈服失穩，承載力由樁身水平位移及最大彎矩值控制。剛性樁柔性樁HH第四章樁基礎—5.樁承載力的確定單樁水平容許承載力取決于樁的截面剛度、入土深度、土質條件、樁頂容許水平位移和樁頂嵌固情況等因素。確定單樁水平承載力的方法，以水平靜載荷試驗最能反映實際情況。此外，也可根據理論計算，從樁頂水平位移容許值出發，或從材料強度、抗裂度驗算出發，還可參考當地經驗加以確定。水平靜載荷試驗極限荷載(Hu)是相當于樁身應力達到強度極限時的樁頂水平力，此外，使得樁頂水平位移超過30~40mm或者使得樁側土體破壞的前一級水平荷載宜作為極限荷載。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定水平靜載荷試驗單樁水平靜載荷試驗裝置加荷方法：對于承受反復作用的水平荷載的樁基，其單樁試驗宜采用多循環加卸載方式，每級荷載的增量應取預估水平極限承載力的1/10~1/15。終止加荷的條件：當出現下列情況之一時，即可終止試驗：樁身己斷裂。樁側地表出現明顯裂縫或隆起。樁頂水平位移超過30~40mm(軟土取40mm)。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定樁數n樁間距Sa4d5d6d30.6490.7370.8130.88140.6260.7130.8000.85860.5850.6730.7510.82190.5390.6280.7080.781120.5040.5960.6780.755160.4700.5660.6540.736200.4460.5460.6400.729注：d為樁徑。樁的相互作用系數ηih(m)ηrh(m)ηrh(m)ηr2.62.923.02.483.42.322.72.803.12.423.62.232.82.673.22.383.82.232.92.573.32.354.02.22樁頂嵌固影響系數ηr根據單樁的水平承載力計算群樁的水平承載力

H0—群樁的水平承載力；n—樁的根數；H—單樁的水平承載力；ηH—群樁的水平承載力

效率系數。第四章樁基礎—5.樁承載力的確定水平受荷樁的理論分析kh

：水平抗力系數常數法m法k法C法樁的位移第四章樁基礎—6.樁基的沉降樁基沉降驗算對以下樁基應沉降驗算：地基基礎設計等級為甲級的建筑物樁基；體型復雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設計等級為乙級的建筑物樁基；摩擦型樁基。計算樁基沉降變形時，樁基變形指標應按下列規定選用：由于土層厚度與性質不均勻、荷載差異、體型復雜、相互影響等因素引起的地基沉降變形，對于砌體承重結構應由局部傾斜控制；對于多層或高層建筑和高聳結構應由整體傾斜值控制；當其結構為框架、框架－剪力墻、框架－核心筒結構時，尚應控制柱（墻）之間的差異沉降。

s—沉降計算值；[s]—樁基沉降容許值。第四章樁基礎—6.樁基的沉降樁中心距不大于6倍樁徑的群樁基礎：其最終沉降量計算可采用等效作用分層總和法。附加應力自重應力平均附加壓力等效作用面等效作用面Ψ見課本表4-30Ψe見《樁基技術規范》附錄E樁基沉降驗算第四章樁基礎—7.樁基礎設計樁基礎的設計步驟No結構、地質和環境資料樁型、樁長、斷面樁數和布置驗算單樁承載力樁基沉降驗算承臺與樁身設計計算設計結束單樁承載力特征值RaNo荷載、持力層、相鄰建筑根據施工條件決定樁型根據持力層深度確定樁長根據荷載大小決定樁截面樁端進入持力層深度：1～3d，進入較好巖體0.5m。樁端下持力層厚度>4d。根據第二節的方法確定單樁承載力特征值1單樁的靜載荷試驗2其他現場試驗3原位測試4經驗方法初估樁數nFk

豎向荷載效應的標準組合Gk

設計地面下承臺底面以上結構和土的自重，容重用20kN/m3樁距摩擦樁一般>3d擴底灌注樁>擴底直徑的1.5倍群樁承載力合力作用點與長期荷載的重心重合承載力驗算采用正常使用極限狀態下荷載效應的標準組合沉降驗算采用正常使用極限狀態下荷載效應的準永久組合承臺和樁身強度驗算時采用承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合承臺尺寸、厚度承臺的抗沖切、抗彎、抗剪驗算鋼筋混凝土樁的配筋等設計第四章樁基礎—7.樁基礎設計結合上部結構和建設場地的情況，樁基礎可采用以下各種類型。第四章樁基礎—7.樁基礎設計確定單樁豎向承載力需滿足下列規定設計等級為甲級的建筑樁基，應通過單樁靜載試驗確定；設計等級為乙級的建筑樁基，當地質條件簡單時，可參照地質條件相同的試樁資料，結合靜力觸探等原位測試和經驗參數綜合確定；其余均應通過單樁靜載試驗確定；設計等級為丙級的建筑樁基，可根據原位測試和經驗參數確定。第四章樁基礎—7.樁基礎設計確定樁的數量和平面布置樁位布置墻下樁基樁的最小中心距：（一般3~4d)；盡量使群樁形心與荷載重心重合；縱橫墻交接處宜布置樁。柱下獨立承臺樁的最小中心距：≥3d（一般3~4d)；邊樁距承臺邊緣：≥d。

中心受壓偏心受壓第四章樁基礎—7.樁基礎設計二樁布置三樁布置四樁布置六樁布置單排布置雙排布置交叉布置墻角布置樁位布置第四章樁基礎—7.樁基礎設計驗算作用于單樁上的豎向力實際分布假設的分布FkGk豎直中心荷載作用中心荷載作用第四章樁基礎—7.樁基礎設計偏心荷載作用水平荷載作用驗算作用于單樁上的豎向力第四章樁基礎—7.樁基礎設計承臺設計承臺的埋置深度一般與淺基礎相同，主要由建筑物結構設計和環境條件決定；對于承臺應進行抗彎、抗沖切和抗剪計算；構造基本要求承臺形狀：方形，矩形,三角形,多邊形,圓形寬度≥50cm；厚度≥30cm；樁外緣距離承臺邊≥15cm；邊樁中心距離承臺邊≥1.0D樁嵌入承臺深度：大樁橫向荷載≥10cm,小樁≥5cm,鋼筋伸入承臺30d混凝土標號不低于C30,保護層5cm配筋要求>5、10cm承臺

1.0d15cm第四章樁基礎—7.樁基礎設計承臺的抗彎計算：如果承臺厚度較小，配筋量不足，承臺可能發生彎曲破壞。第四章樁基礎—7.樁基礎設計Yh0h0XXYNixiyi多樁矩形承臺彎矩計算Mx=

NiyiMy=

Nixi第四章樁基礎—7.樁基礎設計三樁三角形承臺與矩形承臺類似Mx

=

NiyiMy

=

Nixi計算彎矩截面不與主筋方向正交時，需對主筋方向角進行換算XXYYxiyixy第四章樁基礎—7.樁基礎設計QQFQFQQQ承臺的沖切計算板式承臺的厚度主要由沖切計算決定，兩種破壞形式。柱對承臺的沖切，由柱邊沿或者變階處形成一個≥45o的沖切錐體角樁處形成一個倒沖切錐體第四章樁基礎—7.樁基礎設計獨立承臺沿柱邊或者變階面的沖切,一般沿大約45o斜截面上產生拉裂,錐體破壞。F

45oh0h01柱下獨立樁基礎對承臺的沖切計算第四章樁基礎—7.樁基礎設計承臺角樁沖切驗算道理相同,見書上介紹。Fh0aixaiyc1c2

45o四柱以上承臺角樁沖切驗算第四章樁基礎—7.樁基礎設計c1a11對于三樁三角形承臺可按下列公式計算受角樁沖切的承載力底部角樁

頂部角樁

三樁三角形承臺角樁沖切驗算第四章樁基礎—7.樁基礎設計斜截面的剪切驗算柱（墻）下樁基承臺，應分別對柱（墻）邊、變階處和樁邊聯線形成的貫通承臺的斜截面的受剪承載力進行驗算。當承臺懸挑邊有多排基樁形成多個斜截面時，應對每個斜截面的受剪承載力進行驗算。axh0bx承臺斜截面受剪計算第四章樁基礎—7.樁基礎設計階梯形承臺計算柱邊截面與錐形承臺變階處及柱邊處的斜截面受剪承載力驗算時截面的計算寬度分別為

對A2－A2對B2－B2階形承臺斜截面受剪計算斜截面的剪切驗算第四章樁基礎—7.樁基礎設計階梯形承臺計算柱邊截面與錐形承臺變階處及柱邊處的斜截面受剪承載力驗算時截面的計算寬度分別為

錐形承臺受剪計算斜截面的剪切驗算第四章樁基礎知識總結樁基礎概述樁的類型樁的適用條件樁與土的相互作用樁承載力的確定樁基的沉降樁基礎設計基礎工程第五章

墩基礎、沉井基礎與巖石錨桿基礎知識要點墩基礎的類型、特點墩基礎荷載傳遞機制和破壞模式墩基礎的承載力與沉降沉井的構造沉井的設計巖石錨桿基礎的特點、設計與計算第五章墩基礎、沉井基礎與巖石錨桿基礎第五章墩基礎—墩基礎概述概述

圖5-1墩基礎施工與構造第五章墩基礎—墩基礎類型墩的類型：按傳力狀態分類摩擦墩端承墩按施工方法分類無護壁墩有護壁墩按成孔方法分類鉆孔墩挖孔墩沖孔墩第五章墩基礎—墩基礎類型墩的類型：按墩底形式分類直底墩擴底墩嵌底墩（嵌巖墩）圖5-2墩底型式分類第五章墩基礎—墩基礎類型墩的類型：按墩身豎直截面形狀分類柱形墩錐形墩鋸齒形墩圖5-3墩按豎向斷面形式分類第五章墩基礎—墩基荷載傳遞機理和破壞模式墩基荷載傳遞機理的特點墩的荷載傳遞機理與一般樁相比，主要有兩點關鍵的差別：(1)墩端阻力占總荷載的大部分，常可達60～80%；(2)發揮極限側阻力與極限端阻力所需沉降量相差很多，一般后者約是前者的2～10倍。一般來講，墩基斷面尺寸越大，長細比越小，這些差別就越大。第五章墩基礎—墩基荷載傳遞機理和破壞模式墩的破壞模式一些墩基模型試驗及墩的有限元分析結果表明：墩的破壞模式多呈墩底連續壓沉型，墩底下降而墩底側邊出現拉裂，沒有出現墩底土體向上滑移現象，如圖5-4。因此，以現有深基礎極限承載力理論計算墩底極限承載力是欠合理的，應當予以注意。圖5-4擴底墩基礎破壞模式第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法現場墩基礎載荷試驗應作為確定承載力的主要方法和依據。

第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法

上式作為工程經驗方法可在初步設計時估算墩的容許承載力；其中，墩底土承載力標準值及墩側摩阻力標準值應按試驗確定，或根據地區經驗選用。第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法

第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法

第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法

第五章墩基礎—墩的承載力的確定方法

第五章墩基礎—墩基礎設計項目墩的類型置于均質土中端承于硬土上端承于巖層上設計內容直底墩擴底墩嵌入硬層擴底墩支承于巖層嵌巖墩荷載水平（KN）500~1500500~5000500~25001000~30002000~70003000~7000控制準則沉降沉降與承載力承載力與沉降承載力墩身強度墩身與巖石約束或墩身強度工作荷載下主要抗力側摩阻力

側摩阻力與端阻力硬層中的側摩阻力端阻力

端阻力

巖層與墩側的摩阻力極限荷載下主要抗力側摩阻力與端阻力端阻力側摩阻力與端阻力端阻力端阻力側摩阻力與端阻力確定工作荷載的途徑分析側摩阻力或沉降量載荷試驗或極限承載力分析載荷試驗、極限承載力分析或對持力層的強度與變形特性評價載荷試驗及巖石強度及穩定性的評價

檢測要求指定墩每個墩每個墩每個墩及在指定墩下觸探或鉆芯樣每個墩及在指定墩下觸探或鉆芯樣1、墩基礎的選型表5-1豎向荷載下各類墩的一般設計依據第五章墩基礎—墩基礎設計2、墩基礎設計的步驟及內容選擇墩的形式承載力及變形計算與分析墩基礎本身的配筋計算提出對施工方法及有關注意問題的意見及建議第五章沉井基礎—沉井的概述概述沉井：帶刃腳的井筒狀構造物，用人工或機械方法清除井內土石，借助自重等克服井壁摩阻，逐節下沉至設計標高的基礎。圖5-5沉井基礎示意a)沉井下沉;b)沉井基礎

第五章沉井基礎—沉井的概述第五章沉井基礎—沉井的概述沉井通常是一座上無頂下無底，四周有壁的筒狀鋼筋混凝土結構物。沉井的平面一般是圓形、方形、矩形及多邊形。施工時先在場地上整平地面輔設砂墊層，設置承墊體，再制作第一沉井，繼后在井筒內挖土(或水力吸泥)，邊挖土邊下沉如圖5-6。圖5-6沉井邊挖土邊下沉至設計高度沉井的概念:第五章沉井基礎—沉井的特點（1）優點埋置深度可以很大，整體性強、穩定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載；沉井既是基礎，又是施工時的擋土和擋水結構物，下沉過程中無需設置坑壁支撐或粗圍壁，簡化了施工；沉井施工時對鄰近建筑物影響較小。（2）缺點施工期較長；施工技術要求高；施工中易發生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。沉井的特點:第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：按沉井的構造形式分類單獨沉井連續沉井按沉井的平面形狀分類圓形單孔單排多孔多排多孔第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：圖5-7沉井的平面示意圖

a)單孔沉井；b)雙孔沉井；c)多孔沉井第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：一般沉井構造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、射水管、封底和蓋板等組成。圖5-8沉井的構造示意圖1-井壁2-刃腳3-隔墻4-井孔5-凹槽6-射水管7-封底8-頂蓋第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：在下沉過程中，沉井井壁必須承受水、土壓力所引起的彎曲應力，以及要有足夠的自重，克服井壁摩擦阻力而順利下沉到達設計標高，井壁厚度一般為0.4～1.5m。井壁可有等厚度的直壁式和階梯式(圖5-9)兩類。直壁式的優點使周圍土層能較好地約束井壁，易于控制垂直下沉，井壁接高時亦能多次使用模板。階梯式的優點是根據不同高程的水、土壓力的受力情況設置不同厚度的井壁，能節約建筑材料。（1）井壁第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：圖5-9沉井剖面圖a）直壁柱型；b）外壁單階型；c）外壁多階型；d）內壁多階型第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：井壁刃腳底部應做水平踏面和刀刃，刃腳的作用是減少下沉時端部阻力，刃腳還應具有一定強度(用角鋼加固)，以免下沉時損壞。踏面寬度一般為10～30cm，內傾的傾角一般為40－60°，刃腳的高度當沉井濕封底(水下混凝土封底)時取1.5m左右，干封底時取0.6m左右。（2）刃腳（3）內隔墻內隔墻的主要功能是增加下沉時的沉井剛度、減少井壁跨徑以改善井壁受力條件、使沉井分隔成多個取土井后挖土和下沉可較為均衡，以便于糾偏。隔墻的厚度一般為0.5m左右，隔墻下部應設0.8×1.2m的過入孔。第五章沉井基礎—沉井的構造沉井的構造：當沉井下沉到設計標高，經檢驗和坑底清理后即可進行封底。封底可分干封和濕封(水下澆灌混凝土)，有時需在井底設有集水井后才進行封底。待封底素混凝土達到設計強度后，再在其上澆筑鋼筋混凝土底板。（4）封底及澆筑底板（5）底梁和框架在比較大型的沉井中，如由于使用要求而不能設置內隔墻時，則可在沉井底部增設底梁，構成框架以增加沉井的整體剛度。有時因沉井高度過大，常在井壁不同高度處設置若干道由縱橫大梁組成的水平框架，以減少井壁(在頂、底板間)的跨度，使沉井結構受力合理。但縱橫底梁不宜過多，以免施工費時和增加造價。第五章沉井基礎—沉井的設計沉井既是深基礎的一種類型，又是基礎的一種特殊施工方法。因此，在沉井設計時必須分別考慮在不同施工階段和使用階段的各種受力特性。1）沉井尺寸確定

第五章沉井基礎—沉井的設計

第五章沉井基礎—沉井的設計

第五章沉井基礎—沉井的設計

第五章沉井基礎—沉井的設計3）刃腳計算沉井刃腳的受力條件比較復雜，一般可按下列兩種最不利受力情況，取單位寬度作為懸臂梁計算：(1)第一種情況—刃腳向外彎曲：沉井下沉到一半深度，上部井壁已全部筑高，刃腳入土1m(圖5-10a)。此時刃腳斜面上土的橫向推力向外作用，產生向外彎矩撓曲的，用以計算內側豎向鋼筋(圖5-10b)和截取水平框架計算刃腳的水平鋼筋。(2)第二種情況——刃腳向內彎曲；沉井下沉到接近設計標高，刃腳下土已掏空，沉井的自重全部由外側摩阻力承擔(圖5-11)。此時在外側水、土壓力作用下，使刃腳產生向內撓曲，用以計算外側豎向鋼筋(圖5-11)和水平環向鋼筋(圖5-12)。第五章沉井基礎—沉井的設計3）刃腳計算圖5-10刃腳向外撓曲圖5-11刃腳向內撓曲第五章沉井基礎—沉井的設計3）刃腳計算圖5-12刃腳處水平框架受力圖5-13第一節井壁強度驗算第五章沉井基礎—沉井的設計4）井壁計算圖5-13第一節井壁強度驗算第五章沉井基礎—沉井的設計4）井壁計算(1)第一節井壁的應力驗算在抽出墊木以及挖土可能有不均勻等不利條件下，第一節井壁在自重作用下按單支點、簡支梁等(圖5-13)情況應驗井壁的強度。(2)井壁的水平鋼筋，按下沉到設計標高，刃腳下土已掏空的最不利位置，水、土壓力最大，按水平框架計算內力。(3)井壁的豎直鋼筋，按下沉到設計標高，刃腳下土已掏空，上部井壁被土夾住，下部似懸掛在土中的最不利位置，用以計算井壁拉力。等截面沉井產生的最大拉力等于沉井自重的1/4的位置，在沉井的h/2高度處。此外，還應驗算井壁在使用階段各種受力時的強度。第五章沉井基礎—沉井的設計5）封底混凝土及底板、頂板強度計算

第五章沉井基礎—沉井的施工20世紀90年代以來，在國外一些發達國家提出了壓沉法SS(SpaceSystemCaisson)法SOCS(SuperOpenCaissonSystem)自動化沉井等施工方法。沉井施工新方法簡介第五章巖石錨桿基礎第五章巖石錨桿基礎第五章巖石錨桿基礎第五章巖石錨桿基礎第五章巖石錨桿基礎—巖石錨桿基礎特點當需要提供抗拉(拔)力時或在一些特殊情況下，采用一般形式的基礎已經不能滿足要求，此時可采用巖石錨桿基礎。巖石錨桿基礎具有如下的特點：(1)巖石錨桿基礎