第八節(jié) 樁基礎(chǔ)

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第八節(jié)　深基礎(chǔ)第一節(jié)　概述一、深基礎(chǔ)類型1.樁基礎(chǔ)2.地下連續(xù)墻3.沉井（箱）基礎(chǔ) 地下連續(xù)墻導(dǎo)墻 二、樁基礎(chǔ)的適用性 三、樁基的設(shè)計(jì)原則：按變形控制設(shè)計(jì)1.樁基中單樁所承受的荷載應(yīng)滿足單樁承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定；2.對(duì)以下建筑物柱基應(yīng)進(jìn)行沉降驗(yàn)算：（1）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑物樁基。（2）樁體復(fù)雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)的建筑物樁基。（3）摩擦型樁基3.位于坡地岸邊的樁基應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 四、樁基設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)述1.選擇樁的材料、類型及截面尺寸和樁長(zhǎng)；2.確定單樁豎向和水平方向承載力特征值；3.初步確定樁數(shù)、樁的間距，并進(jìn)行平面布置、初步確定承臺(tái)面積；4.進(jìn)行樁基承載力驗(yàn)算；5.必要時(shí)進(jìn)行樁基沉降驗(yàn)算；6.進(jìn)行樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；7.進(jìn)行承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；8.繪制樁基施工圖，編寫施工說(shuō)明。 第二節(jié)樁的類型一、根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置分類1.低承臺(tái)樁基：承臺(tái)底面位于地面以下。2.高承臺(tái)樁基：承臺(tái)底面位于地面以上。二、根據(jù)施工方法分類（一）預(yù)制樁1.鋼筋混凝土樁2.鋼樁3.木樁（二）灌注樁1.沉管灌注樁2.鉆（沖、磨）孔灌注樁3.挖孔樁 深圳華安LPG有限公司70000m3大型貯罐工程采用鉆孔灌注樁施工技術(shù) 三、根據(jù)樁的性狀和豎向受力情況分類（一）摩擦型樁：樁頂豎向荷載大部分由樁側(cè)阻力承擔(dān)。樁端阻力很小可忽略不計(jì)的樁。（二）端承型樁：樁頂豎向荷載大部分由樁端阻力承擔(dān)。樁側(cè)阻力很小可忽略不計(jì)的樁。 四、根據(jù)設(shè)置效應(yīng)分類1.擠土樁：①實(shí)心的預(yù)制樁。②下端封閉的管樁。③木樁及沉管貫入樁等打入樁。在錘擊、貫入過(guò)程中，都將樁位處的土大量向外排擠，從而擾動(dòng)了土的原狀結(jié)構(gòu)。2.部分?jǐn)D土樁：①底端開(kāi)口的鋼管樁。②H型鋼樁和開(kāi)口預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等打入樁。沉樁時(shí)對(duì)樁周土稍有排擠作用，土的強(qiáng)度和變形性質(zhì)改變不大。3.非擠土樁：先鉆孔后再打入的預(yù)制樁和鉆孔樁，在成孔過(guò)程中將孔中土體清除去，故設(shè)樁時(shí)對(duì)土沒(méi)有排擠作用，樁周土反而可能向樁孔內(nèi)移動(dòng)，非擠土樁的樁側(cè)摩阻力常有所減小。 五、按樁徑大小分類小直徑d≤250mm中等直徑250≤d≤800mm大直徑d≥800mm 第三節(jié)樁的豎向承載力《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》一、單樁豎向承載力的確定（一）影響單樁豎向承載力的因素1.樁身的材料強(qiáng)度：（1）一般樁基：按不考慮縱向壓曲影響的軸壓構(gòu)件計(jì)算。（2）高承臺(tái)樁基等：按考慮縱向壓曲影響的軸壓構(gòu)件計(jì)算。2.地層的支承力：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力＝樁周總極限摩阻力＋樁端總極限摩阻力單樁豎向承載力特征值＝單樁豎向極限承載力/安全系數(shù)，一般取安全系數(shù)K＝2。 （二）單樁豎向承載力的確定方法規(guī)范規(guī)定：?jiǎn)螛敦Q向承載力特征值應(yīng)通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定，對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑，可采用靜力觸探及標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊試驗(yàn)確定。樁基靜載試驗(yàn)（單樁豎向8000kN、水平350kN） 1.根據(jù)靜載荷試驗(yàn)確定（1）從成樁到試樁需有一定的間歇時(shí)間要求：①預(yù)制樁：砂類土：≥7天；粉土和粘性土≥15天；飽和軟粘土≥25天。②灌注樁：樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。（2）樁數(shù)要求：不宜少于總樁數(shù)的1％，且不應(yīng)少于3根。（3）單樁豎向極限承載力的確定：①當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的最大、最小值之差不超過(guò)平均值的30％時(shí)，取其平均值作為單樁豎向極限承載力Qu。②對(duì)于樁數(shù)≤3根的柱下樁基，取其最小值為單樁豎向極限承載力Qu。（4）單樁豎向極限承載力特征值Ra＝Qu/K，取安全系數(shù)K＝2。 2.根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式估算僅考慮土或巖石對(duì)樁的支承阻力，未考慮樁身的材料強(qiáng)度。式中：qpa、qsia－樁端端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析算得；Ap、up－樁底截面積、樁周長(zhǎng)；li－樁在第i層土中的長(zhǎng)度。對(duì)于嵌巖樁： 二、豎向荷載下的群樁效應(yīng)（一）群樁基礎(chǔ)：由兩根以上樁組成的樁基。（二）群樁效應(yīng)系數(shù)η1.端承型群樁基礎(chǔ)群樁承載力＝各根單樁承載力之和，η＝1。 2.摩擦型群樁基礎(chǔ)（1）承臺(tái)底面脫地對(duì)于長(zhǎng)度為l的獨(dú)立單樁，在樁端平面上，附加應(yīng)力的分布直徑（D＝d＋2ltanα）比樁徑d大得多，當(dāng)樁距s＜D時(shí)，各樁端壓力分布面積重疊，群樁沉降量增加，η＜1。當(dāng)s＜3d時(shí)，應(yīng)力重疊嚴(yán)重，當(dāng)s＞6d時(shí)，應(yīng)力重疊現(xiàn)象較小，因此樁距、樁數(shù)是影響群樁效應(yīng)的重要因素。但對(duì)于打入疏松的砂類土和粉土中的擠土群樁，其樁間土和樁端土被明顯擠密，樁側(cè)、樁端阻力增高，所以η＞1。 （2）承臺(tái)底面貼地1）復(fù)合樁基：承臺(tái)底面土反力分擔(dān)樁基荷載，使承臺(tái)兼有淺基礎(chǔ)的作用。2）復(fù)合單樁：承載力含有承臺(tái)底土阻力的貢獻(xiàn)在內(nèi)的單樁。為保證安全，設(shè)計(jì)時(shí)一般不考慮承臺(tái)底土阻力對(duì)單樁承載力的貢獻(xiàn)。設(shè)計(jì)群樁基礎(chǔ)時(shí)，一般可不考慮群樁效應(yīng)對(duì)單樁豎向承載力的影響，取η＝1，但對(duì)于摩擦型樁基、設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、部分乙級(jí)的建筑物樁基，必須進(jìn)行沉降驗(yàn)算。 第四節(jié)樁的負(fù)摩阻力一、負(fù)摩阻力：樁相對(duì)與樁周土產(chǎn)生向上的位移，在樁周產(chǎn)生的方向向下的摩阻力。 二、產(chǎn)生負(fù)摩阻力的條件和原因1.位于樁周欠固結(jié)土在重力作用下產(chǎn)生固結(jié)。2.大面積堆載使樁周土層壓密。3.地下水位下降引起地基沉降。4.自重濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷。5.地面因打樁時(shí)孔隙水壓力劇增而隆起，孔隙壓力消散后固結(jié)下沉。6.打樁時(shí)使已設(shè)置的鄰樁抬升。三、中性點(diǎn)：樁土之間不產(chǎn)生相對(duì)位移的截面位置，其摩阻力＝0。中性點(diǎn)是摩阻力、樁土之間截面位移和樁身軸力沿樁身變化的特征點(diǎn)。 第五節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、樁的類型、截面和樁長(zhǎng)的選擇1.樁的截面：對(duì)于10層以下的建筑樁基，可考慮采用直徑500mm左右的灌注樁、直徑300mm的預(yù)應(yīng)力管樁或邊長(zhǎng)為400mm的預(yù)制樁。隨著建筑層數(shù)及荷載的增加，截面尺寸隨之增大。2.樁長(zhǎng)：確定樁長(zhǎng)的關(guān)鍵在于選擇樁端持力層。（1）樁端進(jìn)入堅(jiān)實(shí)土層厚度：一般為1－3倍樁徑；粘性土、粉土：≥2d；砂類土：≥1.5d；碎石土：≥d。（2）樁端進(jìn)入中等風(fēng)化或微風(fēng)化巖體厚度：≥0.5m。（3）樁端以下堅(jiān)實(shí)土層厚度：≥4d。 二、樁的根數(shù)及布置（一）樁的根數(shù)n1.軸心受壓：式中：Fk－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于承臺(tái)頂面的豎向力；Gk－承臺(tái)及承臺(tái)上覆土自重標(biāo)準(zhǔn)值，A－承臺(tái)面積；Ra－單樁豎向承載力特征值。 由于承臺(tái)面積大小受樁數(shù)控制，因此先按不考慮承臺(tái)及上覆土自重，根據(jù)下式估算樁數(shù)：2.偏心受壓：（1）先按軸心受壓估算樁數(shù)n0：（2）考慮偏心影響，取n＝（1.1－1.2)n0。（二）樁的間距s：為樁的中心距，一般取3－4倍樁徑。規(guī)范規(guī)定：摩擦型的樁距不宜小于樁徑的3倍；擴(kuò)底灌注樁的樁距不宜小于擴(kuò)底直徑的1.5倍，當(dāng)擴(kuò)底直徑大于2m時(shí)，樁端凈距不宜小于1m。 （三）樁在平面上的布置1.為使樁基中各樁受力比較均勻，群樁橫截面的重心應(yīng)與豎向永久荷載合力的作用點(diǎn)重合或接近。2.在有門洞的墻下布樁，應(yīng)將樁設(shè)置在門洞的兩側(cè)。3.梁式或板式承臺(tái)下的群樁，布樁時(shí)應(yīng)注意使梁、板中的彎矩盡量減小，即多在柱、墻下布樁，以減少梁和板跨中的樁數(shù)。4.墻下盡量采用單排樁基，柱下的樁數(shù)也應(yīng)盡量減少。樁數(shù)少、樁長(zhǎng)較大的樁基，無(wú)論在承臺(tái)的設(shè)計(jì)和施工方面，還是在提高群樁的承載力和減少樁基沉降量方面，都比樁數(shù)多、樁長(zhǎng)短的樁基優(yōu)越。 三、樁基承載力驗(yàn)算（一）樁頂豎向力計(jì)算1.軸心豎向力作用下：2.偏心豎向力作用下：3.水平力作用下： 式中：Qk－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合軸心豎向力作用下任一單樁的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值；Qik－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合偏心豎向力作用下第i根樁的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值；Qkmax－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合偏心豎向力作用下單樁的最大豎向力標(biāo)準(zhǔn)值；Mxk、Mxk－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)樁群形心的x、y軸的力矩；xi、yi－第i根樁形心至樁群形心的y、x軸的距離；Hk－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于承臺(tái)底面的水平力標(biāo)準(zhǔn)值；Hik－相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于任一單樁的水平力標(biāo)準(zhǔn)值； （二）單樁豎向承載力驗(yàn)算：1.軸心豎向力作用下：2.偏心豎向力作用下：應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件，即：3.水平力作用下： 四、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、承臺(tái)設(shè)計(jì)（一）構(gòu)造要求1.承臺(tái)寬度≥500mm，承臺(tái)邊緣至邊樁中心的距離不宜小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，邊緣挑出部分不應(yīng)小于150mm，對(duì)于墻下條形承臺(tái)，不應(yīng)小于75mm。2.承臺(tái)的最小厚度為300mm，最小埋深為600mm。3.樁頂嵌入承臺(tái)的長(zhǎng)度，對(duì)于中等直徑的樁不宜小于50mm，對(duì)于大直徑的樁不宜小于100mm。4.承臺(tái)的混凝土等級(jí)不應(yīng)低于C20，保護(hù)層厚度，有墊層時(shí)，不應(yīng)小于40mm，無(wú)墊層時(shí)，不應(yīng)小于70mm。5.配筋要求：同鋼筋混凝土構(gòu)件。 （二）承臺(tái)的受彎承載力計(jì)算1.柱下多樁矩形承臺(tái) （1）計(jì)算截面：柱邊和承臺(tái)高度變化截面。（2）彎矩計(jì)算：式中：Mx、Mx－分別為垂直于y軸、x軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；xi、yi－垂直于y軸、x軸方向自第i根樁形心至計(jì)算截面的的距離；Ni－扣除承臺(tái)及上覆土自重后，相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)第i根樁的豎向力設(shè)計(jì)值?？砂聪率接?jì)算： （3）受力筋面積 2.柱下三樁三角形承臺(tái) （1）等邊三樁承臺(tái)（2）等腰三樁承臺(tái)