第四章 樁基礎(chǔ)

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第四章樁基礎(chǔ)Pilefoundation 減輕不均勻沉降危害的措施采用連續(xù)基礎(chǔ)（如柱下條基）對地基局部或一定范圍進行人工處理在建筑、結(jié)構(gòu)、施工方面采取有效措施采用樁基或其他深基礎(chǔ) 本章主要內(nèi)容概述樁的功能及類型樁的承載機理？單樁承載力capacityofsinglepile群樁承載力capacityofpilegroup樁基礎(chǔ)設(shè)計 軟土層樁基礎(chǔ)承臺樁桿 沉井caisson工作間梯子支護通氣桶其他深基礎(chǔ) 地下連續(xù)墻diaphragm 第一節(jié)概述一、樁的應(yīng)用歷史十九世紀(jì)以前，木樁7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔十九世紀(jì)開始，材料和動力進步鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利，蒸汽動力十九世紀(jì)末，現(xiàn)場鉆孔樁(1897,Raymond) 干欄式建筑 排樁帶撐木樁 灞河上建橋始于春秋時期，秦穆公稱霸西戎，將滋水改為灞水，并于河上建橋，故稱“灞橋”，是我國最古老的石柱墩橋。1400年前的隋代灞橋遺址 被洪水沖走的隋代灞橋上的橋樁隋代灞橋橋墩上的龍頭 隋代灞橋石料上刻有“耀州”二字證實修橋石料來源于西安以北約100公里的古耀州 新加坡發(fā)展銀行,四墩,每墩直徑7.3m將荷載傳遞到下部好土層,承載力高大直徑鉆孔樁風(fēng)化砂巖及粉砂巖部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥巖 新加坡發(fā)展銀行,四墩7.3m 現(xiàn)場灌注護坡樁造價低 現(xiàn)場灌注護坡樁造價低 2.特點優(yōu)點將荷載傳遞到下部好土層,承載力高沉降量小抗震性能好,穿過液化層承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風(fēng)載荷)與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價低缺點施工環(huán)境影響,預(yù)制樁施工噪音,鉆孔灌注樁的泥漿有地下室時,有一定干擾,深基坑中做樁 3.適用條件(1)水上建筑物(2)深持力層,高地下水位(3)抗震地基(4)對沉降非常敏感的建筑,如精密儀器詳見教材117頁 承臺:將幾個樁結(jié)合起來傳遞荷載1.低承臺樁基承臺在地面以下,承臺本身可承擔(dān)部分荷載2.高承臺樁基承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋軟土層二、樁基礎(chǔ)的類型（按承臺位置分類） 青島·前海棧橋１８９１年登州鎮(zhèn)總兵章高元奉調(diào)率兵移駐青島后，先在青島村（今人民會堂處）修建總兵衙門，然后在前海處搭起一座長２００米左右、鐵木結(jié)構(gòu)的簡易碼頭，當(dāng)時只供軍用，故名棧橋。 低承臺樁基 高承臺樁基 1、安全等級：三、樁基設(shè)計原則 1）樁基的豎向承載力計算（基樁、群樁承載力計算）；2）樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗算；3）樁基抗震承載力驗算；4）承臺計算和樁身結(jié)構(gòu)計算；5）必要的驗算，如變形驗算。2、樁基計算內(nèi)容： 以下樁基應(yīng)進行變形驗算：1）樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物以及樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基的沉降驗算，并宜考慮上部結(jié)構(gòu)與樁基的相互作用。2）承受較大水平荷載或?qū)λ阶兾灰髧?yán)格的一級建筑樁基的水平變位驗算。3）對不允許出現(xiàn)裂縫或需限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺應(yīng)進行抗裂或裂縫寬度驗算。3、變形驗算： No結(jié)構(gòu)與地質(zhì)資料樁型、樁長、樁距確定樁數(shù)n=P/R樁基中基樁承載力驗算軟弱下臥層驗算實體深基礎(chǔ)驗算承臺設(shè)計沉降計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計步驟四、 第二節(jié)樁的類型承載性狀施工方法成型方式效應(yīng)材料形狀按尺寸軟土層按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，叫法不同。 一、按承載性狀分類Q=Qp+QsTipresistance,Skinfriction端承型樁主要由樁端承受極限荷載,樁不長,樁端土堅硬摩擦型樁主要由樁側(cè)壁與土的摩擦力承受極限荷載,樁長,深端承型樁摩擦型樁端承樁摩擦端承樁（嵌巖樁）摩擦樁端承摩擦樁 端承型樁摩擦型樁PsPsP 二、按材料：木樁、混凝土、鋼筋混凝土、鋼管（型鋼）樁、復(fù)合樁鋼筋混凝土：普通混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土（離心預(yù)制）、高強混凝土 三、按形狀按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)（分叉）樁、擴底樁、支盤樁、微型樁按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、X形樁 樁身 橫斷面 四、按尺寸按斷面(直徑）的大?。捍笾睆綐?d?800mm;小直徑樁：d?250mm；中等直徑樁：2503)；短樁：L≤15m；中長樁：15m80m??L/?（?：樁的特征長度） 六、按施工方法（成型方式效應(yīng)）施工方法—沉樁方法1預(yù)制樁Prefabricatedpile擠土樁，部分?jǐn)D土樁2現(xiàn)場灌注樁Castinplace非擠土樁，部分?jǐn)D土樁 1預(yù)制樁2現(xiàn)場灌注樁氣錘打入振動沉樁靜壓樁引孔,部分?jǐn)D土,大面積地面隆起不引孔,擠土樁成孔方法人工挖孔螺旋鉆正反循環(huán)—地下水以下泥漿護壁沖擊,夯擴,爆破沉管灌注澆注法省,易泥皮,虛土,斷樁水上水下其他離心,預(yù)應(yīng)力,工廠,現(xiàn)場 振動沉樁預(yù)制樁1－13mPilePoint 離心預(yù)應(yīng)力預(yù)制鋼筋混凝土 人工挖孔樁 廣州市亞洲大酒店人工挖孔樁 螺旋鉆 擴底樁人工挖孔擴孔樁（芝加哥法） UK英國1.0-3.0m0.6-0.9m英國是近代工業(yè)革命的發(fā)源地，正式名稱“聯(lián)合王國”，全稱“大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國（theUnitedKingdomofGreatBritainandNorthernIreland）” 爆破擴底樁 擠擴樁（支盤樁） 七、樁的質(zhì)量檢驗樁基礎(chǔ)---隱蔽工程（灌注樁）---縮頸、夾泥、斷樁、沉渣過厚。（1）開挖檢查：樁頂標(biāo)高、樁的位置（軸線）、樁頂質(zhì)量（完整性和混凝土強度）（2）抽芯法：在灌注樁身內(nèi)鉆孔（直徑100～150㎜），取混凝土芯樣進行觀測和單軸抗壓強度試驗，了解混凝土有無離析、空洞、樁底沉渣和夾泥等現(xiàn)象。（3）聲波透視法：俗稱小應(yīng)變測定法，檢測樁身完整性，即缺陷位置、程度。（4）動測法：俗稱大應(yīng)變測定法，檢測單樁承載力。（5）檢測數(shù)量：小應(yīng)變：灌注樁，100%，預(yù)制樁，50%大應(yīng)變：灌注樁，30%，預(yù)制樁，20% 第三節(jié)單樁承載力Bearingcapacityofasinglepile樁的承載力分析1.豎向承載力的組成摩阻力所需位移很小端阻力需要較大位移;不同階段二者分擔(dān)比不同Q/kNQsQpQS/mmQs樁側(cè)摩阻力Skin，ShaftfrictionQp樁端阻力端承力Point，endresistance 2.樁、土間力的平衡設(shè)樁身周長為u，從深度z處取一dz微段，由力的平衡條件有：設(shè)樁身橫截面面積為Ap，彈性模量為Ep，dz微段的變形為d?z，據(jù)虎克定律有：代入上式有： 二、樁側(cè)摩阻力和樁端阻力摩阻力的分布qs摩阻力u為樁的周長S0Sp各點位移Q軸向力NS0Sp 土的極限摩阻力影響因素----可用類似于土的抗剪強度的庫侖公式表達隨著深度增加,砂土中存在臨界深度超靜孔隙水壓力消散,土的觸變性打入預(yù)制樁,擠土使qs增加：(1)擠密(2)殘余應(yīng)力鉆孔預(yù)制樁,常使qs減少：(1)泥皮(2)應(yīng)力松弛但是也有水泥漿滲入土中使表面粗糙粘性土的摩阻力有時效性,其他施工因素 （3）樁的端承力常作為基礎(chǔ)承載力問題(太沙基解)太沙基梅耶霍夫型很小(1)很難達到整體破壞(2)端承力與深度有關(guān)(3)存在臨界深度 三、單樁的破壞形式屈曲破壞—取決于樁身的材料強度整體剪切破壞--取決于樁端土的支承力刺入破壞---取決于樁周土強度（土較硬）取決于上部結(jié)構(gòu)所能承受的極限沉降（土較軟） 土的極限端阻力影響因素與施工方法有關(guān)樁端充填粉土問題側(cè)摩阻力的方向？與土性有關(guān),存在臨界深度 1.負(fù)摩阻力的產(chǎn)生（樁側(cè)土體下沉必須大于樁的下沉）(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(4)濕陷性黃土遇水濕陷(5)砂土液化、凍土融解正摩阻負(fù)摩阻三、樁側(cè)負(fù)摩阻力 2.負(fù)摩擦力的確定(負(fù)摩阻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)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.lnNegative土位移Ss樁位移Sp-+摩阻力軸向力N 3、解決方法：1）通過計算預(yù)估下沉的沉降量。2）在預(yù)制樁表面涂一薄層瀝青。3）在樁土之間加一層土漿，減少摩擦力。（斑脫土漿） 特化性質(zhì)"膨潤土"是一種以蒙脫石為主要礦物成份的粘土巖,顏色為白色、淺黃色。膨潤土真有較強的吸濕性和膨脹性，可吸附8-15倍受歡迎于自身體積的水量，體積膨脹可達數(shù)位至30倍，在水介搟中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質(zhì)具有一定的粘滯能變性和潤滑性，有較強的陽離子交換能力，對各種氣體、液體、有機物質(zhì)有一定的吸附能力。最大吸附量可達5倍于自身的重量。它與水泥、細(xì)沙的摻合物具有可塑性和粘結(jié)性。用途膨潤土在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的市場，化肥、飼料、煉焦生產(chǎn)中用作粘結(jié)劑。塑料、橡膠生產(chǎn)中用作填充劑，農(nóng)藥生產(chǎn)中用作載體和殺菌劑，合成樹脂、油墨和油漆中用作防沉降助劑。顏料、涂料生產(chǎn)中用作觸變和增稠劑，日用化工產(chǎn)品中用作添加劑。醫(yī)藥生產(chǎn)中用作吸著劑或粘結(jié)劑，石油鉆井生產(chǎn)中用作潤滑劑，造紙和紡織生產(chǎn)中用作增白劑。 斑脫土泥漿泵是用來在內(nèi)孔壁形成涂層，同時在下套管時減少摩擦力。在砂土中鉆孔是必備設(shè)備。 第四節(jié)單樁豎向承載力的確定靜載荷試驗擬靜力法Osterberg法經(jīng)驗方法：靜力觸探經(jīng)驗公式混凝土R=??cfcAp鋼筋混凝土R=?（?cfcAp+fyAg）鋼筋抗壓強度設(shè)計值樁身材料 一、按樁身材料確定混凝土R=??cfcAp鋼筋混凝土R=?（?cfcAp+fyAg）鋼筋抗壓強度設(shè)計值 二、樁基現(xiàn)場測試的傳統(tǒng)方法（1）靜載試驗法獲得單樁承載力最可靠的方法錨樁反力梁次梁錨筋錨樁主梁千斤頂百分表基準(zhǔn)柱 錨樁桁架法,2400噸 樁頂試驗中 Osterberg法 Osterberg測樁法檢測鉆孔灌注樁單樁承載力的原理(圖1)，是在樁底預(yù)先放置一個直徑稍小于樁徑的，可上下膨脹的壓力室，試驗時給壓力室加壓，使樁身獲得向上的托力，同時樁端獲得向下的壓力，樁尖位移和樁身位移的量測采用分離獨立系統(tǒng)，儀表①通過連接在樁底部的細(xì)桿量測樁尖的向下位移量，儀表②量測樁身的向上位移量。因而分別直接測定樁側(cè)阻和端阻和相應(yīng)位移的關(guān)系，由此驗證樁的承載力是否滿足設(shè)計的要求。這是一種很巧妙的測樁方法，比傳統(tǒng)的靜載測樁法省力、省錢、省時，又比動測法直接可靠，利用樁的自重和摩阻力作為自錨反力，可得到很高的試驗荷載，這一點對于大型樁(墩)尤其意義重大。目前該方法在美國、加拿大、英國、日本及香港等地已有不少工程實際應(yīng)用的例子。已經(jīng)可測樁徑近2m的大型樁(墩)，試驗承載力達60MN，這是一般測樁法無法或很難做到的。對于端承力與側(cè)阻力不相等情況，也可通過調(diào)整樁澆筑深度及半徑加以解決。圖1Osterberg樁基載荷試驗原理 安裝鋼筋籠 安裝 多動式 (2)通過靜力載荷試驗確定極限承載力Qu◎判斷單樁豎向極限承載力Qu(各規(guī)范不同)如果有陡降點,取為Qu緩變曲線,取一定沉降s=40mm(40-60mm)24小時未穩(wěn)定,Sn對應(yīng)的荷載◎確定平均值(極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值),如離散太大,加一折減系數(shù)◎設(shè)計值R= 三、按靜力觸探法確定?、?：修正系數(shù)?--對粘性土、粉土去2/3，飽和砂土取1/2；?--粘性土砂性土qc,fsi：探頭的端阻與側(cè)阻Electricstaticcone注：雙橋靜力觸探混凝土預(yù)制樁 補充：單橋探頭當(dāng)根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗可按下式計算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+α·pskAp式中u—樁身周長；Ap----樁端面積；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(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（值應(yīng)結(jié)合土工試驗資料，依據(jù)土的類別、埋藏深度、排列順序，按圖折線取值；并注意修正）；li——樁穿越第i層土的厚度；α—樁端阻力修正系數(shù)。 注：圖中，直線A（線段gh）適用于地表下6m范圍內(nèi)的土層；折線B（線段oabc）適用于粉土及砂土土層以上（或無粉土及砂土土層地區(qū)）的粘性土；折線C（線段odef）適用于粉土及砂土土層以下的粘性土；折線D（線段oef）適用于粉土、粉砂、細(xì)砂及中砂。當(dāng)樁端穿越粉土、粉砂、細(xì)砂及中砂層底面時，折線D估算的值需乘以下表系數(shù)值；qsk-ps曲線 系數(shù)值≤57.5≥101.000.500.33注：①為樁端穿越的中密-密實砂土、粉土的比貫入阻力平均值；為砂土、粉土的下臥軟土層的比貫入阻力平均值；②采用的單橋探頭，圓錐底面積為15，底部帶7cm高滑套，錐角。 系數(shù)值樁入土深度（m）h<1515≤h≤30306d 一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)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2應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加3樁之間互相調(diào)節(jié)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4承臺可部分承受荷載 應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加 對于砂土?sp?1.0,粘性土?sp?1.0P234表8.17 二群樁基礎(chǔ)承載力計算對于3根以上,非端承樁的樁基礎(chǔ),要考慮群樁效應(yīng)；若承臺底面土體與承臺底不脫開，則考慮承臺承載能力（承臺效應(yīng)）。1單樁承載力設(shè)計值群樁效應(yīng)系數(shù)抗力分項系數(shù) 2關(guān)于承臺承載力問題承臺下土的承載力低于淺基礎(chǔ)承臺內(nèi)反力小于外圍,雙曲線分布在動力荷載下(鐵路橋梁);負(fù)摩擦力(地面下沉);端承樁;飽和軟土中沉入密集樁群等情況下不考慮承臺承載力。 ?承臺寬度的深度內(nèi)(?5m)地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值?B見235頁表8.18承臺內(nèi)外土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)234頁 三、群樁基礎(chǔ)中的基樁荷載驗算1.荷載效應(yīng)基本組合(1)中心荷載實際分布假設(shè)的分布FGr0建筑物重要性系數(shù)一級r0=1.1二級r0=1.0三級r0=0.9假設(shè)每個樁的荷載基樁承載力設(shè)計值G—承臺及其上回填土總自重設(shè)計值。 偏心豎向荷載——荷載線性分布假設(shè)MyMx987216345XYx7y7 2.地震作用效應(yīng)組合地震震害調(diào)查表明，不論樁周土類別如何，基樁豎向承載力均可提高25%，故：軸心荷載作用下N≤1.25R偏心荷載作用下N≤1.25RNmax≤1.5R可不考慮地震作用的情況,見教材236頁. 補充：假想實體深基礎(chǔ)承載力驗算當(dāng)單獨基礎(chǔ)n?9根,條形基礎(chǔ)m>2行；且Sa?6d時需要進行這一項驗算。?地基規(guī)范?規(guī)定Fl?G?B0A’(1)中心荷載(2)偏心荷載Wx,Wy假想實體基礎(chǔ)截面抵抗矩Mx,My假想基礎(chǔ)底面上的力矩 四軟弱下臥層的驗算1Sa?6d時—整體沖剪破壞FlB0t?z?G僅經(jīng)深度修正分項系數(shù)取1.65173頁按整體基礎(chǔ) FlB0t?z?GSa>6d時且硬持力層厚度與驗算單樁原理相同 五樁基沉降計算一般不計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，驗算樁端以下土沉降1.需要進行沉降計算：甲（1）級建筑物的建筑物樁基對沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層的乙（2）級建筑物樁基2.不需沉降計算的情況丙（3）級建筑物樁基s>6d樁距大于6倍樁徑n>9獨立基礎(chǔ)的m?2條形基礎(chǔ)某些單層工業(yè)廠房樁基 計算S′=?S′iS=??eS′?:沉降計算經(jīng)驗系數(shù)p239，?e:等效沉降系數(shù)，由于布氏解作用在彈性體表面，現(xiàn)在是作用在彈性體內(nèi)部。Fl?G?B0A’ 第六節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計一、設(shè)計內(nèi)容及步驟樁型、樁長和截面尺寸選擇樁型：上部結(jié)構(gòu)的型式、荷載、地質(zhì)條件、環(huán)境條件及當(dāng)?shù)氐氖┕l件和經(jīng)驗。截面尺寸：實心方樁邊長為300㎜～500㎜L=25～30m（現(xiàn)場預(yù)制）L≤12m（工廠預(yù)制） 樁端進入持力層的深度：粘性土、粉土≥2d，砂類土≥1.5d,碎石類土≥1d,當(dāng)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(fēng)化或中等風(fēng)化的巖體的最小深度≥0.5m.臨界深度:砂、礫臨界深度=（3～10）d（d為樁徑）粘性土、粉土臨界深度=（2～6）d 經(jīng)濟角度：沉管灌注樁最為經(jīng)濟，后為鉆孔灌注撞、沖孔灌注樁、人工挖孔樁、混凝土預(yù)制方樁、普通預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁、鋼管樁周邊環(huán)境: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。 二、樁數(shù)及樁位布置1.樁的根數(shù)n中心荷載作用（軸心受壓）：偏心荷載作用（偏心受壓） 2.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(chǔ)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：具體見下表規(guī)定 3.樁位布置布置原則：①各樁受力均勻，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；②偏心作用時，應(yīng)增加樁基橫截面的慣性矩，對群樁基礎(chǔ)，宜采用外密內(nèi)松的布置方式；③對橫墻下樁基，可在外縱墻之外設(shè)一至二根“探頭”樁；④在有門洞口的墻下布樁應(yīng)將樁設(shè)置在門洞的兩側(cè)。⑤樁在平面上可布置為：方形（或矩形）、三角形、多邊形、梅花形；條形基礎(chǔ)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)）形樁基外縱墻下"探頭"樁"探頭"樁架式承臺重墻下架式承臺樁 三、樁基承載力驗算***1.樁頂作用效應(yīng)計算中心荷載作用（軸心受壓）：式中：Fk----相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值。xFK+GK承臺底面 xyxixmaxymaxyiyMxKxFK+GKMyKHK承臺底面xixmaxyiymax偏心豎向力作用下：水平力作用下：***樁頂作用效應(yīng)均按荷載作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算。 當(dāng)基樁承受較大水平力，或為高承臺樁基時，樁頂作用效應(yīng)的計算應(yīng)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(jié)構(gòu)物樁基則常采用圓形或環(huán)形剛性承臺，當(dāng)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：xyxixmaxymaxyiyMxKxFK+GKMyKHK承臺底面xixmaxyiymax此樁受壓力最大 考慮地震作用效應(yīng)的樁基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：地震震害調(diào)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(shè)防區(qū)低承臺樁基，當(dāng)同時滿足下列條件時，計算樁頂作用效應(yīng)時可不考慮地震作用：（1）按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定可不進行天然地基和基礎(chǔ)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(dǎo)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(zhì)土。對位于8度和8度以上抗震設(shè)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(yīng)和樁身內(nèi)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力作用。 3.樁基軟弱下臥層承載力驗算當(dāng)樁端平面以下受力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時，應(yīng)進行下臥層的承載力驗算。根據(jù)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 GfkFK+GKFK+GKa0atSa-dσzσzσczσczqsia 式中：σz----相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值（KPa）σcz---軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力值（KPa）faz---軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（KPa） 的計算：①對樁距Sa≤6d及樁距Sa>6d、且硬持力層厚度t≥1/2（sa-d）cotθ的群樁基礎(chǔ)一般可作整體沖剪破壞考慮，計算公式： ②對樁距Sa>6d、且硬持力層厚度的群樁基礎(chǔ)，以及單樁基礎(chǔ)，應(yīng)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θ時，取b=de。qsia 地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級建筑物的樁基。體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計等級為乙級建筑物樁基。對沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基。摩擦型樁基。４．樁基礎(chǔ)沉降驗算需要進行沉降計算（樁基礎(chǔ)沉降的計算范圍）： 嵌巖樁、設(shè)計等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求的條形基礎(chǔ)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：單向壓縮分層總和法地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論．按實體深基礎(chǔ)（s≤6d）或其他方法(包括明德林應(yīng)力公式方法)計算： ５．樁基負(fù)摩阻力驗算群樁中任一基樁的下拉荷載： 樁基負(fù)摩阻力驗算：對于摩擦型基樁：①中性點以上側(cè)阻為零，按下式驗算：②當(dāng)土層不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時，尚應(yīng)將負(fù)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(cè)阻為零。 1.樁身混凝土強度應(yīng)滿足樁的承載力要求：fc—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值;Q—相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的單樁豎向力設(shè)計值;Ap—樁身的橫截面面積;ψc—樁工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取0.75,灌注樁取0.6～0.7(水下灌注樁或長樁時用低值)。四、樁身截面強度計算 2.樁混凝土等級、配筋要求（1）樁混凝土等級預(yù)制樁的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；灌注樁不應(yīng)低于C20；預(yù)應(yīng)力混凝土樁不應(yīng)低于C40。 （2）樁配筋要求——樁的主筋應(yīng)經(jīng)計算確定。預(yù)制樁鋼筋：主筋（縱向）應(yīng)按計算確定并根據(jù)斷面的大小及形狀選用4～8根直徑為14～25㎜的鋼筋。最小配筋率：打入式預(yù)制樁：ρmin≥0.8%，一般可為1%左右。靜壓法沉樁的預(yù)制樁：ρmin≥0.6%；主筋混凝土保護層應(yīng)≥30㎜。 箍筋直徑：6～8㎜，間距≤200㎜，在樁尖和樁頂處應(yīng)適當(dāng)加密（如圖所示）；用打入法沉樁時，樁頂2~3d范圍箍筋應(yīng)加密。直接受到錘擊的樁頂應(yīng)設(shè)置三層φ6@40～70㎜的鋼筋網(wǎng)，間距50㎜。樁尖所有主筋應(yīng)焊接在一根圓鋼上，或在樁尖處用鋼板加強。 預(yù)制樁的彎矩一般與樁的起吊、運輸、錘擊過程中的各種強度驗算有關(guān)。樁長在20m以下者，起吊時采用雙點起吊；在打樁架龍門吊立時，采用單點吊。吊點位置應(yīng)按吊點間的正彎矩和吊點處的負(fù)彎矩相等的條件確定。如圖所示，式中的q為樁單位長度的重力。K=1.3。預(yù)制樁施工階段驗算： 主筋為6～10根φ12～14，灌注樁鋼筋：ρmin≥0.2%~0.65%，小直徑樁取大值。箍筋直徑：6~8㎜，間距：200~300㎜，宜采用螺旋式箍筋，受水平荷載較大的樁基，樁頂3~5d范圍箍筋適當(dāng)加密。當(dāng)鋼筋籠長度超過4m，應(yīng)每隔2m左右設(shè)一道φ12~18焊接加勁箍筋。主筋混凝土保護層應(yīng)≥35㎜,水下灌注混凝土≥50㎜。 配筋長度要求：1）受水平荷載和彎矩較大的樁，配筋長度應(yīng)通過計算確定；2）樁基承臺下存在淤泥、淤泥質(zhì)土或液化土層時，配筋長度應(yīng)穿過淤泥、淤泥質(zhì)土或液化土層；3）坡地岸邊的樁、8度及8度以上地震區(qū)的樁、抗拔樁、嵌巖端承樁應(yīng)通長配筋；4）樁徑大于600mm的鉆孔灌注樁，構(gòu)造鋼筋的長度不宜小于樁長的2/3。 1、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。2、作用：是將樁聯(lián)結(jié)成一個整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺應(yīng)具有足夠的強度、剛度。1）外形尺寸及構(gòu)造外形尺寸：主要為平面尺寸，高度是通過抗沖切、抗剪切確定的。承臺的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式確定。通常，墻下樁基采用條形承臺梁；柱下樁基采用板式承臺（矩形或三角形）（如圖8-32所示）其剖面形狀可作成錐形、臺階形和平板形。五、承臺設(shè)計 承臺的平面尺寸和厚度：厚度：應(yīng)≥300㎜，寬度≥500㎜。平面尺寸：承臺邊緣至邊樁中心距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長，切邊緣挑出部分應(yīng)≥150㎜，對于條形承臺梁應(yīng)≥75㎜。樁頂嵌入長度：為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應(yīng)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(yīng)伸入承臺內(nèi)，其錨固長度宜≥30，對于抗拔樁基應(yīng)≥40。承臺混凝土強度等級：承臺的混凝土強度等級宜≥C15，采用Ⅱ級鋼筋時宜≥C20。2）構(gòu)造要求： 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≥，間距應(yīng)滿足100～200㎜；對于三樁承臺，應(yīng)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(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)[見圖]。鋼筋保護層厚度：臺底鋼筋的混凝土保護層厚度宜≥70㎜。當(dāng)有混凝土墊層時不應(yīng)小于40㎜，承臺梁的縱向主筋應(yīng)≥。 ①柱下多樁矩形承臺：計算截面應(yīng)取在柱邊和承臺高度變化處（杯口外側(cè)或臺階邊緣）(圖8-34）式中：Mx,My---垂直于x、y軸方向計算截面彎矩設(shè)計值；xi,yi---垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算距離；Ni----扣除承臺和承臺上土重設(shè)計值后,樁豎向凈反力設(shè)計值；當(dāng)不考慮承臺效應(yīng)時，則為第i根樁的豎向總反力設(shè)計值。計算公式：3、承臺正截面彎矩計算： ②柱下三樁三角形承臺計算截面應(yīng)在柱邊（圖8-35）按下式計算：當(dāng)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。③柱下或墻下條形承臺梁一般采用彈性地基梁方法計算。當(dāng)樁端持力層較硬且樁軸線不重合時，可視裝為不動支座，按連續(xù)梁計算。 承臺厚度計算：沖切及剪切條件確定，先按沖切計算，后按剪切驗算。承臺強度計算：受沖切、受剪切、局部承壓和受彎計算。（1）受沖切計算1）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(chǎn)生沖切破壞。其破壞方式分為沿柱邊的沖切和基樁對承臺的沖切（其中基樁對承臺的沖切主要為柱沖切破壞錐體以外的基樁，即單樁多為角樁對承臺的沖切作用）。4.承臺厚度和強度計算 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(yīng)的樁頂內(nèi)邊緣處（圖8.36）。 2）計算公式：承臺抗沖切承載力與沖切錐體有關(guān)，用沖跨比表示。式中：作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計值；承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值；沖切破壞錐體有效高度中線周長；承臺沖切破壞錐體的有效高度；沖切系數(shù)；柱下矩形承臺： 柱下矩形獨立承臺受柱沖切時可按下式計算（見圖8-36）：式中：由下式計算柱截面長、短邊尺寸；自柱長邊或短邊到最近樁邊的水平距離。 柱下矩形獨立承臺受柱沖切破壞錐體以外基樁即角樁沖切時驗算公式：式中：樁頂凈反力最大值；或計算同上，角樁內(nèi)邊緣至承臺邊緣的平行于x、y軸方向的距離；自柱長邊或短邊到最近樁邊的水平距離。 1）破壞特征：主要為柱（墻）荷載（最大）影響的剪切破壞，即柱與樁邊連線所形成的斜截面（圖8-37）。當(dāng)柱（墻）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。2）計算公式：柱下等厚度承臺的斜截面受剪承載力計算：?當(dāng)1.4≤?≤3.0時0.3≤?≤1.4時（2）受剪切計算 式中：斜截面的最大剪力設(shè)計值；混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；承臺計算截面處的計算寬度;承臺計算截面處的有效高度；剪切系數(shù)；計算截面的剪跨比，，，其中(圖8.38)為柱（墻）邊或承臺變階處至x,y方向計算一排樁的樁邊水平距離，當(dāng) （3）局部受壓計算對于柱下樁基承臺，當(dāng)混凝土強度等級低于柱的強度等級時，應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)驗算局部受壓承載力。（4）受彎計算同上 承臺設(shè)計小結(jié)承臺埋深要求(1)高承臺:由建筑物決定,如橋(過船),碼頭,沖刷深度(2)低承臺,確定基礎(chǔ)埋深?60cm建筑物要求地質(zhì)水文凍脹粘土2d砂土1.5d碎石1.0d?4d 承臺的尺寸和結(jié)構(gòu)形狀方,矩型,三角形,多邊形,圓形最小寬度?50cm最小厚度?30cm樁外緣距離承臺邊?15cm邊樁中心距離承臺邊?1.0d樁嵌入承臺大樁橫向荷載?10cm,小樁?5cm,鋼筋伸入承臺30d混凝土標(biāo)號?C15cm,保護層7cm?1.0d?15cm10cm 承臺的厚度的確定主要決定承臺的抗沖切和抗剪切沿柱邊的沖切,一般沿45o斜截面上產(chǎn)生拉裂,錐體破壞r0建筑物重要性系數(shù)一級r0=1.1二級r0=1.0三級r0=0.9Um沖切面中點周長??沖切系數(shù),ft混凝土抗拉強度F?45oh0 承臺角樁沖切驗算道理相同,見書上介紹N1角樁豎向力設(shè)計值??1x,?1y沖切系數(shù),ft混凝土抗拉強度Fh0aixaiyc1c2?45o 斜截面的剪切驗算axh0Vx=?Qi垂直X方向的斜截面上最大剪力設(shè)計值；??剪切系數(shù)；fc混凝土抗壓強度抗彎驗算-混凝土與結(jié)構(gòu)力學(xué),決定配筋bx No結(jié)構(gòu)與地質(zhì)資料樁型、樁長、樁距確定樁數(shù)n=P/R樁基中單樁承載力驗算軟弱下臥層驗算實體深基礎(chǔ)驗算承臺設(shè)計沉降計算樁基礎(chǔ)的設(shè)計步驟 工程實例某工程位于軟土地區(qū)，擬采用樁基礎(chǔ)。已知柱截面尺寸為：450mm×600mm，基礎(chǔ)頂面豎向荷載F=2300KN，彎矩M=400KN.m，水平方向剪力=120KN（位于室外自然地坪上），工程地質(zhì)勘查查明地基土層如下：①—Ⅰ.素填土：褐黃色，濕，稍密，含碎石及建筑垃圾。層厚1.10—1.30m，平均為1.23m。①—Ⅱ.粘土：褐黃色，濕，可塑。層厚0.60—0.90m，平均為0.78m，錐尖阻力qc：350—400Kpa；側(cè)摩阻力fs：20—30Kpa。②.淤泥：青灰色，飽水，流塑。層厚9.70—10.20m，平均9.97m。錐尖阻力qc：150—250Kpa；側(cè)摩阻力fs：4—8Kpa。③.含鈣質(zhì)結(jié)核粘土:濕，可塑，含少量鈣質(zhì)結(jié)核。層厚2.9—3.2m，平均為3.05m，錐尖阻力qc：160—230Kpa；側(cè)摩阻力fs：50—80Kpa。④.粘土：濕，可塑硬塑，層厚2.0—2.40m，平均為2.22m，錐尖阻力qc：300—400Kpa；側(cè)摩阻力fs：70—90Kpa。⑤.粉土：濕，中等密實，層厚0.10—1.00m，平均為0.78m，錐尖阻力qc：250—300Kpa；側(cè)摩阻力fs：50—70Kpa。⑥.粘土：濕，密實，層厚4.00—5.00m，平均為4.5m，錐尖阻力qc：320—400Kpa；側(cè)摩阻力fs：70—120Kpa。地下水位位于地表下2.0m，本工程室內(nèi)外高差為0.6m。土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下表。試設(shè)計此工程的樁基礎(chǔ)。