樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)講義（40頁(yè)清楚明了）

1、第15周5月31日星期三8.7 樁基礎(chǔ) 設(shè)計(jì) 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)力求選型恰當(dāng)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用，對(duì)樁和承臺(tái)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性；對(duì)地基有足夠的承載力和不產(chǎn)生過(guò)量的變形，其設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟如下：（1）進(jìn)行調(diào)查研究，場(chǎng)地勘察，收集有關(guān)資料；（2）綜合勘察報(bào)告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件等確定樁基持力層；（3）選擇樁材，確定樁的類(lèi)型、外形尺寸和構(gòu)造；（4）確定單樁豎向（和水平向）承載力設(shè)計(jì)值；（5）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量和平面布置形式；（6）根據(jù)樁的平面布置，初步擬定承臺(tái)的輪廓尺寸及承臺(tái)底的標(biāo)高；（7）驗(yàn)算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；（8）驗(yàn)算承臺(tái)尺寸及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；（9）必要

2、時(shí)驗(yàn)算樁基的整體承載力和沉降量，當(dāng)樁端下有軟弱下臥層時(shí)，驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力；（10）單樁設(shè)計(jì)繪制樁和承臺(tái)的結(jié)構(gòu)及施工祥圖。No結(jié)構(gòu)與地質(zhì)資料樁型、樁長(zhǎng)、樁距確定樁數(shù)n=P/R樁基中單樁承載力驗(yàn)算軟弱下臥層驗(yàn)算實(shí)體深基礎(chǔ)驗(yàn)算承臺(tái)設(shè)計(jì)沉降計(jì)算樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟1.收集設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)樁基之前必須具備各種資料：建筑物類(lèi)型及其規(guī)模、建筑場(chǎng)地及環(huán)境條件、巖土工程勘察報(bào)告、施工機(jī)具和技術(shù)條件、環(huán)境條件及當(dāng)?shù)貥痘墓こ探?jīng)驗(yàn)。 提出工程地質(zhì)勘察任務(wù)書(shū)時(shí)，勘察任務(wù)書(shū)和勘察報(bào)告應(yīng)符合勘察規(guī)范的一般規(guī)定和樁基工程的勘察要求。關(guān)于詳細(xì)勘察階段的勘探點(diǎn)布置，應(yīng)按要求考慮： 勘探深度布置1/31/2的勘探孔作為控制性孔

3、，且對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)的建筑樁基場(chǎng)地至少應(yīng)有3個(gè)控制性孔，安全等級(jí)為二級(jí)的建筑樁基應(yīng)不少于2個(gè)控制性孔?？刂菩钥讘?yīng)穿透樁端平面以下壓縮層厚度，一般性勘探孔應(yīng)深入樁端平面以下3m5m。 嵌巖樁鉆孔應(yīng)深入持力巖層不少于35倍樁徑；當(dāng)持力層較薄時(shí)，應(yīng)有部分鉆孔鉆穿持力巖層。巖溶地區(qū)應(yīng)查明溶洞、溶溝、溶槽、石筍等的分布情況。 在勘察深度范圍內(nèi)的每一地層，均應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)或 原位測(cè)試，以便提供設(shè)計(jì)所需參數(shù)。2. 樁的類(lèi)型、截面和樁長(zhǎng)的選擇 樁基設(shè)計(jì)首先就要根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型及層數(shù)、荷載情況、地層條件和施工能力。 確定預(yù)制樁或灌注樁的類(lèi)別、樁的截面尺寸和長(zhǎng)度、樁端持力層、確定樁的類(lèi)型。 樓層；荷載：10層以下建筑

4、物：樁基直徑500mm左右的灌注樁和邊長(zhǎng)為400mm預(yù)制樁；1020層：用直徑800mm1000mm灌注樁和邊長(zhǎng)為450mm500mm預(yù)制樁；2030層：用直徑大于1200mm的鉆（沖、挖）孔灌注樁和邊長(zhǎng)大等于500mm550mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和大直徑鋼管樁。樓層更高的高層建筑采用的挖孔灌注樁。 當(dāng)土中存在大孤石、廢金屬以及花崗殘積層中未風(fēng)化的石英巖脈時(shí)，預(yù)制樁難以穿越；當(dāng)土層分布很不均勻時(shí)，混凝土預(yù)制樁的預(yù)制長(zhǎng)度較難掌握；在場(chǎng)地土層分布比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁比較合理。 確定樁長(zhǎng)的關(guān)鍵在于選擇樁端持力層。堅(jiān)實(shí)土層最適宜作為樁端持力層。對(duì)于10層以下的房屋

5、，如在樁端可達(dá)的深度內(nèi)無(wú)堅(jiān)硬土層時(shí)，也可選擇中等強(qiáng)度的土層作為持力層。 3.樁的數(shù)量和布置樁的根數(shù)初步估算樁的根數(shù)時(shí)，先不考慮群樁效應(yīng)，確定單樁承載力設(shè)計(jì)值 R 后，可估算樁的數(shù)目。樁基為軸心受壓時(shí)，樁數(shù) n 應(yīng)滿(mǎn)足下式要求： F作用在承臺(tái)上的軸向壓力設(shè)計(jì)值； G承臺(tái)及其上方填土的重力； R單樁署向承載力設(shè)計(jì)值。 偏心受壓時(shí)，對(duì)于偏心距固定的樁基，如果樁的布置使得群樁橫截面的重心與荷載合力作用點(diǎn)重合，則仍可按上式估算樁數(shù)，否則，樁的根數(shù)應(yīng)按上式確定的增加10%20%。 對(duì)樁數(shù)超過(guò)3根的非端承樁基礎(chǔ)，應(yīng)按8.5式求得樁基承載力設(shè)計(jì)值后重新估算樁數(shù)，如有必要，還要通過(guò)樁基軟弱下臥層承載力和樁基沉降

6、驗(yàn)算才能最終確定。 達(dá)到基巖面或堅(jiān)實(shí)土層的端承型樁。主要按最后貫入度控制，要求各樁的貫入度比較接近。大直徑的鉆孔樁則以取出的巖屑為主、結(jié)合鉆進(jìn)速度等來(lái)確定施工樁長(zhǎng)。 在確定樁的類(lèi)型和幾何尺寸后，應(yīng)初步確定承臺(tái)底面標(biāo)高，以便計(jì)算單樁承載力。 承臺(tái)底面的標(biāo)高根據(jù)樁的受力情況，樁的剛度和地形、地質(zhì)、水流、施工等條件確定。承臺(tái)低時(shí)穩(wěn)定性好，但在水中施工難度較大，因此可用于季節(jié)性河流，沖刷小的河流或岸灘上的墩臺(tái)及旱地上的其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)。 承受水平荷載的樁基，在確定樁數(shù)時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)樁的水平承載力的要求。此時(shí)，可取各單樁水平承載力之和作為樁基的水平承載力設(shè)計(jì)值。 安全樁的間距太大會(huì)增加承臺(tái)的體積和用料，太

7、小則使樁基（摩擦型）的沉降量增加，給施工造成困難。樁的最小間距應(yīng)符合表8.20 的規(guī)定。對(duì)于大面積群樁，尤其是擠土樁，樁的最小中心距宜按表列值適當(dāng)加大。 樁在平面內(nèi)可以布置成梅花形、方形網(wǎng)格或三角形網(wǎng)格的形式，也可采用不等距排列。樁基中各樁受力比較均勻，群樁橫截面的重心應(yīng)與荷載合 力的作用點(diǎn)重合或接近。樁的平面布置上部結(jié)構(gòu)的荷載有幾種不同的組合時(shí)，承臺(tái)底面上的荷載合力作用點(diǎn)將發(fā)生變化，此時(shí)，可使群樁橫截面重心位于合力作用點(diǎn)變化范圍之內(nèi)，并盡量接近最為不利的合力作用點(diǎn)位置。 在有門(mén)洞的墻下布樁時(shí)，應(yīng)將樁設(shè)置在門(mén)洞的兩側(cè)。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，即多布設(shè)在柱、墻

8、下以減小梁和板中的樁數(shù)。鋼筋混凝土預(yù)制樁（1）鋼筋混凝土預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度應(yīng)不低于C30。（2）配筋率min一般為1%左右，一般按截面的形狀和大小采用48根直徑12mm15mm的鋼筋（邊長(zhǎng)30mm以下者用4根）。箍筋直徑采用6mm8mm，間距不大于200mm，在樁尖和樁頂處密。（3）主筋的保護(hù)層一般取35mm，在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可起吊、搬運(yùn)。為方便吊裝、運(yùn)輸，預(yù)制樁身時(shí)需設(shè)置吊環(huán)，支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在設(shè)計(jì)的吊點(diǎn)處。4. 樁身截面強(qiáng)度計(jì)算（4）預(yù)制樁的截面通常為圓形、方形的實(shí)心截面、圓柱 體的空心截面。（5）根據(jù)施工和運(yùn)輸條件考慮樁身的分節(jié)，一般樁長(zhǎng)超過(guò)25m30m時(shí)需要接樁，樁的接頭不宜超

9、過(guò)兩個(gè)?；炷凉嘧?灌注樁的混凝土強(qiáng)度一般不得低于C15，水下澆筑灌注樁的混凝土強(qiáng)度不得低于C20。 素混凝土樁宜采用的坍落度為60mm80mm，當(dāng)樁身配有鋼筋時(shí)，坍落度可適當(dāng)加至80mm100mm，水下澆筑混凝土的坍落度宜采用180mm220mm。為保證鋼筋骨架有一定的剛性，其主筋不宜過(guò)細(xì)過(guò)少，通常鋼筋直徑不小于12mm，配筋率不小于0.2%。（1）樁身受彎則不宜小于0.4%，主筋錨入承臺(tái)的長(zhǎng)度應(yīng)大于鋼筋直徑的30倍；（2）主筋的保護(hù)層厚度應(yīng)35mm，水下澆筑時(shí)，主筋的保護(hù)層厚度應(yīng)50mm； （3）箍筋一般采用螺旋式箍筋，直徑應(yīng)6mm，間距為200300mm。預(yù)制樁在吊運(yùn)和吊立時(shí)由自重產(chǎn)生

10、的彎矩與吊點(diǎn)的 數(shù)量和位置有關(guān)。 長(zhǎng)20m以下的樁一般采用雙吊點(diǎn)；在打樁架龍門(mén)吊立時(shí)，采用 單吊點(diǎn)。吊點(diǎn)位置:按吊點(diǎn)間的正彎矩和吊點(diǎn)處的負(fù)彎矩相等的條件取定， 相應(yīng)的吊點(diǎn)位置和截面最大彎矩的計(jì)算公式如圖示。 Q樁單位長(zhǎng)度的重力； K考慮在吊運(yùn)過(guò)程中 樁可能受到的沖撞和振動(dòng)而取的動(dòng)力系數(shù)， 一般為1.5。樁在運(yùn)輸或堆放時(shí)的支點(diǎn)應(yīng)放在起吊點(diǎn)處。計(jì)算表明：普通混凝土樁的配筋常由起吊和吊立的強(qiáng)度計(jì)算控制。 樁端全截面進(jìn)入持力層的深度：對(duì)于粘性土、粉土進(jìn)入的深度不宜小于2倍樁徑；對(duì)砂類(lèi)土不宜小于1.5倍樁徑，對(duì)碎石類(lèi)土，不宜少于1倍樁徑。當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，樁基以下硬持力層厚度不宜小于4d，當(dāng)硬持力層較

11、厚且施工條件許可時(shí)，樁端全截面進(jìn)入持力層深度宜達(dá)到樁端阻力的臨界深度。 嵌巖樁或端承樁樁底下3倍樁徑范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)軟弱夾層、斷裂帶、洞穴和空隙分布。這對(duì)于荷載很大的柱下單樁（大直徑灌注樁）是至關(guān)重要的。巖層表面往往起伏不平，且常有隱伏的溝槽。尤其有可溶性的碳酸巖類(lèi)分布區(qū)，溶槽石牙密布，此時(shí)樁端可能坐落在巖面隆起的斜面上而導(dǎo)致滑動(dòng)。 1.收集設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)樁基之前必須具備各種資料：建筑物類(lèi)型及其規(guī)模、建筑場(chǎng)地及環(huán)境條件、巖土工程勘察報(bào)告、施工機(jī)具和技術(shù)條件、環(huán)境條件及當(dāng)?shù)貥痘こ探?jīng)驗(yàn)。 在提出工程地質(zhì)勘察任務(wù)書(shū)時(shí)，必須說(shuō)明擬議中的樁基方案?？辈烊蝿?wù)書(shū)和勘察報(bào)告應(yīng)符合勘察規(guī)范的一般規(guī)定和樁基工程的勘察要

12、求。其中關(guān)于詳細(xì)勘察階段的勘探點(diǎn)布置，應(yīng)按下列要求考慮： 5. 承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)是樁基礎(chǔ)的一個(gè)重要組成部分。 其作用是將各基樁聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，并將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給各樁。 承臺(tái)的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：確定平面尺寸、厚度、與樁的連接及配筋等。一般先按要求：初步擬定各項(xiàng)內(nèi)容的尺寸和數(shù)量，經(jīng)各項(xiàng)驗(yàn)算后確定，或經(jīng)修改直到滿(mǎn)足要求。 樁基承臺(tái)可分為柱下獨(dú)立承臺(tái)，柱下或墻下條形承臺(tái)，以及筏板承臺(tái)和箱形承臺(tái)。 承臺(tái)設(shè)計(jì)包括的材料及強(qiáng)度等級(jí)、幾何形狀及其尺寸確定、承臺(tái)結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算等內(nèi)容。并使其構(gòu)造滿(mǎn)足一定的要求。柱下獨(dú)立承臺(tái)樁 基 礎(chǔ)墻下承臺(tái)樁基礎(chǔ)柱下條形承臺(tái)樁基礎(chǔ)井格承臺(tái)樁基礎(chǔ)筏板承臺(tái)樁基礎(chǔ)環(huán)形承臺(tái)樁基礎(chǔ)箱形承臺(tái)樁基

13、礎(chǔ) 樁端持力層 要求樁端進(jìn)入持力層一定深度，樁端下持力層留有一定厚度承臺(tái)埋深要求： (1)高承臺(tái):由建筑物決定,如 橋(過(guò)船),碼頭,沖刷深度 (2)低承臺(tái),確定基礎(chǔ)埋深 60 cm 建筑物要求 地質(zhì)水文 凍脹粘土 2d砂土 1.5d碎石 1.0d 4d 當(dāng)承臺(tái)埋于凍脹土層中時(shí)，為了避免由于土的凍脹引起樁基的損壞，承臺(tái)底面應(yīng)位于冰凍線(xiàn)以下不少于0.25m； 對(duì)于常年有流水、沖刷較深，或水位較高，施工排水困難，在受力條件允許時(shí)應(yīng)盡可能采用高承臺(tái)。 承臺(tái)如在水中、在有流冰的河道，承臺(tái)底面應(yīng)位于最 低冰層底面以下不少于0.25m； 在有其它漂流物或通航的河道，承臺(tái)也應(yīng)適當(dāng)放低，以保證基樁不會(huì)直接受

14、到撞擊，否則應(yīng)設(shè)置防撞裝置。 5.1承臺(tái)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 500mm最小厚度 300mm樁外緣距離承臺(tái)邊 150mm 邊樁中心距離承臺(tái)邊 1.0d樁嵌入承臺(tái)大樁橫向荷載 100mm, 小樁50mm, 鋼筋伸入承臺(tái)30d 混凝土標(biāo)號(hào)C15, 保護(hù)層70mm 1.0d15cm10 cm5. 2承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算 取計(jì)算截面柱下多樁矩形承臺(tái)彎矩的計(jì)算截面：柱邊和承臺(tái)高度變化處，并按下式計(jì)算： Mx、My垂直X軸和Y軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值； xi、yi垂直Y軸和X軸方向自樁軸線(xiàn)到相應(yīng)計(jì)算 截面的距離； Ni扣除承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值后 第I 樁豎向凈反力設(shè)計(jì)值；當(dāng)不考慮承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，則為 I樁豎向總反力設(shè)計(jì)值。柱下三樁三角形承臺(tái)彎矩的計(jì)算截面應(yīng)?。?在柱邊按下式計(jì)算：對(duì)于計(jì)算彎矩截面不與主筋方向正交時(shí)，須對(duì)主筋方向進(jìn)行換算。5.3 承臺(tái)的厚度的確定5.3.1主要決定承臺(tái)的抗沖切和抗剪 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(jí) r0 =1.1二級(jí) r0 =1.0三級(jí) r0 =0.