樁基工程之樁基承載力評定培訓講義

7-2-10樁基承載力評定7-2-10-1按土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁的承載力1．一般直徑單樁豎向極限承載力特征值，可按下式計算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣqsikli＋qpkAp（7-36）式中Qsk——單樁總極限側(cè)阻力特征值；Qpk——單樁總極限端阻力特征值；U——樁身周長；qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力特征值，如無當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表7-101取值；li——樁穿越第i層土的厚度；qpk——極限端阻力特征值，如無當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表7-102取值；Ap——樁端面積。樁的極限側(cè)阻力特征值qsik（kPa）表7-101土的名稱土的狀態(tài)混凝土預制樁水下鉆（沖）孔樁樁沉管灌筑樁干作業(yè)鉆孔樁填土20~2818~2615~2218~26淤泥11~1710~169~1310~16淤泥質(zhì)土20~2818~2615~2218~26粘性土IL＞121~3620~3416~2820~340.75＜IL≤≤136~5034~4828~4034~480.50＜IL≤≤0.7550~6648~6440~5248~620.25＜IL≤≤10.566~8264~7852~6362~760＜IL≤0.2582~9178~8863~7276～86IL≤091~10188~9872~8086~96紅粘土0.7＜aw≤1113~3212~3010~2512~300.5＜aw≤00.732~7430~7025~6830~70粉土e＞0.922~4422~4016~3220~400.75≤e≤00.942~6440~6032~5040~60e＜0.7564~8560~8050~6760~80細粉砂稍密22~4222~4016~3220~40中密42~6340~6032~5040~60密實63~8560~8050~6760~80中砂中密54~7450~7242~5850~70密實74~9572~9058~7570~90粗砂中密74~9574~9558~7570~90密實95~11695~11675~9290~110礫砂中密、密實116~138116~13592~110110~130注：1．對于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土，不計算其側(cè)阻力；2．a(chǎn)w為含水量，aw＝w/wL；3．對于預制樁，根據(jù)土層埋深h，將qsik乘以下表修正系數(shù)。土層埋深h（m）≤51020≥30修正系數(shù)0.81.01.11.2樁的極限端阻力特征值qpk（kPa）表7-102土的名稱樁型土的狀態(tài)預制樁入土深度（m）水下鉆（沖）孔樁樁入土深度（m）h≤99＜h≤1616＜h≤30h＞3051015h＞30粘性土0.75＜IL≤≤1210~840630~130001100~170001300~19000100~150150~250250~300300~4500.50＜IL≤≤0.75840~170001500~210001900~250002300~32000200~300350~450450~550550~7500.25＜IL≤≤0.501500~230002300~300002700~360003600~44000400~500700~800800~900900~100000＜IL≤0.252500~380003800~510005100~590005900~68000750~8501000~120001200~140001400~16000粉土0.75＜e≤00.9840~170001300~210001900~270002500~34000250~350300~500450~650650~850e＜0.751500~230002100~300002700~360003600~44000550~800650~900750~10000850~10000粉砂稍密800~160001500~210001900~250002100~30000200~400350~500450~600600~700中密、密實1400~220002100~300003000~380003800~46000400~500700~800800~900900~11000細砂中密、密實2500~380003600~480004400~570005300~65000550~650900~100001000~120001200~15000中砂中密、密實3600~510005100~630006300~720007000~80000850~9501300~140001600~170001700~19000粗砂中密、密實5700~740007400~840008400~950009500~103301400~150002000~220002300~240002300~25000礫砂中密、密實6300~1055001500~25000角礫、圓礫中密、密實7400~1166001800~28000碎石、卵石中密、密實8400~1277002000~30000土的名稱樁型土的狀態(tài)沉管灌筑樁入土深深度（m）干作業(yè)鉆孔樁入土土深度（m）51015＞1551015粘性土0.75＜IL≤≤1400~600600~750750~100001000~14000200~400400~700700~9500.50＜IL≤≤0.75670~110001200~150001500~180001800~20000420~630740~950950~120000.25＜IL≤≤0.501300~220002300~270002700~300003000~35000850~110001500~170001700~190000＜IL≤0.252500~290003500~390004000~450004200~500001600~180002200~240002600~28000粉土0.75＜e≤00.91200~160001600~180001800~210002100~26000600~100001000~140001400~16000e＜0.751800~220002200~250002500~300003000~350001200~170001400~190001600~21000粉砂稍密800~130001300~180001800~200002000~24000500~9001000~140001500~17000中密、密實1300~170001800~240002400~280002800~36000850~100001500~170001700~19000細砂中密、密實1800~220003000~340003500~390004000~490001200~140001900~210002200~24000中砂中密、密實2800~320004400~500005200~550005500~700001800~200002800~300003300~35000粗砂中密、密實4500~500006700~720007700~820008400~900002900~320004200~460004900~52000礫砂中密、密實5000~840003200~53000角礫、圓礫中密、密實5900~92000碎石、卵石中密、密實6700~100000注：1．砂土和碎石類土中樁的極限端阻力取值，要綜合考慮土的密實度，樁端進入持力層的深度比hb/d（hb為樁端進入持力層的深度，d為樁徑），土愈密實，hb/d愈大，取值愈高；2．表中沉管灌筑樁系指帶預制樁尖沉管灌筑樁。2．大直徑（d≥800mm）單樁豎向極限承載力特征值，可按下式計算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣψsiqsiklsi＋ψpqpkAp（7-37）式中qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力特征值，如無當?shù)亟?jīng)驗值時，可按表12-131取值，對于擴底變截面以下不計側(cè)阻力；qpk——樁徑為800mm的極限端阻力特征，可采用深層載荷板試驗確定；當不能進行深層載荷板試驗時，可采用當?shù)亟?jīng)驗值或按表7-101取值，對于干作業(yè)（清底干凈）可按表7-103取值；ψsi、ψp——大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應系數(shù)，按表7-104取值。對于混凝土護壁的大直徑挖孔樁，計算單樁豎向承載力時，其設(shè)計樁徑取護壁外直徑。U、lsi、Ap符號意義同上。干作業(yè)樁（清底干凈，D＝800mm）極限端阻力特征值qpk（kPa）表7-103土名稱狀態(tài)粘性土0.25＜IL≤≤10.7550＜IL≤0.25IL≤0800~180001800~240002400~30000粉土0.75＜e≤00.9e≤0.751000~150001500~20000砂土、碎石類土稍密中密密實粉砂500~700800~110001200~20000細砂700~110001200~180002000~25000中砂1000~200002200~320003500~50000粗砂1200~220002500~350004000~55000礫砂1400~240002600~400005000~70000圓礫、角礫1600~300003200~500006000~90000卵石、碎石2000~300003300~500007000~110000注：1．Qpk取值宜考慮樁端持力層土的狀態(tài)及樁進入持力層的深度效應，當進入持力層深度hb為hb≤D，D＜hb＜4D，hb≥4D；Qpk可分別取較低值、中值、較高值；2．砂土密實度可根據(jù)標貫擊數(shù)N判定，N≤10為松散，10＜N≤15為稍密，15＜N≤30為中密，N＞30為密實；3．當對沉降要求不嚴時，可適當提高qpk值。大直徑灌注樁側(cè)阻力及端阻力尺寸效應系數(shù)ψsi、ψp表7-104土類別粘性土、粉土砂土、碎石類土ψsi1ψp注：表中D為樁端直徑。7-2-10-2按單樁的靜載試驗確定承載力1．荷載-沉降（Q-s）關(guān)系曲線圖的繪制（圖7-119）其橫坐標為荷載Q（kN），以1cm代表5kN；縱坐標為沉降s（mm），以1cm代表1cm；用于爆擴樁；以1cm代表1mm，用于灌筑樁或預制樁。圖中應標明試樁的構(gòu)造尺寸和地質(zhì)剖面以及各層土的物理力學指標。圖7-119樁靜載試驗的荷載-沉降（Q-s）曲線1-第一拐點；2-第二拐點2．承載力特征值的確定（1）單樁豎向極限承載力Qu可按下列方法綜合分析確定：1）根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定極限承載力：對于陡降型Q-s曲線，取發(fā)生明顯陡降起始點的荷載為極限荷載；2）根據(jù)沉降量確定極限承載力：對于緩變型Q-s曲線，一般可取s＝40mm對應的荷載值；對于大直徑可取s＝0.03~0.06D（D為樁端直徑，大樁徑取低值，小樁徑取高值）所對應的荷載值；對于細長樁（l/d＞80）可取s＝60~80mm對應的荷載值作為極限荷載；3）根據(jù)沉降隨時間的變化特征確定極限承載力：繪出各級荷載作用下的s-lgt曲線如圖7-120所示。在樁達到破壞以前某級荷載所繪出的s-lgt曲線保持直線關(guān)系，如a~d，其斜率表明樁的沉降速率。當樁達到破壞時，s-lgt曲線急劇變陡，如e~h，其中從f線起曲折比較明顯。在該級荷載下，沉降速率驟增，尾部出現(xiàn)明顯的向下彎曲，表明土中塑性變形急劇發(fā)展，因此f線為樁的破壞標志，可取其前一級荷載（即e所對應的荷載），定為極限荷載。圖7-120樁靜載試驗的沉降-時間對數(shù)（s-lgt）曲線（2）單樁豎向承載力特征值的取值，按參加統(tǒng)計的試樁數(shù)取試驗求得的極限荷載的平均值，并要求其極差不得超過平均值的30％，可取其平均值的一半為單樁承載力特征值Quk；若樁數(shù)為3根及3根以下的柱下承臺，取最小值為其極限承載力Qu。當極差超過時，應查明原因，必要時宜增加試樁數(shù)。（3）對于爆擴樁和摩擦樁，除按上述方法確定Qu外，還要按樁的沉降確定Qu值。即在Q-s曲線上取s/D＝1.5%（爆擴樁）或s/d＝3%（直徑小于50cm的摩擦樁）所對應的荷載作為Qu，然后取兩個Qu中的較低值作為單樁的承載力特征值。（4）最后確定單樁豎向承載力，一般情況下單樁豎向承載力值按1.2倍特征值確定。對樁數(shù)為3根及3根以下的柱臺，取1.1倍特征值為設(shè)計值。7-2-10-3按樁的抗拔試驗確定抗拔承載力抗拔力的大小取決于樁的埋置深度、土層的抗剪強度、樁的直徑（擴大頭直徑）等因素。按抗拔荷載試驗結(jié)果，繪出荷載-變形（U-Δ）曲線圖（圖7-121）。圖7-121抗拔試驗的荷載-變形（U-△）曲線圖一般有三個階段的情況：第一階段荷載較小，曲線變化平緩，呈直線或近似直線上升。第二階段荷載增大，土體開始出現(xiàn)塑性變形，表現(xiàn)出不太明顯的轉(zhuǎn)折后，上升坡度增大。第三階段荷載達到最大值，土體被帶動，變形（拔伸量）成倍增加，土體受剪破壞。單樁豎向抗拔極限承載力的判定：（1）對于陡變形U-△曲線，取陡升起始點荷載為極限荷載；（2）對于緩變形U-△曲線，根據(jù)上拔量和△-lgt曲線變化綜合判定，即△-lgt曲線尾部顯著彎曲的前一級荷載為極限荷載。7-2-10-4按樁的水平荷載試驗確定水平承載力按水平靜載荷試驗記錄可繪制樁頂水平荷載-時間-位移（H0-T-x0）曲線（圖7-122）,或繪制水平力-位移（H0-x0）曲線（圖7-123）及水平力-位移梯度（H0=△x0/△H0）曲線（圖7-124），或水平力-位移雙對數(shù)（1gH0-lgx0）曲線，當具有樁身應力測量資料時，尚可繪制應力沿樁身分布和水平荷載與最大彎矩截面鋼筋應力（H0-σg）曲線（圖7-125）。圖7-122單樁H0-T-x0曲線圖7-123單樁H0-x0曲線圖7-124單樁H0-△x0/△H0曲線圖7-125單樁H0-σg曲線從以上曲線可求出單樁的水平臨界荷載和極限荷載。1．單樁水平臨界荷載Hct，即相當于樁身開裂，受拉區(qū)混凝土明顯退出工作前的樁頂最大水平荷載，按下列方法綜合確定：（1）取H0-T-x0曲線（H0-x0曲線）出現(xiàn)突變（相同荷載增量條件下，出現(xiàn)比前一級明顯增大的位移增量）點的前一級荷載（圖7-122、圖7-123）為水平臨界荷載。（2）取H0－△x0/△H0曲線第一直線段的終點所對應的荷載（圖7-124）為水平臨界荷載。（3）取H0-σg曲線第一突變點對應的荷載（圖7-125）為水平臨界荷載。2．單樁水平極限荷載Hu是相當于樁身應力達到強度極限時的樁頂最大水平荷載，可根據(jù)下列方法綜合確定：（1）取H0-T-x0曲線（H0-x0曲線）明顯陡降的前一級荷載（圖7-122、圖7-123）為極限荷載。（2）取H0－△x0/△H0曲線第二直線段終點對應的荷載（圖7-123）為極限荷載。（3）取樁身折斷或鋼筋應力達到流限的前一級荷載（圖7-125）為極限荷載。對于樁身配筋率小于0.65%的灌筑樁，可取單樁水平靜載試驗的臨界荷載為單樁水平承載力特征值Rh。對于混凝土預制樁、樁身全截面配筋率不小于0.65％的灌筑樁，可根據(jù)靜載試驗結(jié)果取地面處水平位移為10mm（對于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所對應的荷載為單樁水平承載力特征值Rh。7-2-11打（沉）樁施工的安全技術(shù)措施1．打樁前，應對鄰近施工范圍內(nèi)的原有建筑物、地下管線等進行檢查，對有影響的工程，應采取有效的加固措施或隔振措施，以確保施工安全。2．機具進場要注意危橋、陡坡、陷地和防止碰撞電桿、房屋等，以免造成事故。3．打樁機行走道路必須平整、堅實，必要時宜鋪設(shè)道渣，經(jīng)壓路機碾壓密實。場地四周應挖排水溝以利排水，保證移動樁機時的安全。4．在施工前應先全面檢查機械，發(fā)現(xiàn)有問題時及時解決，檢查后要進行試運轉(zhuǎn)，嚴禁帶病作業(yè)。機械操作必須遵守安全技術(shù)操作要求，由專人操作，并加強機械的維護保養(yǎng)，保證機械各項設(shè)備和部件、零件的正常使用。5．吊裝就位時，起吊要慢，拉住溜繩，防止樁頭沖擊樁架，撞壞樁身；加強檢查，發(fā)現(xiàn)不安全情況，及時處理。6．在打樁過程中遇有地坪隆起或下陷時，應隨時對機架及路軌調(diào)平或墊平。7．機械司機，在施工操作時要集中精力，服從指揮信號，不得隨便離開崗位，并經(jīng)常注意機械運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時糾正。要防止機械傾斜、傾倒，樁錘不工作時，突然下落等事故的發(fā)生。8．打樁時樁頭墊料嚴禁用手撥正，不要在樁錘未打到樁頂即起錘或過早剎車，以免損壞樁機設(shè)備。9．鉆孔灌筑樁在已鉆成的孔尚未澆筑混凝土前，必須用蓋板封嚴；鋼管樁打樁后必須及時加蓋臨時樁帽；預制混凝土樁送樁入土后的樁孔，必須及時用砂子或其他材料填灌，以免發(fā)生人身事故。10．沖抓錐或沖孔錘操作時，不準任何人進入落錘區(qū)施工范圍內(nèi)，以防砸傷。11．成孔鉆機操作時，注意鉆機安定平穩(wěn)，以防止鉆架突然傾倒或鉆具突然下落而發(fā)生事故。12．施工現(xiàn)場的一切電源、電路的安裝和拆除必須由持證電工操作；電器必須嚴格接地、接零和使用漏電保護器。13．人工挖孔樁尚應采用以下特殊安全措施：（1）人工挖孔樁孔內(nèi)必須設(shè)置應急軟爬梯供人員上下井，使用的電葫蘆、吊籠等應安全可靠并配有自動卡緊保險裝置，不得使用麻繩和尼龍繩吊掛或腳踏井壁凸緣上下。電葫蘆宜用按鈕式開關(guān)，使用前必須檢驗其安全起吊能力。（2）每日開工前必須檢測井下有毒有害氣體，并應有足夠的安全防護措施。樁孔開挖深度超過10m時，應有專門向井下送風設(shè)備，風量不宜少于25L/s。（3）孔口四周必須設(shè)置護欄，一般加0.8m高圍欄圍護。（4）挖出的土石方應及時運離孔口，不得堆放在孔口四周lm范圍內(nèi)，機動車輛的通行不得對井壁的安全造成影響。（5）挖孔樁各孔內(nèi)用電必須分閘，嚴禁一閘多用?？咨想娎|必須架空2.0m以上，嚴禁拖地和埋壓土中，孔內(nèi)電纜、電線必須有防磨損、防潮、防斷等措施。照明應采用安全礦燈或12V以下的安全燈。并遵守《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ46-88）的規(guī)定。主要參考文獻1江正榮編著．建筑施工工程師手冊（第二版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，20022顧曉魯，錢鴻縉等主編．地基與基礎(chǔ)（第二版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，19933《地基處理手冊》編寫委員會．地基處理手冊．北京：中國建筑工業(yè)出版社，19884巖土工程施工方法編寫組．巖土工程施工方法．沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，19905郭繼武編．地基與基礎(chǔ)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，19866張述勇，郭秋生編．土力學及地基基礎(chǔ)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，19937周漢榮主編．土力學地基與基礎(chǔ)．武漢：武漢工業(yè)大學出版社，19938葉書麟，韓杰等編著．地基處理與托換技術(shù)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，19949盧肇鈞，曾國熙等編．地基處理新技術(shù)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，198910中國建筑科學研究院主編．建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-91）．北京：中國計劃出版社，199211張永鉤．強夯法的發(fā)展和推廣應用的幾點建議．施工技術(shù)，1993（9）12江正榮．強夯加固濕陷性黃土及軟弱地基的試驗與應用．有色冶金建筑，1991（2）13甘興友．鋼冷軋板廠房承載板地坪粉煤灰填筑施工．有色冶金建筑，1992（1）14吳春林，閻明禮等．水泥粉煤灰碎石樁的特性及其應用．建筑技術(shù)，1992（1）15江正榮．噴粉樁施工工藝、應用與問題探討．建筑技術(shù)，1996（3）16曾錫庭，劉家豪等．塑料板排水法加固軟基．工業(yè)建筑，1985（11）17楊若芳，郭雅靜．土