軟土地基與深基礎(chǔ)工程之樁基礎(chǔ)

軟土地基與深基礎(chǔ)工程

主要內(nèi)容一、軟土工程性質(zhì)二、地基處理三、基坑開挖四、樁基礎(chǔ)五、地基與基礎(chǔ)共同作用四樁基礎(chǔ)1概述2樁基分類3樁基技術(shù)前瞻4單樁豎向承載力5單樁水平承載力6群樁1概述1.1樁的定義樁是將建筑物的荷載（豎向的和水平的）全部或部分傳遞給地基土（或巖層）的具有一定剛度和抗彎能力的傳力桿件。樁的橫截面尺寸比長度小得多。樁的性質(zhì)隨樁身材料、制樁方法和樁的截面大小而異，有很大的適應性。1.2

樁、樁基的區(qū)別樁：指插入土中的傳力桿件。樁基：指樁和樁周土組成的復合體?！皹痘c土的相互作用”是不對的，應是“樁（或樁基礎(chǔ)）與土的相互作用”1.3

樁的特點（1）樁可以用各種材料制成，例如木材、鋼材、混凝土或它們的組合。樁可以現(xiàn)場或工廠預制，也可以在地基土中開孔直接澆注。樁頂可以做成專門的鋼帽，也可伸出鋼筋以便與基礎(chǔ)承臺連接。樁身通常是柱形，但也可以是錐形。

樁的特點（2）樁表面一般是平直的，也可以做成槽形或螺旋形。樁的斷面形狀常為圓形、環(huán)形、方形，也有矩形、多邊形、三角形或H形等異形斷面。樁端可以做成錐尖形，或平底的，也可能擴大成球臺形、或梨形的。1.4樁基礎(chǔ)的作用（1）樁支承于堅硬的（基巖、密實的卵礫石層）或較硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力層，具有較高的豎向單樁承載力或群樁承載力。（2）樁基具有很大的豎向單樁剛度（端承樁）或群樁剛度（摩擦樁），在自重或相鄰荷載影響下，不產(chǎn)生過大的不均勻沉降，并確保建筑物的傾斜不超過允許范圍。（3）憑借較大的單樁側(cè)向剛度（大直徑樁）或群樁基礎(chǔ)的側(cè)向剛度及其整體抗傾覆能力，抵御由于風和地震引起的水平荷載與力矩荷載，保證建筑物的抗傾覆穩(wěn)定性。（4）樁身穿過可液化土層而支承于穩(wěn)定的堅實土層或嵌固于基巖，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基憑靠深部穩(wěn)固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力，從而確保建筑的穩(wěn)定，且不產(chǎn)生過大的沉陷與傾斜。2樁基礎(chǔ)分類2.1

按承載狀況分類摩擦樁摩擦型樁端承摩擦樁端承樁端承型樁摩擦端承樁2.2按按樁的使用用功能分類類豎向抗壓樁樁；豎向抗拔樁樁；水平受荷樁樁；傾斜受荷樁樁；復合受荷樁樁。2.3按樁身材料料分類混凝土樁；；鋼樁；組合材料樁樁。2.4按按成樁對對環(huán)境的影影響分類擠土樁；部分擠土樁樁；非擠土樁。。2.5按按樁徑徑大小分類類小直徑樁：：中等直徑樁樁:大直徑樁:2.6按按成樁方方法分類預制樁灌注樁3樁基技術(shù)前前瞻樁的應用已已經(jīng)歷一萬萬數(shù)千年的的歷史。然然而審視現(xiàn)現(xiàn)狀，環(huán)顧顧世界各地地，樁的應應用正方興興未艾。樁樁的生命依依然顯得年年輕，有許許多奧秘還還待人們探探索，其前前景仍然十十分廣闊。。在21世世紀，在樁樁基技術(shù)發(fā)發(fā)展中至少少有以下一一系列動向向和課題值值得人們關(guān)關(guān)注：（1）近年年的工程實實踐極大地地推動了一一些傳統(tǒng)樁樁型和新樁樁型的發(fā)展展。如新型樁———預應力力管樁得到到廣泛應用用；如靜壓施工工工藝愈來來愈受人們們青睞。（2）樁在在20世紀紀的百年中中，從“預預制打入””的方式，，進入“取取土置換””的方式，，而后又進進入“深層層攪拌”的的方式；實實踐證明后后一方式不不需取土置置換而僅少少量擠土，，在施工工工藝上堪稱稱后來居上上。國外正正在研究發(fā)發(fā)展采用大大直徑深層層攪拌而后后插入外表表帶螺旋狀狀肋條的鋼鋼管的新型型樁，它兼兼具現(xiàn)有各各種樁型的的優(yōu)點，值值得借鑒開開發(fā)。（3）基于于高層建筑筑承重的需需要，一種種巨型“壁壁板樁”正正在國外和和國內(nèi)興起起。我國北北京等大中中城市已開開始應用于于城市高架架路立交橋橋等樁基，，今后將會會迅速進入入高層建筑筑領(lǐng)域而出出現(xiàn)“條形形樁基”的的新技術(shù)。。（4）將計計算機技術(shù)術(shù)應用于樁樁基施工，，在我國有有了新發(fā)展展。一種被被稱為“DX全智能能型”多功功能擠擴裝裝置的新設(shè)設(shè)備最近在在武漢等地地應用獲得得成功。該該裝置配合合常規(guī)的泥泥漿護壁或或干取土大大直徑灌注注樁施工，，可制成多多級擴孔樁樁。它由計計算機通過過傳感器記記錄，可顯顯示施工過過程的擴孔孔實況。（5）上部部結(jié)構(gòu)的荷荷載完全由由樁承擔的的時代即將將過去；樁樁基按變形形設(shè)計將被被人們廣泛泛應用；復復合樁基理理論與設(shè)計計方法將走走上一個新新臺階。（6）樁的的承載力在在很大程度度上受施工工工藝技術(shù)術(shù)的影響。。人們已清清楚地知道道了在一定定的地質(zhì)條條件下，樁樁的承載力力并不是固固定不變，，而是通過過采取一定定的技術(shù)措措施可以駕駕馭的。自自從灌注樁樁出現(xiàn)了壓壓漿技術(shù)，，其承載力力有大幅度度提高。人人們以此為為契機，必必將繼續(xù)與與地基處理理技術(shù)互相相滲透融合合，開發(fā)出出更多的新新技術(shù)，進進而把樁基基理論和技技術(shù)推向一一個新的高高度。4單樁豎向承承載力4.1荷荷載傳遞樁受力示意意圖樁頂－沉降降曲線樁頂荷載－－樁頂沉降降曲線豎向荷載施施加于樁頂頂時，樁身身的上部首首先受到壓壓縮而發(fā)生生相對于土土的向下位位移，于是是樁周土在在樁側(cè)界面面上產(chǎn)生向向上的摩阻阻力，樁頂頂荷載沿樁樁身向下傳傳遞的過程程就是不斷斷克服這種種摩阻力并并通過它向向土中擴散散的過程。沿樁身的側(cè)側(cè)阻力曲線線單樁豎向承承載力是指指單樁所具具有的承受受豎向荷載載的能力，，其最大的的承載力稱稱為單樁極極限承載力力，可由單單樁豎向靜靜載荷試驗驗、規(guī)范參參數(shù)法、靜靜力觸探法法、動力法法等確定。。4.2單樁豎向極極限承載力力的確定（1）單樁樁豎向靜載載荷試驗樁沉降急劇劇增加或樁樁發(fā)生破壞壞時．陡降降段(第二二拐點)十十分醒目，，極限承載力力極易判定定。樁在破壞時時，樁頂荷荷載迅速降降低，而樁樁的沉降仍仍在繼續(xù)增增加。此荷荷載－沉降降曲線破壞壞點十分清清楚，因此此，極限承承載力也極極易確定。。但必須注注意其極限限承載力應應為前一級級荷載值，，而不是破破壞點的荷荷載值。由中段的曲曲線狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠖味蔚男敝本€線狀態(tài)。在在此情況下下，由曲線線狀態(tài)轉(zhuǎn)化化為斜直線線狀態(tài)的那那個點的荷荷載即為極極限荷載。。其前段為直直線，中段段為曲線，，后段為斜斜直線。在在此情況下下曲線曲率率最大的點點前后近似似直線部分分的切線的的交點所對對應的荷載載即為極限限荷載?；旧戏植徊怀鲋本€段段、曲線段段、斜直線線段。因此此，極限承承載力就難難于判定。。（2）根據(jù)據(jù)單橋靜力力觸探確定定（3）根據(jù)雙橋橋靜力觸探確定定（4）根據(jù)經(jīng)驗驗參數(shù)確定嵌巖樁5單樁水平承載力力高層建筑和高聳聳結(jié)構(gòu)物承受風風荷載或地震荷荷載時，傳給基基礎(chǔ)很大的水平平力和力矩，依依靠樁基的水平平承載力來平衡衡。樁在水平力力和力矩作用下下，樁為受彎構(gòu)構(gòu)件，樁身產(chǎn)生生水平變位和彎彎曲應力。外力力的一部分由樁樁身承擔，5.1概述另一部分通過樁樁傳給樁側(cè)土體體。隨著水平力力和力矩的增加加，樁的水平變變位和彎矩也繼繼續(xù)增大。當樁樁頂或地面變位位過大時，將引引起上部結(jié)構(gòu)的的損壞；彎矩過過大則將使樁身身斷裂。對于樁樁側(cè)土，隨著水水平力和力矩的的增大，土體由由地面向下逐漸漸產(chǎn)生塑性變形形，在一定范圍圍內(nèi)產(chǎn)生塑性破破壞，而下部土土仍處于彈性狀狀態(tài)。5.2確定單單樁水平承載力力的方法（1）由單樁水水平靜載荷試驗驗確定循環(huán)荷載試驗方方法：模擬風浪浪、地震、機器器擾力等動力水水平荷載。連續(xù)加載試驗方方法：模擬橋臺臺、擋墻等長期期靜止水平荷載載。循環(huán)荷載試驗法法水平力－時間－－位移曲線連續(xù)加載試驗法法水平力－位移曲曲線水平力－位移梯梯度曲線（2）按樁頂容容許水平位移估估算確定估算方法適用于于預制樁、鋼樁樁和樁身配筋不不小于0.65％的灌注樁。。估算公式為：：（3）按臨界荷荷載估算確定梁的撓度曲線微微分方程為樁入土部分的撓撓度曲線微分方方程為5.3橫向受受力樁的基本微微分方程樁的入土部分無無橫向荷載，則則橫向受力樁的的基本微分方程程為6群樁實際工程中，大大多的情況并不不是由一根樁單單獨承擔荷載，，而是由承臺將將若干根樁連成成一個整體共同同承擔外荷載，，形成群樁。群群樁是一個復雜雜的傳力體系，，它的承載性能能不同于單樁，，具有群樁效應應。6.1概述由多根樁通過承承臺聯(lián)成一體所所構(gòu)成的群樁基基礎(chǔ)，與單樁相相比，在豎向荷荷載作用下，不不僅樁直接承受受荷載，而且在在一定條件下樁樁間土也可能通通過承臺底面參參與荷載；同時時各個樁之間通通過樁間土產(chǎn)生生相互影響；來來自樁和承臺的的豎向力最終在在樁端平面形成成了應力的疊加加，從而使樁端端平面的應力水水平大大超過單單樁，應力擴散散的范圍也遠大大于單樁。6.2群樁效效應群樁效應一般針針對摩擦型群樁樁。它主要表現(xiàn)現(xiàn)在承載力和沉沉降兩個方面。。由于群樁影響響而使承載力降降低可以用群樁樁效應系數(shù)表示示，而群樁沉降降的增大可以用用沉降比來表示示。采用這兩個個系數(shù)將群樁與與單樁的性狀進進行比較，并以以此來評價群樁樁的工作性能。。（1）群樁效效應系數(shù)（2）沉降比（3）群樁效應應系數(shù)和沉降比比的特征群樁效應系數(shù)越越小小，長徑比越大大。即群樁效應應越強，則群樁樁承載力越低、、沉降越大。和的的定量評價是是一個復雜的問