1、樁基技術現狀與發展趨勢樁基技術現狀與發展趨勢l單樁設計承載力越來越大單樁設計承載力越來越大l向小樁發展向小樁發展l復合地基理論、疏樁理論、樁基與上部結復合地基理論、疏樁理論、樁基與上部結構共同作用理論等構共同作用理論等l新品種、新工藝不斷發展新品種、新工藝不斷發展113:33:32編輯編輯ppt樁的豎向承載力樁的豎向承載力l單樁軸向荷載傳遞機理單樁軸向荷載傳遞機理l孤立的一根樁稱為單樁孤立的一根樁稱為單樁l群樁中性能不受鄰影響的一根樁可視為單樁。群樁中性能不受鄰影響的一根樁可視為單樁。l單樁工作性能的研究是單樁承載力分析理單樁工作性能的研究是單樁承載力分析理論的基礎。論的基礎。213:33:3

2、2編輯編輯pptl樁頂沉降樁端沉降樁身壓縮量樁頂沉降樁端沉降樁身壓縮量l樁頂軸力樁頂軸力QQ樁側總阻力樁側總阻力QQs s+ + 樁端總阻力樁端總阻力QQp p l樁側摩阻力與樁側表面的法向壓力及樁土樁側摩阻力與樁側表面的法向壓力及樁土界面相對位移成正比。界面相對位移成正比。l側阻的深度效應側阻的深度效應單樁軸向荷載的傳遞機理單樁軸向荷載的傳遞機理313:33:32編輯編輯ppt樁側樁側( (端端) )阻力與樁體位移的關系（阻力與樁體位移的關系（1 1）413:33:32直徑直徑0.8m,樁長樁長20m極限荷載：極限荷載：7MN工作荷載：工作荷載：6mm100mm編輯編輯pptl樁側阻力的發揮

3、所需的樁身位移遠樁側阻力的發揮所需的樁身位移遠小樁端阻力的所需的位移。小樁端阻力的所需的位移。l樁側阻力發揮先于樁端阻力。樁側阻力發揮先于樁端阻力。l工作狀態下，摩擦樁的位移遠小于工作狀態下，摩擦樁的位移遠小于端承樁的位移。端承樁的位移。513:33:32編輯編輯ppt樁側樁側( (端端) )阻力與樁體位移的關系（阻力與樁體位移的關系（2 2）l極限樁側阻力對應的極限樁側阻力對應的 u u數數值：值：l粘性土粘性土46mm;46mm;砂類土砂類土610mm610mml極限樁端阻力對應的極限樁端阻力對應的 u u數數值：值：l粘性土粘性土d d/10/10d d/4/4（d d為樁為樁徑）；砂類

4、土徑）；砂類土d d/12/12d d/10/106樁側摩阻力樁 截 面 位 移圖 4 9 曲 線ABDC013:33:32編輯編輯ppt樁的長徑比樁的長徑比l l/ /d d(1)(1)影響荷載傳遞的另一個主要因素影響荷載傳遞的另一個主要因素l 短樁短樁l 10100100l 長徑比很大的樁都屬于摩擦樁。長徑比很大的樁都屬于摩擦樁。713:33:32編輯編輯ppt樁的長徑比樁的長徑比l l/ /d d(2) (2) 813:33:33編輯編輯ppt影響荷載傳遞的因素影響荷載傳遞的因素lE Eb b/ E/ Es s l愈大，傳到樁端荷載愈大愈大，傳到樁端荷載愈大l E Ep p/ E/ Es

5、 s l愈大，傳到樁端荷載愈大愈大，傳到樁端荷載愈大lD/d D/d l愈大，傳到樁端荷載愈大愈大，傳到樁端荷載愈大ll/d l/d l愈大，傳到樁端荷載愈小愈大，傳到樁端荷載愈小913:33:33Es:樁周土層的剛度樁周土層的剛度Eb:樁端土層的剛度樁端土層的剛度Ep:樁身材料的剛度樁身材料的剛度D:樁端的直徑樁端的直徑d:樁身的直徑樁身的直徑l:樁長樁長編輯編輯ppt單樁受力單樁受力的控制方程的控制方程10d1dzzpNuz ddzzppNA Ez 22ddppzzpA Euz Rf13:33:33編輯編輯ppt11 極限摩阻力可用類似極限摩阻力可用類似于土的抗剪強度的庫倫表于土的抗剪強度

6、的庫倫表達式：達式：vsx Kaxautg cq 式中式中ca和和 a為樁側表面與土之間的為樁側表面與土之間的附附著力著力和和摩擦角摩擦角， x為深度為深度z處作用于樁側處作用于樁側表面的法向壓力，它與樁側土的豎向有效表面的法向壓力，它與樁側土的豎向有效應力應力 成正比例，即：成正比例，即：樁樁側摩阻側摩阻力力 樁截面位移樁截面位移樁側摩阻樁側摩阻力力OCDABv 13:33:33編輯編輯ppt樁側摩阻力樁側摩阻力l計算深度計算深度z z處的單位側阻時，如取處的單位側阻時，如取l則側阻將隨深度線性增大。則側阻將隨深度線性增大。l然而砂土中的模型樁試驗表明，當樁入土深度然而砂土中的模型樁試驗表明

7、，當樁入土深度達到某一臨界值后，側阻就不隨深度增加了，達到某一臨界值后，側阻就不隨深度增加了，這個現象稱為這個現象稱為側阻的深度效應側阻的深度效應。l綜上所述，樁側極限摩阻力與所在的綜上所述，樁側極限摩阻力與所在的深度深度、土土的類別和性質的類別和性質、成樁方法成樁方法等許多因素有關。等許多因素有關。12z v13:33:33編輯編輯ppt樁端阻力樁端阻力l按土體極限平衡理論導得的、用于計算樁端阻按土體極限平衡理論導得的、用于計算樁端阻力的極限平衡理論公式有很多。可統一表達為力的極限平衡理論公式有很多。可統一表達為l 端阻的深度效應l 當樁端入土深度小于某一臨界值時，極限端阻隨深度線性增加。而

8、大于該深度后則保持不變。該深度隨持力層密度的提高、上覆荷載的減小而增大。13*pu1ccrqqqcNbNhN *puccqqqcNhN 13:33:33編輯編輯ppt樁側阻和端阻的安全儲備樁側阻和端阻的安全儲備l 通常情況下，單樁受荷過程中樁端阻力的發揮不僅滯后于樁側阻力，而且其通常情況下，單樁受荷過程中樁端阻力的發揮不僅滯后于樁側阻力，而且其充分發揮所需的樁底位移位比樁側摩阻力到達極限所需的被身截面位移值大充分發揮所需的樁底位移位比樁側摩阻力到達極限所需的被身截面位移值大得多。得多。l 對于粗短的支承于堅硬基巖的樁，一般清底好、且樁不太長，樁身壓縮量小對于粗短的支承于堅硬基巖的樁，一般清底好

9、、且樁不太長，樁身壓縮量小和樁端沉降小，在樁側阻力尚未充分發揮時便因樁身材料強度的破壞而失效。和樁端沉降小，在樁側阻力尚未充分發揮時便因樁身材料強度的破壞而失效。l 因此對工作狀態下的單樁，除支承于堅硬基巖的粗短的樁外，因此對工作狀態下的單樁，除支承于堅硬基巖的粗短的樁外，l 規范采用單一的安全系數是否合理？規范采用單一的安全系數是否合理？14usubuQQQuaQRKsubuspQQKK13:33:33編輯編輯ppt15 單樁靜載荷試驗所得的荷載單樁靜載荷試驗所得的荷載沉降沉降（Qs）關系曲線可大體分為）關系曲線可大體分為陡降型陡降型（A）和和緩變型緩變型（B）兩類形態。）兩類形態。uABu

10、u/單 樁 荷 載 沉 降 曲 線圖 5 - 3QsOQsQA - 陡 降 型 ； B 緩 變 型陡降型陡降型緩變緩變型型（變形控制）（變形控制）13:33:33編輯編輯ppt單樁承載力的確定單樁承載力的確定l樁身材料強度l地層的支承力l理論計算，按土的抗剪強度指標確定l靜載荷試驗l規范公式1613:33:33編輯編輯ppt按土的抗剪強度指標確定按土的抗剪強度指標確定l以土力學原理為基礎。根據樁側阻力、樁端以土力學原理為基礎。根據樁側阻力、樁端阻力的破壞機理，按靜力學原理，分別對阻力的破壞機理，按靜力學原理，分別對樁樁側阻力側阻力和和樁端阻力樁端阻力進行計算。進行計算。l由于計算模式、強度參數

11、實際的某些差異，由于計算模式、強度參數實際的某些差異，計算結果的可靠性受到限制，往往計算結果的可靠性受到限制，往往只用于一只用于一般工程或重要工程的初步設計階段般工程或重要工程的初步設計階段，或與其，或與其他方法綜合比較來確定承載力。他方法綜合比較來確定承載力。1713:33:33編輯編輯ppt按土的抗剪強度指標確定按土的抗剪強度指標確定l一般的表達式一般的表達式180*v*tandbusuusubulupbQQasauccqqaQQQGQuzchAGcKNRQNK 13:33:33編輯編輯ppt靜載荷試驗法靜載荷試驗法l 靜載荷試驗是評價單樁靜載荷試驗是評價單樁承載力諸法中可靠性較承載力諸法

12、中可靠性較高的一種方法。高的一種方法。l缺點：缺點：l時間長；費用高。時間長；費用高。19 千斤頂 基 準 梁 試樁 錨樁試驗裝置示意圖 次梁 拉桿 錨樁主筋 錨樁 試樁 次梁 基準梁 基準樁 主梁 錨樁主梁 錨樁橫梁反力方式13:33:33編輯編輯ppt錨樁橫梁方式錨樁橫梁方式20 千斤頂 基 準 梁 試樁 錨樁試驗裝置示意圖 次梁 拉桿 錨樁主筋 錨樁 試樁 次梁 基準梁 基準樁 主梁 錨樁主梁 13:33:34編輯編輯ppt壓重平臺方式壓重平臺方式21次梁 主梁 支 承 墩 支 承 墩 千斤頂 千斤頂 堆載試驗裝置示意圖 13:33:34編輯編輯ppt地錨方式地錨方式22 傘形地錨裝置示

13、意圖 拉桿 立柱 橫梁 千斤頂 地 錨 試樁 13:33:34編輯編輯ppt錨樁斜拉方式錨樁斜拉方式2313:33:35編輯編輯ppt錨樁斜拉方式錨樁斜拉方式2413:33:35編輯編輯ppt試驗加荷分級要求及數據處理試驗加荷分級要求及數據處理l加荷分級不應少于加荷分級不應少于8 8級，每級加載量宜為預級，每級加載量宜為預估極限荷載的估極限荷載的1/81/101/81/10。25025507510012515017520003672108144180s (mm) Q(kN)100第二拐點Qu 第一拐點 0510152025303540455055606570110100100010000lgt

14、 (min)300kN400kN500kN600kN700kN800kNY0 (mm)13:33:35編輯編輯ppt試驗中止條件試驗中止條件l符合下列條件之一時可終止加載：符合下列條件之一時可終止加載：l當荷載沉降當荷載沉降( (QQ s s) )曲線上有可判定極限承載曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且樁頂總沉降量超過力的陡降段，且樁頂總沉降量超過40mm;40mm;l ssn+1n+1/ s/ sn n22，且經，且經24h24h尚未達到穩定；尚未達到穩定；l25m25m以上的非嵌巖樁，以上的非嵌巖樁， QQ s s曲線呈緩變型時，曲線呈緩變型時，樁頂總沉降量大于樁頂總沉降量大于6080m

15、m6080mm；l在特殊情況下，可根據具體要求加載至樁頂總在特殊情況下，可根據具體要求加載至樁頂總沉降量大于沉降量大于100mm100mm。26ssuQuQuQ圖 4 10 單 樁 荷 載 沉 降 曲 線 A 陡 降 型 ； B 緩 變 型ABO13:33:35編輯編輯ppt單樁豎向極限承載力單樁豎向極限承載力QQu u的確定的確定l作荷載沉降作荷載沉降( (QQ s s) )曲線和其他輔助分析所曲線和其他輔助分析所需的曲線。需的曲線。l當陡降段明顯時，取相應于陡降段起點的荷當陡降段明顯時，取相應于陡降段起點的荷載值。載值。l當出現終止加載條件第二款的情況，取前一當出現終止加載條件第二款的情況

16、，取前一級荷載值。級荷載值。lQQ s s曲線呈緩變型時，取樁頂總沉降量曲線呈緩變型時，取樁頂總沉降量s=40mms=40mm所對應的荷載值，當樁長大于所對應的荷載值，當樁長大于40m40m時，宜考慮樁身的彈性壓縮。時，宜考慮樁身的彈性壓縮。2713:33:35編輯編輯ppt檢檢測測樁樁數及數據統計數及數據統計l 檢測數量在同一條件下不應少于檢測數量在同一條件下不應少于3 3根，且不宜少于總樁數的根，且不宜少于總樁數的1%1%；當；當工程樁總數在工程樁總數在5050根以內時，不應少于根以內時，不應少于2 2根根。l 計算參加統計的極限承載力的平均值，當滿足其極差不超過平均計算參加統計的極限承載

17、力的平均值，當滿足其極差不超過平均值的值的30%30%時，可取其平均值為單樁豎向極限承載力時，可取其平均值為單樁豎向極限承載力QQu u；當極差超；當極差超過平均值的過平均值的30%30%時，宜增加試樁數并分析離差過大的原因，結合時，宜增加試樁數并分析離差過大的原因，結合工程具體情況確定極限承載力工程具體情況確定極限承載力QQu u。l 對樁數為對樁數為3 3根及根及3 3根以下的柱下樁臺，則取最小值為單樁豎向極限根以下的柱下樁臺，則取最小值為單樁豎向極限承載力承載力QQu u。l 單樁豎向承載力特征值單樁豎向承載力特征值l R Ra a= =QQu u/2/22813:33:35編輯編輯pp

18、t擠土樁試驗的擠土樁試驗的休休止時間止時間 土的類別土的類別 休止時間（休止時間（d d）砂土砂土7 7粉土粉土1010粘性土粘性土非飽和非飽和1515飽和飽和25252913:33:35編輯編輯ppt規范經驗公式規范經驗公式(1)(1)l式中式中 R Ra a單樁豎向承載力特征值；單樁豎向承載力特征值；q qpapa、q qsiasia樁端端阻力、樁側阻力特征值，由當地樁端端阻力、樁側阻力特征值，由當地靜載荷試驗結果統計分析算得（查表）；靜載荷試驗結果統計分析算得（查表）； A Ap p樁底橫截面面積；樁底橫截面面積；u up p樁身周邊長度；樁身周邊長度；l li i第第i i層巖土的厚度

19、。層巖土的厚度。 30isiapppaalquAqR13:33:36編輯編輯ppt規范經驗公式規范經驗公式(2)(2)l 當樁端嵌入完整或較完整的硬質巖中時，單樁豎向承載力特征當樁端嵌入完整或較完整的硬質巖中時，單樁豎向承載力特征值可按下式估算：值可按下式估算： R Ra a= =q qpapaA Ap p （4-234-23）l 式中式中lq qpapa為樁端巖石承載力特征值為樁端巖石承載力特征值, ,可按可按建筑地基基礎設計規范建筑地基基礎設計規范附錄附錄HH用巖用巖基載荷試驗方法確定，或根據室內巖石飽和單軸抗壓強度標準值按下式基載荷試驗方法確定，或根據室內巖石飽和單軸抗壓強度標準值按下式

20、計算：計算： q qpapa= =r r f frk rk （4-244-24）式中式中 f frkrk巖石飽和單軸抗壓強度標準值，可按巖石飽和單軸抗壓強度標準值，可按建筑地基基礎設計規范建筑地基基礎設計規范附錄附錄J J確定；確定；r r折減系數。折減系數。3113:33:36編輯編輯ppt例題例題l 某承臺下設置了某承臺下設置了3 3根直徑為根直徑為480mm480mm的灌注樁，的灌注樁，樁長樁長，樁側土層自上而下依次為：淤泥，厚，樁側土層自上而下依次為：淤泥，厚6m6m，q qsiasia=7kPa=7kPa；粉土，厚；粉土，厚，q qsiasia=28kPa=28kPa；粘土，；粘土，

21、很厚（樁端進入該層很厚（樁端進入該層2m2m），），q qsiasia=35kPa=35kPa，q qpapa=1800kPa=1800kPa。試計算單樁豎向承載力特征值。試計算單樁豎向承載力特征值。32isiapppaalquAqRkN600)2355 . 22867(48. 048. 041800213:33:36編輯編輯ppt豎向荷載作用下群樁效應豎向荷載作用下群樁效應l群樁效應群樁效應l樁基一般由多根樁和連接上部結構的承臺組成，群樁中的每根樁稱為基樁。由于承臺、樁、土相互作用，基樁的承載力和沉降性狀往往與相同地質條件和設計方法的單樁有顯著區別，這種現象稱為群樁效應。l問題問題：單樁承載

22、力加起來等于群樁承載力？：單樁承載力加起來等于群樁承載力？l群樁效應系數群樁效應系數：33單樁承載力群樁的承載力n1=1113:33:36編輯編輯ppt端承型群樁基礎端承型群樁基礎l端承型群樁中基樁（樁群端承型群樁中基樁（樁群中的單樁）與（獨立）單中的單樁）與（獨立）單樁相近，樁與樁的相互作樁相近，樁與樁的相互作用、承臺與土的相互作用，用、承臺與土的相互作用，都小到可忽略不計，都小到可忽略不計，端承端承型群樁的承載力可近似取型群樁的承載力可近似取為各單樁承載力之和為各單樁承載力之和。l1 1。 34巖石土13:33:36編輯編輯ppt摩擦型群樁基礎摩擦型群樁基礎l當樁距小于當樁距小于3 3d

23、d（d d為樁為樁徑）時，樁端處應力重徑）時，樁端處應力重疊現象嚴重；當樁距大疊現象嚴重；當樁距大于于6 6d d時，應力重疊現象時，應力重疊現象較小。較小。l對打入較疏松的砂類土對打入較疏松的砂類土和粉土中的擠土群樁，和粉土中的擠土群樁，其樁間土和樁端土被明其樁間土和樁端土被明顯擠密，所以群樁效應顯擠密，所以群樁效應系數系數常大于常大于1 1。35QQ Q Q Qs s sD( a )( b )圖 4 - 1 5 摩 擦 型 樁 的 樁 頂 荷 載 通 過 側 阻擴 散 形 成 的 樁 端 平 面 壓 力 分 布( a ) 單 樁 ； ( b ) 群 樁dl13:33:36編輯編輯ppt摩擦型群樁基礎摩擦型群樁基礎l 由摩擦型樁組成的群樁基礎，當其承受豎由摩擦型樁組成的群樁基礎，當其承受豎向荷載而沉降時，承臺底面一般與地基土向荷載而沉降時，承臺底面一般與地基土緊密接觸，因此承臺底面必產生土反力，緊密接觸，因此承臺底面必產生土反力，從而