樁基設(shè)計十個基礎(chǔ)要點
一、關(guān)于大直徑樁(d≥800mm)極限側(cè)阻力和極限端阻力的尺寸效應(yīng)
1.大直徑樁端阻力的尺寸效應(yīng),。主要原因是樁成孔卸載造成的孔底土回彈,,造成端阻力的降低,類似于深基坑的回彈,。大直徑樁靜載試驗曲線均呈緩變型,,反映出其端阻力以壓剪變形為主導(dǎo)的漸進破壞。G.G.Meyerhof(1998)指出,,砂土中大直徑樁的極限端阻隨樁徑增大而呈雙曲線減小,。
2.大直徑樁側(cè)阻尺寸效應(yīng)系數(shù),樁成孔后產(chǎn)生應(yīng)力釋放,,孔壁出現(xiàn)松弛變形,導(dǎo)致側(cè)阻力有所降低,,側(cè)阻力隨樁徑增呈雙曲線型減小 ,。
二、巖溶地區(qū)的樁基設(shè)計原則(規(guī)范3.4.4條)一不宜采用管樁的原因如下
1.管樁一旦穿過風(fēng)化巖層覆蓋就立即接觸巖層,管樁很容易就破壞,,破壞率達30%~50%,。
2.樁尖接觸巖面后,很容易沿傾斜的巖面滑移,,造成樁身傾斜,,導(dǎo)致樁身斷裂或傾斜率過大。
3.樁長難以把握,,配樁困難,。
4.樁尖落在基巖上,周圍土體嵌固力小,,樁身穩(wěn)定性差,。
三、灌注樁后注漿
1.灌注樁成樁后一定時間,,通過預(yù)設(shè)于樁身內(nèi)的注漿導(dǎo)管及與之相連的樁端,、樁側(cè)注漿閥注入水泥漿,使樁端,、樁側(cè)土體(包括沉渣和泥皮)得到加固,,從而提高單樁承載力,減小沉降,。承載力一般可提高40%~100%(但湖北省標(biāo)DB42/242-2003規(guī)定不宜超過同類非壓漿樁的1.3倍),,沉降可減少20%~30%,可使用與除沉管灌注樁外的各種鉆,、挖,、沖孔樁。
2.增強機理:后注漿對樁側(cè)及樁端土的加固作用,,表現(xiàn)為:固化效應(yīng) -樁底沉渣及樁側(cè)泥皮因漿液滲入而發(fā)生物理化學(xué)作用而固化,,充填膠結(jié)效應(yīng)-對樁底沉渣及樁側(cè)泥皮因滲入注漿而顯示的充填膠結(jié),加筋效應(yīng)-因劈裂注漿現(xiàn)成網(wǎng)狀結(jié)石,。
3.增強特點:端阻的增幅高于側(cè)阻,,粗粒土的增幅高于細粒土。樁端,、樁側(cè)復(fù)式注漿高于樁端,、樁側(cè)單一注漿。這是由于端阻受沉渣影響敏感,,經(jīng)后注漿后沉渣得到加固且樁端有擴底效應(yīng),,樁端沉渣和土的加固效應(yīng)強于樁側(cè)泥皮的加固效應(yīng);粗粒土是滲透注漿,,細粒土是劈裂注漿,,前者的加固效應(yīng)強于后者。
4.注漿后變形特點:非注漿的Q-s曲線為陡降型,而后注漿為緩變型,,使得在相同安全系數(shù)下樁的可靠度提高,,沉降減少。沉降減少的主要原因如下:
(1)固化了樁底沉渣及虛土,,同時樁端有擴底效應(yīng)
(2)由于注漿壓力較大(一般均大于1MPa),,對樁端土進行了預(yù)壓。
5.設(shè)計以注意的事項:
(1)注漿管的連接應(yīng)采用套管連接,;
(2)當(dāng)注漿管代替鋼筋時,,最好在樁頂處預(yù)埋附加鋼筋,避免由于施工保護不當(dāng)導(dǎo)致注漿管在樁頂處折斷 ,;
(3)注漿管的固定應(yīng)采用綁扎固定,。
四、單樁承載力的時間效應(yīng)
所謂的單樁承載力的時間效應(yīng)是指樁的承載力隨時間變化,,一般出現(xiàn)在擠土樁中,,特別是預(yù)制樁。上海的資料顯示,,隨著打樁后間歇時間的增加承載力都有不同程度的增加,,間歇一年后的但樁承載力可提高30%~60%。
分析原因如下:
樁打入時,,土不易被立即擠實(特別是軟土中),,在強大的擠壓力作用下,使貼近樁身的土體中產(chǎn)生了很大的空隙水壓力,,土的結(jié)構(gòu)也造成了破壞,,抗剪強度降低(觸變)。經(jīng)過一段時間的間歇后,,孔隙水壓力逐漸消散,,土逐漸固結(jié)密實,同時土的結(jié)構(gòu)強度也逐漸恢復(fù),,抗剪強度逐漸提高,。因而摩擦力及樁端阻力也不斷增加。
強度提高最快發(fā)生在1~3個月時,。某種程度上可由高孔隙水壓和排擠開的體積的影響,,使緊靠樁的土產(chǎn)生迅速的排水固結(jié)來解釋。實際上緊靠樁的土(大約50~200mm的范圍內(nèi))往往固結(jié)的很厲害,,以至使樁的有效直徑增加,。
樁的承載力隨時間的增長的現(xiàn)象在軟土中比較明顯。但在硬塑土中的變化規(guī)律有待進一步研究,。
不是所有的樁的承載力都隨時間增加,,一些樁的承載力隨時間降低,。
五,、樁筏基礎(chǔ)反力呈馬鞍型分布的解釋
根據(jù)傳統(tǒng)的荷載分布原則,,荷載的分布是根據(jù)剛度進行分配 ,基礎(chǔ)中間部位樁的承載力低說明土對樁的支撐剛度降低,,也就是樁側(cè)樁端土的剛度降低,。
原因是中間部位的樁間土要承受四周樁傳來的荷載。換一種解釋方法是,,中間有限的樁間土不能同時給周圍的樁提供所要求的承載力,,而靠近外側(cè)的樁除依靠基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)的土提供承載力外,還能利用靠近基礎(chǔ)外側(cè)的土提供承載力,,而靠近基礎(chǔ)外側(cè)的土受內(nèi)部樁的影響小,,能比內(nèi)部的土提供更多的承載力,因此外側(cè)的樁能承受較內(nèi)部樁更多的荷載,,也就是樁反力呈馬鞍型分布的原因,。
另基坑開挖對樁間土的卸載造成樁間土的回彈,導(dǎo)致靠近基坑邊緣處樁剛度大,,中部樁剛度小,,更加加劇了基礎(chǔ)反力呈馬鞍型分布。
六,、變剛調(diào)平設(shè)計原則總體思路
根據(jù)上部結(jié)構(gòu)布局,、荷載和地質(zhì)特征,考慮相選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 互作用效應(yīng),,采取增強與弱化結(jié)合,,減沉增沉結(jié)合,整體平整,,實現(xiàn)差異沉降最小化,,基礎(chǔ)內(nèi)力最小化和資源消耗最小化。
1.根據(jù)建筑物體型,、結(jié)構(gòu),、荷載和地質(zhì)條件,選擇樁基,、復(fù)合樁基,、剛性樁復(fù)合地基,合理布局,,調(diào)整樁土支承剛度,,使之與荷載相匹配。
2.為減小各區(qū)位應(yīng)力場的相互重疊堆核心區(qū)有效剛度的削弱,,樁土支承體布局宜做到豎向錯位或水平向拉開距離,。
3.考慮樁土的相互作用效應(yīng),,支承剛度的調(diào)整宜采用強化指數(shù)進行控制。核心區(qū)強化指數(shù)宜為1.05~1.30,,外框區(qū)弱化指數(shù)宜為0.95~0.85,。
4.對于主裙連體建筑,應(yīng)按增強主體,,弱化裙房的原則進行設(shè)計,。
5.樁基的樁選型和樁端持力層的確定,應(yīng)有利于應(yīng)用后注漿技術(shù),,應(yīng)確保單樁承載力有較大的調(diào)整空間,。基樁宜集中布置于柱墻下,,以降低承臺內(nèi)力,,最大限度發(fā)揮承臺底地基土分擔(dān)荷載的作用,減小柱下樁基與核心筒樁基的相互作用,。
6.宜在概念設(shè)計的基礎(chǔ)上進行上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-樁土的共同作用分析,,優(yōu)化細部設(shè)計,差異沉降宜嚴(yán)于規(guī)范值,,以提高耐久性可靠度,。
七、樁基變剛度設(shè)計細則
1. 框筒結(jié)構(gòu)
核心筒和外框柱的基樁宜按集團式布置于核心筒和柱下,,以減小承臺內(nèi)力和減小各部分相鄰影響,。
以樁筏總承載力特征值與總荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值平衡為前提,強化核心區(qū),,弱化外框區(qū),。核心區(qū)強化指數(shù),對于核心區(qū)與外框區(qū)樁端平面豎向錯位或外框區(qū)柱下樁數(shù)不超過5根時,,宜取1.05~1.15,,外框為一排柱時取低值,二排柱時取高值,;對于樁端平面處在同一標(biāo)高且柱下樁數(shù)超過5根時,,核心區(qū)強化指數(shù)宜取1.2~1.3,一排柱時取低值,,二排柱時取高值,。
外框區(qū)弱化指數(shù)根據(jù)核心區(qū)強化指數(shù)越高,外框區(qū)弱化指數(shù)越低的關(guān)系確定,;或按總承載力特征值與總荷載標(biāo)準(zhǔn)值平衡,,單獨控制核心區(qū)強化指數(shù),使外框區(qū)弱化指數(shù)相應(yīng)降低,。
框剪,,框支剪力墻,,筒中筒結(jié)構(gòu)形式,參框筒結(jié)構(gòu)確定,。
2. 剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好,,墻下荷載分布較均勻,對于電梯井和樓梯間等荷載集度高處宜強化布樁,?;鶚兑瞬贾糜趬ο?,對于墻體交叉,、轉(zhuǎn)角處應(yīng)予以布樁,當(dāng)單樁承載力較小,,按滿堂布樁時,,應(yīng)強化內(nèi)部,弱化外圍,。
3. 樁基承臺設(shè)計
對變剛調(diào)皮設(shè)計的承臺,,應(yīng)按計算結(jié)果確定截面和配筋,其最小板厚和梁高,,對于柱下梁板式承臺,,梁的高跨比和平板式承臺板的厚跨比,宜取1/8,;梁板式筏式承臺的板厚和最大雙向板區(qū)格短邊凈跨之比不宜小于1/16,,且厚度不小于400mm;對于墻下平板式承臺厚跨比不宜小于1/20,,且厚度不小于400mm,;筏板最小配筋率應(yīng)符合規(guī)范要求。
筏式承臺的選型,,對于框筒結(jié)構(gòu),,核心筒和柱下集團式布樁時,核心筒宜采用平板,,外框區(qū)宜采用梁板式,,對于剪力墻結(jié)構(gòu),宜采用平板,。承臺配筋可按局部彎矩計算確定,。
4. 共同作用分析與沉降計算
對于框筒結(jié)構(gòu)宜進行共同作用計算分析,據(jù)此確定沉降分布,、樁土反力分布和承臺內(nèi)力,。當(dāng)不進行共同作用分析時,應(yīng)按規(guī)范計算沉降,,據(jù)此檢驗差異沉降等指標(biāo),。
八,、樁基礎(chǔ)受力的基本規(guī)律
隨著豎向荷載的加大,側(cè)阻的發(fā)揮先于端阻,。隨著變形的增加,,端阻力得以發(fā)揮。一般樁土相對位移到達4~10mm左右(根據(jù)土種類而定),,側(cè)阻力即可以充分發(fā)揮,,而端阻力的充分發(fā)揮需要樁土相對位移達到d/12~d/4(小直徑樁),d為樁徑,,黏性土為d/4,,砂性土為d/12~d/10。
九,、樁基沉降的特征
1.時間性,。土體中樁基礎(chǔ)的沉降要經(jīng)歷一個很長的時間。在上海地區(qū),,一般竣工后5~7年的沉降速度才會降到每年4mm以下,。軟土中樁基礎(chǔ)沉降的主要部分是與時間因數(shù)有關(guān)的,按目前土力學(xué)的認(rèn)識,,沉降主要部分有固結(jié)變形和土體的流變組成,。
2.刺入變形。產(chǎn)生刺入變形的解釋入下: 在群樁樁頂逐漸加載過程時,,單樁頂荷載較小時,,首先使樁的上部樁身產(chǎn)生壓縮,樁的上部質(zhì)點向下位移于土體之間產(chǎn)生了相對位移,,土體要阻止樁的上部的位移就產(chǎn)生了摩阻力,。樁頂荷載通過摩阻力逐漸擴散到土體中去。不僅擴散到樁于樁之間的土體中,,也擴散到樁尖以下的土體中,。在這一階段,樁側(cè)阻力的分布可能是樁的上端大,,下端小,,逐步向下發(fā)展。
土體中的應(yīng)力主要由于樁上部的摩阻力傳給上部的土體,,因此樁間土體的應(yīng)力也大于樁尖以下土體的應(yīng)力,。 再繼續(xù)加載,樁側(cè)上部滑移區(qū)域不斷向下擴大,。樁尖承載力開始發(fā)揮作用,,樁尖以下土體中的應(yīng)力增加的幅度會大于樁間土體中的應(yīng)力的增加。(一般認(rèn)當(dāng)?shù)鄬ξ灰七_到2~5mm時,樁側(cè)摩阻力達到極限,,樁土之間將產(chǎn)生相對滑移) 加載完成以后,,樁間土及樁尖土在應(yīng)力場的作用下由于固結(jié)和流變會繼續(xù)變形。其中樁間土體的固結(jié)壓縮和流變更為重要,,由于樁身的變形基本上是材料的彈性壓縮,,因此在這段時間內(nèi),樁間土體質(zhì)點向下的位移要大于同一截面深度處樁質(zhì)點的位移,,即在樁的上部,,樁身質(zhì)點向下位移與相鄰?fù)临|(zhì)點之間的位移差會減小,甚至?xí)淖兎较?。由于位移差產(chǎn)生的摩阻力也將隨之減小,,甚至產(chǎn)生負摩阻力。
為了使減少了的樁周土體反力與樁頂荷載平衡,,必須產(chǎn)生一個新的沉降增量,,增加樁土相對位移來增加土反力。在這一工程中就會發(fā)生新的滑移(刺入變形),。總的趨勢是使樁上部的摩阻力逐漸減少,,樁下部的摩阻力和樁端支撐力逐漸增加,。當(dāng)樁的數(shù)量較多,樁的布置比較密集,,樁間土體中應(yīng)力較大時,,樁上部可能出現(xiàn)負摩阻力,承臺下的土體會與承臺底面脫開,。
3.土體中摩擦樁基礎(chǔ)的沉降實際上由 樁身壓縮,、樁尖的刺入變形及樁尖下土體的壓縮變形(固結(jié)和流變)。
十,、樁土共同工作
樁土共同工作是一個典型的非線性過程,。樁土共同工作的實驗表明:
1.樁土共同作用的加載過程中,樁土是先后發(fā)揮作用的,,是一個非線性的過程,。樁總是先起支撐作用,樁的承載力達到100%以后,,既達到極限以后土體才能起支承作用,。樁土分擔(dān)比是隨加載過程而變化,沒有固定的分擔(dān)比,。
2.樁頂荷載小于單樁極限荷載時,,每級增加的荷載主要由樁承受,樁承擔(dān)90~95%左右,。
3.樁上荷載達到單樁屈服荷載后,,承臺底的地基土承受的荷載才明顯的增加,,樁的分擔(dān)比顯著減小,沉降速度也有所增加,。
4.樁土共同作用的極限承載力>單樁承載力+地基土的極限承載力,。
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