樁基疑難問題匯總
一,、關于大直徑樁（d≥800mm）極限側阻力和極限端阻力的尺寸效應
近日,，有同行提出一個問題：“樁基規(guī)范在計算大直徑樁承載力時需考慮樁側阻力尺寸效應系數(shù)(＜1的系數(shù))，但計算嵌巖樁時沒有區(qū)分大直徑樁,，沒有考慮樁側阻力尺寸效應系數(shù),，是否有點兒前后不對應呢？”
為了解釋這個問題，我們先了解下規(guī)范是如何規(guī)定的,，《建筑樁基技術規(guī)范 》JGJ 94-2008 對于大直徑樁單樁極限承載力標準值是這樣規(guī)定的：
5.3.6 根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系,，確定大直徑樁單樁極限承載力標準值時，可按下式計算：
式中 qsik——樁側第i層土極限側阻力標準值,，如無當?shù)亟?jīng)驗值時,，可按本規(guī)范表5.3.5-1取值，對于擴底樁變截面以上2d長度范圍不計側阻力,；
qpk——樁徑為800mm的極限端阻力標準值,，對于干作業(yè)挖孔（清底干凈）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,，可按表5.3.6-1取值,；
——大直徑樁側阻、端阻尺寸效應系數(shù),，按表5.3.6-2取值,。
而對于嵌巖樁卻沒有尺寸效應系數(shù)：
5.3.9 樁端置于完整、較完整基巖的嵌巖樁單樁豎向極限承載力,，由樁周土總極限側阻力和嵌巖段總極限阻力組成,。當根據(jù)巖石單軸抗壓強度確定單樁豎向極限承載力標準值時，可按下列公式計算：
式中 Qsk,、Qrk——分別為土的總極限側阻力,、嵌巖段總極限阻力；
qsik——樁周第i層土的極限側阻力,，無當?shù)亟?jīng)驗時,，可根據(jù)成樁工藝按本規(guī)范表5.3.5-1取值；
frk——巖石飽和單軸抗壓強度標準值,，黏土巖取天然濕度單軸抗壓強度標準值,；
——嵌巖段側阻和端阻綜合系數(shù)，與嵌巖深徑比hr/d,、巖石軟硬程度和成樁工藝有關,，可按表5.3.9采用；表中數(shù)值適用于泥漿護壁成樁,，對于干作業(yè)成樁（清底干凈）和泥漿護壁成樁后注漿，
應取表列數(shù)值的1.2倍,。
注：①極軟巖,、軟巖指frk≤15MPa，較硬巖,、堅硬巖指frk>30MPa,，介于二者之間可內(nèi)插取值。
②hr為樁身嵌巖深度,，當巖面傾斜時,，以坡下方嵌巖深度為準,；當hr/d為非表列值時，
可內(nèi)差取值,。
大直徑樁,，為何要考慮側阻、端阻尺寸效應系數(shù)呢,？
由于樁的承載性狀隨樁徑而有所變化,，工程界通常將樁劃分為小直徑樁或微型樁
(d~250mm) 、中等直徑樁 (250mm <d < 800mm) ,、大直徑樁 (d≥800mm) ,。大量試驗證實，灌注樁的樁側阻力與樁端阻力不僅與土層性質(zhì)和成樁工藝有關,，而且與樁徑有明顯關系,，稱其為尺寸效應?！督ㄖ痘夹g規(guī)范》JGJ 94-2008 表 5.3.5-1 中樁的極限側阻力標準值是由中,、小直徑樁的試驗參數(shù)統(tǒng)計而得，將之套用于大直徑樁是不合適的,，會得出偏大的結果,。同樣， 《建筑樁基技術規(guī)范 》JGJ 94-2008 表 5.3. 6-1 干作業(yè)挖孔樁(清底干凈,， D=800) 極限端阻力標準值給出端阻力尺寸效應的修正基準 ,。
近年來的試驗研究和工程實踐發(fā)現(xiàn)，發(fā)揮側阻所需的相對位移并非定值,，除與成樁工藝,、土層性質(zhì)及各土層豎向分布位置(處于樁側的上、中,、下方)有關外,，還與樁徑大小有關；樁側阻力亦隨樁徑增大而減小,。分析原因有兩方面：一方面由于大直徑樁發(fā)揮側阻所需沉降遠大于常規(guī)直徑樁所需沉降,；另一方面由于樁成孔后產(chǎn)生應力擇放，孔壁出現(xiàn)松弛變形,，導致側阻力有所降低,。《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ 94-2008 表 5.3.5-1 是根據(jù)常規(guī)樁徑極限承載力下沉降標準確定的側阻力參數(shù),，如套用于大直徑樁,，其數(shù)值偏大。
那對于對于大直徑擴底嵌巖灌注樁，根據(jù)巖石的物理力學指標確定單樁承載力時,，是否需考慮側阻力與端阻力的尺寸效應系數(shù)呢?
大直徑灌注樁側阻力及端阻力尺寸效應系數(shù)主要對于粘性土,、粉士、砂土和碎石類等土層,，相對于巖石而言,，內(nèi)部結構應力較弱，可能由于樁成孔后應力釋放較快,，孔壁出現(xiàn)松弛變形,，國內(nèi)外的一些試驗研究發(fā)現(xiàn)，大直徑灌注樁的側阻力與端阻力較中小直徑灌注樁有所降低,。而巖石的內(nèi)部結構穩(wěn)定,，構成巖石的礦物顆粒之間結合力較土顆粒之間的結合力大得多，巖石的抗剪,、抗壓強度較士也高得多,，因此巖石因樁施工成孔產(chǎn)生的應力釋放較慢，故嵌巖樁嵌巖段可不考慮側阻力與端阻力的尺寸效應系數(shù),。
綜上,，對大直徑嵌巖樁（直徑>800mm），嵌巖段的側阻力和端阻力不需要考慮尺寸效應系數(shù),；計算嵌巖段以上土層側阻力時,，應考慮大直徑樁側阻力的尺寸效應系數(shù)。
二,、巖溶地區(qū)的樁基設計原則（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，通過預設于樁身內(nèi)的注漿導管及與之相連的樁端,、樁側注漿閥注入水泥漿，使樁端、樁側土體（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：a、后注漿對樁側及樁端土的加固作用,，表現(xiàn)為：固化效應 -樁底沉渣及樁側泥皮因漿液滲入而發(fā)生物理化學作用而固化,，充填膠結效應-對樁底沉渣及樁側泥皮因滲入注漿而顯示的充填膠結，加筋效應-因劈裂注漿現(xiàn)成網(wǎng)狀結石,。
（3）增強特點：端阻的增幅高于側阻,，粗粒土的增幅高于細粒土。樁端,、樁側復式注漿高于樁端,、樁側單一注漿。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,，樁端沉渣和土的加固效應強于樁側泥皮的加固效應；粗粒土是滲透注漿,，細粒土是劈裂注漿,，前者的加選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 固效應強于后者。
（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：a,、固化了樁底沉渣及虛土，同時樁端有擴底效應 b,、由于注漿壓力較大（一般均大于1Mpa）,，對樁端土進行了預壓。
（5）設計以注意的事項：a,、注漿管的連接應采用套管連接 b,、當注漿管代替鋼筋時，最好在樁頂處預埋附加鋼筋,，避免由于施工保護不當導致注漿管在樁頂處折斷 c,、注漿管的固定應采用綁扎固定,。
四、單樁承載力的時間效應
所謂的單樁承載力的時間效應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,，土的結構也造成了破壞,，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,，土逐漸固結密實，同時土的結構強度也逐漸恢復,，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)生迅速的排水固結來解釋。實際上緊靠樁的土（大約50~200mm的范圍內(nèi)）往往固結的很厲害,，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,，而靠近外側的樁除依靠基礎內(nèi)側的土提供承載力外，還能利用靠近基礎外側的土提供承載力,，而靠近基礎外側的土受內(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,，更加加劇了基礎反力呈馬鞍型分布。
六,、變剛調(diào)平設計原則總體思路
根據(jù)上部結構布局,、荷載和地質(zhì)特征，考慮相互作用效應,，采取增強與弱化結合,，減沉增沉結合，整體平整,，實現(xiàn)差異沉降最小化,，基礎內(nèi)力最小化和資源消耗最小化。
1. 根據(jù)建筑物體型,、結構,、荷載和地質(zhì)條件，選擇樁基,、復合樁基,、剛性樁復合地基，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，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,，應按增強主體,，弱化裙房的原則進行設計。
5. 樁基的樁選型和樁端持力層的確定,，應有利于應用后注漿技術,，應確保單樁承載力有較大的調(diào)整空間?；鶚兑思胁贾糜谥鶋ο?，以降低承臺內(nèi)力,，最大限度發(fā)揮承臺底地基土分擔荷載的作用，減小柱下樁基與核心筒樁基的相互作用,。
6. 宜在概念設計的基礎上進行上部結構-基礎-樁土的共同作用分析,，優(yōu)化細部設計，差異沉降宜嚴于規(guī)范值,，以提高耐久性可靠度
七,、樁基變剛度設計細則
1. 框筒結構
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標準組合值平衡為前提,，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)越低的關系確定；或按總承載力特征值與總荷載標準值平衡,，單獨控制核心區(qū)強化指數(shù),，使外框區(qū)弱化指數(shù)相應降低。
框剪,，框支剪力墻,，筒中筒結構形式，參框筒結構確定,。
2. 剪力墻結構
剪力墻結構整體性好,，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拢瑢τ趬w交叉,、轉(zhuǎn)角處應予以布樁,，當單樁承載力較小，按滿堂布樁時,，應強化內(nèi)部,，弱化外圍,。
3. 樁基承臺設計
對變剛調(diào)皮設計的承臺，應按計算結果確定截面和配筋,，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；筏板最小配筋率應符合規(guī)范要求,。
筏式承臺的選型，對于框筒結構,，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,，對于剪力墻結構,，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
對于框筒結構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,。
當不進行共同作用分析時,，應按規(guī)范計算沉降，據(jù)此檢驗差異沉降等指標
八,、樁基礎受力的基本規(guī)律
隨著豎向荷載的加大,，側阻的發(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。軟土中樁基礎沉降的主要部分是與時間因數(shù)有關的,，按目前土力學的認識,，沉降主要部分有固結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,，因此樁間土體的應力也大于樁尖以下土體的應力。 再繼續(xù)加載,，樁側上部滑移區(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力增加的幅度會大于樁間土體中的應力的增加,。（一般認當?shù)鄬ξ灰七_到2~5mm時,，樁側摩阻力達到極限，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力場的作用下由于固結和流變會繼續(xù)變形,。其中樁間土體的固結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)點向下位移與相鄰土質(zhì)點之間的位移差會減小,，甚至會改變方向。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,。當樁的數(shù)量較多，樁的布置比較密集,，樁間土體中應力較大時,，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。樁土分擔比是隨加載過程而變化,，沒有固定的分擔比,；
（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,。
