當前位置：中華考試網(wǎng) >> 巖土工程師 >> 專業(yè)知識 >> 專業(yè)輔導 >> 2018年注冊巖土工程師巖土工程勘察講義：樁基巖土工程問題分析

2018年注冊巖土工程師巖土工程勘察講義：樁基巖土工程問題分析

中華考試網(wǎng) [ 2017年10月30日 ] 【大中小】

2018年注冊巖土工程師巖土工程勘察講義：樁基巖土工程問題分析

　　樁基巖土工程問題分析

　　在房屋建筑與構筑物的基礎設計中，樁基是常用形式之一。樁基具有施工方便、承載力高、沉降量小等優(yōu)點。

　　7.1、樁基類型及持力層的選擇

　　樁的種類很多，但在房屋建筑與構筑物的樁基礎設計中，常用灌注樁和預制樁。灌注樁——沉管灌注樁、大直徑樁(鉆孔、人工挖孔)、擴孔灌注樁等。

　　樁基持力層選擇在穩(wěn)定的硬塑—堅硬狀態(tài)的低壓縮性粘性土和粉土層，中密以上的砂土、碎石層，微、中風化的基巖。第四系土層作為樁端持力層其厚度宜超過 6 ～10倍樁身直徑或樁身寬度;擴底墩的持力層厚度宜超過2倍墩底直徑;如果持力層下臥軟弱地層時，應從持力層的整體強度及變形要求考慮，保證持力層有足夠厚度。此外，對于預制打入樁來說，還應考慮樁能順利穿過持力層以上各地層的可能性。

　　7.2、單樁承載力的確定

　　在房屋建筑與構筑物的樁基礎中，一般以受豎向荷載為主，故單樁承載力常指的是單樁豎向承載力。單樁承載力一方面取決于制樁材料的強度，另一方面取決于土對樁的支承力，大多數(shù)情況下，樁的承載力都是由土的支承力控制的。因此，如何根據(jù)地基的強度與變形確定單樁承載力是設計樁基礎的關鍵問題，根據(jù)土對樁的支承力確定單樁承載力的方法，主要有靜荷載(樁載)試驗與靜力分析(半經(jīng)驗公式計算)兩種方法。

　　靜力分析法主要是根據(jù)原位測試資料或土的物理性質(zhì)指標與承載力參數(shù)之間的關系來確定單樁承載力。

　　對一級建筑樁基應采用現(xiàn)場靜載荷試驗，并結(jié)合靜力觸探、標準貫入等原位測試方法綜合確定。

　　對二級建筑樁基應根據(jù)靜力觸探、標準貫入、經(jīng)驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定，當缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復雜時，應由現(xiàn)場靜載荷試驗確定。

　　對三級建筑樁基，如無原位測試資料時，可利用承載力經(jīng)驗參數(shù)估算。

　　樁靜載荷試驗是先在準備施工的地方打試驗樁，在試樁頂上分級施加靜荷載，直至樁發(fā)生劇烈或不停滯的沉降(樁已喪失穩(wěn)定性)為止，在同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于總樁數(shù)的1%，并不應少于3根，工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應少于2根。然后根據(jù)試驗結(jié)果，繪制荷載～沉降(Q～S)關系曲線，從而可確定單樁豎向極限承載力標準值。

　　按靜力分析法估算單樁承載力，不同規(guī)范所推薦的經(jīng)驗公式是有差別的，有的用以估算單樁承載力設計值，有的則用以估算單樁承載力極限值。在房屋建筑與構筑物的樁基中，主要是估算單樁承載力極限值，下面介紹在房屋建筑與構筑物的樁基中常用的靜力觸探法與按土的物理指標法確定單樁承載力極限值。

　　7.2.1靜力觸探法估算單樁承載力

　　靜力觸探試驗中的探頭與土的相互作用，相似于樁與土的相互作用，因此可以用靜力觸探試驗測得的比貫入阻力(單橋)或雙橋探頭中的錐尖阻力與側(cè)壁摩阻力估算單樁承載力。但不能直接以靜力觸探中端阻與摩阻作為實際單樁的端阻力和摩阻力，而必須經(jīng)過修正，這是因為靜力觸探的工作性能與實際單樁的工作性能有所不同。

　　不同之處主要是尺寸效應、應力場、材料性質(zhì)等，存在這些差異所造成的影響至今還難以從理論上逐項嚴密地進行理論或從數(shù)學關系上加以描述，因此用靜力觸探確定單樁承載力也是一種經(jīng)驗估算。

　　1)靜力觸探法估算單樁承載力

　　(1)根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制單樁豎向極限承載力標準值時，如無當?shù)亟?jīng)驗可按下式計算：

　　Quk= Qsk+Qpk=u∑qsik·li+α·psk·Ap

　　式中：Quk——單樁豎向極限承載力標準值;

　　Qsk——單樁總極限側(cè)阻力標準值;

　　Qpk——單樁總極限端阻力標準值;

　　u——樁身周長;

　　qsik——用靜力觸探比貫入阻力值估算的樁周第i層土的極限側(cè)阻力標準值;

　　li——樁穿越第i層土的厚度;

　　α——樁端阻力修正系數(shù);

　　psk——樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標準值(平均值);

　　Ap——樁端面積。

　　(2) 根據(jù)雙橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值時，對于粘性土、粉土和砂土、如無當?shù)亟?jīng)驗時可按下式計算：

　　Quk=u∑liβifsi+αqcAp

　　式中：fsi——第i層土的探頭平均側(cè)阻力;qc——樁端平面上、下探頭阻力，取樁端平面以上4d(d為樁的直徑或邊長)范圍內(nèi)按土層厚度的探頭阻力加權平均值，然后再和樁端平面以下1d范圍內(nèi)的探頭阻力進行平均;

　　α——樁端阻力修正系數(shù)，對粘性土、粉土取2/3，飽和砂土取1/2;

　　βi——第i層土樁側(cè)阻力綜合修正系數(shù)。

　　2)土的物理指標法確定單樁承載力

　　根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式計算：

　　Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

　　式中：qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值，如無當?shù)亟?jīng)驗值時，可查規(guī)范。

　　qpk——極限端阻力標準值，如無當?shù)亟?jīng)驗值時，可查表。

　　7.3、群樁承載力與群樁沉降驗算

　　當樁中心距小于或等于6倍樁徑且樁數(shù)超過9根(含9根)時，可將樁和土作為假想的實體基礎，此時樁臺、樁和樁間土形成一個整體，在上部荷載作用下一起下沉，這便是群樁作用。驗算這類樁基的承載力與沉降時，按實體基礎考慮。

　　(一)群樁承載力驗算

　　(二)群樁沉降驗算

　　群樁沉降驗算時，同樣將群樁作為實體基礎，所計算的樁基變形值應滿足建筑物樁基變形允許值的規(guī)定，建筑物樁基變形允許值如無當?shù)亟?jīng)驗時可查表中的規(guī)定采用，對于表中未包括的建筑物樁基變形允許值，可根據(jù)上部結(jié)構對樁基變形的適應能力和使用上的要求確定。

　　實體基礎的底面尺寸可按φ0/4擴散后的范圍取值，亦可按樁端處群樁所占的范圍取值，兩種取法的計算結(jié)果略有差別。

　　群樁的沉降計算可按淺基礎的沉降計算步驟進行，亦即前面介紹的沉降計算方法。也可按等效作用分層總和法計算。

　　7.4、樁的負摩擦力

　　樁的負摩擦(阻)力是因為樁周圍土層的下沉(地面沉降)對樁產(chǎn)生方向向下的摩阻力。產(chǎn)生負摩擦力的原因主要有：

　　(1)欠固結(jié)軟粘土或新填土的自重固結(jié);

　　(2)大面積堆載使樁周土層下沉;

　　(3)正常固結(jié)軟粘土地區(qū)地下水位全面下降，有效應力增加引起土層下沉;

　　(4)濕陷性黃土濕陷引起沉降。

　　負摩擦力的作用使樁上的軸向荷載增大(附加荷載)，在負摩擦力較明顯的地方，應引起重視。

　　負摩擦力的大小受著多種因素的影響，諸如樁周土與樁端土的強度、土的固結(jié)歷史、地面荷載、樁的類型及設置方法、地下水位變化以及歷時等。因此計算負摩擦力大小是一個較為復雜的問題，大多采用半經(jīng)驗公式或經(jīng)驗估算，主要根據(jù)豎向有效應力、土的不排水抗剪強度、土的力學性質(zhì)指標等進行估算。實際中一般按有效應力估算，即單樁負摩擦力標準值為：

　　qnsi=ζnσ′i

　　式中：qnsi——第i層土樁側(cè)負摩擦力標準值;

　　ζn——樁周土負摩擦力系數(shù)，可查表;

　　σ’i——樁周第i層土平均豎向有效應力。

　　在地層組合、地下水情況、地面荷載情況不同時，樁的負摩擦力計算亦不同。我國沿海軟土地區(qū)過去并未考慮負摩擦力問題，也很少發(fā)現(xiàn)由于負摩擦力引起的事故，這是因為在樁端可能繼續(xù)沉降的情況下，負摩擦力可能減小甚至消失。但當樁穿過15m以上較厚軟土層，且地面下沉速率超過每年2cm時，或樁端支承在巖層、砂礫石等硬層上時，所產(chǎn)生的負摩擦力可能較大。

　　注冊巖土工程師培訓班——2018年巖土工程師VIP套餐：

　　適應人群：有基礎，對考點和命題方向不清楚，急需老師點明重點考點的學員。

　　包含課程：(全科)精講班+�？荚囶}班+專業(yè)基礎考題預測班+獨家歷年真題解析;贈送：考試時間提醒服務+考試不過2019年免費重學

　　詳細情況：本課程針對參加2018年考試學員輔導，可提前學習2017年課程;(考題預測班為新增班次不提供2017年課程)

　　● 報名VIP套餐，簽訂協(xié)議，承諾考試不過2019年免費重學;

　　● 獨家真題解析課程高清大屏講解，幫助學員掌握考試真要求;

　　● 公共基礎沒有考題預測班;

　　● 考前學習提醒,不定期免費直播解析考情分析