深基坑及樁基講座ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 建筑樁基技術規范》報批稿： ? 按巖石的軟硬分別給出系數； ? 側阻力與深徑比的關系不大； ? 隨著 深徑比 的 增大 ，端阻力 減小 ； ? 比較兩本版本的數值，存在較大的差別。 嵌巖 段 側阻 系數 和 端 阻 系數 h / d 0 0. 5 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 6. 0 7. 0 8. 0 ? s 0. 0 0. 052 0. 056 0. 056 0. 054 0. 051 0. 048 0. 045 0. 042 0. 040 極 軟 巖軟巖 ? p 0. 60 0. 70 0. 73 0. 73 0. 70 0. 66 0. 61 0. 55 0. 48 0. 42 ? s 0. 0 0. 045 0. 048 0. 045 0. 040 較 硬 巖堅 硬 巖 ? p 0. 45 050 0. 50 0. 45 0. 40 嵌巖樁突然破壞的原因 ? 灌注型的嵌巖樁在靜載荷試驗時，有時發生突然破壞的現象； ? 其原因主要是由于嵌巖段側阻的脆性破壞所引起的； 巖溶發育場地的樁基勘察 ? 在巖溶發育的場地當以基巖作為樁端持力層時，應按柱位布孔，同時應輔以各種有效的地球物理勘探手段，以查明擬建場地范圍及有影響地段的各種巖溶洞隙和土洞的位置、規模、埋深、巖溶堆積物的性狀和地下水特征。 ? 對于巖溶、斷層破碎帶地區，勘探孔需穿過溶洞、或斷層破碎帶進入穩定地層，進入深度宜需滿足 3d， 并不小于 5m。 工程實例 ? 昆明三聚磷酸鈉廠址位于巖溶洼地內 ， 覆蓋層為紅粘土 ， 層厚 10～ 40m， 基巖為巖溶化的白云巖 。 主要車間引進德國成套設備 ， 廠房高 50余米 ， 車間內配置許多重型設備和管道 ， 按工藝要求 ， 沉降差不得大于 。 ? 鉆孔灌注樁能嵌入基巖 ， 穩定性好 ， 沉降量小 ， 沉降差能滿足工程要求 ， 是比較適合于本工程要求的基礎型式 。 主要車間柱基礎采用單樁 ， 設備基礎采用群樁基礎 。 地質條件 ? 表部的紅粘土層，上部呈硬塑～可塑狀態，下部與巖石交界面附近呈類似牙膏狀的軟塑狀態。偶見小土洞。下伏基巖為二迭系茅口組白云巖，青灰色，細晶結構，厚層塊狀構造，大部含方解石細脈或條塊。除巖溶發育部位以及與巖溶伴生的不規則風化夾層外，多呈中等風化和微風化狀態，致密堅硬，巖石單軸抗壓強度為 80～ 100MPa， 是樁基的持力層。 ? 根據初勘的控制性鉆孔探查結果，在深度 60m處仍遇到垂高為 ，這一情況說明巖溶的發育深度與當地侵入基準面有關。因此，要想在巖面以下不太深的范圍內找到統一標高且溶蝕微弱的穩定持力層是不可能的。 ? 在巖體內部，于巖面以下 10m范圍內，沿北東向陡傾角張節理形成了以縫隙狀為主、兼有側向溶蝕擴展的串珠狀洞隙，這是這個場地巖體內部規模較大的巖溶形態。 勘察的重點 ? 巖溶地基的勘察 ， 主要解決巖溶地基的穩定性評價 。 穩定性評價可分為場地穩定性評價和單個基礎的穩定性評價 。 樁基勘察是在完成場地穩定性評價之后進行的 ， 重點是評價在樁基荷載的作用下 ，樁周巖溶巖體的穩定性 。 樁端持力層的特點 ? 碳酸鹽類巖石作為樁端持力層，與其他類型的巖石相比，有兩個方面的重要區別：一是巖面起伏變化較大；二是巖體內部存在分布位置難以準確確定的洞穴。因此，樁端進入巖面以下還不能認為是安全可靠的，巖面以下還可能存在不穩定的巖溶形態，需要在勘察時逐個位置查清，并采取措施避免巖溶對樁基穩定性的不利影響。 勘察的理念 ? 勘察的目的是在確定的樁位上順著樁徑的垂直投影尋找穩定樁端持力層的具體標高。在場地穩定性得到保證的前提下，那怕是支承在一根石牙上，周圍都是軟弱土層，巖柱處于單軸受壓狀態，碳酸鹽類巖石也有足夠的強度支承樁的荷載。問題的實質是要把上述柱體的巖溶情況搞清楚，也就是說，勘察要有針對性，那種遍地開花、普遍探查，試圖用某種方法完全查清整個場地巖溶地基內巖溶的大小和位置以及巖面的起伏情況，都是沒有實際意義的，也是徒勞的。 ? 對大口徑嵌巖灌注樁基礎，無論對巖面起伏的研究或者是對樁底洞穴的探查，都要求對具體樁位進行工作，鉆孔的布置應消除網度的概念，而應一樁一孔，個別地質條件復雜的部位應適當增加。 ? 查明持力層頂面標高和厚度 。 ? 1) 對于直接建造在基巖上的重大建筑物一柱一樁基礎和重大設備基礎 ， 只要持力面以下有 5m厚的連續完整巖體 ， 且溶洞頂板的厚度為洞徑 2倍以上時 ， 其安全是可以保證的 。 因此 ， 對于不存在大廳式溶洞的場地 ， 鉆入持力面以下 5m深度的完整巖體可以作為重大建筑物勘察鉆孔深度的控制基數 。 本工程在持力面以上一般存在溶蝕顯著的石牙起伏帶和強風化帶 ， 因此鉆孔深度取為巖面以下 。 ? 2) 若持力面以下 洞 ， 溶孔密集帶 ， 強風化夾層等強度較低的軟弱夾層 ， 鉆孔深度視具體情況適當加深 。 若巖面平坦 ， 且表部強風化層厚度不大 ， 鉆孔深度可適當減小 。 ? 3) 當樁位于溶槽 、 溶溝或豎向溶蝕裂隙近旁 ， 樁側存在臨空面時 ， 勘探孔的深度應能查明出露溝底以上的傾斜軟弱結構面 。 確定嵌巖標高的幾個原則 ? 1) 樁位勘探孔未發現洞隙 ， 基巖面起伏不大 ， 巖石堅硬完整 ， 是可靠的樁位 ， 樁端應穿過強風化帶 ， 保證持力面置于完整的基巖上 。 ? 2) 樁位勘探孔未發現洞隙 ， 巖面起伏不大 ，但巖體內存在強風化夾層 、 泥化夾層 、 溶孔密集帶 、 節理密集帶等軟弱夾層 ， 則樁端不能置于這些軟弱夾層上 ， 而應視夾層的特征 ， 對樁端標高進行調整 。 ? 3) 樁位位于寬度小于樁徑的豎向溶蝕裂隙中 ，樁端務必穿過強烈溶蝕帶 ， 嵌入完整的基巖 。 ? 4) 樁位勘探孔穿過單層或多層溶洞時 ， 應按頂板巖層的不同性狀分別進行溶洞頂板穩定性驗算 ， 按驗算結果確定嵌巖標高 。 當溶洞頂板具有 ， 且場地又不存在大廳式溶洞時 ， 可直接將樁端置于溶洞頂板之上 ， 不需要進行穩定性驗算 。 ? 5) 樁位位于豎向溶蝕裂隙 、 溶槽 、 溶溝近旁 ，地基巖體側向存在臨空面 ， 若地基巖體中具有傾向臨空面方向的軟弱結構面 ， 應進行地基抗滑穩定性驗算 。 溶洞頂板穩定性評價 ? 溶洞頂板穩定性評價可分為定性評價和定量評價兩種 。 定性評價完全取決于工程師的經驗 。 定量評價目前尚無完備的方法 ， 可以運用一些簡化的力學方法 ，如視頂板為梁板 、 無鉸拱等假定的基礎上的近似計算 。 也可以用彈性理論的方法求溶洞周邊的應力場 ， 計算孔邊切向應力 ， 并與巖石的強度進行比較的方法計算穩定性系數 。 嵌巖樁的設置 ? 灌注樁和預制樁 都可以嵌巖 ； ? 但不同的樁型， 嵌巖的工藝 是不同的； ? 在基巖起伏比較大的場地，用預制樁 作嵌巖樁， 很難控制樁長 ； ? 尤其是 預應力管樁 ，截樁會造成 預應力的破壞 ，需要加以處理。 灌注型嵌巖樁 預制型嵌巖樁 靜 力 壓 樁 ? 靜力壓樁法是以設備本身自重（包括配重）作反力，液壓驅動，用靜壓力將樁壓入地基土中的一種沉樁工藝。這種施工工藝具有無震動、無噪聲、無污染、無沖擊力和施工應力小等特點。有利于沉樁震動對鄰近建筑物和精密設備的影響，避免對樁頭的沖擊損壞，降低用鋼量。在沉樁過程中還可以測定沉樁阻力，為設計和施工提供參數，預估和驗證單樁極限承載力，檢驗樁的工程質量。 ? 近年來，由于大噸位壓樁機的出現，提高了靜力壓樁法施工的適用范圍，能將長樁壓入砂層，可適用于對單樁極限承載力設計要求超過 5000kN的超高層建筑。例如在上海地區，曾使用 800 t 壓樁機，將 m 樁壓進中密砂層（此層的靜力觸探比貫入阻力為 ） ， 至設計標高時的壓樁阻力為 4778kN～ 5868kN， 靜載荷試驗測定的單樁極限承載力為 6750kN。 壓樁的優缺點 ? 靜力壓樁的優點是沒有噪聲、沒有震動，不會對環境造成危害； ? 但靜力壓樁需要大量的配重，對場地的要求比較高，如果場地土非常軟弱，無法承受配重的過大壓力，就不能采用； ? 靜力壓樁的擠土作用還是相當大的，孔隙水壓力比較高，采用靜力壓樁的建筑物，其沉降一般偏大。 壓樁的適用條件 ? 1. 土層的性質 ? 高壓縮性土和砂性較輕的軟粘土層 ? 2. 設備能力 ? 樁的極限承載力與壓樁阻力之間的關系 ? 3. 周邊的環境條件 靜力壓樁方案成立的前提 ? 能否將樁壓到預定的深度 ？ 關注壓樁阻力與設備的能力； ? 壓樁阻力與單樁承載力之間存在什么樣的關系 ？ ? 能否用壓樁阻力來估計承載力 ？ ? 能否用地層的靜力觸探數據來估計壓樁阻力以選擇壓樁設備 ？ 壓樁阻力的性質 ? 靜力壓樁施工過程中可以得到每根樁的 壓樁阻力 ，對判定樁的承載力和樁身質量是最直接的依據； ? 但是，壓樁阻力 不等于樁的承載力 ； ? 壓樁阻力所反映的是樁體壓入土中所需要克服的 動阻力 ； ? 是樁尖貫穿端部土層時的 沖剪力 。 ? 壓樁阻力與樁端 土的類別和性質 直接有關； ? 又與 樁長、樁距及樁群大小 等因素有關； ? 在 粘性土 中，壓樁過程中的阻力最小，經過休息，土的強度逐漸恢復與增長，因此，承載力通常顯著地高于壓樁阻力 ； ? 粉砂 就相反，壓樁時急劇升高的孔隙水壓力夸大了樁的阻力，經過休息，孔隙水壓力消散，端阻力下降， 樁的承載力常會低于壓樁阻力。 ? 壓樁經驗的 地方性 特別強； ? 各地的經驗大致的趨勢是 相似的； ? 但存在 許多差別 ，與各地的地質條件及技術條件的不同有關； ? 還缺少 地方技術標準 ； ? 更沒有 全國性 的技術標準。 廣東的經驗 ? 利用 終止壓力 估計極限承載力 ? ?值的范圍 ? 樁長小于 14m， ～ ? 14m至 21m， ～ ? 大于 21m， ～ smu RQ ??上海的經驗 ?根據已有的估計單樁承載力來 估計壓樁阻力 ?研究壓樁阻力與承載力的關系 ? ???? ppris r ipr AflfUR ?? 側阻力 tisis r iSff ? 靈敏度對壓樁阻力的影響 ? 靈敏度 越大的土，壓樁阻力越小； ? 這是因為靈敏度越大， 土的結構性 越強，壓樁時土的強度降低得越多； ? 從靈敏度來估計壓樁的側阻力。 側阻力修正系數 ?研究 深度 的影響 ?粘性土： ?＝ ?砂土： 100 ???z? 端阻力修正系數 100 ???z? 樁長 (m) 樁端持力層 壓樁阻力 Q (kN) Q u / Q 極細砂 850 暗綠色亞粘土 480 暗綠色亞粘土 480 暗綠色亞粘土 600 亞粘土 475 亞粘土 563 粉砂層 560 暗綠色亞粘土 300 暗綠色亞粘土 450 灰亞粘土 400 亞粘土 500 24 .0 暗綠色亞粘土 420 暗綠色亞粘土 500 暗綠色亞粘土 550 西安的經驗 ?利用 靜力觸探 估計壓樁終止阻力 ?Pe－ kN ?Ps－ MPa ?適用于 20m以內 ?? se Pp?利用壓樁終止阻力 Pe估計單樁極限承載力： eu PR ?? 樁 端 土 狀態 軟塑 可塑 硬塑 ? ~ ~ ~ 根據沉樁能量估計容許承載力 ?壓樁所需的能量 為樁的有效長度與每米終壓力的平均值乘積 Ea PR ?? eE PHP ? 終壓力值與容許承載力 1 57 0 ?? ea PR ea PR ?? ?＝ ～ 管樁壓樁阻力的研究 ?1. 靜力觸探貫入過程與壓樁貫入過程的比擬研究； ?2. 從土塞的高度研究壓樁阻力的有關信息。 管樁的土塞 ? 上海寶山鋼鐵總廠于 1978年做過 7組鋼筋混凝土管樁和 3組鋼管樁