2013年9月21日 星期六

基礎11與12

2012/09/29 16:03
各位研究員大家好:

深開挖會遇到的工程問題及其防治對策,也是熱門的問答題,請研究員平常要擬答。

樁基礎一般比較貴,但是當淺基礎承載力不夠,或者因抵抗水平力、因應河床之沖刷,必須把橋樑基礎做深,還是不得不使用樁基礎。樁基礎之設計,需考慮土壤強度、土壤變形量、施工法、樁材質本身強度等因素。

樁頂容許承載力Qa = (Q+ Qs) / FS。我們首先介紹黏土地層的樁之設計,細分為樁底的承載力及樁身的摩擦力。樁身的摩擦力有αβλ等三種方法可以用,解題時請畫摩擦應力分布圖,這樣比較不容易算錯,也較容易檢查。

對於砂土地層,特別有臨界深度Lc的限制,黏土層沒有。我國的規範規定Lc=20BB是樁直徑。當樁長超過臨界深度之後,樁底點承力不會再增加,會維持常數;而樁身摩擦力也不會再增加,會維持常數。

現在的機具,施作1米半直徑的樁沒有問題,考題很多60公分直徑的樁,是古早的尺寸。直徑越大,就必需使用鑽掘方式施工,如反循環樁或全套管基樁。錘擊樁沒有辦法打入大直徑的基樁。但錘擊打入的樁,能提高地盤緊密度,群樁效率可能大於1。你家附近有在做高速公路或快速道路的橋柱嗎?或你家附近有在做橋樑嗎?趕快看看他們做的是哪一種基樁吧!通常座落於卵礫石層的樁,承載力應足夠。座落在岩盤上,岩盤承載力也夠,但樁要貫入岩盤相當困難,這正是一體的兩面。

除了以靜力學理論估計樁的承載力(FS3),還可以使用樁載重試驗估計其承載力。進行樁的極限載重試驗,可以讓設計者了解在某一特定地盤、特定尺寸、長度的樁之極限承載力。將極限承載力除以2,即得設計之容許承載力。

對於營造廠已經施工完成的基樁,業主可依契約進行工作載重試驗,這是為了驗證施工品質。當進行工作載重試驗時,所需加的載重大小,須達極限承載力的2/3

SPT試驗的N值與CPT試驗的qc值,可以幫我們概估砂土層裡的樁極限承載力,注意這些是經驗公式,單位是用tonf

於樁內部的鋼筋設計(鋼筋籠),就是RC的範圍了,宛如基腳版內部的配筋,是RC的範圍。

樁的表皮摩擦力,在樁沉陷量較小時就幾乎全額激發,但樁的底部點承力,要在樁沉陷量較大時才會全額激發。也就是樁的表皮摩擦力和點承力,不是同時到達最大值。

當單樁不夠用時,會設計群樁,群樁會造成群樁效應。工地如果要施作樁,很少只做單樁,常是群樁。群樁效應有其好處與壞處,大家應該已經抄了,此處就不再寫。注意群樁效應會考問答題喔。

對於群樁,最常見的就是濱海或跨河橋樑,橋柱下方很可能就有一個樁帽,樁帽底下就是群樁。群樁的承載力計算,還是以黏土地層為主。群樁的極限承載力有兩種算法,一是把群樁看成整體基礎塊,計算整體基礎塊的承載力(Qgu1);二是把群樁考慮群樁效率e,計算群樁的承載力(Qgu2)。這兩種承載力,取小者為極限承載力。極限承載力還要除以安全係數,才得群樁的容許承載力。

您最近有坐車經過中山高五股到楊梅之間的路段嗎?路邊正在施作五楊高架段的上部結構,要不要去看看?

五楊拓寬段基樁已經在去年及今年施作完畢,你所看到的一支橋柱,底下通常是8支以上的基樁在支撐它。

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