《基礎(chǔ)工程》3-1 23樁基礎(chǔ)

1、第三章 樁基礎(chǔ)第一節(jié) 概述第二節(jié) 樁與樁基礎(chǔ)的分類第三節(jié) 樁與樁基礎(chǔ)的構(gòu)造第四節(jié) 樁基礎(chǔ)的施工第五節(jié) 水中樁基礎(chǔ)的施工第六節(jié) 樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢驗第一節(jié) 概述一、樁基礎(chǔ)的基本構(gòu)造和特點 樁基礎(chǔ)可以是單根樁（如一柱一樁的情況），也可以是單排樁或多排樁。對于雙（多）柱式橋墩單排樁基礎(chǔ)，當樁外露在地面上較高時，樁間以橫系梁相聯(lián)，以加強各樁的橫向聯(lián)系。多數(shù)情況下樁基礎(chǔ)是由多根樁組成的群樁基礎(chǔ)，基樁可全部或部分埋入地基土中。 1-承臺；2-基樁；3-松軟土層；4-持力層；5-墩身樁基的作用：穿過軟弱的壓縮性土層或水，使樁底坐落在更密實的地基持力層上。 承臺的作用：將外力傳遞給各樁并將各樁聯(lián)成一整體共同承受外荷

2、載。 樁基礎(chǔ)的優(yōu)點：承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻，在深基礎(chǔ)中具有耗用材料少、施工簡便等特點。在深水河道中，可避免（或減少）水下工程，簡化施工設(shè)備和技術(shù)要求，加快施工速度并改善工作條件。 樁基礎(chǔ)的適應(yīng)性：近代在樁基礎(chǔ)的類型、沉樁機具和施工工藝以及樁基礎(chǔ)理論等方面都有了很大發(fā)展，因此能以不同類型的樁基礎(chǔ)的施工方法適應(yīng)不同的水文地質(zhì)條件、荷載性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特征，因此，樁基礎(chǔ)具有較好的適應(yīng)性。二、樁基礎(chǔ)的適用條件 （1）荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深，采用淺基礎(chǔ)或人工地基在技術(shù)上、經(jīng)濟上不合理時；（2）河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計算正確，位于基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物下面的土

3、層有可能被侵蝕、沖刷，如采用淺基礎(chǔ)不能保證基礎(chǔ)安全時；（3）當?shù)鼗嬎愠两颠^大或建筑物對不均勻沉降敏感時，采用樁基礎(chǔ)穿過松軟（高壓縮）土層，將荷載傳到較堅實（低壓縮性）土層，以減少建筑物沉降并使沉降較均勻；（4）當建筑物承受較大的水平荷載，需要減少建筑物的水平位移和傾斜時； （5）當施工水位或地下水位較高，采用其它深基礎(chǔ)施工不便或經(jīng)濟上不合理時；（6）地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基礎(chǔ)可增加建筑物抗震能力，樁基礎(chǔ)穿越可液化土層并伸入下部密實穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對建筑物的危害。第二節(jié) 樁與樁基礎(chǔ)的分類一、樁基礎(chǔ)按承臺位置分類二、樁基礎(chǔ)按施工方法分類 三、樁按設(shè)置效應(yīng)分類 五、樁按樁身材料分

4、類 四、樁按樁土相互作用特點分類 一、樁基礎(chǔ)按承臺位置分類 樁基礎(chǔ)按承臺位置可分為高樁承臺基礎(chǔ)和低樁承臺基礎(chǔ)（簡稱高樁承臺、低樁承臺）。 高樁承臺的承臺底面位于地面（或沖刷線）以上。低樁承臺的承臺底面位于地面（或沖刷線）以下。 低樁承臺 高樁承臺由于承臺位置較高或設(shè)在施工水位以上，可減少墩臺的圬工數(shù)量，避免或減少水下作業(yè)，施工較為方便。然而，在水平力的作用下，由于承臺及基樁露出地面的一段自由長度周圍無土來共同承受水平外力，基樁的受力情況較為不利，樁身內(nèi)力和位移都比同樣水平外力作用下的低樁承臺要大，其穩(wěn)定性也比低樁承臺差。 高樁承臺的特點： 低樁承臺的特點： 施工較為復(fù)雜。在水平力的作用下，由于

5、承臺及基樁共同承受水平外力，基樁的受力情況較為有利，樁身內(nèi)力和位移都比同樣水平外力作用下的高樁承臺要小，其穩(wěn)定性比高樁承臺好。二、樁基礎(chǔ)按施工方法分類 樁基礎(chǔ)沉樁（預(yù)制樁）灌注樁管柱基礎(chǔ)鉆埋空心樁打入樁（錘擊樁）振動下沉樁靜力壓樁鉆、挖孔灌注樁沉管灌注樁沉樁打入樁 打入樁是通過錘擊（或以高壓射水輔助）將各種預(yù)先制好的樁（主要是鋼筋混凝土實心樁或管樁，也有木樁或鋼樁）打入地基內(nèi)達到所需要的深度。 這種施工方法適應(yīng)于樁徑較?。ㄒ话阒睆皆?.60m以下），地基土質(zhì)為砂性土、塑性土、粉土、細砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。沉樁（預(yù)制樁）沉樁振動下沉樁 振動法沉樁是將大功率的振動打樁機安

6、裝在樁頂（預(yù)制的鋼筋混凝土樁或鋼管樁），利用振動力以減少土對樁的阻力，使樁沉入土中。 它對于較大樁徑，土的抗剪強度受振動時有較大降低的砂土等地基效果更為明顯。*公橋基規(guī)將打入樁及振動下沉樁均稱為沉樁。沉樁（預(yù)制樁）沉樁靜力壓樁 在軟塑粘性土中也可以用重力將樁壓入土中稱為靜力壓樁。 這種壓樁施工方法免除了錘擊的振動影響，是在軟土地區(qū)，特別是在不允許有強烈振動的條件下樁基礎(chǔ)的一種有效施工方法。沉樁（預(yù)制樁）沉樁預(yù)制樁的特點（1）不易穿透較厚的砂土等硬夾層（除非采用預(yù)鉆孔、射水等輔助沉樁措施），只能進入砂、礫、硬粘土、強風化巖層等堅實持力層不大的深度。（2）沉樁方法一般采用錘擊，產(chǎn)生振動、噪聲污染。

7、（3）沉樁過程產(chǎn)生擠土效應(yīng)，特別是在飽和軟粘土地區(qū)沉樁可能導(dǎo)致周圍建筑物、道路、管線等的損失。（4）一般說來預(yù)制樁的施工質(zhì)量較穩(wěn)定。（5）預(yù)制樁打入松散的粉土、砂礫層中，由于樁周和樁端土受到擠密，使樁側(cè)表面法向應(yīng)力提高，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力也相應(yīng)提高。（6）由于樁的貫入能力受多種因素制約，因而常常出現(xiàn)因樁打不到設(shè)計標高而截樁，造成浪費。（7）預(yù)制樁由于承受運輸、起吊、打擊應(yīng)力，需要配置較多鋼筋，混凝土標號也要相應(yīng)提高，因此其造價往往高于灌注樁。灌注樁鉆孔灌注樁 鉆孔灌注樁系指用鉆（沖）孔機具在土中鉆進，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。 為了順利成孔、成樁

8、，需采用包括制備有一定要求的泥漿護壁、提高孔內(nèi)泥漿水位、灌注水下混凝土等相應(yīng)的施工工藝和方法。灌注樁鉆孔灌注樁的特點施工設(shè)備簡單、操作方便。適應(yīng)于各種砂性土、粘性土，也適應(yīng)于碎、卵石類土層和巖層。但對淤泥及可能發(fā)生流沙或承壓水的地基，施工較困難，施工前應(yīng)做試樁以取得經(jīng)驗。我國已施工的鉆孔灌注樁的最大入土深度已達百余米。灌注樁挖孔灌注樁 依靠人工（用部分機械配合）在地基中挖出樁孔，然后與鉆孔樁一樣灌注混凝土而成的樁稱為挖孔灌注樁。灌注樁挖孔灌注樁的特點不受設(shè)備限制，施工簡單；樁徑較大，一般大于1.4m。適應(yīng)于無水或滲水量小的地層；對可能發(fā)生流沙或含較厚的軟粘土層地基施工較困難（需要加強孔壁支撐）

9、；在地形狹窄、山坡陡峻處可以代替鉆孔樁或較深的剛性擴大基礎(chǔ)。因能直接檢驗孔壁和孔底土質(zhì)，所以能保證樁的質(zhì)量。還可采用開挖辦法擴大樁底以增大樁底的支承力。灌注樁沉管灌注樁 沉管灌注樁系指采用錘擊或振動的方法把帶有鋼筋混凝土樁尖或帶有活瓣式樁尖（沉樁時樁尖閉合，拔管時活瓣張開）的鋼套管沉入土層中成孔，然后在套管內(nèi)放置鋼筋籠，并邊灌混凝土邊拔套管而形成的灌注樁，也可將鋼套管打入土中擠土成孔后向套管中灌注混凝土并拔出套管成樁。 灌注樁 特點： 適用于粘性土、砂性土、砂土地基 可以避免鉆孔灌注樁施工中可能產(chǎn)生的流砂、坍孔的危害和由泥漿護壁所帶來的排渣等弊病 樁的直徑較小 在軟粘土中易出現(xiàn)混凝土樁縮頸現(xiàn)象

10、灌注樁的特點（1）施工過程無大的噪聲和振動（沉管灌注樁除外）。（2）可根據(jù)土層分布情況任意變化樁長；根據(jù)同一建筑物的荷載分布與土層情況可采用不同樁徑；對于承受側(cè)向荷載的樁，可設(shè)計成有利于提高橫向承載力的異形樁，還可設(shè)計成變截面樁，即在受彎矩較大的上部采用較大的斷面。（3）可穿過各種軟、硬夾層，將樁端置于堅實土層和嵌入基巖，還可擴大樁底以充分發(fā)揮樁身強度和持力層的承載力。（4）樁身鋼筋可根據(jù)荷載與性質(zhì)及荷載沿深度的傳遞特征，以及土層的變化配置。無需象預(yù)制樁那樣配置起吊、運輸、打擊應(yīng)力筋。其配筋率遠低于預(yù)制樁，造價約為預(yù)制樁的4070%。 管柱基礎(chǔ) 將預(yù)制的大直徑（直徑15m左右）鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)

11、力鋼筋混凝土或鋼管柱（實質(zhì)上是一種巨型的管樁，每節(jié)長度根據(jù)施工條件決定，一般采用4m、8m或10m，接頭用法蘭盤和螺栓聯(lián)接），用大型的振動沉樁錘沿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將其振動下沉到基巖（一般以高壓射水和吸泥機配合幫助下沉），然后在管柱內(nèi)鉆巖成孔，下放鋼筋籠骨架，灌注混凝土 特點：沒有水下作業(yè)、不受季節(jié)限制 施工動力要求較高 在一般公路橋梁中很少采用 鉆埋空心樁 是一種全新的基樁工藝，將預(yù)制樁殼預(yù)拼連接后，吊放沉入已成的樁孔內(nèi)，然后進行樁側(cè)填石壓漿和樁底填石壓漿而形成的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樁叫鉆埋空心樁。 它適用于大跨徑橋梁大直徑樁基礎(chǔ)，通常與空心墩相配合，形成無承臺大直徑空心樁墩。三、樁按設(shè)置效應(yīng)分類 樁

12、基礎(chǔ)擠土樁部分擠土樁非擠土樁擠土樁 在錘擊或振入過程中都要將樁位處的土大量排擠開（一般把用這類方法設(shè)置的樁稱為打入樁），因而使土的結(jié)構(gòu)嚴重擾動破壞（重塑）。粘性土由于重塑作用使抗剪強度降低（一段時間后部分強度可以恢復(fù)）；而原來處于疏松和稍密狀態(tài)的無粘性土的抗剪強度則可提高。 樁型：實心的預(yù)制樁、下端封閉的管樁、木樁以及沉管灌注樁 。部分擠土樁 打樁時對樁周土稍有排擠作用，但對土的強度及變形性質(zhì)影響不大。由原狀土測得的土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標一般仍可用于估算樁基承載力和沉降。樁型：底端開口的鋼管樁、型鋼樁和薄壁開口預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 。 先鉆孔后打入以及鉆（沖、挖）孔樁在成孔過程中將孔中土體清除掉，

13、不會產(chǎn)生成樁時的擠土作用。 但樁周土可能向樁孔內(nèi)移動，使得非擠土樁的承載力常有所減小。非擠土樁四、樁按樁土相互作用特點分類 樁基礎(chǔ)豎向受荷樁橫向受荷樁變截面樁摩擦樁端承樁或柱樁主動樁被動樁支盤樁擴底樁摩擦樁和端承樁摩擦樁：穿過并支承在各種壓縮性土層中，在豎向荷載作用下，基樁所發(fā)揮的承載力以側(cè)摩阻力為主時，統(tǒng)稱為摩擦樁。端承樁：樁穿過較松軟土層，樁底支承在堅實土層（砂、礫石、卵石、堅硬老粘土等）或巖層中，且樁的長徑比不太大時，在豎向荷載作用下，基樁所發(fā)揮的承載力以樁底土層的抵抗力為主時，稱為端承樁或柱樁。a 端承樁 b摩擦樁五、樁按樁身材料分類 樁基礎(chǔ)木樁鋼樁鋼筋混凝土樁 鋼樁的特點： 可根據(jù)荷

14、載特征制作成各種有利于提高承載力的斷面。且其抗沖擊性能好、節(jié)頭易于處理、運輸方便、施工質(zhì)量穩(wěn)定，還可根據(jù)彎矩沿樁身的變化情況局部加強其斷面剛度和強度。 鋼樁的最大缺點是造價高和存在銹蝕問題。 鋼筋混凝土樁的特點： 配筋率較低（一般為0.31.0%），而混凝土取材方便、價格便宜、耐久性好。鋼筋混凝土樁既可預(yù)制又可現(xiàn)澆（灌注樁），還可采用預(yù)制與現(xiàn)澆組合，適用于各種地層，成樁直徑和長度可變范圍大。 因此，樁基工程的絕大部分是鋼筋混凝土樁，樁基工程的主要研究對象和主要發(fā)展方向也是鋼筋混凝土樁。 公橋基規(guī)規(guī)定：第三節(jié) 樁與樁基礎(chǔ)的構(gòu)造 一、樁基礎(chǔ)的基本構(gòu)造和特點 1、鋼筋混凝土灌注樁 2、鋼筋混凝土預(yù)制

15、樁 3、鋼樁 鉆（挖）孔樁及沉管樁是采用就地灌注的鋼筋混凝土樁，樁身常為實心斷面?；炷翉姸鹊燃壊坏陀贑20，對僅承受豎直力的基樁可用C15（但水下混凝土仍不應(yīng)低于C20）。鉆孔樁設(shè)計直徑一般為0.801.50m，挖孔樁的直徑或最小邊寬度不宜小 于1.40m，沉管灌注樁直徑一般為0.30-0.60m。樁內(nèi)鋼筋應(yīng)按照內(nèi)力和抗裂性的要求布設(shè)，長摩擦樁應(yīng)根據(jù)樁身彎矩分布情況分段配筋，短摩擦樁和柱樁也可按樁身最大彎矩通長均勻配筋。鉆孔灌注樁常用的含筋率為0.2-0.6%，較一般預(yù)制鋼筋混凝土實心樁、管樁與管柱均低。 1、鋼筋混凝土灌注樁 鋼筋混凝土灌注樁1-主筋；2-箍筋；3-加強箍；4-護筒綁扎鋼筋

16、籠鋼筋籠2、鋼筋混凝土預(yù)制樁 沉樁（打入樁和振動下沉樁）采用預(yù)制的鋼筋混凝土樁，有實心的圓樁和方樁（少數(shù)為矩形樁）,有空心的管樁，另外還有管柱（用于管柱基礎(chǔ)）。 管樁由工廠以離心旋轉(zhuǎn)機生產(chǎn)，有普通鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土兩種，直徑為400、550mm，管壁厚80mm，混凝土強度為C25C40，每節(jié)管樁兩端裝有連接鋼盤（法蘭盤）以供接長。 管柱實質(zhì)上是一種大直徑薄壁鋼筋混凝土圓管節(jié)，在工廠分節(jié)制成，施工時逐節(jié)用螺栓接成，它的組成部分是法蘭盤、主鋼筋、螺旋筋，管壁（不低于C25，100140mm），最下端的管柱具有鋼刃腳，用薄鋼板制成。我國常用的管柱直徑為1.505.80m一般采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混

17、凝土管柱。1-實心方樁；2-空心方樁；3-吊環(huán)預(yù)制方樁綁扎鋼筋籠預(yù)制管樁公橋基規(guī)規(guī)定：3、鋼樁 型式：主要的有鋼管型和H型鋼樁，常用的是鋼管樁。 優(yōu)點：強度高，能承受強大的沖擊力和獲得較高的承載力；其設(shè)計的靈活性大，壁厚、樁徑的選擇范圍大，便于割接，樁長容易調(diào)節(jié)；輕便，易于搬運，沉樁時貫入能力強、速度較快，可縮短工期，且排擠土量小，對鄰近建筑影響小，也便于小面積內(nèi)密集的打樁施工 。缺點：用鋼量大，成本昂貴，在大氣和水土中鋼材具有腐蝕性。 公橋基規(guī)規(guī)定：鋼管樁裸管吊裝 鋼管樁裸管進入防腐生產(chǎn)線 正在進行環(huán)氧粉末噴涂的鋼管樁 鋼管樁成品管吊裝存放 打樁船施工 已打入杭州灣海底的防腐鋼管樁 大橋承臺施工 二、承臺的構(gòu)造及樁與承臺的連接平面尺寸和形狀：應(yīng)根據(jù)