樁基選型要求和設計

1、樁基選型要求和設計主要內容1.基樁的種類和選型2.樁基礎的種類和型式3.樁基礎設計4.樁基的選擇1、基樁的種類和選型1.1 樁的起源和發(fā)展1.樁基礎是最古老的基礎形式，是人類進步史上一筆重要的文化遺產(chǎn)，是人類文明的結晶在中國的起源距今60007000年的新石器時代浙江余姚新石器時代文化遺址人類的起源距今1200014000年智利文化遺址2.近、現(xiàn)代樁基的發(fā)展19世紀后期，國際上生產(chǎn)了混凝土樁和鋼樁；中國在20世紀20年代開始采用鋼筋混凝土預制樁和灌注樁，木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁三者并舉；20世紀30年代，上海外灘許多大型建筑物采用木樁或木樁上接一段混凝土樁；1943年，當時我國第一高樓上海

2、國際飯店（，地下二層，地上22層），采用木樁支撐的最高建筑；1.1 樁的起源和發(fā)展1949年后，樁基礎大規(guī)模應用和發(fā)展；20世紀60年代，鉆孔灌注樁和爆擴樁迅速發(fā)展，為在不同地區(qū)、不同土層中應用樁基礎提供了可能性；20世紀70年代早期，主要樁型為預制方樁（小型）；20世紀70年代后期，引進日本的鋼管樁和打樁設備，進入了重力樁型時期；20世紀90年代后，隨著機具能力的提高，大直徑、超深度灌注樁逐漸推廣應用（杭州灣跨海大橋最大樁直徑，深120m）；20世紀末期，隨著高強度預應力管樁（PHC）的引進，在打樁中占據(jù)主導地位，鋼樁明顯減少；隨著工程建設的發(fā)展，異形樁迅速發(fā)展樁墻技術（地下連續(xù)墻）、咬合樁

3、、水泥攪拌樁、勁性水泥土墻（SMW）等；淺層地基的樁基、復合地基的樁工技術與樁基同步發(fā)展1.2 樁的分類和選型1.按材料分：木樁、石樁、混凝土（水泥）樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁2.按成樁條件分：預制樁主要樁型為鋼筋混凝土樁、預應力混凝土管樁、鋼樁灌注樁主要有大直徑灌注樁、沉管灌注樁3.按施工時對周圍地基土的影響（應力狀態(tài)）分類擠土樁打入樁、螺旋樁部分擠土樁或低擾動土樁打入樁、CFA樁非擠土樁1.2 樁的類型及分類1.2 樁的類型及分類4 .按樁徑（設計直徑d）大小分類： 小直徑樁：d 250mm； 中等直徑樁： 250mm d 800mm； 大直徑樁： d 800mm。5 .按樁的使用功能分類：

4、豎向抗壓樁； 豎向抗拔樁； 水平受荷樁； 復合受荷樁：承受豎向、水平向荷載均較大的樁。1.3 我國現(xiàn)今的樁型體系1.4 樁型選用應遵循的原則 樁型的選擇必須經(jīng)過認真的技術經(jīng)濟分析,且需遵循以下原則:1.必須與地質條件相適應,因地制宜,結合地質條件和當?shù)亟?jīng)驗選用。2.選擇適宜的樁型，發(fā)展不同的相應樁型，與建筑結構匹配。3.樁型選擇和樁基工程需符合資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的基本國策。4.樁型選擇應著眼于在相同條件下和要求下的先進性，經(jīng)濟、高效、安全和滿足工程壽命的要求。5.一種新的樁型的選用必須經(jīng)過科學實驗和工程實踐的考驗。 基樁選型中常見的一些認識問題1.將嵌巖樁一律視為端承樁，導致將樁端嵌巖深度

5、不必要的擴大，增加成樁難度，延長施工周期，增加工程造價。2.在軟土地區(qū)使用無須排土排漿的沉管灌注樁、夯擴樁和粉噴樁等，對這類樁得擠土效應或施工質量控制認識不足。3.預制樁的質量穩(wěn)定性高于灌注樁的概念導致了不少工程事故。4.人工挖孔樁質量穩(wěn)定可靠的習慣性思維常常與實際不符。低水位非飽和土時質量穩(wěn)定性較高；高水位飽和土施工隱患大、質量成疑；特別是有淤泥質軟土夾層時危險性增大。5.擴底樁用于持力層較好、樁較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術經(jīng)濟效益。 基樁的發(fā)展趨勢1.以數(shù)值分析為核心的巖土力學。2.智能化的巖土測試技術。3.開發(fā)和維護更好的新樁型：目前占市場主導地位的是打入樁（約占全球樁的50%）

6、；PHC樁是打入樁中最為流行的一種樁型；鉆孔灌注樁適應性強，對周圍環(huán)境影響小，只要有先進的鉆機和鉆具，可以不受地層條件的限制，也可滿足大直徑超深度高承載力的需要；CFA樁（連續(xù)螺旋鉆孔灌注樁）發(fā)展迅速；套管CFA介于傳統(tǒng)鉆孔灌注樁和CFA之間。4、成（沉）樁工藝與設備更趨現(xiàn)代化：與旋挖式鉆機相比，全套管全回轉液壓鉆機正在迅速發(fā)展5、試樁和測樁的信息化檢測技術。1. 7 幾種新型的灌注樁 1.鉆孔擠擴多支盤灌注樁技術 擠擴支盤樁是在普通鉆孔灌注樁的基礎上發(fā)展起來的，20世紀80年代未期發(fā)明了用于支盤擠擴成型的液壓設備，適用于水上水下各種環(huán)境及各種地質條件，使擠擴支盤樁成為一種普遍適用的新技術。巖

7、石擴底鉆頭1. 7 幾種新型的灌注樁2.鉆孔擴底灌注樁技術 鉆孔擴底灌注樁施工時當柱狀鉆頭鉆到設計持力層后，采用特殊的擴底機械和鉆頭，通過加壓撐開鉆頭的擴孔刀刃使之旋轉切削地層，從而擴大鉆孔 灌注樁的底部。鉆孔擴底灌注可以 充分利用樁底巖土層承載力高的特 點，從而大大提高單樁承載力，節(jié) 約造價?？梢曅跀U底樁是其中一 種。1. 7 幾種新型的灌注樁3.鉆孔灌注樁后壓漿技術 鉆孔灌注樁樁側的泥皮過厚和樁底沉渣過厚。在鉆孔灌注樁施工過程中，在鋼筋籠上設置樁底壓漿管和樁側壓漿管，等混凝土達到一定強度，從壓漿管壓入高壓水泥漿使樁側泥皮和樁底沉渣得到加固。后注漿后的單樁承載力提高30%100%。4.鉆孔

8、復合樁技術 采用鉆孔的方法植入鋼筋混凝土預制樁。先在預定的位置鉆孔，然后將接好的鋼筋混凝土預制樁放入鉆孔中心，將注漿管插入樁底把高壓水泥漿壓入樁與鉆孔的空隙中，等水泥漿凝固后就形成一個鉆孔復合樁。設計時樁身質量全部由預制樁承擔，灌注樁的樁身縮頸、離析，甚至斷樁問題如何得到根本解決，樁身質量絕對可靠。二、樁基礎的種類和型式 樁基概述1.深基礎：埋深較大，以下部堅實土層或巖層作為持力層的基礎。2.樁基：樁與連接樁頂和承接上部結構的承臺組成的深基礎。3.基樁：群樁中的單樁。4.承臺：將各樁聯(lián)成一整體，把上部結構傳來的荷載轉換、調整分配于各樁，由樁傳到深部較堅硬的、壓縮性小的土層或巖層。5.適用：當淺

9、層土質不滿足承載力和變形要求，不適宜采取地基處理方法。2.2 樁基的種類1.按樁的數(shù)量和受力劃分單樁基礎：采用一根樁，以承受上部結構(柱)荷載的基礎群樁基礎：由2根以上樁組成的基礎復合樁基：由樁和承臺底地基共同承擔荷載的樁基2.按承臺與地面相對位置分：低承臺樁基：承臺底面位于地面以下。多用于工業(yè)與民用建筑高承臺樁基：承臺底面高出地面。多用于橋梁、水利。2.2 樁基的種類2.3 樁基礎的適用范圍1.天然地基承載力和變形不能滿足要求的高重建筑物；2.承載力基本滿足要求、但沉降量過大，需利用樁基礎減少沉降的建筑物；3.重型工業(yè)廠房和荷載很大的建筑物；4.軟弱地基或某些特殊性土上的各類永久性建筑；5.

10、作用有較大水平力和力矩的高聳結構物的基礎或需以樁承受水平力或上拔力的其他情況；6.需要減弱其振動影響的動力機器基礎，或以樁基作為地震區(qū)建筑物的抗震措施；7.地基土有可能被水沖刷的橋梁基礎；8.需穿越水體和軟弱土層的港灣與海洋建筑物基礎。3.樁基礎設計3.1 樁基設計原則 樁基是由樁、土和承臺共同組成的基礎，設計時應考慮三者共同作用。各部作用起多大，取決于樁變形。樁基按極限狀態(tài)設計法設計，應滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。建筑樁基分三個安全等級。 樁基設計的基本內容1.樁的類型及幾何尺寸的選擇；2.單樁豎向（和水平向）承載力的確定；3.確定樁的數(shù)量、間距和平面布置；4.樁基承載力和

11、沉降驗算；5.樁身結構設計；6.承臺設計；7.繪制樁基施工圖。 樁基礎的分析計算1. 所有樁基礎都應進行承載能力計算,計算內容包括：按使用功能，受力特征進行 豎向(壓.拔)和水平承載力計算,不宜超過承載力特征值。 某些條件下群樁基礎宜考慮樁.土、承臺共同作用；樁身及承臺進行承載力計算：樁身露出地面或樁側為可液化土、極限承載小于50KPa（或不排水抗剪強度小于10KPa）土層中的細長樁尚應進行樁身壓屈驗算；對混凝土預制樁尚應按施工階段,吊裝.運輸,錘擊作用進行強度驗算柱端平面以下存在的軟下臥層時應驗算軟弱下臥車層承載力；對位于坡地、岸邊的樁基應進行樁基穩(wěn)定性驗算；按現(xiàn)行抗震設計規(guī)范規(guī)定進行抗震驗

12、算。 樁基礎的分析計算2.下列樁基應進行變形驗算：樁端持力層為軟弱土的一,二級樁基以及樁端持力層為粘土,粉土或存在軟弱下臥層一級建筑樁基,應驗算沉降并考慮上部結構與基礎共同作用.沉降不超過建筑沉降允許值；受水平荷載較大或對水平變位要求嚴格的一級建筑樁基應驗算水平位移。3.下列樁基應進行樁身和承臺抗裂和裂縫寬度驗算：根據(jù)使用條件要求混凝土不得出現(xiàn)裂縫的樁基應進行抗裂驗算；使用上需限制裂縫寬度的樁基應進行裂縫寬度驗算。4.建于軟土上的一、二級建筑樁基施工過程和使用期間必須進行沉降觀測直到 穩(wěn)定。 3.4 樁的布置1.對柱基宜采用一柱一樁，在結構設置變形縫處，也可兩柱合用一樁，但宜上部柱合力作用點與

13、樁中心重合。3.4 樁的布置1.對柱基宜采用一柱一樁，在結構設置變形縫處，也可兩柱合用一樁，但宜上部柱合力作用點與樁中心重合。2.置于巖石上的非擠土樁基，樁間凈距不宜小于。3.群樁可采用三角形、矩形、梅花形等布置方式，其中心宜與上部荷載合力作用點重合，并使群樁在受水平力和力矩較大方向有較大抗彎截面模量。4.對于剪力墻下多樁基礎，宜將樁布置于縱橫墻相交處或墻下；對單排樁的條形承臺，當承臺側向無支承長度過長時，應在適當部位增設垂直于承臺的連系梁。3.4 樁的布置5.柱、剪力墻采用橢園樁基礎時，宜使樁中心和柱、剪力墻的形心重合。6.地下室鋼筋混凝土擋墻下樁基礎應在樁頂設置垂直于擋墻的連系梁或板；3.

14、4 樁的布置5.柱、剪力墻采用橢園樁基礎時，宜使樁中心和柱、剪力墻的形心重合。6.地下室鋼筋混凝土擋墻下樁基礎應在樁頂設置垂直于擋墻的連系梁或板；7.樁嵌入完整巖石的深度不宜小于，對于傾斜巖面，宜將巖面整平。3.5 特殊條件下的樁基1.斜坡、邊坡上樁基設計原則：新建斜坡、邊坡上的建筑樁基工程應與建筑邊坡工程統(tǒng)一規(guī)劃，同步設計，合理確定施工順序；對建于邊坡的樁基，不得將樁支承于邊坡潛在的滑動體上;樁端進入潛在滑裂面以下穩(wěn)定巖土層內的深度應能保證樁基的穩(wěn)定，且宜采取有效措施避免樁基礎承擔的豎向荷載傳至邊坡支護結構；3.5 特殊條件下的樁基1.斜坡、邊坡上樁基設計原則：新建斜坡、邊坡上的建筑樁基工程

15、應與建筑邊坡工程統(tǒng)一規(guī)劃，同步設計，合理確定施工順序；對建于邊坡的樁基，不得將樁支承于邊坡潛在的滑動體上;樁端進入潛在滑裂面以下穩(wěn)定巖土層內的深度應能保證樁基的穩(wěn)定，且宜采取有效措施避免樁基礎承擔的豎向荷載傳至邊坡支護結構；建筑樁基與邊坡應保持一定的水平距離；建筑場地內的邊坡必須是完全穩(wěn)定的邊坡，當有崩塌、滑坡等不良地質現(xiàn)象存在時，應進行整治，確保其穩(wěn)定性；樁基礎鄰近邊坡邊緣時，應考慮邊坡的變形對地基承載力降低和樁基礎變形加大的不利影響并對建筑物基礎地基穩(wěn)定性進行驗算;3.5 特殊條件下的樁基距離邊坡位置較近的樁基，宜進入邊坡坡腳以下；位于填方邊坡樁基、存在巖石外傾軟弱結構面的邊坡樁基，應驗算

16、最不利荷載效應組合下樁基的整體穩(wěn)定性和基樁的水平承載力；斜坡上的樁基，宜根據(jù)完整巖面的傾斜度適當加大嵌巖深度，樁基之間宜設置連系梁，外露樁基樁身配筋應按上部結構柱構造；承擔較大水平荷載的斜坡上樁基，確定嵌巖深度時，應驗算斜坡處巖體的抗剪承載力。嵌巖段巖體存在外傾結構面時，應驗算外傾結構面以上巖體的抗滑穩(wěn)定性；建筑跨越邊坡形成吊腳樓時，應加強邊坡樁基礎與吊層結構間的整體性。3.5 特殊條件下的樁基2.洞室附近樁基設計原則：位于洞室地基上的樁基，應嚴格執(zhí)行“動態(tài)設計，信息化施工”；應對洞室地基進行穩(wěn)定性評價；對洞室圍巖巖體結構面的不利組合，應進行局部穩(wěn)定性驗算，并采取措施避免洞室因局部巖體的失穩(wěn)而

17、危及洞室地基的整體穩(wěn)定性；當洞室頂板為完整巖石且頂板厚度較大，樁基礎直接放置在其上時，應驗算樁端下頂板巖體的的抗沖切承載力；當樁端下洞室的頂板厚度較小或樁端下頂板巖體的抗沖切承載力不能滿足時，樁端應落至洞室底板,且樁基在洞穴室及相關部份宜按柱構造。3.5 特殊條件下的樁基按洞室形態(tài)和頂板完整程度，可將頂板巖體視作梁、板、拱、殼等自承重結構進行結構力學分析和驗算；對地基承載力、變形及穩(wěn)定性有不利影響的洞室，應綜合分析后采取封填加固、襯砌加固、貫穿式頂撐、錨桿錨固、錨噴支護、結構跨越等措施。洞室旁邊樁基礎進入穩(wěn)定地基時，宜采取有效措施避免樁基礎承擔的豎向荷載傳至洞室。3.5 特殊條件下的樁基3.填

18、土地基樁基礎設計原則：對需要大面積填土的建筑場地，宜先填土并保證填土的密實性；對新近填土的建筑場地，宜先采用強夯等措施夯實地基；對填土土坡建筑場地，宜先實施邊坡支擋結構；抗拔樁基設計時應根據(jù)樁基所處的環(huán)境類別和相應裂縫控制等級，驗算樁身的抗裂和裂縫寬度。4. 樁基的選擇4.1 樁基的選擇原則 1.選擇樁型和工藝時，應對建筑物的特征(建筑結構類型、荷載性質、樁的使用功能、建筑物的安全等級等)、地形、工程地質條件(穿越土層、樁端持力層巖土特性)、水文地質條件(地下水類別、地下水位標高)、施工機械設備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗、各種樁施工法的特征、制樁材料供應條件、造價以及工期等進行綜合性研究分析后，并進

19、行技術經(jīng)濟分析比較，最后選擇經(jīng)濟合理、安適宜的樁型和成樁工藝。4.1 樁基的選擇原則2.樁基選型應當考慮以下因素地質條件上部結構類型荷載特征施工技術條件與環(huán)境環(huán)境因素造價因素工期因素安全因素。 按地質條件確定樁型時1.對于砂層或硬土層、巖層埋深較淺的地質情況，可優(yōu)先選擇灌注樁。2.淤泥質土層較厚的地質情況不適宜采用灌注樁，以免造成縮徑夾泥等現(xiàn)象，應選擇能保證樁身質量和成型的預制樁。3. 在石灰?guī)r作持力層、“上軟下硬、軟硬突變”等地質條件下，不宜采用預應力管樁施工。4. 土層及軟巖可適用于旋轉擠壓灌注樁。5.沖孔灌注樁一般適用粘土、粉土、砂土、填土、部分卵石、碎石土及風化巖層，能穿透舊基礎，建筑

20、垃圾及大孤石等障礙物。 按地質條件確定樁型時6. 螺旋鉆機鉆孔：適用于一般粘土層、砂土及人工填土地基，不適于淤泥質土，對于含建筑垃圾的雜填土層、大卵石層，成孔難度大。7. 旋挖鉆機一般適用粘土、粉土、砂土、填土、部分卵石、碎石土及巖層。8. 沉管灌注樁宜用于黏性土、粉土和砂土。9. 持力層為巖基可選擇鉆孔灌注樁或人工挖孔樁（其它樁型很難進入巖層） 。 按地質條件確定樁型時10.巖溶地區(qū)選擇樁型，首先考慮有無辦法避開復雜地質環(huán)境，其次考慮能否分散載荷到溶巖上，最后才是選擇“一樁一柱”的樁型。當上覆土層足夠深和能提供高樁側摩阻力的黏土層時，可選擇合適的單樁承載力和樁徑，采用摩擦樁，不觸及基巖，從而

21、避開巖溶；如基巖埋藏較淺或上覆土層無法提供有效的樁側阻力，只能按端承樁設計樁基時，就應該考慮分散上部結構的荷載減少溶洞塌的風險，采用低承載力的群樁加局部或整體筏板的做法；在溶巖淺埋、地下水又不豐富時，可選擇挖孔樁，但應做好超前鉆探，探明下臥溶洞的分布，承載力不能取大；巖溶地區(qū)地下水較豐富，采用灌注樁較難保證樁身質量時，應優(yōu)先考慮采用預制樁和預應力管樁；巖溶地區(qū)地質復雜，巖面高低變化極大，且溶洞內多有填充物，尚無可靠的物探辦法能充分探明地下巖溶的分布以規(guī)避樁底存在溶洞的風險，應慎用一柱一樁。 按上部結構類型確定樁型時1.磚混、框架、框剪、框筒、全剪力墻、全筒、排架、剛架等結構形式及其不同的長高比

22、具有不同的剛度、整體性及其對地基變形的不同適應能力。2.不同的樁型成樁工藝、樁端持力層、樁的長徑比、排列與布置等，具有不同的豎向和水平承載力與變形性狀。 按荷載類型確定樁型時 荷載特征或作用特征是指荷載的動靜態(tài)、恒載與可變荷載的大小、偶然荷載的大小、豎向壓、拔荷載的大小，豎向荷載的偏心距、水平荷載的大小及其變化特征。上述這些因素都將制約樁的豎向、水平承載力要求以及樁基的工作性狀。結構設計人員應根據(jù)建筑物荷載的不同，確定出合適的單樁承載力。若單樁承載力過大，則會加大樁長、樁徑，造成施工困難，增加投資；反之單樁承載力過小，則會增加樁的數(shù)量，而且往往不能充分發(fā)揮地基潛力。 按施工條件確定樁型時1.靜壓預制樁： 樁身質量有保證，施工速度快，無噪音，適合在市區(qū)施工。但對于粉砂層埋藏較大或有較厚的夾層時，其樁端不易達到理想的持力層，施工設備占用空間大，對于邊樁要求樁外側有一定的寬度，所以