樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件

第三章樁基礎(chǔ)第一節(jié)概述第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造第三節(jié)樁基礎(chǔ)的施工第四節(jié)單樁承載力第五節(jié)基樁內(nèi)力和位移計(jì)算第六節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及驗(yàn)算第七節(jié)樁基設(shè)計(jì)第三章樁基礎(chǔ)第一節(jié)概述1第一節(jié)概述如果建筑場(chǎng)地淺層的土質(zhì)不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求、而又不宜采取地基處理措施時(shí)，就需要考慮以下部堅(jiān)實(shí)土層或巖層作為持力層的深基礎(chǔ)方案。樁基礎(chǔ)是應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)：是由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。承臺(tái)把樁聯(lián)結(jié)起來(lái)并承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，然后通過(guò)樁傳遞到地基中去。樁是垂直或微斜埋置于土中的受力桿件，它的橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給土層或巖層。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也應(yīng)注意滿(mǎn)足地基承載力和變形這兩項(xiàng)基本要求。第一節(jié)概述如果建筑場(chǎng)地淺層的土質(zhì)不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載2一、樁基礎(chǔ)的組成：樁基礎(chǔ)由樁和承臺(tái)兩部分組成。一、樁基礎(chǔ)的組成：3二、樁基礎(chǔ)的作用：（1）將荷載傳至硬土層（圖4-1a），或分配到較大的深度范圍（圖4-1b），以提高承載力。二、樁基礎(chǔ)的作用：（1）將荷載傳至硬土層（圖4-1a），或分4（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要求時(shí)亦用。廠(chǎng)房?jī)?nèi)堆載，使柱下基礎(chǔ)傾斜，導(dǎo)致柱子開(kāi)裂?？捎脴痘鉀Q。（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要5（3）抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等。（4）有一定抗水平荷載能力，特別是斜樁（5）抗液化：深層土不易液化，淺層土液化后，有樁支撐，有助于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。所以，樁基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛，沿海、內(nèi)陸地區(qū)均用。樁基礎(chǔ)同基坑支護(hù)、地基處理并為土木工程三大熱點(diǎn)。（3）抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等。6三.樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)將荷載傳遞到下部好土層,承載力高沉降量小抗震性能好,穿過(guò)液化層承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風(fēng)載荷)與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價(jià)低缺點(diǎn)施工環(huán)境影響,

預(yù)制樁施工噪音,

鉆孔灌注樁的泥漿有下穿工程時(shí),有一定干擾。三.樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)7四.樁基礎(chǔ)的是適用條件（1）荷載較大，地基上部土層較軟，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(jì)上不合理時(shí)；（2）河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計(jì)算正確，如采用淺基礎(chǔ)施工困難或不能保證基礎(chǔ)安全時(shí)；（3）當(dāng)?shù)鼗?jì)算沉降過(guò)大或結(jié)構(gòu)物對(duì)不均勻沉降敏感時(shí)，如采用樁基礎(chǔ)穿過(guò)松軟土層，將荷載傳到較堅(jiān)實(shí)土層，減少結(jié)構(gòu)物沉降并使沉降均勻時(shí)；（4）當(dāng)施工水位或地下水位較高時(shí)，采用樁基礎(chǔ)可減少施工難度和避免水下施工；（5）地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基礎(chǔ)可增加結(jié)構(gòu)物的抗震能力，樁基礎(chǔ)可穿越可液化土層并伸入到下部密實(shí)穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的危害。四.樁基礎(chǔ)的是適用條件（1）荷載較大，地基上部土層較軟，適宜8第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造（1）按基樁數(shù)量可分單樁基礎(chǔ)：采用單根樁的形式以承受和傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載的獨(dú)立樁基礎(chǔ)稱(chēng)單樁基礎(chǔ)。群樁基礎(chǔ)：由2根或以上的多根樁組成樁群，由承臺(tái)將樁群在上部聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，建筑物的荷載通過(guò)承臺(tái)分配給各根樁，樁群再把荷載傳給地基，稱(chēng)群樁基礎(chǔ)。群樁基礎(chǔ)中的單樁稱(chēng)基樁。（大多數(shù)情況如此）第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造（1）按基樁數(shù)量可分9群樁單樁群樁單樁10

（2）根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置，一般可分為低承臺(tái)樁基和高承臺(tái)樁基。當(dāng)承臺(tái)底面位于土中時(shí)，稱(chēng)低承臺(tái)樁基；在一般房屋建筑和水工建筑物中最常用。當(dāng)承臺(tái)底面高出土面以上時(shí)，稱(chēng)高承臺(tái)樁基；常用于橋梁工程、港口碼頭及海洋工程中。（2）根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置，一般可分為低承臺(tái)樁基11

承臺(tái):將幾個(gè)樁結(jié)合起來(lái)傳遞荷載

1.低承臺(tái)樁基

承臺(tái)在地面以下,承臺(tái)本身可承擔(dān)部分荷載

2.高承臺(tái)樁基

承臺(tái)在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋軟土層按承臺(tái)位置分類(lèi)承臺(tái):將幾個(gè)樁結(jié)合起來(lái)傳遞荷載軟土層按承臺(tái)位置分類(lèi)12低承臺(tái)樁基低承臺(tái)樁基13高承臺(tái)樁基高承臺(tái)樁基14（3）按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)度低，我國(guó)森林資源不足，應(yīng)少用鋼樁—本身強(qiáng)度高，易加工，接頭容易，運(yùn)輸方便，但造價(jià)是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺(tái)及陸上重要工程，如寶鋼高爐、金茂大廈用鋼管樁。鋼砼樁—取材方便，價(jià)格便宜，耐久性好，可預(yù)制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強(qiáng)，故應(yīng)用廣泛，是主要研究對(duì)象。（3）按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)15（4）按樁的使用功能分1.豎向抗壓樁——主要承受豎向下壓荷載（簡(jiǎn)稱(chēng)豎向荷載）的樁，應(yīng)進(jìn)行豎向承載力計(jì)算，必要時(shí)還需計(jì)算樁基沉降，驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力以及負(fù)摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載。2.豎向抗拔樁——主要承受豎向上拔荷載的樁，應(yīng)進(jìn)行樁身強(qiáng)度和抗裂計(jì)算以及抗拔承載力驗(yàn)算。3.水平受荷樁——要承受水平荷載的樁，應(yīng)進(jìn)行樁身強(qiáng)度和抗裂驗(yàn)算以及水平承載力和位移驗(yàn)算。

4.復(fù)合受荷樁——承受豎向、水平荷載均較大的樁，應(yīng)按豎向抗壓（或抗拔）樁及水平受荷樁的要求進(jìn)行驗(yàn)算。（4）按樁的使用功能分16

（5）按承載性狀分類(lèi)

淺基礎(chǔ)是把上部荷載通過(guò)基底擴(kuò)散到地基中去；而樁基除通過(guò)樁端阻力擴(kuò)散外，還在豎向以樁側(cè)摩阻力的方式對(duì)上部荷載進(jìn)行擴(kuò)散。由于樁的尺寸、施工方法、樁側(cè)和樁端地基土的物理力學(xué)性質(zhì)等因素的不同，樁側(cè)和樁端所分擔(dān)荷載的比例是不同的。根據(jù)分擔(dān)荷載的比例而把樁分為摩擦型樁和端承型樁。（5）按承載性狀分類(lèi)17樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件18樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁191、摩擦型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)的樁基。根據(jù)樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載的比例，摩擦型樁又分為摩擦樁和端承摩擦樁。①摩擦樁：當(dāng)軟土層很厚，樁端達(dá)不到堅(jiān)硬土層或巖層上時(shí)，則樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁身與周?chē)翆又g的摩擦力來(lái)支承，樁尖處土層反力很小，可忽略不計(jì)。具體有：樁的長(zhǎng)徑比很大；樁端下無(wú)較堅(jiān)實(shí)的持力層；樁底殘留虛土或沉渣的灌注樁；樁端出現(xiàn)脫空的打入樁等。②端承摩擦樁：樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，但樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載較大。具體有：樁的長(zhǎng)徑比不很大，樁端持力層為較堅(jiān)實(shí)的粘性土、粉土和砂類(lèi)土?xí)r。這類(lèi)樁所占比例很大。1、摩擦型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)202、端承型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁端阻力承擔(dān)的樁基?？煞譃槎顺袠逗湍Σ炼顺袠?。①端承樁：樁穿過(guò)軟弱土層，樁端支承在堅(jiān)硬土層或巖層上時(shí)，則樁頂極限荷載主要靠樁尖處堅(jiān)硬巖土層提供的反力來(lái)支承，樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計(jì)。具體有：樁的長(zhǎng)徑比較小，樁端設(shè)置在密實(shí)砂類(lèi)、碎石類(lèi)土層中或位于中、微風(fēng)化及新鮮基巖層中的樁。②摩擦端承樁：樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，樁端阻力分擔(dān)荷載較大，樁側(cè)阻力屬次要，但不可忽略。具體有：樁端進(jìn)入中密以上的砂層、碎石類(lèi)土層中或位于中、微風(fēng)化及新鮮基巖頂面時(shí)。2、端承型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁端21

（6）按施工方法分：預(yù)制樁和灌注樁。

①預(yù)制樁（沉樁）制作：1）現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制；2）工廠(chǎng)預(yù)制。

常用材料：木樁、鋼樁、混凝土預(yù)制樁（含預(yù)應(yīng)力混凝土樁）。

施工方法：錘擊、震動(dòng)、靜壓或旋入等。（6）按施工方法分：預(yù)制樁和灌注樁。22混凝土預(yù)制樁構(gòu)造

橫截面：方樁、圓樁。普通實(shí)心方樁：截面邊長(zhǎng)300-500mm，樁長(zhǎng)25-30m，工廠(chǎng)預(yù)制分節(jié)長(zhǎng)12m，沉樁時(shí)現(xiàn)場(chǎng)連接。接頭常用鋼板、角鋼焊接，或鋼板垂直插頭加水平銷(xiāo)連接，并涂瀝青防腐。預(yù)應(yīng)力混凝土樁：常用管樁。采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制作。經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)的為PHC管樁，強(qiáng)度大于C80；未經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的為PC管樁（強(qiáng)度C60-C80）。

混凝土預(yù)制樁構(gòu)造橫截面：方樁、圓樁。23

混凝土預(yù)制樁特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：截面形狀、尺寸和樁長(zhǎng)可在一定范圍內(nèi)選擇，承載能力較高、耐久性好、質(zhì)量較易保證、施工速度快。缺點(diǎn)：自重大，配筋較灌注樁多，需大能量的打樁設(shè)備，施工中多需接長(zhǎng)或截短，工藝較復(fù)雜?；炷令A(yù)制樁特點(diǎn)：24樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件25樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件26樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件27樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件28樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件29樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件30樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件31

鋼樁：1）下端開(kāi)口或閉口的鋼管樁、2）H型鋼樁。一般鋼管樁直徑為250-1200mm。

優(yōu)點(diǎn)：穿透能力強(qiáng)，自重小，錘擊沉樁效果好，承載能力高，起吊、運(yùn)輸、沉樁、接樁方便，施工速度快。缺點(diǎn)：耗鋼量大，成本高，易銹蝕。

木樁：松木、杉木或橡木制成，樁徑為160-260mm，樁長(zhǎng)4-6m，樁頂鋸平并加鐵箍，樁尖削成錐形。

特點(diǎn)：制作和運(yùn)輸方便、打樁設(shè)備簡(jiǎn)單，用于應(yīng)急加固工程或能就地取材的臨時(shí)工程。鋼樁：1）下端開(kāi)口或閉口的鋼管樁、2）H型鋼樁。一般鋼管樁32

②灌注樁：直接在設(shè)計(jì)樁位處成孔，然后在孔內(nèi)下放鋼筋籠（或直接插筋、或省去鋼筋），再澆灌混凝土而成的樁。橫截面呈圓形，可做成大直徑和擴(kuò)底樁。保證承載力關(guān)鍵：樁身的成型及混凝土質(zhì)量。

常用：沉管灌注樁、鉆（沖）孔灌注樁、挖孔樁、爆擴(kuò)樁等。

33沉管灌注樁

利用錘擊或振動(dòng)等方法沉管成孔，然后澆灌混凝土，拔出套管。一般分單打、復(fù)打和反插法三種。沉管灌注樁利用錘擊或振動(dòng)等方法沉管成孔，然后澆灌混34

錘擊沉管灌注樁：常用樁徑300-500mm，樁長(zhǎng)20m以?xún)?nèi)，可打至硬塑粘土層或中、粗砂層。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、打樁進(jìn)度快、成本低。但易發(fā)生縮頸現(xiàn)象。

振動(dòng)沉管灌注樁：鋼管底端帶活瓣樁尖，或套預(yù)制混凝土樁頭。樁徑一般400-500mm。粘性土中，穿透能力比錘擊沉管灌注樁稍差，承載力也稍低。

錘擊沉管灌注樁：常用樁徑300-500mm，35

內(nèi)擊式沉管灌注樁（弗朗基樁）：先在豎起的鋼套筒內(nèi)放進(jìn)約1m高的混凝土或碎石，用吊錘在套筒內(nèi)錘打，形成“塞頭”。以后錘打時(shí)，塞頭帶動(dòng)套筒下沉。至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，吊住套筒，澆灌混凝土并繼續(xù)錘擊，使塞頭脫出筒口，形成擴(kuò)大的樁端，其直徑可達(dá)樁身直徑的2-3倍，當(dāng)樁端不再擴(kuò)大而使套筒上升時(shí)，開(kāi)始澆注樁身混凝土（若需配筋時(shí)先吊放鋼筋籠），同時(shí)邊拔套筒邊錘擊，直至達(dá)到所需高度為止。

優(yōu)點(diǎn):是混凝土密實(shí)且與土層緊密接觸，同時(shí)樁頭擴(kuò)大，承載力較高，效果較好，但穿越厚砂層能力較低，打入深度難掌握。內(nèi)擊式沉管灌注樁（弗朗基樁）：先在豎起的鋼套筒內(nèi)放進(jìn)36樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件37鉆（沖）孔灌注樁鉆（沖）孔灌注樁：用鉆機(jī)鉆土成孔，然后清除孔底殘?jiān)?，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。（有的鉆機(jī)鉆頭帶擴(kuò)孔刀刃旋轉(zhuǎn)切土擴(kuò)大樁孔，澆灌混凝土形成擴(kuò)大樁端。鉆機(jī)：螺旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)等。國(guó)內(nèi)鉆（沖）孔灌注樁多用泥漿護(hù)壁，泥漿選用膨脹土或高塑性粘土現(xiàn)場(chǎng)加水拌制。常用樁徑800mm、1000mm、1200mm等。優(yōu)點(diǎn)：入土深，能進(jìn)入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，水下施工方便。缺點(diǎn)：質(zhì)量取決于成孔和水下灌注混凝土質(zhì)量，質(zhì)量不易保證。鉆（沖）孔灌注樁鉆（沖）孔灌注樁：用鉆機(jī)鉆土成孔，然后清除孔38

挖孔樁：人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開(kāi)挖邊支護(hù)，達(dá)所需深度后再擴(kuò)孔、安裝鋼筋籠及澆灌混凝土而成。內(nèi)徑一般應(yīng)大于800mm，開(kāi)挖直徑大于1000mm，護(hù)壁厚大于100mm，分節(jié)支護(hù)，每節(jié)高500-1000mm，可用混凝土預(yù)制塊或磚砌筑，樁身長(zhǎng)度宜限制在40m以?xún)?nèi)。

優(yōu)點(diǎn)：可直接觀(guān)察地層情況，孔底易清除干凈，設(shè)備簡(jiǎn)單，噪音小，各樁可同時(shí)施工，樁徑大、適應(yīng)性強(qiáng)，較經(jīng)濟(jì)。

缺點(diǎn)：挖孔存在塌方、缺氧、有害氣體、觸電等危險(xiǎn)，易造成安全事故，難控制流砂現(xiàn)象。爆擴(kuò)樁：對(duì)各類(lèi)灌注樁，可在孔底預(yù)先放置適量的炸藥，在灌注混凝土后引爆，使樁底擴(kuò)大呈球形，以增加樁底支承面積而提高樁的承載力。

挖孔樁：人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開(kāi)挖邊支護(hù)，達(dá)所需39人工挖孔樁人工挖孔樁40

（7）按設(shè)置效應(yīng)分類(lèi)樁的設(shè)置方法不同，樁周土所受的排擠作用也不相同。排擠作用使土的天然結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生很大變化，從而影響樁的承載力和變形性質(zhì)。統(tǒng)稱(chēng)為樁的擠土效應(yīng)。按擠土效應(yīng)分為：非擠土樁、部分?jǐn)D土樁、擠土樁。樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件41①非擠土樁：鉆（沖或挖）孔灌注樁、機(jī)挖井形灌注樁及機(jī)動(dòng)洛陽(yáng)鏟成孔灌注樁等。這類(lèi)在成樁過(guò)程中基本對(duì)樁相鄰?fù)敛划a(chǎn)生擠土效應(yīng)的樁，稱(chēng)為非擠土樁。其設(shè)備噪音較擠土樁小，而廢泥漿、棄土運(yùn)輸?shù)瓤赡軙?huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響。

②部分?jǐn)D土樁：沖擊成孔灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、H型鋼樁、開(kāi)口鋼管樁和開(kāi)口預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等。當(dāng)擠土樁無(wú)法施工時(shí)，可采用預(yù)鉆小孔后打較大尺寸預(yù)制或灌注樁的施工方法，也可打入敞口樁。對(duì)樁周土稍有排擠作用，但土的強(qiáng)度和變形性質(zhì)變化不大，一般可用原狀土測(cè)得的強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)估算樁的承載力和沉降量。③擠土樁：實(shí)心的預(yù)制樁、下端封閉的管樁、木樁以及沉管灌注樁等。擠土樁除施工噪音較大外，不存在泥漿及棄土污染問(wèn)題，當(dāng)施工質(zhì)量好，方法得當(dāng)時(shí)，其單方混凝土材料所提供的承載力較非擠土樁及部分?jǐn)D土樁高。樁位處土體大量被排擠，土的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)破壞，對(duì)土的強(qiáng)度及變形性質(zhì)影響較大。①非擠土樁：鉆（沖或挖）孔灌注樁、機(jī)挖井形灌注樁及機(jī)動(dòng)洛陽(yáng)鏟42

（8）按樁徑大小分為：1.小樁——樁徑d≤250mm。由于樁徑小，施工機(jī)械，施工場(chǎng)地及施工方法一般較為簡(jiǎn)單。小樁多用于基礎(chǔ)加固（樹(shù)根樁或錨桿靜壓樁）及復(fù)合樁基礎(chǔ)。2.中等直徑樁——樁徑250mm<d<800mm。這類(lèi)樁長(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)與民用建筑物中大量使用，成樁方法和工藝繁多。3.大直徑樁——樁徑d≥800mm。近年來(lái)的發(fā)展較快，應(yīng)用范圍逐漸增大。因?yàn)闃稄酱笄覙抖诉€可以擴(kuò)大，因此，單樁承載力較高。此類(lèi)樁除大直徑鋼管樁外，多數(shù)為鉆、沖、挖孔灌注樁。（8）按樁徑大小分為：43補(bǔ)充：各種樁的比較（1）振動(dòng)噪聲：預(yù)制樁、沉管灌注樁在用錘擊或振動(dòng)法下沉?xí)r，施工噪音大，污染環(huán)境；預(yù)制樁用靜壓法施工可消除噪音污染；鉆孔樁在施工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音較小。（2）擠土效應(yīng)：預(yù)制鋼筋混凝土樁、沉管灌注樁均屬擠土樁，會(huì)造成各種危害；鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁為非擠土樁，對(duì)鄰近建筑物及地下管線(xiàn)危害小。（3）沉樁能力：除鋼樁、嵌巖樁外，受沉樁能力限制，預(yù)制混凝土樁、沉管灌注樁樁徑、樁長(zhǎng)不可太大，單樁極限承載力一般不超過(guò)6000kN；鉆孔灌注樁直徑可大至1～2m，樁長(zhǎng)可達(dá)100m，適用于各種地層；挖孔灌注樁直徑更可擴(kuò)大至2～3m，單樁承載能力大。補(bǔ)充：各種樁的比較（1）振動(dòng)噪聲：預(yù)制樁、沉管灌注樁在用錘擊44（4）施工應(yīng)力：預(yù)制樁配筋往往由搬運(yùn)起吊和錘擊時(shí)的施工工況控制，因此，樁身需用高標(biāo)號(hào)混凝土、高含筋率，主筋要求通長(zhǎng)配置，用鋼量大；灌注樁省去了預(yù)制樁的制作、運(yùn)輸、吊裝和打入等工序，樁不承受這些過(guò)程中的彎折和錘擊應(yīng)力，混凝土標(biāo)號(hào)較低，配筋也少。（5）質(zhì)量穩(wěn)定性：預(yù)制樁預(yù)制質(zhì)量易保證，但接頭往往是薄弱環(huán)節(jié)；鉆（沖）孔灌注樁樁身的混凝土質(zhì)量不易控制和保證，易出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和夾泥等現(xiàn)象，鉆進(jìn)時(shí)用泥漿護(hù)壁會(huì)影響樁的承載能力；挖孔樁一般為無(wú)水作業(yè)，因而施工質(zhì)量比鉆孔樁更有保證。（4）施工應(yīng)力：預(yù)制樁配筋往往由搬運(yùn)起吊和錘擊時(shí)的施工工況控45第三章樁基礎(chǔ)第一節(jié)概述第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造第三節(jié)樁基礎(chǔ)的施工第四節(jié)單樁承載力第五節(jié)基樁內(nèi)力和位移計(jì)算第六節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及驗(yàn)算第七節(jié)樁基設(shè)計(jì)第三章樁基礎(chǔ)第一節(jié)概述46第一節(jié)概述如果建筑場(chǎng)地淺層的土質(zhì)不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求、而又不宜采取地基處理措施時(shí)，就需要考慮以下部堅(jiān)實(shí)土層或巖層作為持力層的深基礎(chǔ)方案。樁基礎(chǔ)是應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)：是由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。承臺(tái)把樁聯(lián)結(jié)起來(lái)并承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，然后通過(guò)樁傳遞到地基中去。樁是垂直或微斜埋置于土中的受力桿件，它的橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給土層或巖層。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也應(yīng)注意滿(mǎn)足地基承載力和變形這兩項(xiàng)基本要求。第一節(jié)概述如果建筑場(chǎng)地淺層的土質(zhì)不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載47一、樁基礎(chǔ)的組成：樁基礎(chǔ)由樁和承臺(tái)兩部分組成。一、樁基礎(chǔ)的組成：48二、樁基礎(chǔ)的作用：（1）將荷載傳至硬土層（圖4-1a），或分配到較大的深度范圍（圖4-1b），以提高承載力。二、樁基礎(chǔ)的作用：（1）將荷載傳至硬土層（圖4-1a），或分49（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要求時(shí)亦用。廠(chǎng)房?jī)?nèi)堆載，使柱下基礎(chǔ)傾斜，導(dǎo)致柱子開(kāi)裂。可用樁基解決。（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要50（3）抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等。（4）有一定抗水平荷載能力，特別是斜樁（5）抗液化：深層土不易液化，淺層土液化后，有樁支撐，有助于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。所以，樁基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛，沿海、內(nèi)陸地區(qū)均用。樁基礎(chǔ)同基坑支護(hù)、地基處理并為土木工程三大熱點(diǎn)。（3）抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等。51三.樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)將荷載傳遞到下部好土層,承載力高沉降量小抗震性能好,穿過(guò)液化層承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風(fēng)載荷)與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價(jià)低缺點(diǎn)施工環(huán)境影響,

預(yù)制樁施工噪音,

鉆孔灌注樁的泥漿有下穿工程時(shí),有一定干擾。三.樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)52四.樁基礎(chǔ)的是適用條件（1）荷載較大，地基上部土層較軟，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(jì)上不合理時(shí)；（2）河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計(jì)算正確，如采用淺基礎(chǔ)施工困難或不能保證基礎(chǔ)安全時(shí)；（3）當(dāng)?shù)鼗?jì)算沉降過(guò)大或結(jié)構(gòu)物對(duì)不均勻沉降敏感時(shí)，如采用樁基礎(chǔ)穿過(guò)松軟土層，將荷載傳到較堅(jiān)實(shí)土層，減少結(jié)構(gòu)物沉降并使沉降均勻時(shí)；（4）當(dāng)施工水位或地下水位較高時(shí)，采用樁基礎(chǔ)可減少施工難度和避免水下施工；（5）地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基礎(chǔ)可增加結(jié)構(gòu)物的抗震能力，樁基礎(chǔ)可穿越可液化土層并伸入到下部密實(shí)穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的危害。四.樁基礎(chǔ)的是適用條件（1）荷載較大，地基上部土層較軟，適宜53第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造（1）按基樁數(shù)量可分單樁基礎(chǔ)：采用單根樁的形式以承受和傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載的獨(dú)立樁基礎(chǔ)稱(chēng)單樁基礎(chǔ)。群樁基礎(chǔ)：由2根或以上的多根樁組成樁群，由承臺(tái)將樁群在上部聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，建筑物的荷載通過(guò)承臺(tái)分配給各根樁，樁群再把荷載傳給地基，稱(chēng)群樁基礎(chǔ)。群樁基礎(chǔ)中的單樁稱(chēng)基樁。（大多數(shù)情況如此）第二節(jié)樁和樁基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造（1）按基樁數(shù)量可分54群樁單樁群樁單樁55

（2）根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置，一般可分為低承臺(tái)樁基和高承臺(tái)樁基。當(dāng)承臺(tái)底面位于土中時(shí)，稱(chēng)低承臺(tái)樁基；在一般房屋建筑和水工建筑物中最常用。當(dāng)承臺(tái)底面高出土面以上時(shí)，稱(chēng)高承臺(tái)樁基；常用于橋梁工程、港口碼頭及海洋工程中。（2）根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置，一般可分為低承臺(tái)樁基56

承臺(tái):將幾個(gè)樁結(jié)合起來(lái)傳遞荷載

1.低承臺(tái)樁基

承臺(tái)在地面以下,承臺(tái)本身可承擔(dān)部分荷載

2.高承臺(tái)樁基

承臺(tái)在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋軟土層按承臺(tái)位置分類(lèi)承臺(tái):將幾個(gè)樁結(jié)合起來(lái)傳遞荷載軟土層按承臺(tái)位置分類(lèi)57低承臺(tái)樁基低承臺(tái)樁基58高承臺(tái)樁基高承臺(tái)樁基59（3）按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)度低，我國(guó)森林資源不足，應(yīng)少用鋼樁—本身強(qiáng)度高，易加工，接頭容易，運(yùn)輸方便，但造價(jià)是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺(tái)及陸上重要工程，如寶鋼高爐、金茂大廈用鋼管樁。鋼砼樁—取材方便，價(jià)格便宜，耐久性好，可預(yù)制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強(qiáng)，故應(yīng)用廣泛，是主要研究對(duì)象。（3）按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)60（4）按樁的使用功能分1.豎向抗壓樁——主要承受豎向下壓荷載（簡(jiǎn)稱(chēng)豎向荷載）的樁，應(yīng)進(jìn)行豎向承載力計(jì)算，必要時(shí)還需計(jì)算樁基沉降，驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力以及負(fù)摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載。2.豎向抗拔樁——主要承受豎向上拔荷載的樁，應(yīng)進(jìn)行樁身強(qiáng)度和抗裂計(jì)算以及抗拔承載力驗(yàn)算。3.水平受荷樁——要承受水平荷載的樁，應(yīng)進(jìn)行樁身強(qiáng)度和抗裂驗(yàn)算以及水平承載力和位移驗(yàn)算。

4.復(fù)合受荷樁——承受豎向、水平荷載均較大的樁，應(yīng)按豎向抗壓（或抗拔）樁及水平受荷樁的要求進(jìn)行驗(yàn)算。（4）按樁的使用功能分61

（5）按承載性狀分類(lèi)

淺基礎(chǔ)是把上部荷載通過(guò)基底擴(kuò)散到地基中去；而樁基除通過(guò)樁端阻力擴(kuò)散外，還在豎向以樁側(cè)摩阻力的方式對(duì)上部荷載進(jìn)行擴(kuò)散。由于樁的尺寸、施工方法、樁側(cè)和樁端地基土的物理力學(xué)性質(zhì)等因素的不同，樁側(cè)和樁端所分擔(dān)荷載的比例是不同的。根據(jù)分擔(dān)荷載的比例而把樁分為摩擦型樁和端承型樁。（5）按承載性狀分類(lèi)62樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件63樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁樁端土差、樁很長(zhǎng)、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁641、摩擦型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)的樁基。根據(jù)樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載的比例，摩擦型樁又分為摩擦樁和端承摩擦樁。①摩擦樁：當(dāng)軟土層很厚，樁端達(dá)不到堅(jiān)硬土層或巖層上時(shí)，則樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁身與周?chē)翆又g的摩擦力來(lái)支承，樁尖處土層反力很小，可忽略不計(jì)。具體有：樁的長(zhǎng)徑比很大；樁端下無(wú)較堅(jiān)實(shí)的持力層；樁底殘留虛土或沉渣的灌注樁；樁端出現(xiàn)脫空的打入樁等。②端承摩擦樁：樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，但樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載較大。具體有：樁的長(zhǎng)徑比不很大，樁端持力層為較堅(jiān)實(shí)的粘性土、粉土和砂類(lèi)土?xí)r。這類(lèi)樁所占比例很大。1、摩擦型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)652、端承型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁端阻力承擔(dān)的樁基?？煞譃槎顺袠逗湍Σ炼顺袠?。①端承樁：樁穿過(guò)軟弱土層，樁端支承在堅(jiān)硬土層或巖層上時(shí)，則樁頂極限荷載主要靠樁尖處堅(jiān)硬巖土層提供的反力來(lái)支承，樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計(jì)。具體有：樁的長(zhǎng)徑比較小，樁端設(shè)置在密實(shí)砂類(lèi)、碎石類(lèi)土層中或位于中、微風(fēng)化及新鮮基巖層中的樁。②摩擦端承樁：樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，樁端阻力分擔(dān)荷載較大，樁側(cè)阻力屬次要，但不可忽略。具體有：樁端進(jìn)入中密以上的砂層、碎石類(lèi)土層中或位于中、微風(fēng)化及新鮮基巖頂面時(shí)。2、端承型樁：在豎向極限荷載作用下，樁頂荷載全部或主要由樁端66

（6）按施工方法分：預(yù)制樁和灌注樁。

①預(yù)制樁（沉樁）制作：1）現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制；2）工廠(chǎng)預(yù)制。

常用材料：木樁、鋼樁、混凝土預(yù)制樁（含預(yù)應(yīng)力混凝土樁）。

施工方法：錘擊、震動(dòng)、靜壓或旋入等。（6）按施工方法分：預(yù)制樁和灌注樁。67混凝土預(yù)制樁構(gòu)造

橫截面：方樁、圓樁。普通實(shí)心方樁：截面邊長(zhǎng)300-500mm，樁長(zhǎng)25-30m，工廠(chǎng)預(yù)制分節(jié)長(zhǎng)12m，沉樁時(shí)現(xiàn)場(chǎng)連接。接頭常用鋼板、角鋼焊接，或鋼板垂直插頭加水平銷(xiāo)連接，并涂瀝青防腐。預(yù)應(yīng)力混凝土樁：常用管樁。采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制作。經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)的為PHC管樁，強(qiáng)度大于C80；未經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的為PC管樁（強(qiáng)度C60-C80）。

混凝土預(yù)制樁構(gòu)造橫截面：方樁、圓樁。68

混凝土預(yù)制樁特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：截面形狀、尺寸和樁長(zhǎng)可在一定范圍內(nèi)選擇，承載能力較高、耐久性好、質(zhì)量較易保證、施工速度快。缺點(diǎn)：自重大，配筋較灌注樁多，需大能量的打樁設(shè)備，施工中多需接長(zhǎng)或截短，工藝較復(fù)雜?；炷令A(yù)制樁特點(diǎn)：69樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件70樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件71樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件72樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件73樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件74樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件75樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件76

鋼樁：1）下端開(kāi)口或閉口的鋼管樁、2）H型鋼樁。一般鋼管樁直徑為250-1200mm。

優(yōu)點(diǎn)：穿透能力強(qiáng)，自重小，錘擊沉樁效果好，承載能力高，起吊、運(yùn)輸、沉樁、接樁方便，施工速度快。缺點(diǎn)：耗鋼量大，成本高，易銹蝕。

木樁：松木、杉木或橡木制成，樁徑為160-260mm，樁長(zhǎng)4-6m，樁頂鋸平并加鐵箍，樁尖削成錐形。

特點(diǎn)：制作和運(yùn)輸方便、打樁設(shè)備簡(jiǎn)單，用于應(yīng)急加固工程或能就地取材的臨時(shí)工程。鋼樁：1）下端開(kāi)口或閉口的鋼管樁、2）H型鋼樁。一般鋼管樁77

②灌注樁：直接在設(shè)計(jì)樁位處成孔，然后在孔內(nèi)下放鋼筋籠（或直接插筋、或省去鋼筋），再澆灌混凝土而成的樁。橫截面呈圓形，可做成大直徑和擴(kuò)底樁。保證承載力關(guān)鍵：樁身的成型及混凝土質(zhì)量。

常用：沉管灌注樁、鉆（沖）孔灌注樁、挖孔樁、爆擴(kuò)樁等。

78沉管灌注樁

利用錘擊或振動(dòng)等方法沉管成孔，然后澆灌混凝土，拔出套管。一般分單打、復(fù)打和反插法三種。沉管灌注樁利用錘擊或振動(dòng)等方法沉管成孔，然后澆灌混79

錘擊沉管灌注樁：常用樁徑300-500mm，樁長(zhǎng)20m以?xún)?nèi)，可打至硬塑粘土層或中、粗砂層。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、打樁進(jìn)度快、成本低。但易發(fā)生縮頸現(xiàn)象。

振動(dòng)沉管灌注樁：鋼管底端帶活瓣樁尖，或套預(yù)制混凝土樁頭。樁徑一般400-500mm。粘性土中，穿透能力比錘擊沉管灌注樁稍差，承載力也稍低。

錘擊沉管灌注樁：常用樁徑300-500mm，80

內(nèi)擊式沉管灌注樁（弗朗基樁）：先在豎起的鋼套筒內(nèi)放進(jìn)約1m高的混凝土或碎石，用吊錘在套筒內(nèi)錘打，形成“塞頭”。以后錘打時(shí)，塞頭帶動(dòng)套筒下沉。至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，吊住套筒，澆灌混凝土并繼續(xù)錘擊，使塞頭脫出筒口，形成擴(kuò)大的樁端，其直徑可達(dá)樁身直徑的2-3倍，當(dāng)樁端不再擴(kuò)大而使套筒上升時(shí)，開(kāi)始澆注樁身混凝土（若需配筋時(shí)先吊放鋼筋籠），同時(shí)邊拔套筒邊錘擊，直至達(dá)到所需高度為止。

優(yōu)點(diǎn):是混凝土密實(shí)且與土層緊密接觸，同時(shí)樁頭擴(kuò)大，承載力較高，效果較好，但穿越厚砂層能力較低，打入深度難掌握。內(nèi)擊式沉管灌注樁（弗朗基樁）：先在豎起的鋼套筒內(nèi)放進(jìn)81樁基礎(chǔ)類(lèi)型及構(gòu)造課件82鉆（沖）孔灌注樁鉆（沖）孔灌注樁：用鉆機(jī)鉆土成孔，然后清除孔底殘?jiān)?，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。（有的鉆機(jī)鉆頭帶擴(kuò)孔刀刃旋轉(zhuǎn)切土擴(kuò)大樁孔，澆灌混凝土形成擴(kuò)大樁端。鉆機(jī)：螺旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)等。國(guó)內(nèi)鉆（沖）孔灌注樁多用泥漿護(hù)壁，泥漿選用膨脹土或高塑性粘土現(xiàn)場(chǎng)加水拌制。常用樁徑800mm、1000mm、1200mm等。優(yōu)點(diǎn)：入土深，能進(jìn)入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，水下施工方便。缺點(diǎn)：質(zhì)量取決于成孔和水下灌注混凝土質(zhì)量，質(zhì)量不易保證。鉆（沖）孔灌注樁鉆（沖）孔灌注樁：用鉆機(jī)鉆土成孔，然后清除孔83

挖孔樁：人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開(kāi)挖邊支護(hù)，達(dá)所需深度后再擴(kuò)孔、安裝鋼筋籠及澆灌混凝土而成。內(nèi)徑一般應(yīng)大于800mm，開(kāi)挖直徑大于1000mm，護(hù)壁厚大于100mm，分節(jié)支護(hù)，每節(jié)高500-1000mm，可用混凝土預(yù)制塊或磚砌筑，樁身長(zhǎng)度宜限制在40m以?xún)?nèi)。

優(yōu)點(diǎn)：可直接觀(guān)察地層情況，孔底易清除干凈，設(shè)備簡(jiǎn)單，噪音小，各樁可同時(shí)施工，樁徑大、適應(yīng)性強(qiáng)，較經(jīng)濟(jì)。

缺點(diǎn)：挖孔存在塌方、缺氧、有害氣體、觸電等危險(xiǎn)，易造成安全事故，難控制流砂現(xiàn)象。爆擴(kuò)樁：對(duì)各類(lèi)灌注樁，可在孔底預(yù)先放置適量的炸藥，在灌注混凝土后引爆，使樁底擴(kuò)大呈球形，以增加樁底支承面積而提高樁的承載力。

挖孔樁：人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開(kāi)挖邊支護(hù)，達(dá)所需84人工挖孔樁人工挖孔樁85

（7）按設(shè)置效應(yīng)分類(lèi)樁的設(shè)置方法不同，樁周土所受的排擠作用也不相同。排擠作用使土的天然