4.樁基礎(chǔ)

2023/2/41黑龍江工程學(xué)院*回顧與思考2023/2/42黑龍江工程學(xué)院*3

4.樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)是應(yīng)用比較廣泛的一種基礎(chǔ)類型，也是最古老的基礎(chǔ)之一。

樁是將建筑物的荷載（豎向的和水平的）全部或部分傳遞給地基土（或巖層）的具有一定剛度和抗彎能力的傳力構(gòu)件。

4.1

概述

2023/2/43黑龍江工程學(xué)院*軟土層軟土層2023/2/44黑龍江工程學(xué)院*5

4.樁基礎(chǔ)

今天樁基礎(chǔ)已成為高層建筑、大型橋梁、深水碼頭和海洋石油平臺(tái)等工程最常用的基礎(chǔ)形式。

在施工技術(shù)進(jìn)步、樁型開發(fā)應(yīng)用和設(shè)計(jì)理論研究等各方面至今仍然異?；钴S，顯示出樁基礎(chǔ)具有強(qiáng)大的生命力和非常廣闊的發(fā)展前景。4.1

概述

2023/2/45黑龍江工程學(xué)院*6

4.樁基礎(chǔ)4.1.1樁基礎(chǔ)的組成、作用及使用條件

組成：

若干根基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)。作用：將上部結(jié)構(gòu)荷載通過(guò)承臺(tái)傳遞給基樁，再由基樁傳遞到

地基土體。

低承臺(tái)樁基示意圖4.1

概述

2023/2/46黑龍江工程學(xué)院*7

4.樁基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)群樁基礎(chǔ)承臺(tái)基樁上部結(jié)構(gòu)荷載4.1概述2023/2/47黑龍江工程學(xué)院*承臺(tái)的作用是將外力傳遞給各樁并將各樁聯(lián)成一整體共同承受外荷載。基樁的作用在于穿過(guò)軟弱的壓縮性土層或水，使樁底坐落在更密實(shí)的地基持力層上。各樁所承受的荷載由樁通過(guò)樁側(cè)土的摩阻力及樁端土的抵抗力將荷載傳遞到樁周土及持力層中。4.1.1樁基礎(chǔ)的組成、作用及使用條件2023/2/48黑龍江工程學(xué)院*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(jì)上不合理時(shí)；2023/2/49黑龍江工程學(xué)院*樁基礎(chǔ)的適用條件（2）當(dāng)?shù)鼗?jì)算沉降過(guò)大或建筑物對(duì)不均勻沉降敏感時(shí)，采用樁基礎(chǔ)穿過(guò)松軟（高壓縮）土層，將荷載傳到較堅(jiān)實(shí)（低壓縮性）土層，以減少建筑物沉降并使沉降較均勻；（3）重型工業(yè)廠房和荷載很大的建筑物，如倉(cāng)庫(kù)、料倉(cāng)等。

2023/2/410黑龍江工程學(xué)院*樁基礎(chǔ)的適用條件

（4）軟弱地基或某些特殊土上的各類永久性建筑物；

（5）樁具有很大的側(cè)向剛度和抗拔能力，能抵抗臺(tái)風(fēng)和地震引起的巨大水平力、上拔力和傾覆力矩，保持高聳結(jié)構(gòu)物和高層建筑的安全。

2023/2/411黑龍江工程學(xué)院*500kV世博地下輸變電工程2023/2/412黑龍江工程學(xué)院*

本項(xiàng)目為500千伏大容量全地下變電站，位于靜安區(qū)，占地南北220米、東西220米。變電站為全地下四層筒體結(jié)構(gòu)，直徑為130米，地下結(jié)構(gòu)埋置深度33.5米，建設(shè)規(guī)模列全國(guó)同類工程之首。現(xiàn)場(chǎng)試樁采用擴(kuò)底樁，擴(kuò)底樁尺寸為長(zhǎng)48.5m，樁徑800mm。

由于上海常年地下水位較高，根據(jù)勘查報(bào)告，該工程底板承受水頭達(dá)33米，整個(gè)工程承受的上拔力達(dá)4220000kN，其結(jié)構(gòu)自重約為2490000kN，除結(jié)構(gòu)外尚需增加1730000kN的抗力才能平衡水浮力，即使在設(shè)備安裝后的正常運(yùn)營(yíng)階段，也要承受達(dá)1387043kN的上拔力，因此抗浮設(shè)計(jì)尤為重要。上海世博500kV地下輸變電工程工程背景2023/2/413黑龍江工程學(xué)院*樁基礎(chǔ)的適用條件

（6）改變地基基礎(chǔ)的動(dòng)力特性，提高地基基礎(chǔ)的自振頻率，減小振幅，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?；虻卣饏^(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(shí)穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對(duì)建筑物的危害。2023/2/414黑龍江工程學(xué)院*上海光源工程－工程概況2023/2/415黑龍江工程學(xué)院*上海光源工程－工程概況

上海光源工程（SSRF）是國(guó)家重大科學(xué)工程，是當(dāng)今世界上正在設(shè)計(jì)和建造的中等能量同步輻射光源中性能最好的裝置之一。建成后的光源工程將成為我國(guó)多學(xué)科前沿研究中心和高新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用研究基地。

工程位于上海浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)內(nèi)，占地面積約300畝，建筑面積約為4.5萬(wàn)平方米，總投資約為12億元。2023/2/416黑龍江工程學(xué)院*

上海光源工程場(chǎng)地情況復(fù)雜：北臨蔡倫路，南臨張衡路，東達(dá)科苑路，西臨華佗路。同時(shí)地鐵二號(hào)線位于工程結(jié)構(gòu)的北部1000m左右，磁懸浮高速鐵路位于工程結(jié)構(gòu)的西部500m左右，工程場(chǎng)地周圍的振動(dòng)情況復(fù)雜。

上海光源工程的使用工藝對(duì)振動(dòng)方面有極其嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)：在0.2～100Hz的頻率范圍內(nèi)，主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板振動(dòng)控制要求

垂直方向振幅＜1μm，水平方向振幅＜2μm。2023/2/417黑龍江工程學(xué)院*上海光源工程－工程概況2023/2/418黑龍江工程學(xué)院*上海光源工程樁位布置平面圖2023/2/419黑龍江工程學(xué)院*樁基礎(chǔ)的適用條件（7）河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計(jì)算正確，位于基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物下面的土層有可能被侵蝕、沖刷，如采用淺基礎(chǔ)不能保證基礎(chǔ)安全時(shí)；（8）需穿越水體和軟弱土層的港灣與海洋構(gòu)筑物基礎(chǔ)，如棧橋、碼頭、海上采油平臺(tái)及輸油、輸氣管道支架等。

2023/2/420黑龍江工程學(xué)院*海洋構(gòu)筑物2023/2/421黑龍江工程學(xué)院*南投縣草屯鎮(zhèn)的平林橋跨越烏溪，震中距20km，位于九九峰下，全毀，遠(yuǎn)處14號(hào)公路尖峰橋完好

1999臺(tái)灣地震

南投縣

平林橋全毀2023/2/422黑龍江工程學(xué)院*

特點(diǎn)：樁基礎(chǔ)如設(shè)計(jì)正確，施工得當(dāng)，它具有承載力高、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(jiǎn)便等特點(diǎn)。在深水河道中，可避免（或減少）水下工程，簡(jiǎn)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。2023/2/423黑龍江工程學(xué)院*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)施工對(duì)環(huán)境影響制樁施工噪音,鉆孔灌注樁的泥漿，有地下室時(shí),有一定干擾,深基坑中做樁。樁基礎(chǔ)特點(diǎn)2023/2/424黑龍江工程學(xué)院*25

4.樁基礎(chǔ)按承臺(tái)位置：高承臺(tái)樁基——承臺(tái)底面位于地面以上，且常處于水下，水平受力性能差，但施工方便?？杀苊馑率┕ぜ肮?jié)省基礎(chǔ)材料，多用于橋梁及港口工程。

低承臺(tái)樁基——承臺(tái)底面位于地面以下，其受力能好，具有較強(qiáng)的抵抗水平荷載的能力，施工不方便。

樁基4.1.2樁基類型2023/2/4254.1.3樁基設(shè)計(jì)原則按變形控制設(shè)計(jì)樁基設(shè)計(jì)的基本要求1.單樁承受的豎向荷載不宜超過(guò)單樁豎向承載力特征值；2.樁基礎(chǔ)的沉降不得超過(guò)建筑物的沉降允許值；3.對(duì)位于坡地岸邊的樁基應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。減沉樁－－以減少沉降為目的設(shè)置的樁2023/2/4264.1.4樁基設(shè)計(jì)內(nèi)容樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）選擇樁的類型和幾何尺寸；（2）確定單樁豎向（和水平向）承載力設(shè)計(jì)值；（3）確定樁的數(shù)量、間距和布樁方式；（4）驗(yàn)算樁基的承載力和沉降；（5）樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）承臺(tái)設(shè)計(jì)；（7）繪制樁基施工圖。2023/2/42728

4.樁基礎(chǔ)

按承載性狀：摩擦型樁、端承型樁

按施工方法：預(yù)制樁、灌注樁按設(shè)置效應(yīng)：非擠土樁、部分?jǐn)D土樁、擠土樁按樁徑大?。盒?﹤250mm)、中等直徑樁(250～

800mm)、大直徑樁(﹥800mm)

按使用功能：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁按截面形狀：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁、DX樁等4.2樁的類型基樁分類2023/2/42829

4.樁基礎(chǔ)按承載性狀分類（荷載傳遞方式）摩擦型樁摩擦樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受端承摩擦樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受端承型樁端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受摩擦端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受分類依據(jù)：根據(jù)樁側(cè)與樁端阻力的發(fā)揮程度

和分擔(dān)荷載比例的不同。2023/2/4292023/2/430

按樁徑大小

可分為小樁、普通樁和大直徑樁3類。

小樁指樁徑≤250mm的樁多用于基礎(chǔ)加固(如樹根樁)；普通樁指樁徑250mm＜d＜800mm的樁，在工業(yè)與民用建筑中大量使用，成樁方法和工藝很多。大直徑樁則是指樁徑≥800mm的樁。此類樁大多數(shù)是端承樁。

常用的樁型預(yù)制鋼筋混凝土樁；沉管灌注樁；鉆（挖)孔灌注樁。2023/2/43132

4.樁基礎(chǔ)

預(yù)制樁——在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種形式的樁，如錘擊樁、振動(dòng)樁、靜壓樁等。

灌注樁——在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁位上用機(jī)械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。如挖孔、鉆孔、沖孔成孔灌注樁等。

按施工方法分類2023/2/432分類依據(jù)類型亞類按施工方法分預(yù)制樁混凝土樁鋼樁木樁灌注樁挖孔樁鉆（沖）孔灌注樁沉管灌注樁2023/2/433木樁和石樁基礎(chǔ)西安灞橋（1834年清道光14年）2023/2/43435

4.樁基礎(chǔ)混凝土預(yù)制樁

要求：截面邊長(zhǎng)300500mm，分節(jié)長(zhǎng)度≤12m。預(yù)應(yīng)力管樁外徑300600mm，每節(jié)長(zhǎng)513m；

優(yōu)點(diǎn)：承載力高，耐久性好，質(zhì)量較易保證。

缺點(diǎn)：自重大，打樁難，樁長(zhǎng)難統(tǒng)一，工藝復(fù)雜。鋼樁要求：直徑2501200mm，批量生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：穿透性強(qiáng)，承載能力高，應(yīng)用方便。缺點(diǎn)：成本高，易銹蝕。木樁要求：樁徑160260mm，樁長(zhǎng)46m。優(yōu)點(diǎn)：制作運(yùn)輸方便，打樁設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：承載力低，僅在一些加固工程與臨時(shí)工程中采用。預(yù)制樁的分類及特點(diǎn)2023/2/43536

4.樁基礎(chǔ)預(yù)制樁的分類及特點(diǎn)2023/2/4362023/2/437預(yù)制樁

4.樁基礎(chǔ)2023/2/438預(yù)制樁起吊

4.樁基礎(chǔ)2023/2/4392023/2/440天津一航局一公司申報(bào)的打樁15號(hào)船單日22小時(shí)沉樁18根，一舉創(chuàng)下國(guó)內(nèi)同行業(yè)打樁工程速度新紀(jì)錄

2023/2/441黑龍江工程學(xué)院*杭州灣大橋工程：被譽(yù)為“定海神針”的杭州灣跨海大橋鋼管樁，臨時(shí)航道的２７０根，深水區(qū)四個(gè)標(biāo)段的５１６４根。２００３年１１月１５日，中港二航局“航工樁７號(hào)”打樁船打下大橋主體工程第一根鋼管樁。多功能打樁船—海力801已打入杭州灣海底的防腐鋼管樁

2023/2/443黑龍江工程學(xué)院*44

4.樁基礎(chǔ)

分類

沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁。原理

直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。

特點(diǎn)

能適應(yīng)各種地層，無(wú)需接樁，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。

施工關(guān)鍵

樁身的成型和混凝土質(zhì)量灌注樁的分類及特點(diǎn)2023/2/444樁型:鉆、挖孔灌注樁、沉管灌注樁。

混凝土:標(biāo)號(hào)不低于20號(hào)，對(duì)僅承受豎直力的基樁可用15號(hào)(但水下灌注的混凝土仍不應(yīng)低于20號(hào))。設(shè)計(jì)直徑:鉆孔灌注樁一般為0.80~~1.50m，挖孔灌注樁不宜小于1.20m，沉管灌注樁一般0.30~0.60m。就地灌注鋼筋混凝土樁的構(gòu)造2023/2/445樁內(nèi)鋼筋：

應(yīng)按照內(nèi)力和抗裂性的要求布設(shè)。長(zhǎng)摩擦樁：分段配筋。短摩擦樁和柱樁：按樁身最大彎矩通長(zhǎng)均勻配筋。樁頂3~5m內(nèi)設(shè)置構(gòu)造鋼筋，孔內(nèi)鋼筋不設(shè)彎鉤。鋼筋骨架有一定的剛性,便于吊裝及保證主筋受力后的縱向穩(wěn)定，主筋不宜過(guò)細(xì)過(guò)少(直徑不宜小于14mm，每根樁不宜少于8根)。2023/2/446樁內(nèi)鋼筋：

箍筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，箍筋直徑一般不小于8mm，中距為200~400mm。對(duì)于直徑較大的樁或較長(zhǎng)的鋼筋骨架，可在鋼筋骨架上每隔2.0~2.5m設(shè)置一道加強(qiáng)箍筋(直徑為14~l8mm)。鋼筋保護(hù)層厚度一般不應(yīng)小于50mm。鉆、挖孔樁的柱樁根據(jù)樁底受力情況如需嵌入巖層時(shí)，嵌入深度可根據(jù)受力情況計(jì)算確定，并不得小于0.5m。2023/2/447

樁的截面：方形樁的長(zhǎng)度：沉樁設(shè)備，一般25~30m以內(nèi)，分節(jié)長(zhǎng)度一般不超過(guò)12m，沉樁時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)連接到所需長(zhǎng)度樁身混凝土：不低于Ｃ25樁身配筋：滿足起吊、運(yùn)輸、沉樁和使用各階段的內(nèi)力；主筋19~25mm，8根，最小含筋率0.8%。箍筋6~8mm，間距l(xiāng)00~200mm，樁尖處所有的主筋彎在一起焊在一根蕊棒上。樁頭方格網(wǎng)片三層加增樁頭強(qiáng)度。鋼筋保護(hù)層厚度35mm。20~25mm的鋼筋吊環(huán)。2023/2/448管樁：預(yù)制工廠以離心旋轉(zhuǎn)機(jī)生產(chǎn)類型：

普通鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)格：

大多用直徑為400、500、600、800、1000mm，管壁厚度分為80、100、110、130mm，混凝土標(biāo)號(hào)C2