樁基礎(chǔ)4.1-4.2 基礎(chǔ)工程(莫海鴻編)(第三版)

4樁基礎(chǔ)p.1174.1概述高承臺低承臺豎直樁斜樁適用性：①天然地基承載力和變形不能滿足要求的高重建筑物；②天然地基承載力基本滿足要求、但沉降量過大，需利用樁基減少沉降的建筑物，如軟土地基上的多層住宅建筑，或在使用上、生產(chǎn)上對沉降限制嚴(yán)格的建筑物；③重型工業(yè)廠房和荷載很大的建筑物，如倉庫、料倉等；④軟弱地基或某些特殊性土上的各類永久性建筑物；⑤作用有較大水平力和力矩的高聳結(jié)構(gòu)物（如煙囪、水塔等）的基礎(chǔ)，或需以樁承受水平力或上拔力的其它情況；⑥需要減弱其振動影響的動力機(jī)器基礎(chǔ)，或以樁基作為地震區(qū)建筑物的抗震措施；⑦地基土有可能被水流沖刷的橋梁基礎(chǔ)；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、海上采油平臺及輸油、輸氣管道支架等。樁基設(shè)計原則：荷載效應(yīng)組合與淺基礎(chǔ)相同。樁基設(shè)計應(yīng)滿足下列基本條件：單樁承受的豎向荷載不應(yīng)超過單樁豎向承載力特征值；樁基礎(chǔ)的沉降不得超過建筑物的沉降允許值；對位于坡地岸邊的樁基應(yīng)進(jìn)行樁基穩(wěn)定性驗算。特殊土地基上的樁基：軟土、濕陷性黃土、巖溶……4.1.4樁基設(shè)計內(nèi)容①樁的類型和幾何尺寸的選擇；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樁基承載力和沉降驗算；⑤樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計；⑥承臺設(shè)計；⑦繪制樁基施工圖。4.2樁的類型1.根據(jù)樁的性狀和豎向受力情況劃分2.根據(jù)施工方法劃分3.根據(jù)擠土效應(yīng)劃分4.2.1端承型樁和摩擦型樁端承型樁是指樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受的樁。端承型樁包括端承樁和摩擦端承樁兩類。當(dāng)樁側(cè)阻力很小可以忽略不計時，稱為端承樁。摩擦型樁是指樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受的樁。摩擦型樁包括摩擦樁和端承摩擦樁。當(dāng)樁端阻力很小可以忽略不計時,稱為摩擦樁。樁側(cè)阻力，樁端阻力端承型樁：其樁端一般進(jìn)入中密以上的砂類、碎石類土層，或位于中等風(fēng)化、微風(fēng)化及新鮮基巖頂面。這類樁的側(cè)摩阻力雖屬次要，但不可忽略。端承樁：樁的長徑比較小（一般l／d≤10），樁身穿越軟弱土層，樁端設(shè)置在密實砂類、碎石類土層中或位于中等風(fēng)化、微風(fēng)化及未風(fēng)化硬質(zhì)巖石頂面（即入巖深度hr≤0.5d）。嵌巖樁：當(dāng)樁端嵌入完整和較完整的中等風(fēng)化、微風(fēng)化及未風(fēng)化硬質(zhì)巖石一定深度以上（hr>0.5d)時,稱為嵌巖樁。工程實踐中，嵌巖樁一般按端承樁設(shè)計。但這并不意味著嵌巖樁不存在側(cè)阻和嵌巖阻力，摩擦型樁：樁端持力層多為較堅實的黏性土、粉土和砂類土，且樁的長徑比不很大。摩擦樁：具備下列條件之一時：①樁的長徑比很大，樁頂荷載只通過樁身壓縮產(chǎn)生的樁側(cè)阻力傳遞給樁周土，因而樁端下土層無論堅實與否，其分擔(dān)的荷載都很??；②樁端下無較堅實的持力層；③樁底殘留虛土或殘渣較厚的灌注樁；④打入鄰樁使先設(shè)置的樁上抬、甚至樁端脫空等情況。4.2.2預(yù)制樁和灌注樁(1)預(yù)制樁木樁，混凝土預(yù)制樁，鋼樁常用松木，長4~6m，樁徑160~260mm，多用于軟弱地基上的民宅和小型建筑物。應(yīng)打入地下水位以下0.5m。要確保樁端進(jìn)入硬持力層。混凝土預(yù)制樁普通混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC）、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC）、預(yù)應(yīng)力砼空心方樁

普通混凝土預(yù)制樁截面邊長一般為300～500mm?？梢栽诠S生產(chǎn)，也可在現(xiàn)場預(yù)制。現(xiàn)場預(yù)制樁的長度一般在25～30m以內(nèi)，工廠預(yù)制樁的分節(jié)長度一般不超過12m，沉樁時在現(xiàn)場連接到所需長度。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制作。經(jīng)高壓蒸氣養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)的為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（代號為PHC樁），其樁身離心混凝土強(qiáng)度等級不低于C80；未經(jīng)高壓蒸氣養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)的為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（代號為PC樁），其樁身離心混凝土強(qiáng)度等級C60～C80。常用的PHC、PC管樁的外徑為300～600mm，分節(jié)長度為7～13m，沉樁時樁節(jié)處通過焊接端頭板接長。樁的下端設(shè)置十字型樁尖、圓錐型樁尖或開口型樁尖。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鋼樁尖錘擊法沉樁靜壓法沉樁焊接接樁建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力砼空心方樁》JG197-2006預(yù)應(yīng)力砼空心方樁KFZ，C60預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼空心方樁HKFZ，C80薄壁預(yù)應(yīng)力砼空心方樁TKFZ，C60邊長300~1000mm相比管樁，承載力更高，成本低，抗震性好，更易成樁。鋼樁H型鋼樁，下端開口或閉口的鋼管樁

H型鋼樁的橫截面大都呈正方形，截面尺寸200×200～360×410mm翼緣和腹板的厚度為9～26mm。H型鋼樁貫入各種土層的能力強(qiáng)，對樁周土的擾動亦較小。由于H型鋼樁的橫截面面積較小，因此能提供的端部承載力并不高。

鋼管樁的直徑一般為400～3000mm，壁厚為6～50mm，國內(nèi)工程中常用的大致為400～1200mm，壁厚為9～20mm。端部開口的鋼管樁易于打入（沉樁困難時，可在管內(nèi)取土以助沉），但端部承載力較閉口的鋼管樁小。鋼樁的穿透能力強(qiáng)，自重輕、錘擊沉樁的效果好，承載能力高，無論起吊、運(yùn)輸或是沉樁、接樁都很方便。但鋼樁的耗鋼量大，成本高，抗腐蝕性能較差，須做表面防腐蝕處理，目前我國只在少數(shù)重要工程中使用。工程實例－－杭州灣跨海大橋全長36km，打設(shè)鋼管樁5475根，樁徑1500~1600mm，壁厚20~23mm，l=71~89.35m。砼預(yù)制樁主要優(yōu)缺點(diǎn)：樁身質(zhì)量好，施工工期短。樁徑較小，穿透能力有限，配筋量較大。（2）灌注樁灌注樁是直接在所設(shè)計樁位處成孔，然后在孔內(nèi)加放鋼筋籠（也有省去鋼筋的）再澆灌混凝土而成。特點(diǎn)：適用于各種地基土，樁端可進(jìn)入中、微風(fēng)化巖層；樁徑可較大，配筋量??；樁長可按要求確定；樁身質(zhì)量相對較差。預(yù)制樁灌注樁1)沉管灌注樁沉樁方式：錘擊、振動、振動沖擊樁徑：300~500mm樁長：20m以內(nèi)施工設(shè)備簡單，沉樁進(jìn)度快，成本最低，但很易產(chǎn)生縮頸（樁身截面局部縮?。鄻?、局部夾土、混凝土離析和強(qiáng)度不足等質(zhì)量問題。特點(diǎn)：2）鉆（沖、磨）孔灌注樁樁徑600~2500mm（國內(nèi)）樁長70m特點(diǎn)：樁徑大；能克服流砂、消除孤石等障礙物；樁端能進(jìn)入微風(fēng)化硬質(zhì)巖石。成本高；現(xiàn)場不夠環(huán)保（泥漿護(hù)壁時）。鉆（沖）孔施工3)挖孔樁樁徑0.8~2m（廣州新電視塔用了24根，樁徑3.8m)樁長宜小于30m人工挖孔樁施工挖孔樁挖孔樁的優(yōu)點(diǎn)是，可直接觀察地層情況，孔底易清除干凈，設(shè)備簡單，噪聲小，場區(qū)各樁可同時施工，樁徑大，適應(yīng)性強(qiáng)，樁端可以入巖，又較經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是樁孔內(nèi)空間狹小、勞動條件差，可能遇到流砂、塌孔、有害氣體、缺氧、觸電和上面掉下重物等危險而造成傷亡事故，在松砂層（尤其是地下水位下的松砂層）、極軟弱土層、地下水涌水量多且難以抽水的地層中難以施工或無法施工。挖孔樁施工時因流砂導(dǎo)致地面塌陷4）爆擴(kuò)灌注樁（自學(xué)）我國常用灌注樁的適用范圍見表4-1。其他樁型：旋挖樁夯擴(kuò)樁（93年在廣州首次應(yīng)用，樁徑400-600mm）擠擴(kuò)支盤樁（樁徑400-800mm）

夯擴(kuò)樁是在沉管灌注樁的基礎(chǔ)上，樁端混凝土經(jīng)過錘擊夯擴(kuò)形成擴(kuò)大頭來達(dá)到提高樁端阻力和樁承載力的一種新穎擴(kuò)底樁。該工藝采用外管和內(nèi)夯管套合施工法。當(dāng)沉管達(dá)到設(shè)計深度，抽出內(nèi)夯管，在外管內(nèi)灌注擴(kuò)大頭混凝土，然后插入內(nèi)夯管，錘擊內(nèi)夯管，將管內(nèi)的混凝土夯出管外形成擴(kuò)大頭。擴(kuò)大頭形成后，再澆灌樁身混凝土，拔管時，借助于安裝在外管上的振動錘，使得樁身混凝土在振動中成型，彌補(bǔ)了一般沉管灌注樁易產(chǎn)生縮頸、斷樁等缺陷，從而提高了樁身質(zhì)量。

夯擴(kuò)樁的適用條件夯擴(kuò)樁一般適用于地表下5-28m為軟弱土層或不均勻軟弱土層，而下部有一層性質(zhì)相對較好的樁端持力層的地質(zhì)條件。夯擴(kuò)樁的樁端持力層可以是砂礫、砂性土、粉土和可塑、硬塑粘性土，也可以在大厚度高壓縮性軟土地基中選擇一層性質(zhì)相對稍好的淤泥質(zhì)粉土或軟塑的粉質(zhì)粘土作為樁端持力層。

在地下有溶洞、溶溝、石筍等石灰?guī)r地區(qū)建造建筑物，當(dāng)采用天然基礎(chǔ)不能滿足承載力要求時，可采用夯擴(kuò)樁作為基樁，選擇溶洞、溶溝或石筍上面一層土質(zhì)相對較好的土層作為樁端持力層，這樣既避免了溶洞、溶溝、石筍等不良地質(zhì)條件對基礎(chǔ)施工造成的困難，又解決了地基承載力不足問題。由于夯擴(kuò)樁具有較高的承載力，它一般可用于20層以下的民用和工業(yè)建筑基礎(chǔ)工程中。

擠擴(kuò)支盤樁施工工藝優(yōu)點(diǎn)：單樁承載力可提高50%-200%，沉降量大大減小。4.2.3按擠土效應(yīng)分類(1)擠土樁－－實心的預(yù)制樁，下端封閉的管樁，木樁，沉管灌注樁擠土樁在錘擊、振動貫入或壓入過程中，都將樁位處的土大量排擠開因而使樁周土層受到嚴(yán)重擾動，土的原狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)有很大變化。粘性土由于重塑作用而降低了抗剪強(qiáng)度，孔隙水壓力升高（土體固結(jié)后強(qiáng)度會更高）；而非密實的無粘性土則由于振動擠密而使抗剪強(qiáng)度提高。在飽和粘性土中