1、第八章第八章 樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1 樁基的作用樁基的作用樁基-樁是深入土層的柱型構(gòu)件，柱與樁是深入土層的柱型構(gòu)件，柱與連接樁頂?shù)某信_組成深基礎(chǔ)。連接樁頂?shù)某信_組成深基礎(chǔ)。其作用-將上部結(jié)構(gòu)的荷載，通過較弱地將上部結(jié)構(gòu)的荷載，通過較弱地層或水傳遞到深部較堅硬的、壓縮性小的土層或水傳遞到深部較堅硬的、壓縮性小的土層或巖層層或巖層 n第第2節(jié)節(jié) 樁的分類樁的分類一、按樁的使用功能分類一、按樁的使用功能分類 1.豎向抗壓樁豎向抗壓樁 主要承受豎向下壓荷載（簡稱主要承受豎向下壓荷載（簡稱豎向荷豎向荷載載）的樁，應進行豎向承載力計算，必要）的樁，應進行豎向承載力計算，必要時還需計算樁基沉降

2、，驗算軟弱下臥層的時還需計算樁基沉降，驗算軟弱下臥層的承載力以及負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載。承載力以及負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載。 2.豎向抗拔樁豎向抗拔樁 主要承受豎向上拔荷載的主要承受豎向上拔荷載的樁，應進行樁身強度和抗裂計算以及抗拔樁，應進行樁身強度和抗裂計算以及抗拔承載力驗算。承載力驗算。 3.水平受荷樁水平受荷樁 主要承受水平荷載的樁，應進行樁身主要承受水平荷載的樁，應進行樁身強度和抗裂驗算以及水平承載力和位移驗強度和抗裂驗算以及水平承載力和位移驗算。算。 4.復合受荷樁復合受荷樁 承受豎向、水平荷載均較承受豎向、水平荷載均較大的樁，應按豎向抗壓（或抗拔）樁及水大的樁，應按豎向抗壓（或抗拔）

3、樁及水平受荷樁的要求進行驗算。平受荷樁的要求進行驗算。二、按樁承載性能分類二、按樁承載性能分類 1.摩擦樁摩擦樁 當軟土層很厚，樁端達不到堅硬土層當軟土層很厚，樁端達不到堅硬土層或巖層上時，則樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁或巖層上時，則樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁身與周圍土層之間的摩擦力來支承，樁尖身與周圍土層之間的摩擦力來支承，樁尖處土層反力很小，可忽略不計。處土層反力很小，可忽略不計。 2.端承樁端承樁 樁穿過軟弱土層，樁端支承樁穿過軟弱土層，樁端支承在堅硬土層或巖層上時，則樁頂極限荷載在堅硬土層或巖層上時，則樁頂極限荷載主要靠樁尖處堅硬巖土層提供的反力來支主要靠樁尖處堅硬巖土層提供的反力來支承，樁側(cè)摩

4、擦力很小，可以忽略不計。承，樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計。 3.摩擦端承樁摩擦端承樁 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁端阻力承受。力共同承擔，但主要由樁端阻力承受。 4.端承摩擦樁端承摩擦樁 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁側(cè)阻力承受。承受。三、按樁身材料分類三、按樁身材料分類 可分為可分為木樁木樁，混凝土樁混凝土樁，鋼樁鋼樁，組合組合樁樁等。等。四、按設(shè)置效應分類四、按設(shè)置效應分類 1.非擠土樁非擠土樁 包括包括干作業(yè)挖孔樁，泥漿護壁鉆（沖干作業(yè)挖孔樁，泥漿

5、護壁鉆（沖）孔樁，套管護壁灌注樁等。）孔樁，套管護壁灌注樁等。 這類在成樁過程中基本對樁相鄰土不這類在成樁過程中基本對樁相鄰土不產(chǎn)生擠土效應的樁，稱為產(chǎn)生擠土效應的樁，稱為非擠土樁非擠土樁。其設(shè)。其設(shè)備噪音較擠土樁小，而廢泥漿、棄土運輸備噪音較擠土樁小，而廢泥漿、棄土運輸?shù)瓤赡軙χ車h(huán)境造成影響。等可能會對周圍環(huán)境造成影響。 2.部分擠土樁部分擠土樁 當擠土樁無法施工時，可當擠土樁無法施工時，可采用預鉆小孔后打較大尺寸預制或灌注樁采用預鉆小孔后打較大尺寸預制或灌注樁的施工方法的施工方法，也可打入敞口樁。也可打入敞口樁。 3.擠土樁擠土樁 擠土樁除施工噪音較大外，不存在泥擠土樁除施工噪音較大外

6、，不存在泥漿及棄土污染問題，當施工質(zhì)量好，方法漿及棄土污染問題，當施工質(zhì)量好，方法得當時，其單方混凝土材料所提供的承載得當時，其單方混凝土材料所提供的承載力較非擠土樁及部分擠土樁高。力較非擠土樁及部分擠土樁高。 五、按樁徑大小分類五、按樁徑大小分類 1.小樁小樁 樁徑樁徑d250mm。由于樁徑小，施工由于樁徑小，施工機械，施工場地及施工方法一般較為簡單機械，施工場地及施工方法一般較為簡單。小樁多用于基礎(chǔ)加固（樹根樁或錨桿靜。小樁多用于基礎(chǔ)加固（樹根樁或錨桿靜壓樁）及復合樁基礎(chǔ)。壓樁）及復合樁基礎(chǔ)。 2.中等直徑樁中等直徑樁 250mmd1天然含水量高天然含水量高：wwl壓縮系數(shù)高壓縮系數(shù)高滲透

7、系數(shù)小滲透系數(shù)小抗剪強度低抗剪強度低靈敏度高靈敏度高具有明顯的流變性具有明顯的流變性淤泥：淤泥：e1.5淤泥質(zhì)土：淤泥質(zhì)土：1.5 e1.0軟土軟土工程特性工程特性軟土地基的軟土地基的地基承載力低地基承載力低建筑物的沉降和差異沉降較大建筑物的沉降和差異沉降較大建筑物沉降歷時長建筑物沉降歷時長 流變：在應力不變的情況下，流變：在應力不變的情況下，土體的剪應變和體應變?nèi)噪S時間土體的剪應變和體應變?nèi)噪S時間而增長的現(xiàn)象。而增長的現(xiàn)象。 由于軟土地基的上述工程由于軟土地基的上述工程特性，所以在軟土地基上修建特性，所以在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基的建筑物，必須重視地基的變形變形和和穩(wěn)定穩(wěn)定問題問題

8、。由于軟土地基的承載力較低，如果不做。由于軟土地基的承載力較低，如果不做任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。因此在軟土地基上建造建筑物，要求載。因此在軟土地基上建造建筑物，要求對軟土地基進行處理。對軟土地基進行處理。 地基處理的目的地基處理的目的主要是改主要是改善地基的工程性質(zhì)，包括改善善地基的工程性質(zhì)，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強度等。強度等。 地基處理的原則地基處理的原則：地基處：地基處理有許多方法，各種方法都有理有許多方法，各種方法都有各自的特點和作用機理。沒有哪一種方法各自的特點和作用機理。沒

9、有哪一種方法是萬能的，對于每一個工程都必須進行綜是萬能的，對于每一個工程都必須進行綜合考慮，通過幾種可能采用的地基處理方合考慮，通過幾種可能采用的地基處理方案的比較，選擇一種案的比較，選擇一種技術(shù)可靠技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理經(jīng)濟合理、施工可行施工可行的方案，既可以是單一的地基的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種地基處理方法的處理方法，也可以是多種地基處理方法的綜合。綜合。n第第2節(jié)節(jié) 夯實法及碾壓法夯實法及碾壓法 通過夯錘或機械，夯擊或碾壓填土、通過夯錘或機械，夯擊或碾壓填土、疏松土層，使其疏松土層，使其孔隙體積減少孔隙體積減少、密實程度密實程度提高提高，這種作用稱為，這種作用稱為壓實壓

10、實。壓實能降低土。壓實能降低土的壓縮性、提高其抗剪強度、減弱土的透的壓縮性、提高其抗剪強度、減弱土的透水性，使經(jīng)過處理的表層弱土成為能承擔水性，使經(jīng)過處理的表層弱土成為能承擔較大荷載的地基持力層。較大荷載的地基持力層。一、土的壓實原理一、土的壓實原理 大量工程實踐和試驗研究大量工程實踐和試驗研究表明，控制土的壓實效果的主要因素是：表明，控制土的壓實效果的主要因素是：土的含水量土的含水量，壓實機械壓實機械及其及其壓實功能壓實功能等。等。土的壓實效果常用土的壓實效果常用干密度干密度 d（單位土體積單位土體積內(nèi)土粒的質(zhì)量）來衡量。內(nèi)土粒的質(zhì)量）來衡量。 1.最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量 對粘性土，當壓實功能

11、和對粘性土，當壓實功能和條件相同時，土的含水量過大或過小，土條件相同時，土的含水量過大或過小，土體都不易壓實，只有把土的含水量調(diào)整到體都不易壓實，只有把土的含水量調(diào)整到某一適宜值時，才能收到最佳的壓實效果某一適宜值時，才能收到最佳的壓實效果。 在一定壓實機械的功能條件下在一定壓實機械的功能條件下，土最，土最易于被壓實，并能達到最大密度時的含水易于被壓實，并能達到最大密度時的含水量，稱為量，稱為最優(yōu)含水量最優(yōu)含水量wop，相應的干密度則相應的干密度則稱為稱為最大干密度最大干密度 dmax。w d0 dmaxwop 試驗統(tǒng)計表明：最優(yōu)含水量試驗統(tǒng)計表明：最優(yōu)含水量wop與土的塑限與土的塑限wp有關(guān)

12、，大致為有關(guān)，大致為wop=wp+2%。土中粘土礦物含量大，則最土中粘土礦物含量大，則最優(yōu)含水量大。優(yōu)含水量大。 2.壓實功能壓實功能 對于同類土，隨著壓實功能的變化，對于同類土，隨著壓實功能的變化，最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當壓實功能較小時，土壓實后的最大干密度壓實功能較小時，土壓實后的最大干密度較小，對應的最優(yōu)含水量則較大；反之，較小，對應的最優(yōu)含水量則較大；反之，干密度較大，對應的最優(yōu)含水量則較小。干密度較大，對應的最優(yōu)含水量則較小。n第第3節(jié)節(jié) 換土墊層法換土墊層法 當建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、當建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部

13、荷載對地基的要求時，常采不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用用換土墊層法換土墊層法來處理軟弱土地基，即將基來處理軟弱土地基，即將基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的土層挖去，然后回填以礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的土層挖去，然后回填以強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實。實。 實踐證明：換土墊層可以實踐證明：換土墊層可以有效地處理某些荷載不大的建有效地處理某些荷載不大的建筑物地基問題。換土墊層按其回填的材料筑物地基問題。換土墊層按其回填的材料可分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。可分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。 砂墊層的主要作用：砂墊層的主要作用： 1.提高淺基礎(chǔ)下地基的承載力；提高

14、淺基礎(chǔ)下地基的承載力； 2.減少沉降量；減少沉降量； 3.加速基底下軟弱土層的排水固結(jié)；加速基底下軟弱土層的排水固結(jié)； 4.防止凍脹；防止凍脹； 5.消除膨脹土的脹縮作用。消除膨脹土的脹縮作用。n第第4節(jié)節(jié) 排水固結(jié)預壓法排水固結(jié)預壓法 排水固結(jié)預壓法排水固結(jié)預壓法是利用地基土排水固是利用地基土排水固結(jié)的特性，通過施加預壓荷載，并增設(shè)各結(jié)的特性，通過施加預壓荷載，并增設(shè)各種排水條件（砂井和排水墊層等排水體）種排水條件（砂井和排水墊層等排水體），以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土，以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土地基處理方法。地基處理方法。 ceabce0 e b a e 土層的排水固結(jié)效果和

15、它土層的排水固結(jié)效果和它的排水邊界條件的排水邊界條件有關(guān)。當土層有關(guān)。當土層厚度相對于荷載寬度比較小時，土層中孔厚度相對于荷載寬度比較小時，土層中孔隙水向上下面透水層排出而使土層發(fā)生固隙水向上下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)，稱為結(jié)，稱為豎向排水固結(jié)豎向排水固結(jié)。根據(jù)固結(jié)理論，。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時間與排水距離的平方成粘性土固結(jié)所需時間與排水距離的平方成正比正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。水距離。豎向排水情況豎向排水情況砂井地基排水情況砂井地基排水情況 排水固結(jié)預壓法主要

16、適用排水固結(jié)預壓法主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土及其他于處理淤泥、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟粘土。對于砂類土和粉土，因其透飽和軟粘土。對于砂類土和粉土，因其透水性良好，無需用此法處理。水性良好，無需用此法處理。一、堆載預壓法一、堆載預壓法二、砂井堆載預壓法二、砂井堆載預壓法三、真空預壓法三、真空預壓法n第第5節(jié)節(jié) 擠密法和振沖法擠密法和振沖法 在砂土中，通過機械振動擠壓或加水在砂土中，通過機械振動擠壓或加水振動可以使土密實。擠密法和振沖法就是振動可以使土密實。擠密法和振沖法就是利用這個原理發(fā)展起來的兩種地基加固方利用這個原理發(fā)展起來的兩種地基加固方法。法。一、擠密法一、擠密法 擠密法的加固機理主要靠擠

17、密法的加固機理主要靠樁管打入地基中，對土產(chǎn)生橫向擠密作用樁管打入地基中，對土產(chǎn)生橫向擠密作用，在一定擠密功能作用下，土粒彼此移動，在一定擠密功能作用下，土粒彼此移動，小顆粒填入大顆粒的空隙，顆粒排列緊，小顆粒填入大顆粒的空隙，顆粒排列緊密，孔隙體積減少，地基土的強度也隨之密，孔隙體積減少，地基土的強度也隨之增強。所以擠密法主要是使松軟土地基擠增強。所以擠密法主要是使松軟土地基擠密，改善土的強度和變形特性。密，改善土的強度和變形特性。 二、振沖法二、振沖法 振沖法是利用一個振沖器，振沖法是利用一個振沖器，在高壓水流的作用下邊振邊沖，使松砂地在高壓水流的作用下邊振邊沖，使松砂地基變密；或在粘性土地

18、基中成孔，在孔中基變密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的樁體，這樣的樁體填入碎石制成一根根的樁體，這樣的樁體和原來的土構(gòu)成復合地基。和原來的土構(gòu)成復合地基。 在砂土中和粘性土中振沖法的加固機在砂土中和粘性土中振沖法的加固機理是不同的。在砂土中主要是理是不同的。在砂土中主要是振動擠密振動擠密和和振動液化作用振動液化作用；在粘性土中主要是；在粘性土中主要是振沖置振沖置換作用換作用，置換的樁體與土組成復合地基。，置換的樁體與土組成復合地基。n第第6節(jié)節(jié) 強夯法強夯法 強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復多次夯擊地面，對地基進行處落下，反復多次夯

19、擊地面，對地基進行強力夯實。這種強大的夯擊力在地基中產(chǎn)強力夯實。這種強大的夯擊力在地基中產(chǎn)生動應力和振動，從夯擊點發(fā)出縱波和橫生動應力和振動，從夯擊點發(fā)出縱波和橫波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。n第第7節(jié)節(jié) 深層攪拌法深層攪拌法 深層攪拌法（深層攪拌法（Deep Mixing MethodDMM）是一種化學加固地基的方法。它通過特是一種化學加固地基的方法。它通過特制機械制機械各種深層攪拌機，沿深度將固化各種深層攪拌機，沿深度將固化劑（水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一定劑（水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一

20、定的添加劑）與地基土強制就地攪拌，利用的添加劑）與地基土強制就地攪拌，利用固化劑自身及其與地基土之間所產(chǎn)生的一固化劑自身及其與地基土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學反應，使地基系列物理、化學反應，使地基土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)定性、較低滲透性和一定強度的復合土樁定性、較低滲透性和一定強度的復合土樁（體），或與地基土構(gòu)成復合地基，從而（體），或與地基土構(gòu)成復合地基，從而提高軟土地基的承載力、減小地基的變形提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。(a)定位定位 (b)噴漿噴漿(粉粉)攪拌下沉攪拌下沉 (c)攪拌上升攪拌上升(d)重復噴漿重復噴漿(粉粉)攪拌下沉攪拌下沉 (e)

21、重復攪拌上升重復攪拌上升(完畢完畢)(a)(b)(c)(d)(e) 深層攪拌法按固化主劑的深層攪拌法按固化主劑的不同可分為水泥系深層攪拌法不同可分為水泥系深層攪拌法和石灰系深層攪拌法；按施工工藝又可分和石灰系深層攪拌法；按施工工藝又可分為漿體噴射深層攪拌法和粉體噴射深層攪為漿體噴射深層攪拌法和粉體噴射深層攪拌法。拌法。 水泥系深層攪拌法所形成的固化土稱水泥系深層攪拌法所形成的固化土稱為水泥土（水泥加固土），影響水泥土強為水泥土（水泥加固土），影響水泥土強度的主要因素有：度的主要因素有： 1.水泥摻入比水泥摻入比 水泥土的無側(cè)限抗壓強度隨水泥摻入水泥土的無側(cè)限抗壓強度隨水泥摻入比的增大而增大。當

22、比的增大而增大。當aw5%時，時，由于水泥由于水泥與土的固化反應過弱，與土的固化反應過弱，對于提高地基土的對于提高地基土的強度效果不明顯。工程上常用的強度效果不明顯。工程上常用的aw約為約為725%。%100 被加固的軟土重量被加固的軟土重量摻加的水泥重量摻加的水泥重量wa 水泥土的強度增長率在不水泥土的強度增長率在不同的摻入量區(qū)域、不同的齡期同的摻入量區(qū)域、不同的齡期時段內(nèi)是不相同的，而且原狀土不同，水時段內(nèi)是不相同的，而且原狀土不同，水泥土的強度增長率也不同。泥土的強度增長率也不同。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%

23、qu (MPa)T (d) 2.齡期齡期 水泥土的無側(cè)限抗壓強度隨著齡期的水泥土的無側(cè)限抗壓強度隨著齡期的增長而增大，其強度增長規(guī)律不同于混凝增長而增大，其強度增長規(guī)律不同于混凝土，一般在土，一般在T28d后強度仍有較大增長。后強度仍有較大增長。直到直到90d后其強度增長率逐漸變緩。所以后其強度增長率逐漸變緩。所以，以齡期，以齡期90天作為標準強度。天作為標準強度。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%qu (MPa)T (d) 3.地基土的含水量地基土的含水量 當水泥摻入比相同時，水當水泥摻入比相同時，水泥土的無側(cè)限抗壓強

24、度隨著含水量的降低泥土的無側(cè)限抗壓強度隨著含水量的降低而增大。含水量的降低使水泥土的密實性而增大。含水量的降低使水泥土的密實性得到增強，從而提高了強度。得到增強，從而提高了強度。 4.水泥標號水泥標號 水泥土的強度隨水泥標號的提高而增水泥土的強度隨水泥標號的提高而增大。在水泥摻入比相同的條件下，水泥標大。在水泥摻入比相同的條件下，水泥標號每提高號每提高100號，水泥土的無側(cè)限抗壓強號，水泥土的無側(cè)限抗壓強度約增大度約增大2030。 5.添加劑添加劑 不同的添加劑對水泥土強度不同的添加劑對水泥土強度有著不同的影響，選用合適的添加劑可以有著不同的影響，選用合適的添加劑可以提高水泥土強度或節(jié)省水泥用量。在水泥提高水泥土強度或節(jié)省水泥用量。在水泥系深層攪拌法中，常選用木質(zhì)素磺酸鈣、系深層攪拌法中，常選用木質(zhì)素磺酸鈣、石膏和三乙醇胺等添加劑。添加劑對水泥石膏和三乙醇胺等添加劑。添加劑對水泥土強度的影響程度可通過試驗來確定。土強度的影響程度可通過試驗來確定。 6土中的有機質(zhì)含量土中的有機質(zhì)含量 由于有機質(zhì)使土壤具有較大由于有機質(zhì)使土壤具有較大的水容量和塑性，較大的膨脹性和低滲透的水容量和塑性，較大的膨脹性和