樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工

第1章樁基類型與選型

講授教師：楊曌武漢科技大學(xué)城建學(xué)院土木系結(jié)構(gòu)教研室2012年3月樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工

第1章樁基類型與選型講授教師：楊曌11.1概述1.1.1樁基及其安全等級概念：樁基礎(chǔ)簡稱樁基，是由基樁和連接于基樁樁頂?shù)某信_共同組成，承臺之間用承臺梁相互連接。（樁是深入土層的柱型構(gòu)件，樁與樁頂?shù)某信_組成深基礎(chǔ)，簡稱樁基。）1.1概述1.1.1樁基及其安全等級2低承臺樁，高承臺樁-------承臺底面是否高出地面。單樁承臺，群樁承臺-------承臺下樁數(shù)。安全等級：3級，根據(jù)破壞后果的嚴重性，詳P1表1-1，低承臺樁，高承臺樁-------承臺底面是否高出地面。3表3.1.2

建筑樁基設(shè)計等級

(建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008)設(shè)計等級建筑類型甲級（1）重要的建筑（2）30層以上或高度超過100m的高層建筑（3）體型復(fù)雜且層數(shù)相差超過10層的高低層(含純地下室)連體建筑（4）20層以上框架－核心筒結(jié)構(gòu)及其他對差異沉降有特殊要求的建筑（5）場地和地基條件復(fù)雜的7層以上的一般建筑及坡地、岸邊建筑（6）對相鄰既有工程影響較大的建筑乙級除甲級、丙級以外的建筑丙級場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下的一般建筑表3.1.2建筑樁基設(shè)計等級

4樁的作用：將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過軟弱地層或水傳遞給深部較堅硬的、壓縮性小的土層或巖層。主要承受豎向荷載，還承受水平荷載（風(fēng)，土，地震等）樁基通過作用于樁尖（或稱樁端）的地層阻力和樁周土層的摩擦力支撐豎向荷載、依靠樁側(cè)土層的側(cè)向阻力支撐水平荷載。樁的作用：將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過軟弱地層或水傳遞給深部較堅硬的5一般在下列情況下應(yīng)用樁基：1、荷載較大、地基軟弱；2、技術(shù)經(jīng)濟指標、施工條件、質(zhì)量比較；3、高聳建筑對傾斜要求嚴格；4、設(shè)備基礎(chǔ)對地基變形有嚴格限制；5、地基沉降對相鄰建筑影響較大；6、抗液化和處理軟弱地基。一般在下列情況下應(yīng)用樁基：61.1.2樁基承載力影響因素1）穿越土層特征（強度、變形和應(yīng)力）2）樁端持力層特征（強度、變形）3）樁的幾何特征1.1.2樁基承載力影響因素7第1章-樁基類型與選型課件84）樁體材料強度5）群樁幾何參數(shù)6）成樁方法4）樁體材料強度91.2基樁的分類群樁中的單樁稱為基樁。1.2.1按樁的使用功能：豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁、復(fù)合受荷樁1）豎向抗壓樁：承受軸心壓力為主2）豎向抗拔樁：承受軸向拔力荷載為主，拉拔荷載依靠樁側(cè)摩阻力承受。1.2基樁的分類群樁中的單樁稱為基樁。103）水平受荷樁：承受水平荷載或彎矩。港口碼頭的板樁、基坑支護樁等都是主要承受作用在樁上的水平荷載，樁身要承受彎矩，其整體穩(wěn)定則靠樁側(cè)土的被動土壓力、或水平支撐和拉錨平衡。4）復(fù)合受荷樁：豎向、水平荷載均較大3）水平受荷樁：承受水平荷載或彎矩。港口碼頭的板樁、基坑支護11第1章-樁基類型與選型課件121.2.2按承載性狀1）豎向荷載樁分為摩擦樁、端承摩擦、摩擦端承、端承樁Qu=Qsu+QpuQu---樁的豎向極限荷載；Qsu---樁側(cè)總極限摩阻力；Qpu---樁端總極限阻力1.2.2按承載性狀13摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9Qu端承摩擦：0.9Qu>Qpu≥Qsu摩擦端承：0.9Qu>Qsu>Qpu摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9142）橫向荷載樁分為主動樁、被動樁區(qū)別：由于樁身變位引起土體受壓為主動樁；由于土體擠壓樁身產(chǎn)生的土壓力為被動樁。（土壓力由什么原因產(chǎn)生，樁是主動擠壓土還是被動擠壓土。）2）橫向荷載樁151.2.3按樁身材料1）木樁。單根木樁的長度大約為十余米，不利于接長。耐久性差2）鋼樁。型鋼和鋼管兩大類。型鋼有各種形式的板樁，主要用于臨時支擋結(jié)構(gòu)或碼頭工程。H型及I型鋼樁則用于支撐樁。鋼管樁由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。優(yōu)點：擠土效應(yīng)小，抗沖擊性好，施工方便；缺點：造價高。3）鋼筋混凝土樁預(yù)制樁和灌注樁。取材方便、價格便宜、耐久性好。1.2.3按樁身材料161.2.4按成樁方法1）打入樁：將預(yù)制樁用擊打振動的方式打入地層至設(shè)計要求的標高。打入的機械有：自由落錘、蒸汽錘、壓縮空氣錘、振動錘等。2）灌注樁：沉管灌注樁：將鋼管（鋼殼）打入地層到設(shè)計標高，然后灌注砼，灌注砼過程中可逐漸將鋼管拔出，或?qū)摴芰粼谕林小?.2.4按成樁方法17鉆孔灌注樁：使用機械形成樁孔，鉆孔機械有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆、長螺旋和短螺旋等，適用于不同的土層。為提高灌注樁的承載力，可將樁身逐步局部擴大，形成擴底樁。挖孔樁：采用人工或機械挖掘開孔，放置鋼筋籠、澆灌混凝土。鉆孔灌注樁：使用機械形成樁孔，鉆孔機械有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆、183）靜壓樁：利用無噪音的機械將預(yù)制樁壓入到設(shè)計標高。4）螺旋樁：在木樁或砼樁的底部接一段螺旋的鉆頭，藉旋轉(zhuǎn)機械將樁擰入土層至設(shè)計標高，現(xiàn)已少用。目前樁型正在發(fā)展中，如20世紀90年代出現(xiàn)的壓力灌漿微型樁，利用壓漿提高樁的承載力等。3）靜壓樁：利用無噪音的機械將預(yù)制樁壓入到設(shè)計標高。19第1章-樁基類型與選型課件201.2.5按成樁方式對土層的影響分類1）擠土樁。也成排土樁。原始土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，主要有打入或壓入的預(yù)制樁，封底的鋼管樁沉管式就地灌注樁等。2）部分擠土樁，也稱微擠土樁。成樁過程中，樁周圍的土層受到輕微的擾動，土的原始結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)的變化不明顯，主要有打入小截面的I型、H型鋼樁、鋼板樁、開口式鋼管樁。1.2.5按成樁方式對土層的影響分類213）非擠土樁，也稱非排土樁。成樁過程中將與樁體積相同的土排出，樁周圍的土較少受到擾動。但有應(yīng)力松弛現(xiàn)象。主要有各種形式的挖孔、鉆孔樁等3）非擠土樁，也稱非排土樁。成樁過程中將與樁體積相同的土排出221.3樁的選型及布置原則1.3.1樁的選型原則建筑物本身的要求。如：對不均勻沉降的敏感程度、荷載的大小、性質(zhì)和工期的要求等。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。如：埋深較淺采用端承樁，對于比較疏松的土層采用擠土樁比較合適，土層是否具有可液化、震沉性質(zhì)。場地的環(huán)境。對環(huán)境的保護要求等。城區(qū)禁用擠土樁。材料供應(yīng)和施工技術(shù)條件。經(jīng)濟、工期分析。1.3樁的選型及布置原則1.3.1樁的選型原則231.3.2樁的布置原則與要求1）樁的中心距根據(jù)土的類別以及成樁工藝，樁的最小中心距需滿足不同要求參考表3.3.3-1。表3.3.3-1

樁的最小中心距

1.3.2樁的布置原則與要求表3.3.3-1樁的最242）柱下獨立基礎(chǔ)的樁宜采用對稱布置，常采用三樁承臺、四樁承臺、六樁承臺等。群樁承載力合力點應(yīng)與長期荷載中心重合等。2）柱下獨立基礎(chǔ)的樁宜采用對稱布置，常采用三樁承臺、四樁承臺25第1章-樁基類型與選型課件261.3.3預(yù)制樁的特點和使用條件優(yōu)點：樁的單位面積承載力高，打入土層時使松軟土層擠密，從而使承載力提高。樁身質(zhì)量較易保證和檢查。易于在水上施工。樁身砼的密度大，抗腐蝕性強。施工工效高，施工工序簡單。1.3.3預(yù)制樁的特點和使用條件27缺點：1）單價較灌注樁高，預(yù)制樁需要配較多的鋼筋以抵抗搬運、起吊和捶擊時的應(yīng)力。2）施工噪音大，污染環(huán)境，不宜在城市中使用。3）預(yù)制樁是擠土樁，群樁施工時將引起周圍地面的隆起，對周圍有影響。4）受到起吊設(shè)備能力的限制，單節(jié)預(yù)制樁的長度不能過長，一般為十余米，長樁時需接樁。5）不易穿透較厚的堅硬土層。6）打入后樁長超過要求時，截樁較困難。缺點：28適用條件：不需考慮噪音污染和振動影響的環(huán)境。持力層上覆蓋的為松軟土層，沒有堅硬的夾層。持力層頂面起伏變化不大，樁長易于控制，減少截樁。水下樁基工程。大面積打樁工程，打入樁的工序和設(shè)備簡單，工效高。在樁數(shù)量多的情況下可取得較高的經(jīng)濟效益。適用條件：291.3.4灌注樁的類型、特點和適用條件優(yōu)點：1）可適用于各種地層。2）樁長可隨持力層起伏而改變，不需截樁、沒有接頭。80多米的樁也采用了。3）僅承受軸向壓力時不用配置鋼筋，節(jié)約鋼材。4）采用大直徑鉆孔或挖孔灌注樁時單樁的總承載力大。5）一般情況下比預(yù)制樁經(jīng)濟。1.3.4灌注樁的類型、特點和適用條件30缺點：1）樁的質(zhì)量不易控制和保證，容易在灌注砼過程中出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和泥夾層等現(xiàn)象。2）樁身直徑比較大，孔底沉積物不易清除干凈，因而單樁的承載力的變化較大。3）大直徑灌注樁做壓載試驗的費用昂貴。4）水下施工較困難。缺點：31樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工

第1章樁基類型與選型

講授教師：楊曌武漢科技大學(xué)城建學(xué)院土木系結(jié)構(gòu)教研室2012年3月樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工

第1章樁基類型與選型講授教師：楊曌321.1概述1.1.1樁基及其安全等級概念：樁基礎(chǔ)簡稱樁基，是由基樁和連接于基樁樁頂?shù)某信_共同組成，承臺之間用承臺梁相互連接。（樁是深入土層的柱型構(gòu)件，樁與樁頂?shù)某信_組成深基礎(chǔ)，簡稱樁基。）1.1概述1.1.1樁基及其安全等級33低承臺樁，高承臺樁-------承臺底面是否高出地面。單樁承臺，群樁承臺-------承臺下樁數(shù)。安全等級：3級，根據(jù)破壞后果的嚴重性，詳P1表1-1，低承臺樁，高承臺樁-------承臺底面是否高出地面。34表3.1.2

建筑樁基設(shè)計等級

(建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008)設(shè)計等級建筑類型甲級（1）重要的建筑（2）30層以上或高度超過100m的高層建筑（3）體型復(fù)雜且層數(shù)相差超過10層的高低層(含純地下室)連體建筑（4）20層以上框架－核心筒結(jié)構(gòu)及其他對差異沉降有特殊要求的建筑（5）場地和地基條件復(fù)雜的7層以上的一般建筑及坡地、岸邊建筑（6）對相鄰既有工程影響較大的建筑乙級除甲級、丙級以外的建筑丙級場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下的一般建筑表3.1.2建筑樁基設(shè)計等級

35樁的作用：將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過軟弱地層或水傳遞給深部較堅硬的、壓縮性小的土層或巖層。主要承受豎向荷載，還承受水平荷載（風(fēng)，土，地震等）樁基通過作用于樁尖（或稱樁端）的地層阻力和樁周土層的摩擦力支撐豎向荷載、依靠樁側(cè)土層的側(cè)向阻力支撐水平荷載。樁的作用：將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過軟弱地層或水傳遞給深部較堅硬的36一般在下列情況下應(yīng)用樁基：1、荷載較大、地基軟弱；2、技術(shù)經(jīng)濟指標、施工條件、質(zhì)量比較；3、高聳建筑對傾斜要求嚴格；4、設(shè)備基礎(chǔ)對地基變形有嚴格限制；5、地基沉降對相鄰建筑影響較大；6、抗液化和處理軟弱地基。一般在下列情況下應(yīng)用樁基：371.1.2樁基承載力影響因素1）穿越土層特征（強度、變形和應(yīng)力）2）樁端持力層特征（強度、變形）3）樁的幾何特征1.1.2樁基承載力影響因素38第1章-樁基類型與選型課件394）樁體材料強度5）群樁幾何參數(shù)6）成樁方法4）樁體材料強度401.2基樁的分類群樁中的單樁稱為基樁。1.2.1按樁的使用功能：豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁、復(fù)合受荷樁1）豎向抗壓樁：承受軸心壓力為主2）豎向抗拔樁：承受軸向拔力荷載為主，拉拔荷載依靠樁側(cè)摩阻力承受。1.2基樁的分類群樁中的單樁稱為基樁。413）水平受荷樁：承受水平荷載或彎矩。港口碼頭的板樁、基坑支護樁等都是主要承受作用在樁上的水平荷載，樁身要承受彎矩，其整體穩(wěn)定則靠樁側(cè)土的被動土壓力、或水平支撐和拉錨平衡。4）復(fù)合受荷樁：豎向、水平荷載均較大3）水平受荷樁：承受水平荷載或彎矩。港口碼頭的板樁、基坑支護42第1章-樁基類型與選型課件431.2.2按承載性狀1）豎向荷載樁分為摩擦樁、端承摩擦、摩擦端承、端承樁Qu=Qsu+QpuQu---樁的豎向極限荷載；Qsu---樁側(cè)總極限摩阻力；Qpu---樁端總極限阻力1.2.2按承載性狀44摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9Qu端承摩擦：0.9Qu>Qpu≥Qsu摩擦端承：0.9Qu>Qsu>Qpu摩擦：Qsu≥0.9Qu；端承：Qpu≥0.9452）橫向荷載樁分為主動樁、被動樁區(qū)別：由于樁身變位引起土體受壓為主動樁；由于土體擠壓樁身產(chǎn)生的土壓力為被動樁。（土壓力由什么原因產(chǎn)生，樁是主動擠壓土還是被動擠壓土。）2）橫向荷載樁461.2.3按樁身材料1）木樁。單根木樁的長度大約為十余米，不利于接長。耐久性差2）鋼樁。型鋼和鋼管兩大類。型鋼有各種形式的板樁，主要用于臨時支擋結(jié)構(gòu)或碼頭工程。H型及I型鋼樁則用于支撐樁。鋼管樁由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。優(yōu)點：擠土效應(yīng)小，抗沖擊性好，施工方便；缺點：造價高。3）鋼筋混凝土樁預(yù)制樁和灌注樁。取材方便、價格便宜、耐久性好。1.2.3按樁身材料471.2.4按成樁方法1）打入樁：將預(yù)制樁用擊打振動的方式打入地層至設(shè)計要求的標高。打入的機械有：自由落錘、蒸汽錘、壓縮空氣錘、振動錘等。2）灌注樁：沉管灌注樁：將鋼管（鋼殼）打入地層到設(shè)計標高，然后灌注砼，灌注砼過程中可逐漸將鋼管拔出，或?qū)摴芰粼谕林小?.2.4按成樁方法48鉆孔灌注樁：使用機械形成樁孔，鉆孔機械有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆、長螺旋和短螺旋等，適用于不同的土層。為提高灌注樁的承載力，可將樁身逐步局部擴大，形成擴底樁。挖孔樁：采用人工或機械挖掘開孔，放置鋼筋籠、澆灌混凝土。鉆孔灌注樁：使用機械形成樁孔，鉆孔機械有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆、493）靜壓樁：利用無噪音的機械將預(yù)制樁壓入到設(shè)計標高。4）螺旋樁：在木樁或砼樁的底部接一段螺旋的鉆頭，藉旋轉(zhuǎn)機械將樁擰入土層至設(shè)計標高，現(xiàn)已少用。目前樁型正在發(fā)展中，如20世紀90年代出現(xiàn)的壓力灌漿微型樁，利用壓漿提高樁的承載力等。3）靜壓樁：利用無噪音的機械將預(yù)制樁壓入到設(shè)計標高。50第1章-樁基類型與選型課件511.2.5按成樁方式對土層的影響分類1）擠土樁。也成排土樁。原始土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，主要有打入或壓入的預(yù)制樁，封底的鋼管樁沉管式就地灌注樁等。2）部分擠土樁，也稱微擠土樁。成樁過程中，樁周圍的土層受到輕微的擾動，土的原始結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)的變化不明顯，主要有打入小截面的I型、H型鋼樁、鋼板樁、開口式鋼管樁。1.2.5按成樁方式對土層的影響分類523）非擠土樁，也稱非排土樁。成樁過程中將與樁體積相同的土排出，樁周圍的土較少受到擾動。但有應(yīng)力松弛現(xiàn)象。主要有各種形式的挖孔、鉆孔樁等3）非擠土樁，也稱非排土樁。成樁過程中將與樁體積相同的土排出531.3樁的選型及布置原則1.3.1樁的選型原則建筑物本身的要求。如：對不均勻沉降的敏感程度、荷載的大小、性質(zhì)和工期的要求等。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。如：埋深較淺采用端承樁，對于比較疏松的土層采用擠土樁比較合適，土層是否具有可液化、震沉性質(zhì)。場地的環(huán)境。對環(huán)境的保護要求等。城區(qū)禁用擠土樁。材料供應(yīng)和施工技術(shù)條件。經(jīng)濟、工期分析。1.3樁的選型及布置原則1.3.1樁的選型原則541.3.2樁的布置原則與要求1）樁的中心距根據(jù)土的類別以及成樁工藝，樁的最小中心距需滿足不同要求參考表3.3.3-1。表3.3.3-1

樁的最小中心距

1.3.2樁的布置原則與要求表3.3.3-1樁的最552）柱下獨立基礎(chǔ)的樁宜采用對稱布置，常采用三樁承臺、四樁承臺、六樁承臺等。群樁承載力合力點應(yīng)與長期荷載中心重合等。2）柱下獨立基礎(chǔ)的樁宜采用對稱布置，常采用三樁承臺、四