樁基礎(chǔ)的組成及構(gòu)造課件

第一節(jié)樁基礎(chǔ)的組成、作用及適用條件樁基礎(chǔ)簡介樁基礎(chǔ)是常用的橋梁基礎(chǔ)類型，是埋于地基土中的若于根樁及將所有樁聯(lián)成一個整體的承臺(或蓋梁)兩部分所組成的一種基礎(chǔ)型式。:樁身可以全部或部分埋人地基土中，當(dāng)樁身外露在地面上較高時，在樁之間還應(yīng)加橫系梁，以加強各樁之間的橫向聯(lián)系。樁基礎(chǔ)的作用將承臺以上結(jié)構(gòu)物傳來的外力通過承臺，由樁傳到較深的地基持力層中。承臺將外力傳遞給各樁并箍住樁頂使各樁共同承受外力。各樁所承受的荷載由樁通過樁側(cè)土的摩阻力及樁端土的抵抗力將荷載傳遞到地基土中樁基礎(chǔ)主要適用于下列條件: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)濟上不合理時;2、河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計算正確，如采用淺基礎(chǔ)施工困難或不能保證基礎(chǔ)安全時;3、當(dāng)?shù)鼗嬎愠两颠^大或結(jié)構(gòu)物對不均勻沉降敏感時，采用樁基礎(chǔ)穿過松軟(高壓縮性)土層，將荷載傳到較堅實(低壓縮性)土層，減少結(jié)構(gòu)物沉降并使沉降較均勻。另外樁基礎(chǔ)還能增強結(jié)構(gòu)物的抗震能力;4、當(dāng)建筑物受到較大的水平荷載，需要減少水平位移和傾斜時５、當(dāng)施工水位或地下水位較高時，采用其他的深基礎(chǔ)不合理或不經(jīng)濟時。6、在地震區(qū)可增加建筑物的抗震性能，減少地震的危害。高樁承臺基礎(chǔ)和低承臺基礎(chǔ)1、高樁承臺基礎(chǔ)是指承臺底面位于地面(或沖刷線)以上2、低樁承臺基礎(chǔ)的承臺底面位于地面(或沖刷線)以下。(一)樁基礎(chǔ)按承臺位置分類樁基礎(chǔ)按承臺位置可分為高樁承臺基礎(chǔ)和低樁承臺基礎(chǔ)如圖所示。高樁承臺基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點：是基樁部分樁身埋人土中，部分樁身外露在地面以上(稱為樁的自由長度);低承臺基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點：是基樁則全部埋人土中(樁的自由長度為零)。高樁承臺在水平力作用下，由于承臺及基樁露出地面的一段自由長度周圍無土體來共同承受水平外力，基樁的受力情況較為不利，樁身內(nèi)力和位移都將大于在同樣水平外力作用下的低樁承臺，在穩(wěn)定性方面低樁承臺也較高樁承臺要好。低樁承臺要比高樁承臺美觀(二)按施工方法分類主要的是灌注樁和沉樁、管注基礎(chǔ)。1.灌注樁基礎(chǔ)1、用鉆(沖)孔機械在土體中先鉆成樁孔，然后在孔內(nèi)放人鋼筋骨架，灌注樁身混凝土而成鉆孔灌注樁，最后在樁頂澆筑承臺(或蓋梁)，稱為灌注樁基礎(chǔ)。特點：是施工設(shè)備簡單、操作方便，挖孔灌注樁依靠人工(用部分機械配合)在地基中挖出樁孔，然后與鉆孔樁一樣灌注混凝土成樁稱為挖孔灌注樁。適用：無水或滲水量小的地層，或地形狹窄、山坡陡峻處施工對可能發(fā)生流沙或含厚的軟粘土層施工較困難，需要加強孔壁支撐確保安全特點：不受設(shè)備和地形限制，施工簡單。靠人工挖土，樁徑較大，一般大于1.4m沉管灌注樁施工工藝：鋼套筒沉入土中成孔適用：黏性土，砂性土，砂土地基常用尺寸：60cm以下優(yōu)點：避免流沙、塌孔、泥漿的排渣等弊端缺點：容易造成縮頸現(xiàn)象

2.沉樁基礎(chǔ)將打入樁及振動下沉樁和靜壓樁均稱為沉樁基礎(chǔ)。打入樁是通過錘擊(或以高壓射水輔助)將各種預(yù)先制好的樁(主要是鋼筋混凝土實心樁或管樁，打入地基內(nèi)達到所需要的深度而成為樁基礎(chǔ)。適用：樁徑較小(直徑在0.60m以下)，地基土質(zhì)為砂性土、軟塑性粘土、粉土、細(xì)砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土質(zhì)。預(yù)制樁的特點：穿透性：震動、噪聲：擠土效應(yīng)：預(yù)制樁質(zhì)量好：增加了摩阻力：常會因為打不到設(shè)計標(biāo)高而截樁，造成浪費造價高：3.管柱基礎(chǔ)將預(yù)制好的大直徑(直徑1---5m左右)鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管柱(實質(zhì)上是一種巨型的管柱，每節(jié)長度根據(jù)施工條件決定，一般采用4m,8m或l0m，接頭用法蘭盤和螺栓連接)，用大型的振動沉樁錘沿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將樁沿垂直向振動下沉到基巖(一般以高壓射水和吸泥機配合幫助下沉)，然后在管柱內(nèi)鉆巖成孔，下放鋼筋骨架籠，灌注混凝土，將管柱與巖層牢固連接形成管柱基礎(chǔ)需要大型的設(shè)備，深水基礎(chǔ)，不受季節(jié)限制一般公路橋梁中很少采用。(三)按基礎(chǔ)的受力條件分類結(jié)構(gòu)物荷載通過樁基礎(chǔ)傳遞給地基。垂直荷載一般由樁底土層抵抗力和樁側(cè)與土產(chǎn)生的摩阻力來支承;水平荷載一般由樁和樁側(cè)土水平抗力來支承，因此，根據(jù)樁的受力條件基樁可分為:1.柱樁與摩擦樁

柱樁或端承樁：埋在土中的樁，在承受軸向荷載后，樁四周的土與樁側(cè)間將產(chǎn)生摩擦力，同時樁尖處的土對樁還存在樁尖反力。作用在樁上的軸向荷載應(yīng)與樁側(cè)摩阻力與樁尖反力之和相平衡，當(dāng)樁尖支承在堅硬的巖層上時，荷載主要通過樁身直接傳到樁尖下的巖層中去，這時樁側(cè)摩阻力相對樁尖反力很小，可忽略不計，這種樁稱為柱樁或端承樁;如圖所示。柱樁承載力較大，較安全可靠，基礎(chǔ)沉降也小，摩擦樁

摩擦樁：當(dāng)樁完全埋于較軟弱的分散土中時，荷載主要是通過樁側(cè)與土之間的摩擦作用傳到樁尖以上處面積較大的土層中去，這時樁側(cè)摩阻力和樁尖反力均需考慮，這種樁稱為摩擦樁。巖層埋置很深，就需要采用摩擦樁。摩擦樁：判斷摩擦樁的幾種情況：1、無持力層或不擴底2、長徑比大和端部荷載小3、樁距小，樁數(shù)多，有上涌現(xiàn)象柱樁與摩擦樁2.豎直樁和斜樁

現(xiàn)已廣泛采用的大直徑鉆(挖)孔灌注樁具有一定的抗彎和抗剪強度，因此，樁基礎(chǔ)常全部采用堅直樁。拱型橋墩臺等結(jié)構(gòu)物樁基礎(chǔ)往往需設(shè)斜樁以承受上部結(jié)構(gòu)傳來的較大水平推力，減小樁身彎矩、剪力和整個基礎(chǔ)的側(cè)向位移。

地基與基礎(chǔ)工程SoilMechanicsandFoundationEngineering本章小結(jié)樁體樁基礎(chǔ)（樁基）連接樁頂?shù)某信_低樁承臺高樁承臺當(dāng)承臺底面低于地下地面以下時低承臺樁基礎(chǔ)高承臺樁基礎(chǔ)當(dāng)承臺底面高于地面時相應(yīng)基礎(chǔ)相應(yīng)基礎(chǔ)低承臺樁基礎(chǔ)高承臺樁基礎(chǔ)二、樁基礎(chǔ)的類型（一）按承載性狀分類摩擦型樁端承型樁樁側(cè)和樁端阻力的大小以及它們分擔(dān)荷載的比例有很大差異原由按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對建筑樁基礎(chǔ)分類，是為了全面地認(rèn)識樁基礎(chǔ)，以便在樁基礎(chǔ)的設(shè)計與施工中根據(jù)不同的條件和要求，選擇不同的樁型和成樁工藝。（三）按樁身材料分類（1）混凝土樁預(yù)制樁灌注樁（2）鋼樁（3）組合材料樁現(xiàn)場采用機械或人工挖掘成孔，就地澆灌混凝土成樁。工廠或現(xiàn)場預(yù)制成型的混凝土樁主要有鋼管樁和H型鋼樁借用兩種材料組合成的樁（四）按成樁方法分類根據(jù)成樁方法和擠土效應(yīng)非擠土樁部分?jǐn)D土樁擠土樁（五）按樁徑大小分類（1）小樁：d≤250mm；（2）中等直徑樁：250mm＜d＜800mm（3）大直徑樁：d≥800mm三、樁的施工工藝簡介（一）預(yù)制樁1、預(yù)制樁種類（1）鋼筋混凝土樁（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁（3）鋼樁2、預(yù)制樁的施工工藝（1）錘擊式（2）靜壓式（3）振動式在工廠（或者現(xiàn)場）預(yù)制成樁以后再運至現(xiàn)場，在設(shè)計樁位處以沉樁機械沉至地基土中設(shè)計深度的施工方法的樁（二）灌注樁（1）沉管灌注樁沉管放籠灌注拔管（2）鉆孔灌注樁（3）挖孔灌注樁在現(xiàn)場設(shè)計樁位處的地基巖土層中以機械或者人工成孔至設(shè)計深度，再吊放鋼筋骨架、澆搗混凝土的施工方法的樁

序成樁工藝與土類排數(shù)不少于3排并且樁數(shù)不少于9根的摩擦型樁其它情況1打入式敞口管樁和Ｈ型鋼樁3．5ｄ3．0ｄ2擠土預(yù)制樁3．5ｄ3．0ｄ3擠土灌注樁穿越非飽和土3．5ｄ3．0ｄ4穿越飽和軟土4．0ｄ3．5ｄ5非擠土和部分?jǐn)D土灌注樁3．0ｄ2．5ｄ6擴底灌注樁不宜＜1、5Ｄ；并且當(dāng)Ｄ＞2.0ｍ時不宜＜1.0Ｄ＋1.0ｍ7沉管夯擴灌注樁2.0D8各類樁4～6ｄ以控制沉降為目的（四）樁及樁基礎(chǔ)的構(gòu)造要求1、樁的最小中心距2、擴底灌注樁的擴底直徑，不應(yīng)大于樁身直徑3倍。3、樁底進入持力層的深度為樁身直徑的1～3倍。序樁型混凝土強度等級

序樁型配筋率1灌注樁應(yīng)≮Ｃ20１灌注樁宜≮0.2—0.65%（小直徑樁取高值）2預(yù)制樁應(yīng)≮Ｃ30２打入式預(yù)制樁宜≮0.8%3預(yù)應(yīng)力樁應(yīng)≮Ｃ403靜壓式預(yù)制樁宜≮0.6%5、樁的混凝土強度等級應(yīng)該符合下表要求。6、樁的配筋率應(yīng)該符合下表要求。4、布置樁位時宜使樁基承載力合力點與豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合合力作用點重合7、配筋長度序樁身主筋級別、樁的受力特點、樁型、樁身主筋伸入承臺長度1Ⅰ級鋼筋不宜＜30d2Ⅱ級鋼筋不宜＜35d3抗拔樁基40d4一柱一大徑樁柱子縱筋插入樁身≥錨固長度注：表中d為樁身主筋直徑。8、樁身主筋伸入承臺的長度二、樁與樁基礎(chǔ)的構(gòu)造1、就地灌注鋼筋混凝土樁的構(gòu)造鉆(挖)孔樁是采用就地灌注的鋼筋混凝土樁，樁身常為實心斷面，混凝土標(biāo)號不低于C20，對僅承受豎直力的樁基礎(chǔ)可用C15(但水下混凝土仍不應(yīng)低于C20)。2、鉆孔樁設(shè)計直徑一般為0.80一1.50m，挖孔樁的直徑或最小邊寬度不宜小于1.20m。灌注鋼筋混凝土樁的構(gòu)造主筋不宜過細(xì)過少(直徑不宜小于14mm)，每根樁不宜少于8根，主筋凈距不宜小于5cm。主筋若需焊接，焊接長度應(yīng)符合規(guī)定，箍筋直徑一般不小于8mm，中距為20一40cm。對于直徑較大的樁或較長的鋼筋骨架，可在鋼筋骨架上每隔2.0一2.5m設(shè)置一道加勁箍筋(直徑為14一18mm),如圖所示。鉆(挖)孔樁的柱樁根據(jù)樁底受力情況如需要嵌人巖層時，嵌人深度不得小于0.5m,2.鋼筋混凝土預(yù)制樁沉樁(打人樁和振動下沉樁)采用預(yù)制的鋼筋混凝土樁，有實心的圓樁和方樁(少數(shù)為矩形樁)，有空心的管樁，另外還有管柱(用于管柱基礎(chǔ))。鋼筋混凝土預(yù)制樁方樁橫斷面為20cmx20cm－50cmx50cm，樁身混凝土標(biāo)號不低C25，主筋直徑一般為12－25mm，主筋凈距不小于5cm;箍筋直徑為6一8mm，其間距一般不大于40cm(在兩端處間距宜減小，一般為5cm)。樁頂處，為了承受直接的錘擊應(yīng)設(shè)鋼筋網(wǎng)加固，為了便于吊運，應(yīng)在樁頂預(yù)設(shè)吊耳，一般由直徑為20一25mm的圓鋼制成，混凝土標(biāo)號不低于C25，如圖所示。管柱用鋼量較大，公路橋梁工程中很少采用木樁在盛產(chǎn)木材地區(qū)修筑或搶修橋梁以及建造施工便橋時，常采用木樁是用挺直的杉木或松木做成樁徑(稍頭)一般為140一260mm，樁長為4一8m。木樁樁頂應(yīng)加設(shè)鐵箍，以保護樁頂不被打裂，樁尖削成棱錐形，常加鐵樁靴，以便打入。(二)樁的布置和間距樁基礎(chǔ)內(nèi)基樁的布置應(yīng)根據(jù)荷載、地基土質(zhì)、基樁承載力等決定。采用大直徑鉆孔灌注樁的中小橋梁常用單排式，如圖所示;在大型橋梁或水平推力較大時，則采用多排式(行列式或梅花式)，如圖所示。單排式、多排式(行列式或梅花式)樁中心距摩擦樁中心距不得小于2.5倍成孔直徑，支撐或嵌固在巖層上的柱樁不得小于2.0倍的成孔直徑樁的最大中心距一般也不超過5一6倍樁徑。打人樁的中心距不應(yīng)小于樁徑(或邊長)的3倍，管柱的中心距一般為管柱外徑的2.5一3.0倍(摩擦樁)或2.0倍(柱樁)。用振動法沉人砂土內(nèi)的樁，在樁尖處的中心距不應(yīng)小于樁徑的4.0倍。邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂，邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離：對于樁徑小于或等于lm的樁不應(yīng)小于0.5倍樁徑且不小于250mm;對于樁徑大于lm的樁不應(yīng)小于0.3倍樁徑并不小于500mm(三)承臺的構(gòu)造承臺的平面尺寸和形狀應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)(墩臺身)底部尺寸和形狀以及基樁的平面布置而定，一般采用矩形和圓端形。公路橋梁墩臺的承臺，其厚度不宜小于1.5m?；炷翗?biāo)號不宜低于C15。對于蓋梁式承臺和柱式墩臺、空心墩臺的承臺應(yīng)驗算承臺強度并設(shè)置必要的鋼筋，承臺的厚度可不受上述限制。樁與承臺的連結(jié)樁和承臺的連接，鉆(挖)孔灌注樁現(xiàn)都采取將樁頂主筋伸入承臺，樁身伸人承臺長度一般為150一200mm(蓋梁式承臺，樁身可不伸人)，如圖所示。伸入承臺的樁頂主筋可做成喇叭形，約與豎直線傾斜150度，構(gòu)造若受構(gòu)造限制，主筋也可不做成喇叭形。伸入承臺的鋼筋應(yīng)符合結(jié)構(gòu)規(guī)范的錨固長度，一般應(yīng)不小于600mm，并設(shè)箍筋。對于不受軸向拉力的打人樁可不破樁頭，將樁直接埋人承臺內(nèi)，樁頂直接埋人承臺的長度，對于普通鋼筋混凝土樁及預(yù)應(yīng)力混凝土樁，當(dāng)樁徑(或邊長)小于0.6m時不應(yīng)小