.,第三章樁基礎,第一節樁基礎的組成、作用及適用條件,.,.,樁基礎簡介,樁基礎是常用的橋梁基礎類型，是埋于地基土中的若于根樁及將所有樁聯成一個整體的承臺(或蓋梁)兩部分所組成的一種基礎型式。:樁身可以全部或部分埋人地基土中，當樁身外露在地面上較高時，在樁之間還應加橫系梁，以加強各樁之間的橫向聯系。,.,若干根樁在平面排列上可成為一排或幾排，所有樁的頂部由承臺聯成一整體。在承臺上再修筑橋墩、橋臺及上部結構。樁可以先預制好，再將其運至現場沉人土中;也可以就地鉆孔(或人工挖孔)，然后在孔中澆筑水泥混凝土或置人鋼筋骨架后再澆灌混凝土而成樁。,.,.,.,樁基礎的作用,將承臺以上結構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土的摩阻力及樁端土的抵抗力將荷載傳遞到地基土中,.,優點：,具有承載力高、穩定性好、沉降量小而均勻等特點。在深水河道中，樁基礎可以借樁群穿過水流將荷載傳到地基中，避免(或減少)水下工程，簡化施工設備和技術要求，加快施工速度并改善勞動條件。當地基淺層土質不良時，它能穿越淺層土發揮地基深層土承載力的作用，以滿足橋梁上部結構物荷載的要求。,.,樁基礎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，采用淺基礎或人工地基在技術上、經濟上不合理時;2、河床沖刷較大，河道不穩定或沖刷深度不易計算正確，如采用淺基礎施工困難或不能保證基礎安全時;,.,3、當地基計算沉降過大或結構物對不均勻沉降敏感時，采用樁基礎穿過松軟(高壓縮性)土層，將荷載傳到較堅實(低壓縮性)土層，減少結構物沉降并使沉降較均勻。另外樁基礎還能增強結構物的抗震能力;4、當建筑物受到較大的水平荷載，需要減少水平位移和傾斜時,.,、當施工水位或地下水位較高時，采用其他的深基礎不合理或不經濟時。6、在地震區可增加建筑物的抗震性能，減少地震的危害。,.,第二節樁和樁基拙的類型與構造,樁與樁基礎的分類：樁和樁基礎可按承臺位置、沉入土中的施工方法、受力條件的不同而進行分類,.,高樁承臺基礎和低承臺基礎,1、高樁承臺基礎是指承臺底面位于地面(或沖刷線)以上2、低樁承臺基礎的承臺底面位于地面(或沖刷線)以下。,.,(一)樁基礎按承臺位置分類,樁基礎按承臺位置可分為高樁承臺基礎和低樁承臺基礎如圖所示。,.,高樁承臺基礎的結構特點：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);低承臺基礎的結構特點：是基樁則全部埋人土中(樁的自由長度為零)。,.,高樁承臺基礎特點,高樁承臺基礎由于承臺位置較高或設在施工水位以上，可減少墩臺圬工數量，可避免或減少水下作業，施工較為方便。大直徑鉆孔灌注樁，樁的剛度、強度都較大，因而高樁承臺在橋梁基礎工程中也得到廣泛應用。,.,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。,.,1.灌注樁基礎,1、用鉆(沖)孔機械在土體中先鉆成樁孔，然后在孔內放人鋼筋骨架，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。特點：是施工設備簡單、操作方便，,.,適用于各種砂性土、粘性土，也適用于碎、卵石類土層和巖層。但對于淤泥及可能發生流沙或有承壓水的地基，施工較為困難，常常易發生塌孔或埋鉆等情況。一般鉆孔灌注樁人土深度由幾米至幾百米。,.,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：不受設備和地形限制，施工簡單?？咳斯ね谕?，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以下優點：避免流沙、塌孔、泥漿的排渣等弊端缺點：容易造成縮頸現象,.,灌注樁的優點：,、噪聲和震動：2、任意樁長：穿透軟硬土層，將樁端放在堅硬的圖層或者嵌入巖石；、配筋率低（和打入樁比）,.,2.沉樁基礎,將打入樁及振動下沉樁和靜壓樁均稱為沉樁基礎。打入樁是通過錘擊(或以高壓射水輔助)將各種預先制好的樁(主要是鋼筋混凝土實心樁或管樁，打入地基內達到所需要的深度而成為樁基礎。,.,適用：樁徑較小(直徑在0.60m以下)，地基土質為砂性土、軟塑性粘土、粉土、細砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土質。,.,靜力壓樁,在軟塑性土質中也可以用重力將樁壓人土中稱為靜力壓樁。這種壓樁施工方法免除了錘擊打人的振動影響，是在軟土地區，特別是在不允許有強烈振動的條件下建造樁基的一種適用的施工方法。,.,振動下沉樁,振動下沉樁是將大功率的振動打樁機安裝在樁頂(預制的鋼筋混凝土樁或鋼管樁)，利用振動力以減少土對樁的阻力，使樁沉入土體中。適用于樁徑較大、土的抗剪強度振動時有較大降低的砂土等地基。,.,預制樁的特點：,穿透性：震動、噪聲：擠土效應：預制樁質量好：增加了摩阻力：常會因為打不到設計標高而截樁，造成浪費造價高：,.,3.管柱基礎,將預制好的大直徑(直徑1-5m左右)鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土管柱(實質上是一種巨型的管柱，每節長度根據施工條件決定，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向結構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需要大型的設備，深水基礎，不受季節限制一般公路橋梁中很少采用。,.,(三)按基礎的受力條件分類,結構物荷載通過樁基礎傳遞給地基。垂直荷載一般由樁底土層抵抗力和樁側與土產生的摩阻力來支承;水平荷載一般由樁和樁側土水平抗力來支承，因此，根據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，樁四周的土與樁側間將產生摩擦力，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與樁側摩阻力與樁尖反力之和相平衡，當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，基礎沉降也小，,.,摩擦樁,摩擦樁：當樁完全埋于較軟弱的分散土中時，荷載主要是通過樁側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，樁數多，有上涌現象,.,柱樁與摩擦樁,.,2.豎直樁和斜樁,現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，樁基礎常全部采用堅直樁。拱型橋墩臺等結構物樁基礎往往需設斜樁以承受上部結構傳來的較大水平推力，減小樁身彎矩、剪力和整個基礎的側向位移。,.,地基與基礎工程SoilMechanicsandFoundationEngineering,.,本章小結,樁體,樁基礎（樁基）,連接樁頂的承臺,低樁承臺,高樁承臺,當承臺底面低于地下地面以下時,低承臺樁基礎,高承臺樁基礎,當承臺底面高于地面時,相應基礎,相應基礎,低承臺樁基礎,高承臺樁基礎,.,二、樁基礎的類型,（一）按承載性狀分類,摩擦型樁,端承型樁,樁側和樁端阻力的大小以及它們分擔荷載的比例有很大差異,原由,按照不同的標準對建筑樁基礎分類，是為了全面地認識樁基礎，以便在樁基礎的設計與施工中根據不同的條件和要求，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,預制樁,灌注樁,（2）鋼樁,（3）組合材料樁,現場采用機械或人工挖掘成孔，就地澆灌混凝土成樁。,工廠或現場預制成型的混凝土樁,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,根據成樁方法和擠土效應,非擠土樁,部分擠土樁,擠土樁,.,（五）按樁徑大小分類,（1）小樁：d250mm；（2）中等直徑樁：250mmd800mm（3）大直徑樁：d800mm,.,三、樁的施工工藝簡介,（一）預制樁,1、預制樁種類,（1）鋼筋混凝土樁,（2）預應力鋼筋混凝土樁,（3）鋼樁,2、預制樁的施工工藝,（1）錘擊式,（2）靜壓式,（3）振動式,在工廠（或者現場）預制成樁以后再運至現場，在設計樁位處以沉樁機械沉至地基土中設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,在現場設計樁位處的地基巖土層中以機械或者人工成孔至設計深度，再吊放鋼筋骨架、澆搗混凝土的施工方法的樁,.,（四）樁及樁基礎的構造要求,1、樁的最小中心距,2、擴底灌注樁的擴底直徑，不應大于樁身直徑3倍。,3、樁底進入持力層的深度為樁身直徑的13倍。,.,5、樁的混凝土強度等級應該符合下表要求。,6、樁的配筋率應該符合下表要求。,4、布置樁位時宜使樁基承載力合力點與豎向荷載標準值組合合力作用點重合,7、配筋長度,注：表中d為樁身主筋直徑。,8、樁身主筋伸入承臺的長度,.,二、樁與樁基礎的構造,1、就地灌注鋼筋混凝土樁的構造鉆(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，混凝土標號不低于C20，對僅承受豎直力的樁基礎可用C15(但水下混凝土仍不應低于C20)。2、鉆孔樁設計直徑一般為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造,主筋不宜過細過少(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，焊接長度應符合規定，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.鋼筋混凝土預制樁,沉樁(打人樁和振動下沉樁)采用預制的鋼筋混凝土樁，有實心的圓樁和方樁(少數為矩形樁)，有空心的管樁，另外還有管柱(用于管柱基礎)。,.,鋼筋混凝土預制樁,方樁橫斷面為20cmx20cm50cmx50cm，樁身混凝土標號不低C25，主筋直徑一般為1225mm，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設鋼筋網加固，為了便于吊運，應在樁頂預設吊耳，一般由直徑為20一25mm的圓鋼制成，混凝土標號不低于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,在盛產木材地區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。木樁樁頂應加設鐵箍，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,樁基礎內基樁的布置應根據荷載、地基土質、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的樁，在樁尖處的中心距不應小于樁徑的4.0倍。,.,邊樁外側到承臺邊緣的距離,為了避免承臺邊緣距樁身過近而發生破裂，邊樁外側到承臺邊緣的距離：對于樁徑小于或等于lm的樁不應小于0.5倍樁徑且不小于250mm;對于樁徑大于lm的樁不應小于0.3倍樁徑并不小于500mm,.,(三)承臺的構造,承臺的平面尺寸和形狀應根據上部結構(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翗颂柌灰说陀贑15。對于蓋梁式承臺和柱式墩臺、空心墩臺的承臺應驗算承臺強度并設置必要的鋼筋，承臺的厚度可不受上述限制。,.,樁與承臺的連結,樁和承臺的連接，鉆(挖)孔灌注樁現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，,.,構造,若受構造限制，主筋也可不做成喇叭形。伸入承臺的鋼筋應符合結構規范的錨固長度，一般應不小于600mm，并設箍筋。,.,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，樁頂直接埋人承臺的長度，對于普通鋼筋混凝土樁及預應力混凝土樁，當樁徑(或邊長)小于