4.樁基礎

2023/2/41黑龍江工程學院*回顧與思考2023/2/42黑龍江工程學院*3

4.樁基礎

樁基礎是應用比較廣泛的一種基礎類型，也是最古老的基礎之一。

樁是將建筑物的荷載（豎向的和水平的）全部或部分傳遞給地基土（或巖層）的具有一定剛度和抗彎能力的傳力構件。

4.1

概述

2023/2/43黑龍江工程學院*軟土層軟土層2023/2/44黑龍江工程學院*5

4.樁基礎

今天樁基礎已成為高層建筑、大型橋梁、深水碼頭和海洋石油平臺等工程最常用的基礎形式。

在施工技術進步、樁型開發應用和設計理論研究等各方面至今仍然異?；钴S，顯示出樁基礎具有強大的生命力和非常廣闊的發展前景。4.1

概述

2023/2/45黑龍江工程學院*6

4.樁基礎4.1.1樁基礎的組成、作用及使用條件

組成：

若干根基樁和連接于樁頂的承臺。作用：將上部結構荷載通過承臺傳遞給基樁，再由基樁傳遞到

地基土體。

低承臺樁基示意圖4.1

概述

2023/2/46黑龍江工程學院*7

4.樁基礎單樁基礎群樁基礎承臺基樁上部結構荷載4.1概述2023/2/47黑龍江工程學院*承臺的作用是將外力傳遞給各樁并將各樁聯成一整體共同承受外荷載。基樁的作用在于穿過軟弱的壓縮性土層或水，使樁底坐落在更密實的地基持力層上。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樁周土及持力層中。4.1.1樁基礎的組成、作用及使用條件2023/2/48黑龍江工程學院*樁基礎的適用條件

（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；2023/2/49黑龍江工程學院*樁基礎的適用條件（2）當地基計算沉降過大或建筑物對不均勻沉降敏感時，采用樁基礎穿過松軟（高壓縮）土層，將荷載傳到較堅實（低壓縮性）土層，以減少建筑物沉降并使沉降較均勻；（3）重型工業廠房和荷載很大的建筑物，如倉庫、料倉等。

2023/2/410黑龍江工程學院*樁基礎的適用條件

（4）軟弱地基或某些特殊土上的各類永久性建筑物；

（5）樁具有很大的側向剛度和抗拔能力，能抵抗臺風和地震引起的巨大水平力、上拔力和傾覆力矩，保持高聳結構物和高層建筑的安全。

2023/2/411黑龍江工程學院*500kV世博地下輸變電工程2023/2/412黑龍江工程學院*

本項目為500千伏大容量全地下變電站，位于靜安區，占地南北220米、東西220米。變電站為全地下四層筒體結構，直徑為130米，地下結構埋置深度33.5米，建設規模列全國同類工程之首?，F場試樁采用擴底樁，擴底樁尺寸為長48.5m，樁徑800mm。

由于上海常年地下水位較高，根據勘查報告，該工程底板承受水頭達33米，整個工程承受的上拔力達4220000kN，其結構自重約為2490000kN，除結構外尚需增加1730000kN的抗力才能平衡水浮力，即使在設備安裝后的正常運營階段，也要承受達1387043kN的上拔力，因此抗浮設計尤為重要。上海世博500kV地下輸變電工程工程背景2023/2/413黑龍江工程學院*樁基礎的適用條件

（6）改變地基基礎的動力特性，提高地基基礎的自振頻率，減小振幅，保證機械設備的正常運轉?；虻卣饏^，在可液化地基中，采用樁基礎可增加建筑物抗震能力，樁基礎穿越可液化土層并伸入下部密實穩定土層，可消除或減輕地震對建筑物的危害。2023/2/414黑龍江工程學院*上海光源工程－工程概況2023/2/415黑龍江工程學院*上海光源工程－工程概況

上海光源工程（SSRF）是國家重大科學工程，是當今世界上正在設計和建造的中等能量同步輻射光源中性能最好的裝置之一。建成后的光源工程將成為我國多學科前沿研究中心和高新技術的開發應用研究基地。

工程位于上海浦東新區張江高科技園區內，占地面積約300畝，建筑面積約為4.5萬平方米，總投資約為12億元。2023/2/416黑龍江工程學院*

上海光源工程場地情況復雜：北臨蔡倫路，南臨張衡路，東達科苑路，西臨華佗路。同時地鐵二號線位于工程結構的北部1000m左右，磁懸浮高速鐵路位于工程結構的西部500m左右，工程場地周圍的振動情況復雜。

上海光源工程的使用工藝對振動方面有極其嚴格的控制標準：在0.2～100Hz的頻率范圍內，主體結構基礎底板振動控制要求

垂直方向振幅＜1μm，水平方向振幅＜2μm。2023/2/417黑龍江工程學院*上海光源工程－工程概況2023/2/418黑龍江工程學院*上海光源工程樁位布置平面圖2023/2/419黑龍江工程學院*樁基礎的適用條件（7）河床沖刷較大，河道不穩定或沖刷深度不易計算正確，位于基礎或結構物下面的土層有可能被侵蝕、沖刷，如采用淺基礎不能保證基礎安全時；（8）需穿越水體和軟弱土層的港灣與海洋構筑物基礎，如棧橋、碼頭、海上采油平臺及輸油、輸氣管道支架等。

2023/2/420黑龍江工程學院*海洋構筑物2023/2/421黑龍江工程學院*南投縣草屯鎮的平林橋跨越烏溪，震中距20km，位于九九峰下，全毀，遠處14號公路尖峰橋完好

1999臺灣地震

南投縣

平林橋全毀2023/2/422黑龍江工程學院*

特點：樁基礎如設計正確，施工得當，它具有承載力高、穩定性好、沉降量小而均勻，在深基礎中具有耗用材料少、施工簡便等特點。在深水河道中，可避免（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工作條件。2023/2/423黑龍江工程學院*優點將荷載傳遞到下部好土層,承載力高沉降量小抗震性能好,穿過液化層承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風載荷)與其他深基礎比較,施工造價低缺點施工對環境影響制樁施工噪音,鉆孔灌注樁的泥漿，有地下室時,有一定干擾,深基坑中做樁。樁基礎特點2023/2/424黑龍江工程學院*25

4.樁基礎按承臺位置：高承臺樁基——承臺底面位于地面以上，且常處于水下，水平受力性能差，但施工方便。可避免水下施工及節省基礎材料，多用于橋梁及港口工程。

低承臺樁基——承臺底面位于地面以下，其受力能好，具有較強的抵抗水平荷載的能力，施工不方便。

樁基4.1.2樁基類型2023/2/4254.1.3樁基設計原則按變形控制設計樁基設計的基本要求1.單樁承受的豎向荷載不宜超過單樁豎向承載力特征值；2.樁基礎的沉降不得超過建筑物的沉降允許值；3.對位于坡地岸邊的樁基應進行穩定性驗算。減沉樁－－以減少沉降為目的設置的樁2023/2/4264.1.4樁基設計內容樁基礎的設計內容：（1）選擇樁的類型和幾何尺寸；（2）確定單樁豎向（和水平向）承載力設計值；（3）確定樁的數量、間距和布樁方式；（4）驗算樁基的承載力和沉降；（5）樁身結構設計；（6）承臺設計；（7）繪制樁基施工圖。2023/2/42728

4.樁基礎

按承載性狀：摩擦型樁、端承型樁

按施工方法：預制樁、灌注樁按設置效應：非擠土樁、部分擠土樁、擠土樁按樁徑大小：小樁(﹤250mm)、中等直徑樁(250～

800mm)、大直徑樁(﹥800mm)

按使用功能：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁按截面形狀：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁、DX樁等4.2樁的類型基樁分類2023/2/42829

4.樁基礎按承載性狀分類（荷載傳遞方式）摩擦型樁摩擦樁在極限承載力狀態下，樁頂荷載由樁側阻力承受端承摩擦樁在極限承載力狀態下，樁頂荷載主要由樁側阻力承受端承型樁端承樁在極限承載力狀態下，樁頂荷載由樁端阻力承受摩擦端承樁在極限承載力狀態下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受分類依據：根據樁側與樁端阻力的發揮程度

和分擔荷載比例的不同。2023/2/4292023/2/430

按樁徑大小

可分為小樁、普通樁和大直徑樁3類。

小樁指樁徑≤250mm的樁多用于基礎加固(如樹根樁)；普通樁指樁徑250mm＜d＜800mm的樁，在工業與民用建筑中大量使用，成樁方法和工藝很多。大直徑樁則是指樁徑≥800mm的樁。此類樁大多數是端承樁。

常用的樁型預制鋼筋混凝土樁；沉管灌注樁；鉆（挖)孔灌注樁。2023/2/43132

4.樁基礎

預制樁——在工廠或施工現場制成的各種形式的樁，如錘擊樁、振動樁、靜壓樁等。

灌注樁——在施工現場的樁位上用機械或人工成孔，然后在孔內灌注混凝土而成。如挖孔、鉆孔、沖孔成孔灌注樁等。

按施工方法分類2023/2/432分類依據類型亞類按施工方法分預制樁混凝土樁鋼樁木樁灌注樁挖孔樁鉆（沖）孔灌注樁沉管灌注樁2023/2/433木樁和石樁基礎西安灞橋（1834年清道光14年）2023/2/43435

4.樁基礎混凝土預制樁

要求：截面邊長300500mm，分節長度≤12m。預應力管樁外徑300600mm，每節長513m；

優點：承載力高，耐久性好，質量較易保證。

缺點：自重大，打樁難，樁長難統一，工藝復雜。鋼樁要求：直徑2501200mm，批量生產。優點：穿透性強，承載能力高，應用方便。缺點：成本高，易銹蝕。木樁要求：樁徑160260mm，樁長46m。優點：制作運輸方便，打樁設備簡單。缺點：承載力低，僅在一些加固工程與臨時工程中采用。預制樁的分類及特點2023/2/43536

4.樁基礎預制樁的分類及特點2023/2/4362023/2/437預制樁

4.樁基礎2023/2/438預制樁起吊

4.樁基礎2023/2/4392023/2/440天津一航局一公司申報的打樁15號船單日22小時沉樁18根，一舉創下國內同行業打樁工程速度新紀錄

2023/2/441黑龍江工程學院*杭州灣大橋工程：被譽為“定海神針”的杭州灣跨海大橋鋼管樁，臨時航道的２７０根，深水區四個標段的５１６４根。２００３年１１月１５日，中港二航局“航工樁７號”打樁船打下大橋主體工程第一根鋼管樁。多功能打樁船—海力801已打入杭州灣海底的防腐鋼管樁

2023/2/443黑龍江工程學院*44

4.樁基礎

分類

沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁。原理

直接在樁位上就地成孔，然后在孔內安放鋼筋籠灌注混凝土而成。

特點

能適應各種地層，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區使用。

施工關鍵

樁身的成型和混凝土質量灌注樁的分類及特點2023/2/444樁型:鉆、挖孔灌注樁、沉管灌注樁。

混凝土:標號不低于20號，對僅承受豎直力的基樁可用15號(但水下灌注的混凝土仍不應低于20號)。設計直徑:鉆孔灌注樁一般為0.80~~1.50m，挖孔灌注樁不宜小于1.20m，沉管灌注樁一般0.30~0.60m。就地灌注鋼筋混凝土樁的構造2023/2/445樁內鋼筋：

應按照內力和抗裂性的要求布設。長摩擦樁：分段配筋。短摩擦樁和柱樁：按樁身最大彎矩通長均勻配筋。樁頂3~5m內設置構造鋼筋，孔內鋼筋不設彎鉤。鋼筋骨架有一定的剛性,便于吊裝及保證主筋受力后的縱向穩定，主筋不宜過細過少(直徑不宜小于14mm，每根樁不宜少于8根)。2023/2/446樁內鋼筋：

箍筋應適當加強，箍筋直徑一般不小于8mm，中距為200~400mm。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2.0~2.5m設置一道加強箍筋(直徑為14~l8mm)。鋼筋保護層厚度一般不應小于50mm。鉆、挖孔樁的柱樁根據樁底受力情況如需嵌入巖層時，嵌入深度可根據受力情況計算確定，并不得小于0.5m。2023/2/447

樁的截面：方形樁的長度：沉樁設備，一般25~30m以內，分節長度一般不超過12m，沉樁時在現場連接到所需長度樁身混凝土：不低于Ｃ25樁身配筋：滿足起吊、運輸、沉樁和使用各階段的內力；主筋19~25mm，8根，最小含筋率0.8%。箍筋6~8mm，間距l00~200mm，樁尖處所有的主筋彎在一起焊在一根蕊棒上。樁頭方格網片三層加增樁頭強度。鋼筋保護層厚度35mm。20~25mm的鋼筋吊環。2023/2/448管樁：預制工廠以離心旋轉機生產類型：

普通鋼筋混凝土、預應力混凝土規格：

大多用直徑為400、500、600、800、1000mm，管壁厚度分為80、100、110、130mm，混凝土標號C2