1樁根底開展現狀與趨勢ChongqingJiaoTongUniversity向中富黃海東2

根底？◆工程結構物地面以下的局部結構構件，用來將上部結構荷載傳給地基，是房屋、橋梁、碼頭及其他構筑物的重要組成局部。因此地基必須鞏固、穩定而可靠。◆根底主要形式：擴大根底樁根底沉井根底地下連續墻根底。。。3

樁根底？■樁根底由基樁和聯接于樁頂的承臺共同組成?！鰳渡砣柯裼谕林校信_底面與土體接觸—低承臺樁基；■樁身上部露出地面，承臺底位于地面以上—高承臺樁基。■建筑樁基通常為低承臺樁根底-樁筏根底?！鰳蛄簶陡撞蓱酶叱信_樁基較多〔因在水中修筑橋墩〕。4

樁根底？軟土層5

樁根底？6

樁根底開展簡況7

樁根底的特點★樁支承于堅硬的〔基巖、密實的卵礫石層〕或較硬的〔硬塑粘性土、中密砂等〕持力層，具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力，足以承擔高層建筑、橋梁的全部豎向荷載〔包括偏心荷載〕?！飿痘哂泻艽蟮呢Q向單樁剛度〔端承樁〕或群剛度〔摩擦樁〕，在自重或相鄰荷載影響下，可通過控制不均勻沉降，可實現建筑物、橋梁的傾斜控制要求。8

樁根底的特點★借助巨大的單樁側向剛度〔大直徑樁〕或群樁根底的側向剛度及其整體抗傾覆能力，抵御由于風和地震引起的水平荷載與力矩荷載，保證高層建筑、橋梁的抗傾覆穩定性。

★樁身穿過可液化土層而支承于穩定的堅實土層或嵌固于基巖，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基借助深部穩固土層，具有足夠的抗壓與抗拔承載力，從而確保高層建筑、橋梁的穩定，且不產生過大的沉陷與傾斜。9摩擦樁：利用地層與基樁間的摩擦力來承載的樁根底?？煞譃閴毫都袄叮饕糜诔至印矌r層〕較深的地基。端承樁〔柱樁〕：基樁置于持力層〔巖層〕上的樁根底。主要用于持力層〔巖層〕較淺的地基。摩擦端承樁〔柱樁〕：基樁置于持力層〔巖層〕上，并考慮地層與基樁間的摩擦力的樁根底。樁根底分類—按荷載傳遞機理10樁根底分類—按荷載傳遞機理◆按材料分◆按制作方法分◆按施工方法分鋼筋混凝土樁預應力混凝土樁鋼樁組合材料預制樁現場灌筑樁沉入樁就地灌筑樁錘擊沉樁射水沉樁振動沉樁靜力沉樁沉管灌筑樁鉆孔灌筑樁挖孔灌筑樁◆按擠土條件分擠土樁非擠土樁局部擠土樁－薄壁鋼樁、樁端壓力注漿樁等11

上海金茂大廈

重慶嘉陵帆影

12

杭州灣跨海大橋鋼管樁的最大直徑1.6米，單樁最大長度89米，最大重量74噸，開創了國內外大直徑超長整樁螺旋橋梁鋼管樁之最。

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蘇通大橋主墩根底由131根長約120米、直徑2.5米至2.8米的群樁組成，承臺長114米、寬48米，面積有一個足球場大，是在40米水深以下厚達300米的軟土地基上建起來的，是世界上規模最大、入土最深的群樁根底。14▲建筑物、橋梁的特征：結構類型、荷載性質、樁的使用功能、建筑物的平安等級等；▲地形、工程地質條件：穿越土層、樁端持力層巖土特性；▲水文地質條件：地下水類別、地下水位、施工水位；▲施工設備、施工環境；▲平安、質量；▲造價、工期。樁根底形式選擇一般原那么任何一種樁型都不是萬能的，都有其適用范圍！15沉入樁根底沉入方法：

錘擊沉樁射水沉樁振動沉樁靜力沉樁等。將各種預制樁〔鋼筋混凝土或預應力混凝土實心樁或管樁，也有鋼樁或木樁〕以不同的沉入方式沉至地基內到達所需要的深度。16沉入樁根底沉樁方法適用土類（參考）錘擊沉樁法一般適用于松散、中密砂土、粘性土。樁錘有墜錘、單動汽錘、雙動汽錘、柴油汽錘、液壓錘等。可根據土質情況選用性能適用的樁錘振動沉樁法一般適用于砂土、硬塑及軟塑的粘性圭和中密及較松的碎石土射水沉樁法在密實砂土、碎石土的土層中，用錘擊法或振動法沉樁有困難時，可用射水法配合進行靜力壓樁法在標準貫入度V<20的軟粘性土中，可用特制的液壓或機力千斤頂或卷揚機設備等沉入各種類型樁鉆孔埋置樁鉆孔后，將預制的鋼筋混凝土圓形有底空心樁埋入，并在樁周壓注水泥砂漿固結而成，租用于粘性土、砂土、碎石土中埋置的大直徑圓形空心樁17沉入樁根底2025/4/317樁機就位吊樁打樁接樁送樁截樁18沉入樁根底

接樁方法：法蘭盤連接；鋼板連接；硫磺膠泥連接等。19鉆孔灌注樁根底2025/4/319采用不同的鉆〔挖〕孔方法，在土中形成一定直徑的井孔，到達設計標高后，將鋼筋骨架〔籠〕吊入井孔中，灌注混凝土形成為樁根底。

根據成孔方法的不同可以分為干作業成孔、泥漿護壁成孔、套管成孔、人工挖孔等。灌注樁與預制樁相比由于防止了錘擊應力，樁的混凝土強度及配筋只要滿足使用要求就可以，因而具有節省鋼材、降低造價、無需接樁及截樁等優點。20鉆孔灌注樁根底20序號項目沉入樁鉆孔灌注樁1截面尺寸

截面尺寸較小。一般方樁或賀樁，其邊或直徑均小于60cm600cm的反循環鉆機2樁入土深

采用射水配合沉樁，一般不超過30m

一般可喧50cm，北鎮黃河大橋有直徑1.5m長100m的成功施工經驗3樁的承載力

由于樁徑和樁長較小，一根樁的承載力較鉆孔樁小，故一個墩臺需用的樁數較多

一根樁的承載力較沉入樁大，故一個墩臺需用的樁數較少，有些橋墩只有2～4根的孔樁4施工進度

按一根樁高，一般沉入樁較快。按一個墩臺的樁基礎計，沉入樁較慢

按一根樁計，鉆孔樁較慢。按一個墩臺的樁基礎計，1占孔灌注樁較快5需用鋼筋數量

由于預制樁在吊樁時要考慮跺裝產生的吊裝應力，沉樁時要考慮拉應力，礦需用鋼筋數量較多

不考慮左置之度外情況的拉應力，長樁的下部有時可不設鋼筋，礦需用鋼筋數量較少6對周圍環境影響

除靜力壓樁外，錘擊的振動沉入的噪聲和振動波影響附近環境和建筑物安全

噪聲和振動波很小，對周圍環境影響不大7接樁問題

由于樁架高度控制，一般樁長超過20m的需接樁

一般無需接樁8沉樁或鉆孔設置

一般沉入樁樁架和沉樁設備較鉆孔樁鉆架和鉆孔設備高大、笨重

一般鉆孔鉆、鉆架和設備較矮小、輕便9施工場地

就地預制樁時，需較大的制樁、堆樁場地和制樁用水泥、鋼筋和砂石料場地，但沉樁時，戰勝場地不大

采用正、反循環回轉鉆孔需設置泥漿沉淀循環池，占地較大，其它鉆孔工藝占地不大。灌注混凝土時，需水泥、鋼筋砂石料場地10用水情況

用射水配合沉樁時，用水量較大，否則用水量很少

用正、反循環回轉鉆孔進用水量較多，用其它工藝鉆孔，只清孔進用水量較多。總的說鉆孔樁用水較多11適應的土層

對細粒土均可適應，但對較大的卵漂石層不能采用沉入樁

各種土層均適應，對狼漂石層可采用沖擊錐工藝鉆孔。遇到巖層時，正、反循環采用牙輪鉆頭也可鉆進12施工中可能發生的質量問題樁尖遇到障礙下沉達不到設計標高樁身破裂鉆孔進孔壁坍塌灌注時如管理不善易發生各種質量問題詳見后述21鉆孔灌注樁根底2025/4/321埋設護筒

制備泥漿鉆孔清底鋼筋籠制作與吊裝灌注水下混凝土22鉆孔灌注樁根底2025/4/322正回轉鉆機成孔反回轉鉆機成孔潛水電鉆法沖擊鉆成孔沖抓錐成孔23鉆孔灌注樁根底2025/4/32324挖孔灌注樁根底2025/4/324用人工和適當的小型爆破，配合簡單機具挖掘成孔，灌注混凝土〔或鋼筋混凝土〕成樁，適用于無地下水或少量地下水的土層和巖層。252025/4/325262025/4/326對孔－下鉆－鉆進－提鉆－回轉－卸土272025/4/327旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁成孔直徑多數為1-1.9m,鉆孔深度多數為15-35m。成孔法適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層以及短螺旋不易鉆進的含有局部卵石、碎石的地層，如采用特殊措施，還可嵌入強風化巖層。嵌入中、微風化硬巖層困難，工效低，鉆頭損耗大。282025/4/328優點：①振動小、噪聲低。②最適宜在粘性土中干作業鉆成孔〔此時不需要穩定液管理〕。③鉆機安裝較簡單，樁位對中容易。④施工場地內移動方便。⑤鉆進速度較快。⑥工程造價較。⑦工地邊界到樁中心的距離較小。⑧環境污染小。⑨成孔成樁質量高。292025/4/329缺點：①當卵石粒徑超過100mm時，鉆進困難。②穩定液管理不適當時，會產生坍孔。③土層中有強承壓水時，施工困難。④廢泥水處理困難。⑤沉渣處理較困難，需用清渣鉆斗。⑥因土層情況不同，孔徑比鉆頭直徑大7%—20%。302025/4/330沖抓斗跟管鉆進法全套管灌注樁即貝諾特灌注樁。自20世紀50年代在法國問世后，在歐美、日本及我國香港地區得到廣泛應用與開展。該法利用搖動裝置的搖動(或回轉裝置的回轉)使鋼套管與土層間的摩擦阻力大大減少，邊搖動(或邊回轉)邊壓入，同時利用沖抓斗挖掘取土，直至將套管下到樁端持力層為止。312025/4/331322025/4/332332025/4/333全套管鉆機是一種機械性能好，成孔深度大，成樁直徑大的新型樁工機械，集取土、成孔、護壁、吊放鋼筋籠、灌注混凝土等作業工序于一體，效率高，工序輔助費用低。配合各種類型抓斗，可在各種土層、強風化與中等風化巖層中施工；適用于直徑為0.8m、1.0m、1.2m和1.5m及深度在45m以下的樁孔施工；342025/4/334鉆孔擴底灌注樁是先將等直徑鉆孔方法形成的樁孔鉆進到預定的深度，然后換上擴孔鉆頭，撐開鉆頭的擴孔刀刃使之旋轉切削地層擴大孔底，成孔后放入鋼筋籠，灌注混凝土形成擴底樁。鉆擴樁與直孔樁相比，其極限荷載為相應直孔樁的1.7?7.0倍，單方極限荷載為相應直孔樁的1.4?3.0倍。352025/4/335三岔雙向擠擴灌注樁又稱多節三岔擠擴灌注樁，簡稱DX擠擴灌注樁或DX樁。DX擠擴灌注樁通過沿樁身不同部位設置的承力盤和承力岔，使等直徑灌注樁成為變截面多支點的端承摩擦樁或摩擦端承樁，從而改變粧的受力機理，顯著提高單樁承載力，既能提供較高的豎向抗壓承載力，也能提供較高的豎向抗拔承載力。362025/4/336三岔雙向擠擴灌注樁是在預鉆〔沖〕孔內，放入專用的三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置，用三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置在樁孔外側沿徑向對稱擠擴，形成一定寬度的上下對稱的楔形腔，此后岔腔與樁孔同時灌注混凝土所形成的楔形體，稱為承力岔。承力盤是在樁孔同一標高處，用三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置在樁孔外側沿徑向對稱擠擴，經過轉位擠擴，在樁孔周圍土體中形成一近似雙圓錐盤狀的上下對稱擴大腔，此后盤腔與樁孔同時灌注混凝土形成的盤體，稱為承力盤。372025/4/337鉆進成直孔—檢查成孔質量—第一次孔底處理—擠擴裝置就位—按設計盤位自上而下擠擴成腔—檢查成腔質量—第二次孔底處理—移走鉆機及擠擴裝置—下放鋼筋籠—灌注混凝土。382025/4/338DX液壓擠擴裝置〔三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置的簡稱〕是在樁周土體中擠擴形成承力岔和承力盤腔體的DX液壓擠擴專用設備。392025/4/339螺紋灌注樁又稱全螺旋灌注樁，該樁成樁工藝是用帶有鉆進自控裝置和特制螺紋鉆桿的螺紋樁鉆機鉆進、提升、灌注混凝土、沉入鋼筋籠，從而在土體中形成帶螺紋的樁體。402025/4/340螺紋樁的整個樁身均形成螺紋段，因其存在使土體抗剪強度大幅提高，從而使樁側阻力也有較大提高。另外螺紋樁在成孔過程中鉆頭對孔底有擠土作用，使樁端阻力也有較大提高。螺紋粧施工工藝簡便，在正確操作的前提下不存在清底、排土、泥漿護壁、塌孔、縮徑和斷樁等問題，樁身質量可靠，低噪聲、低振動、無泥漿污染，屬綠色環保樁型。412025/4/341施工要點：鉆孔：下鉆過程中樁機自控系統嚴格控制鉆桿下降速度和旋轉速度，使二者匹配，要求鉆桿旋轉一周，下降一個螺距，鉆至設計深度，在土體中形成螺紋狀段。泵送混凝土：鉆頭鉆至設計標高后，樁機反向旋轉提升鉆桿。與此同時將制備好的細石混凝土采用泵送方式迅速填滿由鉆桿旋轉提升所產生的螺紋狀空間。沉放鋼筋籠：為確保鋼筋籠順利沉放，鋼筋籠底部可做成圓臺式或圓錐式?；炷抗嘧⒔Y束后，將鋼筋籠沉入混凝土樁體中。假設鋼筋籠長度較長，應設置下拉式剛性傳力桿作為沉放的工具桿用，并采用平板振動器或振動錘將鋼筋籠振動沉入混凝土樁體中。422025/4/342螺桿灌注樁實質上是螺紋灌注樁的變型體。樁的上局部為圓柱形，與普通的灌注樁相同，下部為帶螺紋狀的樁體，與螺紋灌注樁相同，其上下兩樁段的長度可根據地基土質情況進行調節。432025/4/343442025/4/344漿液主要通過滲透、局部擠密、填充及固結作用,大幅度地提高持力層擾動面及持力層的強度和變形模量,并形成水泥土結石體擴大頭,增大樁端受力面積,提高樁端阻力。在粗粒土其極限承載力的增幅為50%－260%，在細粒土中其極限承載力增幅通常在14%－88%。在非滲透性中等以上風化基巖的樁端持力層中注漿時,壓力漿液只能滲透填充到沉渣孔隙中,形成漿泡.擠壓周圍沉渣顆粒,使沉渣間的泥漿充填物產生脫水、固結:在注漿壓力足夠大的情況下,會產生劈裂注漿和擠密效應。樁端壓力注漿樁提高樁承載力的機理：452025/4/345管柱根底適用于水文地質條件較復雜性，特別是深水巖面不平、無覆蓋或覆蓋層很厚。管柱根底主要由三局部組成，即承臺、多柱式柱身和嵌巖柱基。管柱一般包括管柱體、連接法蘭盤和管靴三局部。管柱體有鋼筋混凝土、預應力混凝土和鋼管柱等。462025/4/346472025/4/347●長、大樁根底●低公害工法樁●異形樁、擴孔樁●組合式工藝樁●高強度樁●復雜水文地質條件下的樁482025/4/348樁基常見質量事故工程勘察：地質剖面圖、鉆孔柱狀圖、土的物理力學性質指標以及樁基建議設計參數不準確等。樁根底設計：選型不當、設計參數選取不當等問題。不熟悉工程勘察資料、不了解施工工藝；參數指標選取錯誤，樁質量不可控。492025/4/349樁基常見質量事故樁根底施工：人員素質、材料質量、施工方法、施工工序、施工質量控制手段、施工質量檢驗方法等導致?；鶚稒z測：檢測理論不完善、人員素質差、檢測方法不當等，均有可能對基樁完整性、基樁承載力給出錯誤結論。50

上海一幢13層樓房整體傾倒

緊貼7號樓北側在短期內堆土過高，最高處達10米左右。同時，緊臨大樓南側的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度達4.6米。大樓兩側的壓力差使土體產生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側能力，導致房屋傾倒。

環境條件：樁根底施工完成的其他基坑開挖、堆載等導致樁身質量問題。樁基常見質量事故512025/4/351樁基常見質量事故機械成孔灌注樁：鉆孔傾斜坍孔充盈系數過大樁身縮徑、夾泥、斷樁孔底沉渣初灌方法不當造成的質量事故樁頭浮漿混凝土強度缺乏鋼筋籠鋼筋規格、數量、構造等不符合設計要求等522025/4/352樁基常見質量事故挖孔灌注樁：樁底積水混凝土的灌注不當導致混凝土離析、混凝土夾氣、夾泥混凝土強度缺乏鋼筋籠鋼筋規格、數量、構造等不符合設計要求等5