常見樁基類型及選型分析

邱興華 王楠

摘要：本論文希望通過對樁基選型進行研究，可以總結(jié)出樁基選型的規(guī)律和經(jīng)驗，使之更好的服務(wù)于工程建設(shè)，讓地基基礎(chǔ)工程的成本更低、質(zhì)量更好、工期更短。這也是本論文研究的意義。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)；復(fù)合樁基

1引言

當天然地基土不能滿足地基基礎(chǔ)設(shè)計承載力和變形的要求時，可以采用地基加固，也可以采用樁基礎(chǔ)將荷載傳至深部土層。樁基礎(chǔ)有比較大的整體性和剛度，能承受更大的豎向和水平荷載，能適用高、重、大的建筑物對地基的要求。在近代土木工程的發(fā)展中，樁基礎(chǔ)起到了越來越重要的作用。

2樁基礎(chǔ)的工作特點

樁基礎(chǔ)的作用是將上部結(jié)構(gòu)較大的荷載通過樁穿過軟弱上層傳遞到較深的堅硬土層上，以解決淺基礎(chǔ)承載力不足和變形較大的地基問題。樁基礎(chǔ)具有承載力高，沉降量小而均勻，沉降速率緩慢等特點。它能承受垂直荷載、水平荷載、上拔力以及機器的振動或動力作用，廣泛用于房屋地基、橋梁、水利等工程中。

3樁基礎(chǔ)的分類

（1）按承臺位置的高低

高承臺樁基礎(chǔ)：承臺底面高于地面，其受力和變形不同于低承臺樁基礎(chǔ)，主要應(yīng)用在橋梁、碼頭工程中。低承臺樁基礎(chǔ)：承臺底面低于地面，主要應(yīng)用于房屋建筑工程中。

（2）按承載性質(zhì)不同

端承樁：是指穿過軟弱土層并將建筑物的荷載通過樁傳遞到樁端堅硬土層或巖層上。摩擦樁：是指沉入軟弱土層一定深度通過樁側(cè)土的摩擦作用，將上部荷載傳遞擴散于樁周圍土中，樁端土也起一定的支承作用，樁尖支承的土不甚密實，樁相對于土有一定的相對位移時，即具有摩擦樁的作用。

（3）按樁身的材料不同

鋼筋混凝土樁：可以預(yù)制或現(xiàn)場現(xiàn)澆，根據(jù)實際需要對樁的長度和截面尺寸進行設(shè)計。

鋼樁：常用的有直徑250-1200mm的鋼管樁和寬翼工字形鋼樁。鋼樁的承載力較大，起吊、運輸、沉樁、接樁都較方便，但消耗鋼材多，造價高。

木樁：只在某些加固工程或能就地取材臨時工程中使用。

砂石樁：主要用于地基加固，擠密土壤。

（4）按樁的使用功能

豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平荷載樁、復(fù)合受力樁。

（5）按樁直徑大小

小直徑樁d≤250mm；中等直徑樁250mm

（6）按成孔方法

非擠土樁、部分擠土樁、擠土樁。

（7）按制作工藝

預(yù)制樁：鋼筋混凝土預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制，用錘擊打入、振動沉入等方法，使樁沉入地下。

灌筑樁：又叫現(xiàn)澆樁，直接在設(shè)計樁位的地基上成孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠或不放鋼筋，后在孔內(nèi)灌筑混凝土而成樁。

（8）按截面形式分

方形截面樁：制作、運輸和堆放比較方便，截面邊長一般為250-550mm。

圓形空心樁：是用離心旋轉(zhuǎn)法在工廠中預(yù)制，它具有用料省、自重輕、表面積大等特點。其直徑有3O0mm、450mm和550mm，管壁厚80mm，每節(jié)長度2m-12m不等。

在實際工程應(yīng)用中，常用的主要樁型如表1所示：

3復(fù)合樁基

在淺基礎(chǔ)中，上部結(jié)構(gòu)荷載通過基礎(chǔ)底板傳遞給底板下的地基土體。樁基礎(chǔ)中，上部結(jié)構(gòu)荷載通過基礎(chǔ)底板傳遞給樁體，再通過側(cè)摩阻力和樁端端承力傳遞給地基土體，上部結(jié)構(gòu)荷載全部由樁承擔。復(fù)合樁基中，上部結(jié)構(gòu)通過基礎(chǔ)底板和褥墊層將部分荷載傳遞給基礎(chǔ)底板下的地基土體，同時也通過基礎(chǔ)底板和褥墊層把另外一部分荷載直接傳給樁體。

首先介紹復(fù)合樁基和復(fù)合地基的區(qū)別，復(fù)合樁基與復(fù)合地基兩者都同時考慮了樁和樁間土共同承擔荷載，在設(shè)計計算參數(shù)時，又都采用了樁基礎(chǔ)的兩個抗力公式，容易混淆，但在本質(zhì)上有以下區(qū)別：

（1）從構(gòu)造組成來看

復(fù)合樁基中的樁與承臺相連接，樁中鋼筋是插入承臺的，是基礎(chǔ)的一個組成部分，而復(fù)合地基的樁與承臺不連接，是地基的一個組成部分。

（2）從荷載受力來看

復(fù)合樁基的樁是將承臺上部荷載力傳至樁間和樁尖持力層地基上，屬傳力的基礎(chǔ)；而復(fù)合地基中的樁，是將承臺底地基土進行加固，以滿足承臺上部荷載承載力的要求，屬受力的地基。

（3）從承載力的確定和檢測方法來看

復(fù)合樁基中的樁與樁基礎(chǔ)的單樁豎向抗壓靜載荷試驗一樣，判定標準是用Q-s曲線的極限荷載值或沉降量來確定，樁身質(zhì)量判斷可用高、低應(yīng)變動測度驗來檢測，而復(fù)合地基中的樁，其單樁豎向承載力標準值，只是供設(shè)計人員從理論上去推導(dǎo)復(fù)合地基承載力，一般可以不檢驗，主要應(yīng)該通過現(xiàn)場載荷試驗的Q-s曲線中比例極限或相對沉降量，來確定其復(fù)合地基承載力標準值，樁身質(zhì)量判斷一般由予留混凝土試塊或現(xiàn)場標貫試驗確定。

4復(fù)合樁基發(fā)展方向

（1）沉降控制復(fù)合樁基

沉降控制復(fù)合樁基也稱減少沉降樁基礎(chǔ)或疏樁基礎(chǔ)。在這種設(shè)計中，考慮了樁土共同工作，樁的主要作用是用來減少建筑物沉降。沉降控制復(fù)合樁基是介于天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)之間的一種基礎(chǔ)形式，它從單純以承載力為控制條件進行樁基設(shè)計，過渡到以變形和承載力雙重控制。沉降控制復(fù)合樁基與常規(guī)樁基的設(shè)計方法相比，樁數(shù)可以大幅度減少，樁的長度也可以減小，具有可觀的經(jīng)濟效益。

（2）帶褥墊層的復(fù)合樁基

在樁基的施工中，由于承臺下土的固結(jié)導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降和差異沉降較大，過大的沉降導(dǎo)致了基礎(chǔ)內(nèi)應(yīng)力的增大，使承臺因應(yīng)力集中產(chǎn)生過大的變形。特別是在軟土地基中，土層產(chǎn)生固結(jié)沉降，承臺可能與樁間土發(fā)生脫空現(xiàn)象，造成樁土不能共同工作。在承臺和樁之間設(shè)置褥墊層，避免承臺和樁間土出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。由于墊層對樁和樁間土的應(yīng)力和變形具有調(diào)節(jié)作用，能夠減少承臺的應(yīng)力集中，從而可以減小承臺厚度，降低工程造價。

（3）以控制差異沉降為目標的樁基礎(chǔ)設(shè)計

建筑物的沉降可以分為平均沉降和差異沉降，在過去比較多的注重建筑物的總體沉降，而對差異沉降的研究較少。差異沉降是一個比平均沉降更為關(guān)鍵的因素，過大的差異沉降必然造成建筑物的開裂、傾斜，危及建筑物的安全?！白儎偠取闭{(diào)平的核心思想是將結(jié)構(gòu)+承臺+樁土作為共同作用的整體進行設(shè)計，不拘泥于局部塑性區(qū)的出現(xiàn)和樁頂荷載的不均，而是著重于控制沉降變形的均勻度。該方法通過改變樁長、樁距、樁徑等方法減小了差異沉降，又節(jié)約了用樁量，使基礎(chǔ)的受力性能更加經(jīng)濟合理。

5展望

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工程實踐的深入，各種地基處理和樁基工程的新材料、新技術(shù)、新理論的不斷涌現(xiàn)，必將為地基處理、樁型的選用提供了更廣泛的選擇空間、節(jié)省更可觀的成本。

參考文獻：

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