浮椿基礎

當地基淺層土土質不良，採用淺基礎無法滿足建築物對地基強度、變形和穩定性方面的要求時，往往需要採用深基礎。浮椿基礎是一種深基礎形式，一般由基樁和連線樁頂的承台組成，廣泛套用於高層建築、橋樑、港口以及近海結構等工程中。

基本介紹

• 中文名：浮椿基礎
• 外文名：Floating pile foundation
• 別稱：樁基礎
• 組成：基樁和連線樁頂的承台
• 套用：高層建築、橋樑等
• 學科：土木工程

概述

浮椿基礎（簡稱樁基礎）是人類在建構築物建造實踐中的一項偉大創造，是最古老、最基本的深基礎類型。例如智利古文化遺址中的木樁，距今約有12000年至14000年；河姆渡遺址揭示，在7000年前新石器時代．我國已有採用木樁支承房屋的歷史。

樁基系由基樁和承台組成的深基礎。通常由2根或以上的基樁，以單排或多排布置。通過承台聯合成靈活多樣的樁台組合結構，共同承受和傳遞上部結構荷載。基樁不僅可以與各類淺基礎聯合套用。此外，基樁也可與沉井等其他特種深基礎聯合使用，形成多種深基礎組合形式。基樁施工工藝相對簡單，不僅能適應各種複雜的水文地質條件和承擔多種複雜荷載作用，而且樁基的抗震性能良好，在橋樑工程、港口工程、海洋採油平台、高聳和高重建築物、支擋結構以及抗震工程結構等各種大型建（構）築工程中，樁基的套用十分廣泛。

樁基礎一般由若干根基樁所組成，樁基中的一個樁，稱之為基樁。工程實踐中，單獨基礎下可採用單根樁支承形式，稱之為單樁基礎。單樁系指僅承受樁頂荷載作用的一根樁，是樁基的基本分析單元，不存在樁與樁、樁與台之間的相互作用。基樁同樣系指一根樁，是群樁基礎中的一根樁，是考慮群樁間和樁台間等各種相互作用影響均質概化後的一根樁，是特定樁基礎結構中具有平均承載性能的一根樁。設計中可直接將基樁承載力，按樁數疊加求得樁台基礎的總承載能力。因此。單樁與基樁就數量而言均指一個樁，但兩者承載性能與變形特徵不盡相同。

基樁分類

樁的基本要素包括結構材料、設定方向和樁土相互作用三個方面。根據樁的基本要素分類，有利於發揮不同型式樁基的優勢。此外，樁的性能與成樁工藝和設定效應等有關。工程實踐中，按樁身材料可分為混凝土樁、鋼樁、木樁及組合材料樁等。按樁徑分為小直徑樁（d≤250 mm）、普通樁）250 mm<d<800 mm）和大直徑樁（d≥800 mm）三種。按樁長可分為一般樁（樁長L≤40 m，相對樁長L/D≤30）、深長樁（40 m<L≤50 m，30<L/D≤40）和超長樁（L>50 m，L/D>40）。根據基樁樁頂荷載性質（作用方向），可以分為豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平承載樁和複合承載樁。

按承載特徵分類

樁的豎向抗壓承載力由樁端土的承載力和樁側摩阻力承載力組成。基樁作為傳遞荷載的桿件，通過樁端持力層與樁側樁土接觸面，將上部結構荷載向地基中水平擴散或向深層良好岩土層傳遞。根據樁頂垂直荷載作用下樁側阻力和樁端阻力的分擔比例，可將樁分為摩擦型樁和端承型樁。

摩擦型樁，樁頂豎向壓力荷載全部或主要由樁側阻力承擔。根據樁側阻力分擔荷載的比例，摩擦型樁又可以進一步分為：①摩擦樁：樁頂極限荷載的絕大部分由樁側阻力承擔，樁端阻力可忽略不計；②端承摩擦樁：樁頂極限荷載由樁側阻力和樁端阻力共同承擔，但樁側阻力分擔的荷載較大。端承摩擦樁，工程實踐中的端承摩擦樁所占比例很大。

端承型樁，樁頂豎向壓力荷載全部或主要由樁端阻力承受根據樁端阻力與樁側阻力分擔樁頂荷載的比例，可進一步分為：①端承樁：樁頂極限荷載絕大部分由樁端持力層承擔，樁側阻力可忽略不計；②摩擦端承樁：樁頂極限荷載大部分由樁端持力層承擔，樁側阻力仍提供一定的抗力，樁端阻力與樁側阻力共同承擔樁頂荷載。當樁端嵌入良好岩層一定深度（嵌入微風化或中等風化岩體的最小深度不小於0.5 m）時，稱為嵌岩樁。嵌岩樁的嵌岩深度、孔底清孔質量與樁的相對長度。基樁長細比愈小（剛度愈高），清孔質量愈好．則為端承樁承載特徵；反之，則接近摩擦端承型樁。

按施工方法分類

基樁施工機具和設定工藝的不同，直接影響到樁與樁周土接觸邊界處的狀態。根據樁的施工方法，主要可分為預製樁和灌注樁兩大類。

預製樁是將預先製備好的樁體，以錘擊、振動或靜壓等不同的沉樁方式設定至預定深度，主要適用於一般細粒均質土層地基。預製樁成樁設定陝且施工環境友好，但需接樁與截樁，且設定排土效應顯著，灌注樁是先在設計樁位處直接成孔。然後在孔內下放鋼筋籠（也有直接插筋或省去鋼筋的）再澆灌混凝土而成。灌注樁可選擇適當的鑽具設備和施工方法而適用於各種類型的地基土，可避免預製樁打樁時對周圍土體的擠壓影響和振動及噪聲對周圍環境的影響。在灌注樁成孔成樁過程中應採取相應的措施和方法，保證孔壁穩定和提高樁體質量。

灌注樁橫截面一般呈圓形（也有採用異形截面，增加樁土側壁接觸面），可做成大直徑和擴底樁。灌注樁承載變形特徵與成孔質量、樁身成型與混凝土質量有關。灌注樁可分為鑽（沖）孔灌注樁、沉管灌注樁和人工挖孔灌注樁等類型。

按設定效應分類

預製樁沉樁或沉管灌注樁沉管設定過程中排土作用，將改變天然沉積土的天然結構與應力狀態，影響樁的承載力和變形性質，並產生環境效應，可稱之為樁的設定效應。根據樁基施工排土效應強弱可以分為：非排土樁、部分排土樁和排土樁。

非排土樁包括鑽（沖或挖）孔灌注樁、機挖井形灌注樁及機動洛陽鏟成孔灌注樁等。非排土樁和部分排土樁對樁周土體影響較小，一般可用原狀土的強度指標估算樁基承載力和沉降量。但成孔卸載與機械擾動，同樣會使局部樁周土體抗剪強度降低，尤其是大直徑鑽孔灌注樁的樁側摩阻力降低。排土沉樁設定對地基的排土效應，對於鬆散透水性砂性土地基，具有一定的擠密增強樁間土的作用；但對於飽和（軟）黏性土地基，可產生嚴重擾動或破壞，且引起樁周飽和軟黏土超孔壓積聚，強度與剛度降低；同時排土效應引起水平位移和隆起變形，對相鄰既有基樁、毗鄰建築基礎或環境產生不利的附加作用。

按設定方式分類

根據樁頂荷載特點，樁基設定方式可按樁軸方向、承台位置、樁墩設定等方式進行分類。

按基樁設定方向（樁身軸線方向）可分為豎直樁、斜樁等。一般採用簡單直樁設定方式。斜樁能承受較大的水平荷載和更高的抗側剛度，軸線與豎直線所成傾斜角的正切不宜小於1/8．否則斜樁作用不大。打入樁傾斜度取決於打樁設備．目前國內一般不超過3：1（豎：橫）。

樁基一般由基樁和承台兩部分組成，根據承台與地面的相對位置，可分為高樁承台基礎和低樁承台基礎。高樁承台的承台底面位於地面（或沖刷線）以上，可避免或減少水下作業。低樁承台的承台底面位於地面（或沖刷線）以下。低承台樁基承載性能與穩定性能相對更好，實踐中廣泛採用。

樁墩是通過在地基中成孔後灌注混凝土形成的大口徑斷面柱形深基礎．即以單個樁墩代替群樁及承台。樁墩基礎底端可支於基岩之上，也可嵌入基岩或較堅硬土層之中．且類似於基樁承載性能分類，可分為端承樁墩和摩擦樁墩兩種。

適用條件

在下列情況下可採用樁基礎：

（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，採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，位於基礎或結構物下面的土層有可能被侵蝕、沖刷，如採用淺基礎不能保證基礎安全時；

（3）當地基計算沉降過大或建築物對不均勻沉降敏感時，採用樁基礎穿過鬆軟（高壓縮）土層，將荷載傳到較堅實（低壓縮性）土層，以減少建築物沉降並使沉降較均勻；

（4）當建築物承受較大的水平荷載，需要減少建築物的水平位移和傾斜時；

（5）當施工水位或地下水位較高，採用其他深基礎施工不便或經濟上不合理時；

（6）地震區，在可液化地基中，採用樁基礎可增加建築物抗震能力，樁基礎穿越可液化土層並伸入下部密實穩定土層，可消除或減輕地震對建築物的危害。

以上情況也可以採用其他形式的深基礎，但樁基礎由於耗材少、施工快速簡便，往往是優先考慮的深基礎方案。