中國公路發(fā)展與展望報告-武漢理工大學(xué).ppt

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4. 1 概述,4.1.1樁基礎(chǔ)及其應(yīng)用,淺基礎(chǔ),,人工地基,樁基礎(chǔ),改變上部結(jié)構(gòu),樁基礎(chǔ)歷史悠久 樁基礎(chǔ)的優(yōu)點 樁基礎(chǔ)在多種工程中承受復(fù)雜荷載 樁基礎(chǔ)發(fā)展迅速,,,,軟 土 層,承臺,樁,1、按承載性狀 2、按施工方法 3、按承臺位置 4、按樁的設(shè)置效應(yīng) 5、不同樁身材料的樁及其構(gòu)造,4.1.2樁和樁基礎(chǔ)的分類及構(gòu)造,4. 1 概述,1．端承樁與摩擦樁 2．豎直樁與斜樁 3．樁墩,根據(jù)樁承載性狀分類,back,端承樁： 樁穿過較松弱土層，樁底支承在巖層或硬土層(如密實的大塊卵石層)等實際非壓縮性土層時，基本上依靠樁底土層抵抗力支承垂直荷載。 按我國習(xí)慣，端承樁是專指樁底直接支承在基巖上的樁，此時因樁的沉降甚微，認為樁側(cè)摩阻力可忽略不計，全部垂直荷載由樁底巖層抵抗力承受。 較長的支承樁，因受荷后樁身彈性壓縮較大，將在樁側(cè)產(chǎn)生摩阻力，故設(shè)計時尚應(yīng)考慮（摩擦端承樁）。,摩擦樁： 樁穿過并支承在各種壓縮性土層中，主要依靠樁側(cè)土的摩阻力支承垂直荷載。 一般情況下，摩擦樁除樁側(cè)土的摩阻力支承垂直荷載外，樁底土層抵抗力也支承部分垂直荷載（端承摩擦樁）。,back,back,優(yōu)點： 在于墩身面積小、美觀、施工方便、經(jīng)濟，但它受力大、縱向穩(wěn)定性較差、對地基要求也高， 適用： 對于上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載較大，且要求基礎(chǔ)墩身面積較小時的情況，可考慮樁墩深基礎(chǔ)方案。所以在選定方案時，尤其受較大船撞力的河流中應(yīng)用此類型橋墩更應(yīng)注意。,back,(一) 沉樁(預(yù)制樁) (二) 灌注樁 (三) 管柱,按施工方法分類,back,1．打入樁(錘擊樁) 2．振動下沉樁 3．靜力壓樁,沉樁(預(yù)制樁),back,施工方法： 將各種預(yù)先制好的樁(主要是鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土實心樁或管樁，也有鋼樁或木樁)以不同的沉樁方式(設(shè)備)沉入地基內(nèi)達到所需要的深度。 預(yù)制樁是按設(shè)計要求在地面良好條件下制作(長樁可在樁端設(shè)置鋼板、法蘭盤等接樁構(gòu)造分節(jié)制作)，樁體質(zhì)量高，可大量工廠批量生產(chǎn)，加速施工進度。 適用： 一般土地基，但較難沉入堅實地層。沉樁有明顯的排擠土體作用，應(yīng)考慮對鄰近結(jié)構(gòu)(包括鄰近基樁)的影響。在運輸、吊裝和沉樁過程中應(yīng)注意避免損壞樁身。,back,施工方法： 是通過錘擊(或以高壓射水輔助)將預(yù)制樁沉入地基。（圖片） 適用： 樁徑較小(一般直徑在0.6m以下，但國內(nèi)最大管樁直徑已達lm)，地基土質(zhì)為可塑狀粘性土、砂性土、粉土、細砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。 問題： 有較大的振動和噪聲，在城市建筑密集地區(qū)施工，須考慮對環(huán)境的影響。（實例1，2）,打入樁(錘擊樁),back,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(qū)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,back,振動下沉樁,施工方法： 將大功率的振動打樁機安裝在樁頂，一方面利用振動以減小土對樁的阻力，另方面用向下的振動力使樁沉入土中。（圖片1，2，3） 適用： 可塑狀的粘性土和砂土，用于土的抗剪強度受振動時有較大降低的砂土等地基和自重不大的鋼樁，其效果更為明顯。沉樁困難時可采用射水輔助振動沉樁。,back,back,靜力壓樁,,施工方法： 借助樁架自重及樁架上的壓重，通過液壓或滑輪組提供的靜反力將預(yù)制樁壓入土中的樁。(圖片） 適用： 較均質(zhì)的可塑狀粘性土地基，對于砂土及其他較堅硬土層，由于壓樁阻力大而不宜采用。 優(yōu)缺點： 靜力壓樁在施工過程中無振動、無噪聲，并能避免錘擊時樁頂及樁身的損傷，但較長樁分節(jié)壓入時受壓樁架高度的限制，使接頭變多會影響壓樁的效率。,back,back,1．鉆孔灌注樁 2．挖孔灌注樁 3．沉管灌注樁 4．爆擴樁,back,灌注樁,施工方法： 用鉆(沖)孔機具在土中鉆進，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。為了順利成孔、成樁，需采用包括制備有一定要求的泥漿護壁、提高孔內(nèi)泥漿水的水位、灌注水下混凝土等相應(yīng)的施工工藝和方法。（圖片） 優(yōu)點： 鉆孔灌注樁的施工設(shè)備簡單，操作尚方便。 缺點： 由于泥漿的排放處理，在城市中的應(yīng)用有時會受到一定的限制。,鉆孔灌注樁,適用： 各種粘性土、砂性土，也適用于碎、卵石類土和巖層。對于易坍孔土質(zhì)及可能發(fā)生流沙或有承壓水的地基，施工難度較大，施工前應(yīng)做試樁以取得經(jīng)驗。國內(nèi)鉆孔灌注樁的應(yīng)用日益廣泛，我國施工的鉆孔灌注樁最大深度已達百余米。,鉆孔灌注樁,back,back,施工方法： 依靠人工(用部分機械配合)或機械在地基中挖出樁孔，然后澆筑鋼筋混凝土或混凝土所形成樁。 特點： 受設(shè)備限制，施工簡單。挖孔樁樁徑較大，一般大于1.4m;為確保施工安全，挖孔深度不宜太深。能直接檢驗孔壁和孔底土質(zhì)以保證樁的質(zhì)量。為增大樁底支承力，可用開挖辦法擴大樁底。 適用： 無水或滲水量小的地層，對可能發(fā)生流沙或含較厚的軟粘土層地基，這種施工方法較為困難(需要加強孔壁支撐)。,挖孔灌注樁,back,施工方法： 沉管灌注樁系指采用錘擊或振動的方法把帶有鋼筋混凝土的樁尖或帶有活瓣式樁尖(沉管時樁尖閉合，拔管時活瓣張開)的鋼套管沉入土層中成孔，然后在套管內(nèi)放置鋼筋籠，并邊灌注混凝土邊拔套管而形成的灌注樁，也可將鋼套管打入土中擠土成孔后向套管中灌注混凝土并撥出套管成樁。（動畫）,沉管灌注樁,特點： 由于采用了套管，可以避免鉆孔灌注樁施工中可能產(chǎn)生的流砂、坍孔的危害和由泥漿護壁所帶來的排渣等弊病。但樁的直徑較小，常用的尺寸在0.6m以下，樁長常在20m以內(nèi)。在軟粘土中，由于沉管的擠壓作用對鄰樁有擠壓影響，且擠壓時產(chǎn)生的孔隙水壓力易使拔管時出現(xiàn)混凝土樁縮頸和吊腳現(xiàn)象。 適用： 粘性土、砂性土、砂土地基。,沉管灌注樁,back,爆擴樁,back,管柱,施工方法： 大直徑鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼管樁,用大型的振動樁錘沿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)振動下沉到基巖，管內(nèi)鉆巖成孔，下放鋼筋籠骨架，灌注混凝土，將管柱嵌固于巖層。,管柱,特點和適用： 大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)，或在巖面起伏不平的河床上的基礎(chǔ)，管柱基礎(chǔ)可以在深水及各種覆蓋層條件下進行，沒有水下作業(yè)和不受季節(jié)限制，但施工需要有振動沉樁錘、鑿巖機、起重設(shè)備等大型機具，動力要求也高，所以在一般公路橋梁中較少采用。,管柱,back,back,,高樁承臺基礎(chǔ) 低樁承臺基礎(chǔ),按承臺位置分類,按樁的設(shè)置效應(yīng)分類,（1）非擠土樁 鉆（挖）孔灌注樁 （2）部分擠土樁 沖擊成孔灌注樁、開口打入樁、鉆孔打入樁 （3）擠土樁 實心打入樁,back,(一)就地灌注鋼筋混凝土樁的構(gòu)造 (二)鋼筋混凝土預(yù)制樁 1．普通鋼筋混凝土樁 2．鋼筋混凝土管樁和管柱 (三) 承臺的構(gòu)造及樁與承臺的聯(lián)結(jié)（圖）,back,不同樁身材料的樁及其構(gòu)造,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(yīng)低于20號)。 設(shè)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(gòu)造,樁內(nèi)鋼筋： 應(yīng)按照內(nèi)力和抗裂性的要求布設(shè)。 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(nèi)設(shè)置構(gòu)造鋼筋，孔內(nèi)鋼筋不設(shè)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(wěn)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)。 箍筋應(yīng)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(shè)置一道加強箍筋(直徑為14~l8mm)。 鋼筋保護層厚度一般不應(yīng)小于50mm。 鉆、挖孔樁的柱樁根據(jù)樁底受力情況如需嵌入巖層時，嵌入深度可根據(jù)受力情況計算確定，并不得小于0.5m。,,back,樁的截面：方形 樁的長度：沉樁設(shè)備，一般25~30m以內(nèi)，分節(jié)長度一般不超過12m，沉樁時在現(xiàn)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(nèi)力；主筋19~25mm，8根，最小含筋率0.8%。箍筋6~8mm，間距l(xiāng)00~200mm，樁尖處所有的主筋彎在一起焊在一根蕊棒上。樁頭方格網(wǎng)片三層加增樁頭強度。鋼筋保護層厚度35mm。20~25mm的鋼筋吊環(huán)。,back,管樁： 預(yù)制工廠以離心旋轉(zhuǎn)機生產(chǎn) 類型： 普通鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土 規(guī)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C25~40號 管柱： 直徑1.50~1.80m，預(yù)應(yīng)力混凝土管柱,back,承臺的平面尺寸和形狀 承臺厚度 樁和承臺的連結(jié) 承臺的配筋,back,承臺的構(gòu)造及樁與承臺的聯(lián)結(jié),根據(jù)上部結(jié)構(gòu)(墩、合身)底部尺寸和形狀，以及基樁的平面布置而定，一般采用矩形、圓形和圓端形。 排架樁式墩臺蓋梁的平面形狀一般為矩形，平面尺寸應(yīng)根據(jù)支座尺寸及布置情況而定。,承臺的平面尺寸和形狀,back,保證承含有足夠的強度和剛度，公路橋梁多采用鋼筋混凝土或混凝土剛性承臺(承臺本身材料的變形遠小于其位移)，其厚度不宜小于1.5m。 混凝土標號不宜低于15號。對于蓋梁和柱式墩臺的承臺應(yīng)驗算其強度并設(shè)置必要的鋼筋，承臺蓋梁厚度也可不受上述限制。,承臺厚度,back,back,承臺和樁的連接,承臺的配筋,back,