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第八章 墩基础 第一节 墩基础的类型与特点 一、墩的类型 墩的类型较多．可根据墩的受力情况、墩的体型与施工方法进行分类。 (一)按受力情况分类 墩作为深基础，主要用于承受上部结构物传来的竖向压力及水平力、而较少用于抗拔情况。按传递上部压力荷载的方式，墩可分为摩擦墩与端承墩两种基本类型，如图1 (a)(b)所示。当墩以承受水平荷载为主时，称水平受力墩，如图1(c)所示。 (二)按墩体形状分类 墩的截面形状多是圆形，而墩身轴向截面形状及墩底形式有许多类型。 1．墩轴向截面形状 墩按轴向截面形状不同可分为柱形墩、锥形墩与齿形墩三种类型。柱形墩的截面尺寸及形状不随深度变化，如图2(a)所小。柱形墩因其形状简单、施工方便、设计计算较简单而得到广泛的应用。锥形墩截面形状随深度不变而尺寸则随深度呈线性变化，因而墩的受力状态较好，但其成孔施工较柱形墩复杂(图2(b))。图2(c)所示为齿形墩的两种形式。齿形墩由于沿墩身没有倒置的台阶，故可以加大墩的侧壁阻力，主要适于墩侧面有较硬的黏土层的情况，但此种情况应用较少。 图1 按受力情况分类 图2 墩按轴向截面形状分类 2．墩底形式 墩底形式主要取决于墩底岩土的承载能力及墩底荷载大小。如图3(a)所示，直底墩墩端尺寸与上部墩身尺寸相同。这种墩常见于墩底为坚硬土层或岩层、墩承载力较易满足要求的情况。为了使墩端承担更大的荷载，常在墩底土较硬的情况下，将墩底部尺寸加大，形成扩底墩．如图3(b)所示。当墩底支承于岩层上，为使墩底牢固、防止水平荷载导致墩底滑动而将墩端部嵌入岩层．形成嵌底墩．亦称嵌岩墩，如图3(c)所示。 图3 墩底形式 (三)按施工方法分类 墩的施工方法除用混凝土浇制墩体外，主要指墩的成孔方法与孔壁支护方法两个方面。 1．成孔方法 墩由于其截面尺寸较大，故不能打入而只能通过在地基中成孔制作而成。墩按成孔方法分类有钻孔墩、挖孔墩及冲孔墩三种。钻孔墩是使用带有大型钻头的钻机在土、岩层中钻孔而成的墩．其应用较广泛。挖孔墩则有人工挖孔与机械挖孔之分，一般成孔截面较大而深度较浅，其应用也较多。冲孔墩是使用冲击钻钻头冲击土层或成孔的墩．多在较特定条件下应用。 2．孔壁支护 墩按成孔护壁支护情况可分为无护壁墩和有护壁墩两种类型。在成孔过程中及成孔后，孔壁无需保护而直接浇筑混凝土形成的墩为无护壁墩．如图4(a)；这种墩主要适用于上部土层较好而且不易坍塌的情况。护壁墩即在施工过程中对孔壁加以支撑，以防止土体塌落或地下水流人孔内。护壁按具体情况可采用钢筒、木板、砖石或砂土等材料，见图5。 (四)按钢材布置情况分类 当墩内使用钢材作为墩体的加劲材料时，按钢材的类型及布置情况，墩可分为钢筋泥混凝土墩(图6(a))、钢套筒墩、和钢核墩三种。钢筋混凝土墩的配筋与一般灌注桩的配筋类似，而钢套筒墩和钢核墩多采用成品钢管或型钢．故钢材用量较大，主要适用于墩身受力很大，需很大比例布筋的情况。 图 4 有无孔壁支护分类) 图 5 按钢材布置情况分类 二、墩基的特点 在地基基础工程方案规划过程中．必须掌握墩基的工程特点，以便合理地选用墩基。墩基与桩基等其它深基础相比，主要有以下几方面的特点。 (1)墩基具有很高的承载能力。当上部结构传来的荷载大而集中、基础平面布置受场地条件限制时，单墩基可代替群桩和承台。相应地，单墩基的质量要求较高．一但出现质量事故，对整个建筑物造成的危害将很严重。 (2)在较密实的砂层、卵石层地基中，打桩很困难，而墩基则较易于施工。在打桩会造成相邻建筑物因振动及土的隆起而损坏、或造成先打人桩的侧移及向上浮起等不利现象时，墩基施工常可避免这些问题。但是，墩的深层成孔施工也会引起地基因卸荷而位移．给附近建筑物及设施带来不利影响。 (3) 墩基施工对环境影响小；与沉井、沉箱等深基础相比，墩基施工一般只需经型机具，在适当的地基与环境条件下，有较大的经济优势。墩基的施工没有像打桩那样强烈的噪音，可以减轻噪声公害。墩成孔施工中遇到地下水位下的砂层可能引起流砂等现象，应特别注意。 (4) 墩基不但有较高的竖向承载力，也可承受较大的水平荷载。扩底墩还可抵抗很大的上拔力。 (5)墩身截面尺寸较大，便于在成孔后检查墩底持力层与墩侧面土层的土质情况，对勘察与设计结果进行核实。另一方面，墩的混凝土浇筑量较大，必须更仔细检查施工质量，而且不利天气条件会影响墩的施工进度与检查工作。 第二节 墩基础的承载力与变形计算 墩的承载力包括竖向抗压承载力、抗拔承载力与水平承载力三方面。墩的变形主要包括墩的沉陷与水平位移。墩的承载力与变形受很多因素影响，其机理也很复杂，故目前尚无很完善的分析方法。本