02 第二章 地基处理与桩基工程(演示稿)

'地基处理桩基工程第二章地基处理与桩基工程 2.1基坑验槽当基坑（槽）挖至基底设计标高后，施工单位必须会同勘察、设计、监理单位和建设单位共同进行验槽，合格后方能进行基础工程施工。验槽有观察验槽与钎探验槽。观测验槽重点是对基坑底土质进行观察：土质和颜色、坚硬程度是否一致；土的含水量是否一致；坑底有无空鼓声等，如有异常会同有关单位进行处理。钎探验槽见录像。 2.2地基加固处理当工程结构的荷载较大，地基土质又较软弱（强度不足或压缩性大），不能作为天然地基时，可针对不同情况，采取各种人工加固处理的方法，以改善地基土性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。地基加固原理是：“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。地基加固的方法，可归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”七个字。（详见教材） 钎探录像 2.3桩基施工桩基是深基础结构型式之一，应用广泛。其组成和分类如下：1．组成：若干根桩、承台（承台梁）（见下图） 2．种类1）按受力性质分：摩擦桩端承桩摩擦端承桩端承摩擦桩2）按材料分：木、钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土…3）按形状分：方、圆、多边、管4）按桩的施工方法分：预制桩、灌注桩 预制桩沉桩方法：锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土。振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻，沉拔快，适砂土。水冲法：高压射水冲孔下沉，留1～2m打入或振入。适坚硬土、砂石层。钻孔锤击法：钻孔（留1～2m）、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。静力压桩法：80～120t压桩机，适软弱土层。 活动压梁油压表桩帽上段桩上段桩锚筋下段桩加压重物底盘轨道导笼口操作平台卷扬机加压钢丝绳滑轮组桩架导向笼静力压桩机构造原理图 全液压式静力压桩机压桩示意图1－1 灌注桩按成孔方法：钻孔法——一般土层沉管法——土质差、水位高（含夯扩沉管法）爆扩法——土质好（粘性）、无地下水人工挖孔法——桩径大、土质较好 2.3.1钢筋混凝土打入桩的施工一、预制桩的制作、运输和堆放1．制作――应由工厂加工，保证质量要点：叠制≯4层，上下隔离，下层30％再上层；钢筋接长用对焊，接头错开；混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护；预应力管桩离心成型，直径400～500，壁厚80～100，节长8～10m，C60。 2、运输－－防止损坏(1)混凝土强度：起吊移位――≮70％设计强度运输、起吊就位――≮100％设计强度一点吊――距顶0.31L(L=5~10m)，距顶0.29L（L＝11～16m）；两点吊――距顶、距尖0.207L；(3)吊、运平稳，避免损坏。+M－M(2)合理吊点：（正负弯矩值相等原则） 3．堆放高度不超过四层；地面坚实、平整，垫长枕木；支承点在吊点位置，垫木上下对齐。 二、打桩设备（锤、桩架、动力设备）1、桩锤落锤：构简、使便、锤高可调；效率低，桩损大。锤重0.5～1.5t，动力为卷扬机、人。柴油锤：(导杆式、筒式)构简、使便、自供能源、适于中型桩；锤重0.12～6.0t；不适过软过硬土、噪音大、污染，40～80次/分。蒸汽锤：单动－升耗能、自重降，力大慢1.5～15t，25～30次/分；双动式－双向耗能，效率高，0.6～6t；100～200次/分；可打可拔。液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力长，贯入度大。 导杆式柴油锤工作原理图 筒式柴油锤工作原理图 单动汽锤工作原理图双动汽锤工作原理图 2、桩架作用：支撑锤桩吊桩就位打桩导向类型（常用）：多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。履带式桩架：移动方便，适用范围广。步履式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。 履带式桩架多功能桩架 3、桩锤选择：锤击法沉桩，选择桩锤是关键，一般锤重应等于或大于桩重，实践证明，锤重大于桩重的1.5~2倍时，效果良好。 三、打桩施工1、准备工作（1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；（2）放轴线、定桩位,设置水准点（≮2个）；（3）确定打桩顺序：原因：打桩挤土现象，挤土使邻桩浮起或位移、周围建筑物受损。（4）进行打桩试验：≮2根，检验工艺、设备是否符合要求；校核设计。 打桩顺序施工实践证明：当桩中心距<4倍桩径时，要拟定合理的打桩顺序。1)当桩中心距<4倍桩径时，可：①自中间向四周环绕或放射打；②由中心向两侧对称打；③分段对称打；2)当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打；3)当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；4)当桩尖设计标高不同时，先深后浅。 2、打桩工艺：工艺顺序：桩架移动就位→吊桩、定桩→扣好桩帽、落锤、脱吊钩→试打→正式打（包括接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。要点：1）先轻后重，“重锤低击”，防止“锤击应力”断桩；（重锤低击与较软的桩垫可减小锤击应力） 2）要连续打入，防止停歇后土体弹性恢复固结，难以打入；3）防止锤击偏心，打坏桩头；4）做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…）。 3、质量控制：1）满足承载力要求：端承桩－以最后贯入度为主(设计标高参考)摩擦桩－以设计标高为主(最后贯入度参考)2）偏差:桩位偏差：单排桩―≯100mm；多排桩－≯1/2桩径或边长；垂直偏差≯1%;3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。 2.3.2灌注桩施工一、钻孔灌注桩：施工无振动无噪音，但比同径预制桩承载低、沉降大。（一）干作业法（用于无地下水或已降水）1、成孔机械：螺旋钻－长：钻杆长10m以上,φ400～600短：钻杆长3～5m，φ300～400钻扩机：钻孔径800～1200，扩孔径可达3.5m 步履式螺旋钻机 2、施工(1)工艺顺序平整场地，挖排水沟→定桩位→钻机对位、校垂直→开钻出土→清孔→检查垂直度及虚土情况→放钢筋骨架→浇混凝土。钻孔螺旋钻孔机成桩工艺放入钢筋骨架浇筑混凝土清孔 （2）施工要点①土质差、有振动、间距小时，间隔钻孔制作；②软塑土层、含水量大－用疏纹叶片钻杆；可塑、硬塑粘土，含水量较小的砂土－用密纹叶片钻杆；③及时灌注混凝土，防止孔壁坍塌；④浇混凝土时放串筒，混凝土坍落度5～9cm，每层浇筑高度≯1.5m。（3）质量要求①偏差要求：位置偏差≯70～150mm；垂直度偏差≯1％②孔底虚土厚度：端承桩≯50mm；摩擦端承桩或端承摩擦桩≯100mm;摩擦桩≯300mm。 （二）泥浆护壁成孔（用于有地下水）1、成孔机械冲抓钻冲击钻潜水钻回转钻用于碎石土、砂土、粘性土、风化岩用于粘性土、淤泥、砂土 冲击钻作业示意图 水龙头钻杆钻机回转装置泥浆泵泥浆池沉淀池泥浆循环方向钻头砂石泵钻头新泥浆流向沉淀池水龙头钻杆钻机回转装置泥浆循环方向 泥浆护壁录像 2、施工（1）工艺顺序：平整场地、挖排水沟→定桩位→埋护筒→配泥浆→钻孔、灌泥浆→清孔→放钢筋骨架→水下灌注混凝土。（2）要点：1）护筒直径比钻头大100，开设溢浆口，埋入土中≮1m，（定位、防塌孔、地表水）2）泥浆比重1.1左右（粘土时可自造），随钻随灌，保持高于水位面；泥浆的作用：护壁与运渣土。 砼导管球塞铅丝参见P109水下砼浇筑 3）水下灌注要求：①混凝土≮C20，坍落度16～22cm，骨料粒径≯30mm；②导管最大外径比钢筋笼内径小100以上；③钢筋的混凝土保护层厚度≮50mm（混凝土垫块）；④导管距底面100～200mm后剪断导柱塞铅丝；⑤提管时保证混凝土埋入≮1m。 二、沉管灌注桩1.特点：适于土质很差，地下水位很高。2.施工方法：锤击沉入钢管法振动沉入钢管法3.工艺顺序：桩靴、钢管就位→沉管→检查管内有无砂、水→放入钢筋骨架→浇灌混凝土、提管。 就位沉入浇筑成型边拔边浇放入钢筋笼继续浇筑 钢筋混凝土桩靴钢管活瓣桩靴 4.要点：防止钢管内进入泥浆、水，灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动，防止缩径、断桩及吊脚桩。施工时，桩的间距<5倍桩颈或<2m距离时，均应跳打，在邻桩砼强度达50％时，打空出的桩。打桩要停歇时，须把桩管沉入土中。 5.提高桩承载力的方法桩砼出现颈缩、夹泥等质量问题，或设计要求提高桩承载力时，可用下述方法：复打法——不放钢筋笼，混凝土初凝前原位打入、插筋灌注。反插法——（用活瓣式桩尖）拔管时，每上拔0.5～1m，向下反插0.3～0.5m。 三、爆扩灌注桩步骤：成孔→放炸药→灌砂及压爆混凝土→引爆成扩大头→检查→置筋→灌筑混凝土。炸药用量：依扩大头径及土质而定，可用计算、试验、查表三法。覆盖砼量要符合要求，同时在砼初凝前响炮，以免产生砼拒落现象。内容：爆桩孔爆扩大头 桩身坚土层承台混凝土垫层扩大头爆扩桩基础构造示意图 爆扩桩施工工艺钻孔(直径50～60mm)放炸药管扩孔清土放炸药包灌混凝土爆扩大头放入钢筋骨架,灌注混凝土 四、人工挖孔灌注桩安全要求：护壁、通风、联络、照明、抽水、人员上下 大直径扩底桩护壁构造示意 人工挖孔桩录像 2.3.3其它深基础施工一、地下连续墙1.用途：深基坑的支护结构＋建筑物的深基础2.特点：刚度大，挡土又挡水，可用于任何土质，施工无振动、噪音低；成本高，施工技术复杂，专用设备。3.施工工艺：导墙施工→槽段开挖→清孔→插入接头管和钢筋笼→水下浇筑混凝土→（初凝后）拔出接头管。4.支承及与基础底板、结构墙体的连接： 地下连续墙施工过程示意图 导杆液压抓斗构造SF型多头钻成槽机 二、墩基础（即大直径扩底灌注桩）直径>0.8m。（桩径2.5m、底径5m、承千吨）方法：1)人挖人扩桩；2)机钻人扩桩,干法；3)机钻机扩桩,湿法。要求：防塌壁；须降水、通风、通讯、照明。设备：1)风镐、八字护壁；2)钻扩机。施工工艺：护壁挖孔→扩底→放入钢筋笼→浇筑混凝土 墩身施工示意图 三、沉井基础1、用途：重型设备基础；桥墩；取水结构；超高层建筑物基础；2、施工工艺：制作安放刃脚→分节浇筑沉井和开挖下沉→（井内混凝土施工）1)现浇带刃脚的钢筋混凝土圆或方形井筒，可设内隔墙，可竖向分段；2)井筒内挖土或水力吸泥后，井筒靠自重逐步下沉，边挖边沉；3)沉至设计标高后用素混凝土封底防水渗，浇钢筋混凝土底板，或内填；4)若沉井为内空的地下结构物，则浇筑钢筋混凝土顶板。 沉井施工主要程序示意图 思考1、按施工方法，桩分为哪两类？2、在什么情形下，可不考虑打桩顺序？3、何为锤击应力？如何减少锤击应力？4、最后贯入度的含义？5、钻孔灌注桩，孔底虚土厚度允许为多少？6、泥浆护壁钻孔桩时，泥浆的作用？7、沉管灌注桩什么情况下应跳打？'