地基处理与桩基工程

'2地基处理与桩基工程2.2地基加固处理（自学）2.3桩基施工2.1基坑验槽 2.1基坑验槽垫层施工前，由施工单位、业主代表、监理和勘察设计单位会同进行2.1.1观察验槽2.1.2钎探验槽—判断是否存在软卧层或孔洞、墓穴等 2.3桩基施工2.3.1钢筋混凝土预制桩锤击法施工1、种类：（1）实心方桩：断面尺寸为200㎜×200㎜～500㎜×500㎜ （2）管桩：外径400～600㎜,离心法制作。 2、接桩方法：焊接、法兰盘连接和硫磺胶泥粘结 2.3.1.1桩的预制、起吊、运输和堆放1、预制场地：2、制作方法：并列法、间隔法、重叠法和翻模法。重叠层数不宜超过4层，层与层之间应涂刷隔离剂，上层桩或邻近桩的灌筑，应在下层桩或邻近桩混凝土达到设计强度等级的30%以后方可进行。 1）时间：混凝土达到设计强度等级的70%，方可起吊，达到100%方可运输和打桩。2）吊点位置：跨中正负最大弯矩相等（弯矩极值最小）的原则。（如图2.4）3、起吊、运输和打桩： 4、堆放：合理布置，避免二次搬运；堆放时，场地平整坚实；下设垫木，垫木位置应与吊点位置相同；各层垫木应位于同一垂直线上；堆放层数不宜超过4层，不同规格的桩应分别堆放。 2.3.1.2打桩设备桩锤、桩架、动力装置 （1）桩锤落锤、汽锤、柴油锤和液压锤（详附表） 桩锤种类适用范围优缺点附注落锤1.适宜打各种桩；2.粘土、含砾石的土和一般土层均可使用。构造简单、使用方便、冲击大，能随意调整落距，但锤打速度慢，效率较低。落锤是指桩锤用人力或机械拉升，然后自由落下，利用自重夯击桩顶。单动汽锤适于打各种桩。构造简单、落距短，对设备和桩头不易损坏，打桩速度及冲击力较落锤大，效率较高。利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后由锤的自重向下冲击沉桩。双动汽锤1.适宜打各种桩，便于打斜桩；2.使用压缩空气时可在水下打桩；3.可用于拔桩。冲击次数多、冲击力大、工作效率高，可不用桩架打桩，但需锅炉或空压机，设备笨重，移动较困难。利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲，增加夯击能量。柴油锤1.最宜用于打木桩、钢板桩；2.不适于在过硬或过软的土中打桩。附有桩架、动力等设备，机架轻、移动便利、打桩快、燃料消耗少，有重量轻和不需要外部能源等优点。利用燃油爆炸，推动活塞，引起锤头跳动。 桩锤选择：目前常用的是柴油锤，锤重0.5t-10t。桩锤的选择应先根据施工条件确定桩锤的类型，然后再决定锤重。当锤重大于桩重的1.5-2倍时，效果最好，遵循重锤低击的原则。为保证锤重有足够的冲击能，锤重应大于或等于桩重。具体可参考附表。 （2）桩架：多功能桩架和履带式桩架(图2.8和2.9),由立柱（龙门导杆）、斜撑、回转工作台、底盘、传动机构组成。（3）动力装置：蒸汽锅炉或电动机 2.3.1.3打桩施工1、准备工作：（1）清除施工现场和地下障碍物；（2）平整施工场地；（3）定位放线；（4）设置供水、供电系统；（5）安放桩架。 2、基桩点：不少于2个水准点。3、施工放线：桩的轴线以及桩的位置点，并用小木桩或钢筋标志。4、打桩施工要点：打桩顺序、流程、要求、质量问题 （1）打桩顺序：常见顺序：单方向打桩、分段对称打桩、由内向外逐排打桩三种（图2.14）。 （2）打桩方法（流程）：打桩机就位；吊起桩锤和桩帽；吊桩并送至导杆内；校正（垂直度偏差不得超过0.5%）；沉桩。 （3）一般要求：桩锤与桩帽之间应加弹性衬垫，最大落距≤1m。打桩时应有打桩记录，包含桩位、编号、锤击数、最后三阵的贯入度。阵—每阵10击贯入度—每击入土深度，由设计单位根据试桩测定，二级以下的建筑物，一般依据格尔谢凡诺夫公式、工程新闻修正公式、海利公式等估算。 （4）打桩的质量控及常见问题①检查内容：贯入度和沉桩标高，桩顶、桩身质量以及对周围环境的影响。②偏差：垂直控制在1%；平面位置单排桩不大于100㎜，多排桩一般为1/2-1个桩的直径或边长。③桩长控制（入土深度）：摩擦桩的入土深度控制，应以标高为主，而以最后贯入度（施工中一般采用最后三阵，每阵十击的平均深度作为标准）作为参考。端承桩的入土深度应以最后贯入度控制为主，而以标高作为参考。 ④桩顶或桩身破裂：应立即暂停，采取相应的技术措施后，继续施打。⑤浮桩现象：打桩时，引起桩区及附近地区的土体隆起或水平位移（桩位偏移），必须采取措施对浮桩纠正处理后进行静载荷试验。⑥对临近建筑或管线的影响及对策：挖防震沟、砂井排水、采用钻孔桩、控制打桩速度…… 1、静力压桩：利用无振动、无噪音的静压力桩机（实物图1、资料）将桩压入土中，用于软弱土层和严防振动的情况。如图2.11所示。2.3.2静力压桩、振动沉桩、射水沉桩 2、振动沉桩：利用振动桩锤，将桩与振动桩锤刚接在一起。振动桩锤产生的振动力通过桩身使土体振动，土体的内摩擦角减小，强度降低而将桩沉入土中。适用于砂土中或严防振动的情况。 3、射水沉桩：利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部的射水管冲击桩尖附近的土层，便于锤击，是锤击沉桩的辅助方法。适用于砂土和碎石土。 2.3.3混凝土灌注桩施工 2.3.3.1干作业成孔灌注桩1、概述：采用螺旋钻机在地面成孔位置，向地面以下钻孔，清孔，放置钢筋笼，后浇筑混凝土（图2.13）。 2、适用范围：地下水位较低、在成孔深度内无地下水和不允许有振动地区。其中，长螺旋钻适用于短桩，端螺旋钻适用于长桩。3、质量控制：孔底沉渣厚度：摩擦桩小于300㎜，端承桩小于100㎜。 2.3.3.2泥浆护壁成孔灌注桩1、概述：用钻机在桩位成孔时利用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔。（动画）2、适用范围：不受地下水位影响，大直径长桩、单桩承载力高、可作嵌岩桩。 放线定位；埋设护筒；桩基就位；钻孔；一次清孔；放钢筋笼；安装导管；二次清孔；浇筑混凝土。3、施工过程： 4、泥浆护壁成孔灌注桩施工要点：（1）护筒：直径大于钻头50-100mm，埋深1-1.5m。（2）泥浆：原土造浆和制备泥浆两种方式；注入泥浆比重1.1，排出1.2-1.4，清孔结束原土造浆小于1.10，制备泥浆小于1.15；按泥浆流动方向，可分为正循环和反循环两种工艺。 （3）混凝土浇筑：导管法（4）沉渣厚度：摩擦桩不大于150mm，端承桩50mm 2.3.3.3套管成孔灌注桩1、概述：利用锤击打桩法，将带有钢筋混凝土桩靴或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。若配有钢筋时，在规定标高处应吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩、拔管时称之为锤击成孔灌注桩；利用振动沉管、拔管时，称之为振动沉管孔灌注桩。图2.16为沉管灌注桩施工过程示意图。（动画） 2、质量控制：1）原材料：水泥、钢筋和钢筋笼的焊接质量、砂石材料的试验。2）混凝土配合比和计量。3）最后三阵的贯入度满足设计要求。4）桩的垂直度以及桩位满足规范要求。5）标高。 6）拔桩速度：拔管均匀，对一般土层，拔管速度控制在1m/min为宜；在软土层和软土层与硬土层的交界处，应控制在0.8m/min.7)跳打：桩的中心距在5倍桩管外径以内，或小于2m时，应跳打，中间空出的桩须待邻桩混凝土强度达到设计强度的50%以后，方可施打。 （1）目的：扩大桩径、提高桩的质量和承载力（2）施工顺序：在第一次桩施工完毕，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再预埋桩靴或合好活瓣第二次复打沉套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后再浇筑第二次混凝土。（3）施工时应注意：前后两次沉管的轴线应重合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行。3、复打： 4、套管成孔灌注桩易产生的质量问题及处理1）断桩（1）现象：断桩一般常见于1～3m的不同软硬层交接处。其裂痕呈水平或略倾斜，一般贯通截面。（2）原因：①桩距过小，临近施打时土的挤压所产生的水平横向推力和隆起上拔力的影响。②软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力。③桩身混凝土终凝不久，强度底，承受不了外力。 （3）避免断桩措施：①桩的中心距大于等于3.5倍桩径。②考虑打桩顺序及桩架行走路线时，应注意减少对新打桩的影响。③采用跳打法或控制时间法以减少对临桩的影响。（4）断桩检查：①在2-3m深度内可用木锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振。②动测法（低应变或小应变），由波形曲线和频波曲线图形判断桩的质量和完整程度。 （5）断桩处理：①断桩深度较浅（一般4m以内），断桩拔出，将孔清理干净，略增大面积或加上铁箍连接，在重新浇筑混凝土补做桩身。②断桩深度较深（一般4m以上），补桩，坏一补二。 2）缩颈（1）现象：缩颈的桩又称瓶颈桩，部分桩颈缩小。（2）原因：在含水量较大的粘性土中沉管时，土体受到强烈扰动和挤压，产生很高的孔隙水压力，桩管拔出后，这种水压力作用在新灌注的混凝土桩上，使桩身发生不同程度的缩颈现象；拔管过快，混凝土量少或和易性差，使混凝土出管时扩散差等。（3）处理方法：采用复打法处理。 3）吊脚桩（1）现象：桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。（2）原因：桩靴强度不够，沉管时被破坏变形，水或泥砂进入桩管，或活瓣未及时打开。（3）处理方法：将桩管拔出，纠正桩靴或将砂回填桩孔后重新沉管。 4）桩靴进水进泥（1）现象：在地下水高或饱和淤泥或粉砂层中，发生的桩靴进水进泥现象。（2）原因：桩靴活瓣闭合不严、预制桩靴被打坏或活瓣变形。（3）处理方法：拔出桩管，清除泥浆，整修桩靴活瓣，用砂回填后重打。地下水位高时，可待桩管沉至地下水位时，先灌入0.5m厚的水泥砂浆作封底，再灌入1m高的混凝土增压，然后再继续沉管。 2.3.3.4爆扩成孔灌注桩1、定义：用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头。再放置钢筋笼，浇筑桩身混凝土制成的桩。（图、动画）2、适用：粘土层中，但在软土及砂土层中不易成型，桩长一般为3-6m，最大不超过10m。扩大头直径D为2.5-3.5d。 硝铵炸药用量D=KD—扩大头直径，mC—炸药用量，kg，参考表2.1K—土质影响系数，表2.2 3爆扩桩施工过程及要点（1）炸药用量计算：根据爆破试验或参考计算公式确定；（2）成孔：采用洛阳铲、太阳铲或风钻；（3）安放药包：防潮、防瞎炮、防混凝土冲击；（4）灌压爆混凝土：防止拒落，控制混凝土坍落度（粘土10-12cm，砂土12-14cm）；（5）引爆：30分钟内必须引爆，优先考虑联爆，单爆时宜先深后浅；（6）灌注桩身混凝土。 2.3.3.5挖孔灌注桩 1、概述：用人工挖土成孔或机械钻孔，灌注混凝土而成的桩。当需要扩大孔底的断面尺寸时，称之为挖孔扩底灌注桩。2、几何尺寸：直径一般为800-2000㎜，最大直径可达3500㎜；桩长一般20m左右，最深可达40m。3、安全措施：要有预防孔壁坍塌和产生流砂、管涌的措施，有可靠的排水、通风、照明措施。 4、预防孔壁坍塌措施：用现浇混凝土护圈、钢套管和沉井。5、施工方法：现浇混凝土护圈挖孔桩采用分段（每段为1m），分段浇筑护圈混凝土（或采用预制）直至设计深度后，在将钢筋骨架放入护圈井筒内，然后浇筑井筒桩身混凝土。 人工挖孔桩图 补充：桩基检测一：动测—主要检测桩身完整性 二：静测—检测单桩竖向承载力和最大沉降量1方法、设备：压重平台法、锚杆法2试验荷载：最大测试压力为设计单桩承载力2倍，分级加载，每级为测试压力的1/12—1/203终止加载条件：沉降过大、突变或不稳定4Q-S曲线 桩受力形式施工方法预制桩灌注桩混凝土方桩离心管桩泥浆护壁成孔灌注桩套管成孔灌注桩…….端承桩摩擦桩如图 资料液压静力压桩机分为“抱压式液压静力压桩机”和“顶压式液压静力压桩机”(对桩顶部施压进行压桩)两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构“抱”住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同。其核心是液压系统的设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。 '