《桩基工程》PPT课件

'桩基工程总结与扩展 总结何为桩基工程？桩基：依靠桩把作用在平台上的各种载荷传到地基的基础结构。而组织实施这个桩基的施工过程叫桩基工程。桩基的分类按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和承载桩。摩擦桩：系利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩，大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。端承桩：系使基桩坐落于承载层上（岩盘上）使可以承载构造物。按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。预制桩：通过打桩机将预置的钢筋混凝土桩打入地下。灌注桩：首先在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。 总结—预制桩和灌注桩对比预制桩灌注桩优点：工厂生产，成本大大降低；配筋率很小，大大节约，施工时钢材；空心桩很环保；直径小比表面积大；单方混凝土的承载力很大；施工速度快，技术难度低。优点：灌注桩能适应各种岩层地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。缺点：对其周围的施工环境影响较大，施工对土质和地层有一定要求。缺点：操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。 总结—预制桩和灌注桩对比预制桩灌注桩流程：工厂制作→起吊→运输→堆放→沉桩（锤击法、静力压桩、振动法、水中沉桩）先成桩后打桩流程：放样定点→桩机走位→钻孔→钻孔到位→下钢筋笼→灌注混凝土先成孔后灌注主要类型钢筋混凝土预制桩、预应力混凝土管桩、钢桩等主要类型干作业成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩 扩展—预制桩的挤土效应预制桩的挤土效应在饱和粘性土中是负面的，会引发灌注桩断桩、缩颈等质量事故，对于挤土预制混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮，降低承载力，增大沉降；挤土效应还会造成周边房屋、市政设施受损；在松散土和非饱和填土中则是正面的，会起到加密、提高承载力的作用。 扩展—新桩型:螺杆桩原理：螺杆桩及其成桩工法是在长螺旋钻孔灌注桩和日本钢钎维全螺纹预制桩的基础上的新桩型。其主要技术特征表现为桩的“上部为直柱型，下部为螺丝型”，桩体几何断面更符合附加应力场由上而下减少的分布规律。采用了变截面的构造形状，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土与桩之间的作用，桩侧土体应力分摊比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致。 扩展—新桩型:螺杆桩特点：1、下部为螺纹段，大大提高了桩的承载力2、上部为直杆段，加大了受力面积，提高了桩身刚度3、桩身上大下小的特点满足附加应力变化规律4、桩体桩土结合粗糙度高5、配筋按结构钢筋6、桩端无虚土7、螺牙的存在使桩身不会丧失粘聚力上部直杆段下部螺纹段 扩展—新桩型:螺杆桩优点：（1）环保效果好，无噪声，无振动，无泥浆排放与污染。（2）与普通钻孔灌注桩相比，无清底、护壁，塌孔等问题，也不易产生断桩和缩颈等问题，桩身质量可靠。（3）桩身强度高，承载能力较强。（4）施工程序简化，降低工程造价，施工效率高，缩短工期。（5）适用范围广，不仅可以作为桩基础的基桩，也可应用于CFG复合地基和CM长短桩复合地基，螺杆桩适用于淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、砂土层、卵石层及强风化岩等地层，成孔成桩不受地下水的限制。 扩展—新桩型:螺杆桩施工顺序与成桩工艺：（1）桩机就位。按照测量放线的位置将桩机就位，误差小于10mm。（2）对中调平。桩机就位后调平并稳固，确保成孔垂直度。（3）钻孔至设计深度。下钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转两周以上，下降一个螺距，钻至螺杆桩直线段设计深度，在土体中形成圆柱状段，此后钻杆旋转一周，下降一个螺距，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，在土体中形成螺纹桩段。（4）泵送混凝土。钻头钻至设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提升过程中自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度，保持同步和匹配。与此同时将制备好的混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间，提到螺纹部分的顶段设计深度时，螺杆钻杆直接提升产生柱状空间，并同时向钻杆内继续泵压灌注混凝土。对于螺杆桩复合地基，根据承载力的情况可采用泵压混凝土或者水泥砂浆。（5）停泵。提钻时钻头达到桩顶设计标高时停止泵压混凝土，但应考虑灌注余量。（6）提出钻头。待钻孔中心泵压混凝土形成桩体后，缓慢的提出钻头。（7）沉放钢筋笼。钻杆拔出孔口前。先将孔口浮土清理干净，然后将已吊起的钢筋笼竖直对准孔口，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，采用不完全卸载的方式，使钢筋笼下沉到预定的深度。（8）成桩，准备下一循环作业。 扩展—新桩型:螺杆桩直孔 扩展—新桩型:螺杆桩20米长变截面钢筋笼放20米长变截面钢筋笼 扩展—新桩型:螺杆桩施工特点：（1）螺杆桩的施工方法与普通长螺旋钻孔灌注桩不同，它采用一次性挤压旋转成孔技术，在成孔的同时通过中空钻杆的钻头泵出混凝土，直接成桩。（2）螺杆桩通过挤压土体成孔，中心压灌混凝土护壁和成桩合三为一，从根本上排除了余土外运，泥浆污染合泥浆处理的问题，做到了绿色施工。（3）螺杆桩在钻杆下降和提升过程中，通过自控系统严格控制下降速度和旋转速度、提升速度与旋转速度，分别使两者匹配，确保上部形成圆柱形桩体，下部形成螺纹状桩体。（4）由于钻机成孔后，用混凝土泵通过中空钻杆从钻头直接泵压混凝土至桩底，所以桩底无虚土。泵压混凝土具有一定的动压力，桩端和桩侧与桩身周围的土体结合紧密，无泥皮影响，这就从根本上改善了基础桩的承载力和变形性状。（5）钢筋笼植入混凝土的过程中具有一定的振捣密实作用，钢筋笼的钢筋与混凝土的握裹力能够充分保证，排除了泥浆遗留而减弱握裹力的可能。 扩展—新桩型:DX桩原理：桩是在传统灌注桩施工工艺的基础上，利用全智能液压挤扩装置完成的新型多支节变截面桩，它比传统灌注桩增加了一道挤扩工序，根据各种地层不同的力学指标选择几个有利地层，在不同深度挤扩，完成侧面型腔，然后再进行浇筑，使DX桩变为多层三岔型桩，或多个盘和分岔组成的桩，侧面型腔的直径是主桩径的2~3倍，从而使摩擦桩变为多端承、多段侧摩阻共同作用的新型桩。DX桩工艺流程：桩位放线→成孔→自下而上挤扩成盘→安放钢筋笼及导管→二次清孔→浇注混凝 扩展—新桩型:DX桩特点：DX桩可作为高层建筑、一般工民建及高耸构筑物的桩基础,可在粉土、砂土、粘土层中挤扩成岔盘。它不仅解决了本项工程中存在的工程地质问题,更重要的是单桩承载力显著提高,而且成本也显著降低。 扩展—施工新技术:桩侧压力注浆桩侧压力注浆桩是指在成桩后对桩侧某些部位进行压力注浆的桩型，钻(冲、挖)孔灌注桩待桩身混凝土达到一定强度后，通过预埋在桩身的注浆管路，利用高压注浆泵的压力作用，将能固化的浆液(如纯水泥浆、或水泥砂浆、或加外加剂及掺合料的水泥浆、或超细水泥浆、或化学浆液等)经桩身预埋注浆装置或钻孔预埋花管强行压入桩侧土层中，充填桩身混凝土与桩周土体的间隙，同时与桩侧土层和在泥浆护壁法成孔中生成的泥皮发生物理化学反应，提高桩侧土的强度及刚度，增大剪切滑动面，改变桩与侧壁土之间的边界条件，从而提高桩的承载力以及减小桩基的沉降量。 扩展—桩基检测静载试验法：桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。这是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法。但在工程实践中发现，基准桩的问题有时会被检测人员所忽视，容易出现基准桩打入深度不足，试验过程产生位移的问题。钻芯法：用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性，判定桩端岩土性状的方法。这种方法具有科学、直观、实用等特点，在检测混凝土灌注桩方面应用较广。一次完整、成功的钻芯检测，可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。但抽芯技术对检测判断的影响很大，采用硬质合金单管钻具，用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法，结果采芯率不到70%采用金刚石单动双管钻具，采芯率达99%，芯样呈较完整的圆柱状。属于破坏性检验。 扩展—桩基检测反射波法：依据一维波动理论．将桩身等价于一维杆材料均质各向同性，并遵循胡克定律，桩的截面积保持为平面，而且每个截面上应力是均匀分布的。设桩为一均质弹性体，当桩顶作用一脉冲力后，便有应力渡沿桩身传播．若桩身质量有问题，存在明显波阻抗差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等部位)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位，将产生发射和透射。经接受放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的发射信息，据此判断桩身结构完整性及估计混凝土强度等级，还可以根据波速和桩底反射波到达时间对桩身的实际长度加以核对。而对缺陷的性质难以区分，这是其最大的局限性。高应变法：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。它的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。目前在某些地区，利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率，已成为一种普遍做法。 扩展—桩基检测声波透射法：混凝土的物理力学性质受其内部结构特性与外部环境条件等诸种因素制约，其声波传播特性反映了混凝土的应力应变关系，根据弹塑性介质中波动理论，若介质中存在缺陷，则声波波速在传播的途径中产生饶射、反射等现象，使其声时、声速、声幅等产生变化，从而判定桩身混凝土的内在质量问题。声波透射法测桩适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置与其他完整性检测方法相比，声波透射法能够进行全面、细致的检测，且基本上无其他限制条件。低应变动测法：低应变动测法是使用小锤敲击桩顶，通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号、频率信号，从而获得桩的完整性。该方法检测简便，且检测速度较快，但如何获取好的波形，如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。 扩展—基础独立基础条形基础深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等浅基础根据结构形式可分为扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础和壳体基础。 思考打桩时为什么宜用重锤低击？桩锤过重，所需动力设备也大，不经济；桩锤过轻，必将加大落距，锤击功能很大部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易被打坏，保护层可能震掉。轻锤高击所产生的应力，还会促使距桩顶1/3桩长范围内的薄弱处产生水平裂缝，甚至使桩身断裂。试述打桩顺序有几种？打桩顺序与哪些因素有关？如何确定合理的打桩顺序？打桩顺序一般有逐排打、自中央向边缘打、自边缘向中央打和分段打等四种。影响因素：桩的密集程度、桩的规格、长短和桩架移动方便桩较密集时（即桩的中心距小于4倍桩的直径时），采用自中间向边缘打和分段打。 思考打桩过程中会出现哪些情况，该如何处理？当桩的规格、埋深、长度不同时，宜先大后小，先深后浅，先长后短打设；当一层毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向打设；当基坑较大时，应将基坑分成数段，而后在各段内分别进行打设；当桩头高出地面时，桩机宜采用往后退打，否则采用往前顶打。灌注桩与预制桩相比有何优缺点？优点：节约材料，成本低，施工无振动、无挤压，噪音小；缺点：需要一定的养护期，不能立即承受荷载，工期长，在软土地基中易出现缩颈、断裂等质量事故。套管成孔灌注桩拔桩方法有几种？如何进行施工？振动沉管灌注桩：根据承载力的不同要求分为：（1）单打法，即一次拔管法，拔管时先振动5~10秒，再开始拔管桩，拔管时应边振边拔，每提升0.5m~1.0m，振动5~10秒，在拔管0.5m，再振动5~10秒，如此反复进行直至地面。（2）复打法：即在以桩孔内进行两次单打，或根据需要进行局部复打。（3）反插法：先振动再拔管，每提升0.5m~1.0m，先下插0.3~0.5m，此种方法在淤泥中可消除缩颈，但在坚硬土会损坏桩尖，不宜采用。 思考灌注桩成孔方法有哪几种？各自适用条件？钻孔灌注桩是利用钻孔机在桩位上先成孔，然后在桩孔内放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而形成。它能在各种土层条件下施工，具有无振动、无挤土影响、无噪音，对周围建筑物影响小等特点。套管成孔灌注桩又称沉管灌注桩，根据使用桩锤和成桩工艺的不同，分为振动沉管灌注桩和锤击沉管灌注桩。振动沉管灌注桩适于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土，粉土、湿陷性黄土、稍密及松散的砂土及回填土中使用；但在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中，因易损坏桩尖，不宜采用。锤击沉管灌注桩适于粘性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂土及杂填土层中使用；但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。人工挖孔灌注桩适用于地质条件较好、地下水位深、孔径较大的条件。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺1、埋设护筒2、泥浆护壁3、钻孔4、放入钢筋、浇混凝土 思考套管成孔灌注桩施工中常遇问题及处理方法1）断桩：控制桩的中心距不小于3.5D；如不满足，采用跳打法或间隔一定技术间歇时间。（2）缩颈：采取复打或反插方法；控制拔管速度；检查混凝土下落情况。(3)桩靴进水进泥：将桩管拔出，修复改正桩尖缝隙后，用砂回填桩孔重打；地下水位大时，沉到地下水位时，用水泥砂浆灌入沉管内0.5m做封底，并再灌1m高混凝土，然后打下；（4）有隔层：混凝土的坍落度≮5～7cm，骨料粒径≯3cm；拔管速度≯1m／min。（5）吊脚桩：防止活瓣不张开，采用密振慢拔的方法，开始时先反插几下，然后再正常开始拔管。人工挖孔桩的施工过程及安全措施施工顺序：场地平整→防、排水措施→放线、定桩位、复核、验收→人工挖孔、绑扎护壁钢筋、支护模板、浇捣护壁混凝土（按节循环作业，直至设计深度）→桩底扩孔→全面终孔验收→清理桩底虚土、沉渣及积水→放置钢筋笼→浇筑桩身混凝土→检测和验收。安全措施：施工人员进入孔内必须戴安全帽；孔内有人时，孔上必须有人监督防护；护壁要高出地面150～200mm，1.0m范围内不得堆土；孔周围设置0.8m高的安全防护栏杆，每孔要设置安全绳及安全软梯；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并有保险装置，不得使用麻绳；孔下照明要用安全电压；使用潜水泵，而且必须有防漏电装置；每日开工前应检测井下的有毒有害气体，并应有足够的安全防护措施； 谢谢！！！！'