深基础工程及地基处理.ppt

第二章 深基础工程及地基处理,在土建、交通、水利工程中，当天然的地基的强度和变形不能满足工程要求时，需要对地基进行人工处理，以满足工程建设的需要，保证建筑安全可靠。地基处理方法众多，对每一个具体的工程往往都有其特殊性。常用的地基处理方法有：排水固结法，振密、挤密法，置换及拌入法，灌浆法，加筋法和托换法等当作为地基的土层软弱，建筑物对其变形与稳定要求较高时，就必须采用深基础。常见的深基础有：桩基础，沉井基础，沉箱基础，地下连续墙等,概述,桩基础的分类： 按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩，也有采用木、组合材料的桩 桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩；后者又分为端承桩、摩擦端承桩。摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩桩顶荷载则主要由桩侧阻力承受。端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受； 摩擦端承桩桩顶荷载则主要由桩端阻力承受。,桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。 沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入（或静压）的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩 属于挤土桩。 冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土 管桩、 H 型钢桩、敞口钢管桩等属 于部分挤土桩；干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。 按桩的施工方法，可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。灌注桩。根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。,2.1 预制混凝土桩施工,2.1.1桩的预制、起吊、运输、堆放 桩的预制 场地压实、平整场地地平作三七灰土或浇筑混凝土支模绑扎钢筋骨架、安设吊环浇筑混凝土养护至百分之30强度拆模支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋浇筑间隔桩混凝土同法间隔制作第二层桩养护至70%强度起吊达100%强度后运输。 桩的起吊 桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。吊点应符合设计要求，一般吊点的设置如下图所示。,桩的吊点位置图,桩的运输 打桩前，桩从制作处运到现场前备打桩，并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨小平台车运输。 桩的堆放 堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，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。,2.1.2打桩设备 多能桩架,履带式桩架,2.1.3锤击沉桩施工方法 桩锤 桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，力求采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤重可根据土质、桩的规格等参考下表进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。,锤重选择表,锤击沉桩施工方法 打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过0.5%，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有510mm的间隙，以防损伤桩顶。 打桩开始时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。,如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。 多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1桩长。 打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。,2.1.4 静压力桩施工 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。 静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN，如下图示。,1操纵室；2电气控制台；3液压系统；4导向架；5配重；6夹持装置； 7吊桩把杆；8支腿平台；9横向行走与回转装置；10纵向行走装置；11桩,液压式静力压桩机,液压式静力压桩机,2.2 混凝土、钢筋混凝土灌注桩施工,灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼并灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，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。但其操作要求严格，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。根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺,2.2.1泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎 ( 砾 ) 石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层，冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。,泥浆护壁成孔灌注桩施工现场,泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺 埋设护筒 护筒是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具，其保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头，防止踏孔德作用。 泥浆制备 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。 成孔方法 泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法a、冲抓锥成孔法b和潜 水电钻成孔法c三种(下图）。,b,a,a,c,安放钢筋笼 浇注水下混凝土 浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为当混凝土直接与水接触穿过水层时，骨料和水泥很快将产生分离，骨料很快沉入水底，而水泥在较长时间内呼吁悬浮状态，当其下沉时，已凝结硬化。因此水下混凝土的浇注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有：导管、漏斗和储料斗、 隔水塞。,2.2.2干作业成孔灌注桩 在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进。在可塑或硬塑粘土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢地均匀地钻进。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。钻进速度应根据电流值变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。,2.2.3套管成孔灌注桩 工艺流程 套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴（左图）的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。右图为沉管灌注桩施工过程示意图。,活瓣桩尖 1桩管；2锁轴；3活瓣,沉管灌注桩施工过程 a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土； d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩,沉管的方法 锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在一垂直线上，套管偏斜不大于0.5%时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，观察后如无偏移，才正常施打，直至符合设计要求的贯入度或沉入标高，并检查管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。,振动沉管 振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管，其设备见下图。施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中,沉管灌注桩设备,1滑轮组；2振动器；3漏斗；4桩管；5吊斗； 6枕木；7机架；8拉索；9架底；10卷扬机,沉管灌注桩,2.2.4人工挖孔灌注桩 施工机具 垂直运输工具：单轨电动葫芦配提升金属架与轨道，活底提土吊桶。 排水机具：潜水泵。 通风设备：鼓风机和送风管。 挖掘工具：镐、锹、土筐等。 此外，还有井内外照明，电您等设备,施工工艺 按设计图纸放线、定桩位。 开挖场。 支护模板 在模板顶放置操作平台。 浇筑护壁混凝土。 拆除模板继续下一段的施工。 安放钢筋。 排除孔底积水。,2.2.5 桩基验收 验收内容 验收桩基工程，应该验收是否符合设计要求和施工质量验收规范的规定，在验收前，不得切去混凝土预制桩和灌注桩。工程桩应该进行承载力检验。桩身质量应该进行检验。 验收时应该提交下列资料 工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用通知单等 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核验证单； 制作桩的材料试验记录、成桩质量检查报告； 单桩承载力检查报告； 基坑挖至设计标高的基础竣工平面图及桩顶标高图,2.3 地及处理方法,高压喷射处理方法 高压喷射处理方法：就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液或水成为200Mpa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体。 高压喷射注浆法的工艺类型及特点 施工工序 效果检验,振冲法 振冲挤密机理与施工工艺 振冲置换 深层搅拌法 深层搅拌法是利用水泥、石灰等材