地基加固及深基础工程.ppt

第二章地基与基础工程 地基加固处理预制桩施工灌注桩施工其它深基础施工 引言 一般工程结构宜采用天然地基 其造价低 施工简便 当天然地基土层软弱时 需要进行人工加固处理 当软土层过厚 建筑物荷载大或对变形和稳定要求高时 则可采用深基础 方法 机械碾压 换土垫层 强夯 深层搅拌 堆载预压 砂桩挤密 硅化法等 深基础 桩基 地下连续墙 墩式基础 沉井等 1 建筑物的下沉 1 比萨斜塔 第一节地基加固处理 一 地基加固的原理原理 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 拟订地基加固方案应遵循的原则 考虑地基与上部结构共同工作 从地基处理 建筑 结构设计和施工方面均采取相应措施进行综合治理 而不能单纯对地基进行加固处理 一 地基加固的原理 3 综合治理措施 围绕不均匀沉降的治理 改变建筑体形 简化建筑平面调整荷载差异合理设置沉降缝 沉降缝宜设置在 地基不同土层的交接处 或同一土层厚薄不一处 建筑平面的转折处 荷载或高度差异处 建筑结构或基础类型不同处 分期建筑的交界处 过长房屋的适当部位 3 综合治理措施 采用轻型结构 柔性结构加强房屋的整体刚度 如横墙承重 设圈梁 减小房屋长高比 采用筏板基础 对基础进行移轴处理 减小荷载偏心距正确安排施工顺序和施工进度 先施工重 高的建筑 后施工轻 矮的建筑 对软土地基放慢施工速度 使其能排水固结 提高承载力 一 地基加固的原理 二 地基加固的方法 地基加固的方法 挖 填 换 夯 挤 压 拌 挖 挖去软土层 将基础埋置在承载力大的土层上 适用于软土层不厚的情况 填 在软土层上回填一层一定厚度的好土 以提高地基承载力 适用于软土层很厚 而又需要大面积对地基进行加固处理的情况 换 即换土垫层法 挖去软土 填以人工填筑的垫层作持力层 以提高地基承载力 适用于软土层较厚 而仅需对局部地基进行加固的情况 优点 就地取材 施工简便 工期短 造价低 二 地基加固的方法 夯 用打夯机具或工具夯击土壤 排除土壤中的水分 加速土壤的固结 以提高土壤的密实度和承载力 压 利用压路机 羊足碾 轮胎碾等机械碾压地基土壤 使地基压实 排水 固结 或用预压固结法 即在地基范围的地面上堆置重物预压一段时间 使地基压实 提高承载力 6 挤 用带桩靴的工具式桩管打入土中 挤压土壤形成桩孔 然后拔出桩管 再在桩孔中灌入砂石或素土 石灰 灰土等填充料进行捣实 而达到挤紧土壤 提高地基承载力的目的 因此 也称为挤密桩 7 拌 用深层搅拌法或旋喷法加固地基 二 地基加固的方法 第一节概述 一 深基础的类型桩基础墩基础地下连续墙沉井基础沉箱基础 二 桩基础的组成与种类1 组成 若干根桩承台 承台梁 2 种类1 按受力性质分 摩擦桩端承桩抗拔 浮 桩 2 按材料分 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 按制作方法分 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 桩侧或桩内 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 灌注桩按成孔方法 钻孔法 一般土层沉管法 土质差 水位高爆扩法 土质好 粘性 无地下水人工挖孔法 桩径大 土较好 第二节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 洒水养护 7d 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 2 合理吊点 正负弯矩值相等则均小 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 1 桩锤 落锤 构造简单 使用方便 锤高可调 效率低 桩损大 锤重0 5 1 5t 动力卷扬机 人 柴油锤 导杆式 筒式 构造简单 使用方便 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 构造复杂 造价高 油气二压施加压力过程长 贯入度大 单动汽锤工作原理图 双动汽锤工作原理图 导杆式柴油锤工作原理图 筒式柴油锤工作原理图 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 宜重锤低击 类型选择 型号选择 1 依单桩设计荷载计算冲击能E E 0 025P2 依E及资料初选桩锤重量 3 验算适用系数K K 锤总重M 桩重C E选 5 3 5 2 4 验算合宜系数 M C 1 2 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 4 进行打桩试验 2根 检验工艺 设备是否符合要求 打桩顺序 1 当桩中心距 4倍桩径时 可 自中间向四周环绕或放射打 由中心向两侧对称打 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 避免入土深度不一 导致不均匀沉降 难打易碎 邻桩移位倾斜 2 打桩工艺 工艺顺序 设置标尺 桩架就位 吊桩就位 扣桩帽 落锤 脱吊钩 低锤轻打 正式打 接桩 截桩 静 动载试验 承台施工 要点 采用重锤低击 开始要轻打 注意贯入度变化 做好打桩记录 编号 每米锤击数 桩顶标高 最后贯入度 如遇异常情况 贯入度剧变 桩身突然倾斜 位移 回弹 桩身严重裂缝或桩顶破碎 暂停施打 与有关单位研究处理 3 质量要求 1 满足承载力要求 端承桩 控制最后贯入度为主 参考标高 摩擦桩 控制沉桩标高为主 参考最后贯入度 2 偏差 桩位偏差 排桩 偏轴 100 顺轴 150mm 群桩 1个桩径或边长 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 第三节混凝土灌注桩施工 灌注桩是直接在桩位上成孔 然后在孔内灌注混凝土而成的桩 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 爆扩成孔的灌注桩和挖孔灌注桩 第三节混凝土灌注桩施工 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 施工后需要一定的养护期 不能立即承受荷载 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 400 600短 钻杆长3 5m 300 400钻扩机 用于扩底桩 在桩底部用扩孔刀片切削扩孔 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 土质差 有振动 间距小时 间隔钻孔制作 软塑土层 含水量大 用疏纹叶片钻杆 速度快 可塑 硬塑粘土 含水量较小的砂土 用密纹叶片钻杆 及时灌注混凝土 防止孔壁坍塌 浇混凝土时放护筒 混凝土坍落度5 9cm 每层浇筑高度 1 5m 3 质量要求 偏差要求 位置偏差 70 150mm 垂直度偏差 1 孔底虚土厚度 端承桩 100mm 摩擦桩 300mm 避免出现缩径和断桩 二 泥浆护壁成孔 用于有地下水 特点 用泥浆保护孔壁 防止塌孔 并携带排出土渣成孔 适用于有地下水的土层 1 成孔机械冲抓钻冲击钻潜水电钻回转钻 回转钻机成孔 原理 由动力装置带动钻机回转装置转动 再由其带动带有钻头的钻杆向下移动 钻头切削土壤 根据泥浆循环方式的不同 分为正循环回转钻机和反循环回转钻机 正循环 压浆冲渣 泥浆上翻携渣 出渣反循环 抽渣浆 新泥浆流入孔内携渣 出渣 冲击钻成孔 用于岩土层中成孔 施工时将钻头提升到一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层 然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆 见下页图 冲击钻作业示意图 潜水钻机成孔 潜水钻机是一种旋转式钻孔机械 其动力装置 变速机构和钻头连在一起 可以放到孔内的地下水中成孔 用正循环工艺排出土渣 见下页图 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1 2个溢浆口 埋入土中 1m 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 3 水下灌注要求 混凝土 C20 坍落度16 22cm 骨料粒径 30mm 导管最大外径比钢筋笼内径小100以上 钢筋的混凝土保护层厚度 50mm 混凝土垫块 球塞以上导管和料斗内混凝土量能保证埋管500 600mm后剪断球塞吊绳 铅丝 提管时保证混凝土埋入 1m 球塞 吊绳 砼 泥浆 100 砼将导管包裹住 二 套管成孔灌注桩 1 原理 利用锤击打桩法或振动打桩法 将带有混凝土桩靴或者活瓣式桩靴的钢管沉入土中 然后灌注混凝土并拔出钢管而成桩 利用锤击沉桩设备沉管 拔管时 称为锤击灌注桩 利用激振器的振动沉管 拔管时 称为振动灌注桩 二 套管成孔灌注桩 1 优点 能在土质很差 地下水位很高时施工 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 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 就位 沉入 浇筑 成型 边拔边浇 放入钢筋笼继续浇筑 钢筋混凝土桩尖 钢管活瓣桩尖 5 提高桩身质量和承载力的方法锤击沉管灌注桩 采用复打扩大灌注桩复打法 单打时不放钢筋笼 混凝土初凝前原位打入 插筋灌注 向四周挤压混凝土扩大桩径振动沉管灌注桩 单振法 灌满混凝土后 每原位振动5 10s 再上拔0 5 1m 复振法 同复打法 反插法 灌满混凝土后 先振动再开始拔管 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 浇筑混凝土 炸药用量 依扩大头直径及土质而定 可用计算 试验 查表三法 内容 爆桩孔爆扩大头 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 人工挖孔灌注桩特点 人工挖土成孔 灌注混凝土而得优点 单桩承载能力大 受力性能好 质量可靠 沉降量小 施工操作简单 无需大型机械设备 无振动 噪声 无污染 在荷载大的重型结构和超高层建筑深基础中广泛应用 安全要求 护壁 排水 通风 联络 照明 防坠落 人员上下 大直径扩底桩 护壁构造示意 第四节其它深基础施工 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 分类 旱地施工 水中筑岛施工和浮运施工 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形或方形井筒 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 四 围堰 围堰 筑岛 水浅 流速缓 河床不透水船水中支架分类 按材料和构造分有土围堰 土袋围堰 单行板桩围堰 双行板桩围堰 木桩土围堰 竹笼 钢板桩 见下页图 概念 围堰属于临时性结构 其主要