《土木工程施工》课件第2章桩基础工程

第二章地基处理与桩基础工程,第一节地基处理地基处理就是按照上部结构对地基的要求，对地基进行必要的加固或改良，提高地基土的承载力，保证地基稳定，减少房屋的沉降或不均匀沉降，消除湿陷性黄土的湿陷性，提高抗液化能力等。常用的人工地基处理方法有换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩挤密、深层搅拌、堆载预压、化学加固等方法。,1、适用：当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱地基。2、方法：换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等，再分层夯实后作为地基的持力层。3、换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层、碎(砂)石垫层等。,一）换土垫层法,图1地基用换填法处理,1)灰土垫层：灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积比配合的石灰和粘性土拌合均匀后，在最优含水率情况下分层回填夯实或压实而成。适用于地下水位较低，基槽经常处于较干燥状态下的一般粘性土地基的加固。2)砂垫层和砂石垫层：砂垫层和砂石垫层是将基础下面一定厚度软弱土层挖除，然后用强度较高的砂或碎石等回填，并经分层夯实至密实，作为地基的持力层，以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。,1)重锤夯实法：重锤夯实是用起重机械将夯锤提升到一定高度后，利用自由下落时的冲击能重复夯打击实基土表面，使其形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。适用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的加固处理。2)强夯法：强夯法是用起重机械将重锤(一般830t)吊起从高处(一般630m)自由落下，对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粘性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。强夯所产生的振动和噪声很大，对周围建筑物和其他设施有影响，在城市中心不宜采用。,二）夯实法,1)灰土挤密桩：灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中，侧向挤密土体形成桩孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2:8或3:7灰土并夯实而成，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。适用于处理地下水位以上、天然含水量1225、厚度515m的素填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基等。,三）挤密桩施工法,2)砂石桩：砂桩和砂石桩统称砂石桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或砂卵石(或砾石、碎石)挤压入土孔中，形成大直径的由砂或砂卵(碎)石所构成的密实桩体。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，起到挤密周围土层、增加地基承载力的作用。,3)水泥粉煤灰碎石桩：水泥粉煤灰碎石桩(CementFly-ashGravalPile)简称CFG桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。,为了使桩共同工作，变形协调，基础下面要设置一定厚度的砂石料垫层使地基土能够有效的分担外荷载，垫层厚度一般为100300mm。,1)振冲法：振冲法，又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料，借振冲器的水平及垂直振动，振密填料，形成的砂石桩体与原地基构成复合地基，以提高地基的承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种快速、经济有效的加固方法。振冲桩适用于加固松散的砂土地基。,四）深层密实法,2)深层搅拌法深层搅拌法是利用水泥浆做固化剂，采用深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂充分拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使之凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。深层搅拌法适于加固较深、较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和承载力不大于0.12MPa的饱和粘土和软粘土、沼泽地带的泥炭土等地基。,砂井堆载预压是在含饱和水的软土或杂填土地基中用钢管打孔，灌砂设置一群排水砂桩(井)作为竖向排水通道，并在桩顶铺设砂垫层作为水平排水通道，先在砂垫层上分期加荷预压，使土中孔隙水不断通过砂井上升至砂垫层，排出地表，从而在建筑物施工之前，地基土大部分先期排水固结，减少了建筑物沉降，提高了地基的稳定性。适用于处理深厚软土和冲填土地基，多用于处理机场跑道、水工结构、道路、路堤、码头、岸坡等工程地基，对于泥炭等有机质沉积地基则不适用。,五）预压法砂井堆载预压法,图5砂井排水加固地基,第二节桩基础工程,一桩基概述一）桩的作用1将建筑物上部荷载直接传到深层的持力层；2使软土挤密减少建筑物的沉降；3减少土的开挖量，土壁支撑和排水设施等。,二）桩的分类1根据受力的不同1）端承桩：力主要由桩端承受2）摩擦桩：力由桩与其周围土的摩擦力来承受。2按制作方式：1）预制桩2）灌注桩3按桩的材料：1）木桩；2）钢桩；3）砼桩；4）钢筋砼桩；5）砂桩；6）灰土桩等,二钢筋砼桩预制桩的施工一）桩的预制1制作1）钢筋骨架的形成主筋箍筋之间应焊接或绑扎好；主筋采用对焊或搭接焊，接头错开50%，桩的顶部应加钢筋网片，桩尖应加一根钢筋外露50100mm，以起导向作用（如下图示）,2）制作（1）方法：并列法；间隔法；重叠法；翻模法。（2）注意问题：砼必须一次浇注完毕，养护不得少于7天，表面应平整不出现蜂窝麻面掉角，尺寸应符和设计要求。,间隔法,并列法,重叠法,2桩的起吊及运输1）起吊强度达到设计70%后才能起吊，达到100%后才能运输。2）起吊点的确定利用正负弯矩相等的原则确定一点吊,二点吊三点吊L为桩的长度,二）桩的打入1、打桩的准备工作1）打桩前应作好场地的清理和平整工作。2）放线确定桩位。2、打桩顺序的确定1）由于桩入土后对其周围的土体有挤压作用，对打桩身和周围建筑物有影响，所以应确定打桩的顺序。2）常见的几种打桩顺序及其对土体的影响（1）自一边向另一边走排打,（2）自中央向周边打（3）分段打3、打桩1）打桩的方法及设备（1）方法：锤击沉桩，震动沉桩，静力压桩，水冲沉桩（2）锤击沉桩桩锤：落锤，气锤，柴油锤，震动锤,桩架作用是吊桩就位，固定桩位，承受桩锤和桩的重量，在打桩的过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能沿着所要求的方向冲击桩体。,2）打桩工艺（1）吊桩就位桩架就位桩就位（桩尖对位）套桩帽落锤。（2）打桩先用小落距（0.50.8m)轻击，使桩入土约12米后检查桩尖，若不发生偏移，增大落距，进入正常的打桩。打桩中注意以下现象A桩锤的回弹情况；B贯入度的变化；C桩顶是否有打坏或打斜的现象；D送桩；接桩，截桩。3）打桩质量控制（1）满足最后贯入度的要求（对端承桩重点控制）（2）桩尖入土应达到设计的标高（对摩擦桩重点控制）（3）桩的平面位置及垂直度的偏差应在容许范围内,案例:打桩,该工地位于汉口京汉大道公安路口。据施工人员讲，当日凌晨6时许一台打桩机在钻孔时突然遇到硬物的阻力。挖出后不禁吓出一身冷汗，硬物竟是半人多高的大炸弹。拆弹专家介绍，这是一枚未爆的航空炸弹，重约200磅，引爆装置已脱落。该地段原是老汉口的铁路运输线，可能是当年日军炸铁路时空投的。,案例:2004.10.7日上午，在汉口某建筑工地上，打桩挖出一枚长约1米的大型炸弹。,平面偏差不得大于100150mm，垂直度1%桩长或不超过1/31个桩径或边长。（4）验收桩基时应交的资料桩位测量放线图；工程地质报告；材料实验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的实验报告。,三）静力压桩法,1)静力压桩的施工一般采取分段压入，逐段接长的方法。施工程序为：测量定位压桩机就位吊桩插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩终止压桩切割桩头。,2)压桩时，用起重机将预制桩吊运或用汽车运至桩机附近，再利用桩机自身设置的起重机将其吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，即可开动压桩油缸。先将桩压入土中1m左右后停止，矫正桩在互相垂直的两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸程动作，把桩压入土层中。伸长完后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程。重复上述动作，可实现连续压桩操作，直至把桩压入预定深度土层中。,图静力压桩1活动压梁；2油压表；2桩帽；4上段桩；5下段桩；6加压滑轮组；7桩架；8加重物仓；9卷扬机；10底盘；11-轨道,3)压同一根(节)桩时应连续进行。4)在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。5)当压力表数值达到预先规定值，便可停止压桩。,三、砼灌注桩施工一）特点（与预制桩相比较）1桩在一定范围内可任意取定，可作成直径大深度深的桩，承载力高。2施工中对周围环境影响小。3施工中，操作要求严格，质量控制难度大，施工周期长。二）分类（按成孔方法）1钻孔灌注桩2人工挖孔灌注桩3沉管灌注桩4钻扩或爆扩灌注桩,三）钻孔灌注桩施工1机械的选择螺旋钻机：用于地下水位以上，直径300500mm最大直径可达800，深812m。,潜水钻机：一般条件下都可使用，直径一般1000，深度可达2030m，最深可达50m。,图6干作业成孔机成桩工艺（a）螺栓钻机成桩工艺；（b）空转清土；（c）放入钢筋骨架；（d）灌注混凝土,2施工工艺1）埋设护筒：用48mm厚的钢板制作，埋入深度一般11.5m。作用：定位保护孔口，存储泥浆使其高于地下水位。2）泥浆护壁钻孔：泥浆相对密度1.11.15,主要作用:护壁防止塌孔,携渣,润滑钻头降低发热。3）清孔：端承桩沉渣50mm，两者兼有100mm，摩擦桩300mm。4）落放钢筋骨架5）浇注混凝土：一般采用导管法，混凝土应连续浇注，保证导管始终埋在混凝土中，同时应留试块。,施工过程示意图,3施工中常见的问题1）护筒冒水2）钻孔倾斜3）孔壁塌陷和紧缩4）夹层或软弱层。四）人工挖孔灌注桩1特点单桩承载力高，受力性能好。设备简单，现场干净，可多目标施工，噪音少，质量易保证。2施工机具电动葫芦，提土桶，潜水泵，鼓风机和输风管，照明设施，对讲机点铃等。3施工工艺1）放线定桩位；,图8人工挖孔桩示意图1-护壁；2主筋；3-箍筋；4地梁；5-桩帽,2）开挖桩孔：分段开挖，一般取0.51米一段；3）支设护壁模板；4）浇注护壁混凝土：第一段高出地面150200mm，起护壁与防水的双重作用；5）拆除模板继续下段施工；6）清孔与验孔；7）落放钢筋；8）浇注混凝土。,分段开挖成孔,4施工中应注意的事项1）保证成孔的质量：平面位置，垂直度，孔径，孔底层情况；2）防止土壁坍塌及流砂事故；3）保证钢筋的保护层及混凝土的浇注质量；4）必须制订切实可行的安全措施。,五）套管成孔灌注桩1含义：用锤击或振动的方法，将带有预制混凝土桩尖或钢活瓣桩尖的钢套管沉入土中，待沉到规定的深度后，立即在管中浇注混凝土，随后拔出钢套管，并利用拔管时的冲击或振动使混凝土捣实而形成的桩，故又称沉管或打拔灌注桩,2特点：1）施工设备简单，桩长可随实际地质条件确定，经济效果也好，有地下水流砂淤泥土的条件优先使用2）单桩承载能力低，在软土中易产生颈缩，施工过程中有挤土振动和噪音,分类：锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩,预制桩靴,活瓣桩靴,4锤击沉管灌注桩施工1）工艺过程：安装架桩架就位沉钢套管吊钢筋笼浇砼拔管2）沉管的几种方法单打法复打法反插法3)砼的质量要求坍落度80100mm，当小于40mm时应分层捣实,4）施工中常见的问题及处理方（1）有隔层：原因：由于管径小，砼骨料大，和易性差拔管速度过快造成措施：控制砼的坍落度57cm骨料直径3cm，拔管速度2m/min（2）断桩：原因：桩中心距过近，打邻近桩时受挤压，隆起产生上拔力。软硬土层中间传递水平变形大小不同，产生水平剪力，砼终凝不久受振动。处理：应将断桩拔出，增大面积，加箍后重浇砼，施工中采用跳打