《地基基础和地下空间工程技术》课件

1、长沙理工大学 张宏 电话Q:460013585,建筑业新技术 地基基础与地下空间工程技术简介,注浆技术在建筑工程中的应用,1.注浆技术的研究领域 1）注浆理论的研究； 2）注浆工艺流程的研究； 3）注浆材料的研究。,2.注浆技术的应用领域 1）各种地下空间工程掘进中围岩的注浆处理； 2）基桩工程后注浆技术及缺陷桩处治； 3）边坡工程注浆处理； 4）水电工程大坝注浆； 5）矿山防治水处治； 6）地基处理。,基桩缺陷处理实例,某海湾大桥断桩处理,工程概况：13号墩为北航道桥南侧过渡墩，其基础采用8根直径250cm钻孔灌注桩，设计桩长96.0m，桩底标高-97.0m，桩顶标

2、高-1.0m，施工平台顶面标高+7.0m，桩基钢筋笼内径（加劲箍）224cm。桩基在-67.0-63.0m范围内存在缺陷（断桩）。该图为超声波法检测阴影图。,A-C 剖面 B-D 剖面 缺陷段CT检测检图,缺陷段钻孔抽芯芯样照片,旋喷桩与桩身钻孔平面布置图,旋喷桩与桩身钻孔立面布置图,处理后7天超声波阴影图,补注后7天超声阴影图,处理后抽芯芯样照片,湘江某大桥基桩处理,其它工程项目的应用,青岛海湾大桥缺陷桩处理 内蒙古巴彦淖尔盟沙漠基桩缺陷处理 湖南省江永县铜山岭有色金属矿帷幕注浆工程 湘江枢纽帷幕注浆工程 某大桥基桩处理围堰止水工程 南宁市城市轻轨车站（广西大学站）基坑工程背后注浆止水,(1

3、)灌注桩后注浆技术的概念 灌注桩后注浆（post grouting for cast-in-situ pile,简写PPG）是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小沉降。灌注桩后注浆是一种提高桩基承载力的辅助措施，而不是成桩方法。后注浆的效果取决于土层性质、注浆的工艺流程、参数和控制标准等因素。,1.灌注桩后注浆技术,(2)灌注桩后注浆技术的基本原理 灌注桩后注浆提高承载力的机理：一是通过桩底和桩侧后注浆加固桩底沉渣（虚土）和桩身泥皮，二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入

4、（粗颗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增大桩侧阻力和桩端阻力，提高单桩承载力，减少沉降。,在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40% 120%，粗粒土增幅高于细粒土，桩侧、桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减小30%左右。可利用预埋于桩身的后注浆钢导管进行桩身完整性超声检测，注浆用导管可取代等承载力桩身纵向钢筋。,(3)灌注桩后注浆工法要点 1. 桩底后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置，对于dl000mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于d600mm的桩，可设置1根；对于1000mmd2000mm的桩，宜对称设置34根； 2. 管阀应能承受1M

5、Pa以上静水压力；管阀外部保护层应能抵抗砂、石等硬质物的刮撞而不至使管阀受损；管阀应具备逆止功能。 3. 浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱和土宜为0.50.7，对于非饱和土宜为0.70.9(松散碎石土、砂砾宜为0.50.6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂；地下水处于流动状态时，应掺入速凝剂； 4. 桩底注浆终止工作压力应根据土层性质、注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土、粉土，宜为510Mpa；对于饱和土层宜为1.56Mpa，软土取低值，密实粘性土取高值；桩侧注浆终止压力宜为桩底注浆终止压力的12； 5. 注浆流量不宜超过75Lmin： 6. 单桩注浆量的设计主要应考虑桩的直径

6、、长度、桩底桩侧土层性质、单桩承载力增幅、是否复式注浆等因素确定。,(4)承载力估算,Lj后注浆非竖向增强段第j层土厚度； Lgi后注浆竖向增强段内第i层土厚度：对于泥浆护壁成孔灌注桩，当为单一桩端后注浆时，竖向增强段为桩端以上12m；当为桩端、桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩端以上12m与各桩侧注浆断面以上12m之和，重叠部分应扣除；对于干作业灌注桩，竖向增强段为桩端以上、桩侧注浆断面上下各6m； qsik、qsjk、qpk分别为后注浆竖向增强段第i土层极限侧阻力标准值、非竖向增强段第j土层极限侧阻力标准值、极限端阻力标准值； si、 p分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数。 si=1.22.0

7、； p= 1.23.0，细颗粒土取低值，粗颗粒土取高值。,灌注桩经后注浆处理后的单桩极限承载力，应通过静载试验确定，在没有地方经验的情况下，可按下式预估单桩竖向极限承载力标准值。,(1)施工工艺 1. 螺旋钻机就位； 2. 启动马达钻孔至预定标； 3. 砼泵将搅拌好的砼通过钻杆内管压至钻头底端，边压砼边拔管直至成素砼桩； 4. 将制作好的钢筋笼与钢筋笼导入管连接并吊起，移至已成素砼桩的桩孔内； 5. 起吊振动锤至笼顶，通过振动锤下的夹具夹住钢筋笼导入管； 6. 启动振动锤通过导入管将钢筋笼送入桩身砼内至设计标高； 7. 边振动边拔管将钢筋笼导入管拔出，并使桩身砼振捣密实。,1.2 长螺旋钻孔压

8、灌桩技术,其施工流程如图所示。与该施工工艺配套的主要施工设备包括长螺旋钻机、砼输送泵、钢筋笼导入管、夹具、振动锤。长螺旋钻机、砼输送泵）采用目前市场上常规型号的机械设备，其动力性能和砼输送泵功率的选择根据桩径及桩长确定。,(2)关键技术 1. 长螺旋钻孔泵送砼成桩技术 2. 振动锤及夹具 3. 钢筋笼导入管 4. 导入管与钢筋笼的连接方式 长螺旋水下成桩工艺与设备施工便捷、无泥浆或水泥浆污染、噪音小、效率高、成本低，是一种很好的灌注桩施工方法。该工法施工的单桩承载力高于普通的泥浆护壁钻孔灌注桩，成桩质量稳定。与泥浆护壁钻孔灌注桩相比，该工法的施工效率是其施工效率的45倍，施工费用是其施工费用的

9、72%，节约费用约28%；与长螺旋钻孔无砂砼桩相比，该工法的施工效率是其施工效率的1.21.5倍，施工费用是其施工费用的51%，节约费用约49%。 钢筋笼导入管与钢筋笼巧妙连接，将激振力传至钢筋笼底部，通过下拉力有效地将钢筋笼下至设计标高。钢筋笼导入管的振动，使桩身砼密实，桩身砼质量更有保证。,(3)技术指标 1混凝土中粗掺加粉煤灰或外加剂，每方混凝土的粉煤灰掺 量宜为7090kg。 2骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm。 3 混凝土塌落度宜为180220mm。 4 提钻速度：宜为1.21.5m/min。 5长螺旋钻孔压灌桩的充盈系数宜为1.01.2。 6 桩顶混凝土超灌高度不宜小

10、于0.30.5m。 7 钢筋笼插入速度宜控制在1.21.5m/min。 设计施工可依据现行建筑桩基技术规范JGJ94进行。 (4)适用范围 适用于地下水位较高，易塌孔，且长螺旋钻孔机可以钻进的地层。,(1) CFG桩的技术要点 水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合形成的高粘结强度桩（以下简称CFG桩），通过在建筑物基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。 CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土和自重固结完成的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。采用CFG桩复合地基对建筑物进行地基处理

11、设计时，除满足复合地基承载力和变形条件外，还要考虑以下诸多因素进行综合分析，确定设计参数： 1）地基处理目的 2）建筑物结构布置及荷载传递 3）场地土质变化 4）施工设备和施工工艺 5）场地周围环境,1.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术,(2)设计流程 CFG桩复合地基设计 主要确定5个参数，分别 为： 1）桩长l； 2）桩径d； 3）桩间距； 4）桩体强度； 5）褥垫层厚度及材料。 设计程序如图所示。,(3)承载力计算 CFG桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时按下式估算：,(4)沉降计算 地基处理后的变形计算应按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍，,复合地基的变形计算经验系数应根据地区沉降观测资料统计确定，无经验资料时可采用表中数值。,：为变形计算深度范围内压缩模 量的当量值。,1.