土木工程施工教案精品课程第二章地基处理与桩基工程139541.docx
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1、第二章地基处理与桩基工程 教学目的:通过本章学习使学生掌握预制桩和灌注桩等二种主要的桩基础的施工工艺流程。教学要求:1.了解各种地基处理方法、原理及施工工艺;了解钢筋混凝土预制桩的预制、起吊、运输及堆放方法。2.熟悉土土预制桩桩、灌注注桩质量量检验标标准。3.掌握锤锤击法施施工的全全过程和和施工要要点(打打桩设备备、打桩桩顺序、方方法和质质量控制制);泥浆护护壁灌注注桩和干干作业成成孔灌注注桩的施施工要点点;套管管成孔灌灌注桩施施工工艺艺和质量量控制方方法。教学重点:钢筋混混凝土预预制打入入桩的施施工;灌注桩桩(钻孔孔灌注桩桩、挖孔孔灌注桩桩、套管管成孔灌灌注桩)施施工工艺艺回填土土施工方方法
2、及质质量检验验标准。教学难点:钢筋混混凝土预预制桩沉沉桩工艺艺及质量量控制方方法;灌灌注桩施施工工艺艺、常见见质量缺缺陷及预预防处理理。教学方式:讲授法法参考资料:1.毛鹤鹤琴土木工工程施工工(第22版)武汉:武汉工工业大学学出版社社,20004 2.重庆大大学、同同济大学学、哈尔尔滨工业业大学土木工工程施工工(上、下下册). 北京京:中国国建筑工工业出版版社,2200333.赵世强强土木工工程施工工实习手手册北京:中国建建筑工业业大学出出版社,2200334.姜卫杰杰土木木工程施施工学学习指导导武汉:武汉工工业大学学出版社社 ,220000教学过程及及内容:2.1 地地基加固固处理2.1.1
3、1 地基基加固的的原理:1.原因:工程结结构的荷荷载较大大,地基基土质又又较软弱弱的,不不能作为为地基。2.原理:将土质质由松变变实,将将土的含含水量由由高变低低。3.方法:机诫碾碾压法、重重锤夯实实法、挤挤密法、化化学加固固法、预预压固结结法、深深层搅拌拌法。4.目的:提高地地基的抗抗剪强度度;降低低地基的的压缩性性;改善善地基的的透水性性;改善善地基的的动力特特性; 改善特特殊土的的不良特特性。5.措施:改变建建筑体形形,简化化建筑平平面;调调整荷载载差异;合理设设置沉降降缝;采采用轻型型结构、柔柔性结构构;加强强房屋的的整体刚刚度;对对基础进进行移轴轴处理,当当偏心荷荷载较大大时,可可使
4、基础础轴线偏偏离柱的的柱线整整体刚度度;施工工中正确确安排施施工顺序序和施工工进度。 2.1.22 地基基加固的的方法 换填“挖”挖去去软土,把把基础埋埋置在承承载力大大的基岩岩或坚硬硬的土层层中(软软土层不不厚时用用)。“填” 当当软土层层很厚,而而又需大大面积对对地基进进行加固固处理时时,可直直接回填填一层好好土(一一定厚度度),提提高地基基的承载载能力,减减小软土土层的承承压力。“换”挖与填相结合,即换土垫层法,此法适用于软土层较厚,而仅对局部地基进行加固处理。例如:砂垫垫层做法法 宽度的确确定: =BB+2HH*taan材料要求求: 连连砂石:石500, 最大粒粒径550mmm施工方法
5、法:质量检检查:深层密实实: 采用爆爆破、强强夯、挤挤压、振振动等方方法,使使地基土土在较大大深度范范围内得得到密实实。()爆破破法:是是将炸药药放在地地面深处处,爆炸炸产生的的高强压压力波使使土的疏疏松结构构液化,形形成密实实结构(国国外用)。 ()强夯夯法: 将几十十吨的重重锤,从从几十米米的高处处自由落落下,对对土进行行强力夯夯实。来来源于重重锤夯实实,但不不同于重重量锺夯夯实,承承载能力力提高225倍压缩缩性,加加固影响响深度可可达300m。 强夯加固机机理: 动力密实、动动力固结结、动力力置换。、挤密法法:是以振动、冲冲击或带带套管等等方法成成孔,然然后向孔孔内填入入砂、石石、土(或
6、或灰土、工工灰)、石石灰或其其它材料料,再加加以振实实而直径径较大的的桩体的的方法。挤密桩属属柔性桩桩()分类类.碎(砂砂)石桩桩; 方方法 :用振振动、冲冲击或水水冲等方方式在软软弱地基基中成孔孔,再将将碎石或或砂压入入孔中,形形成较大大直径的的密实桩桩体。 加加固原理理:对松松散砂土土:挤密密作用,排排水减压压作用,砂砂基预震震效应;对粘性性土:置置换、排排水固结结、垫层层。、石灰桩桩:分类:灰灌灌入法(石石灰桩法法)、粉粉灰搅拌拌法、石石灰浆压压力喷注注法。加固原理:桩间土土:成孔孔挤密、膨膨胀挤密密、脱水水挤密、胶胶凝作用用。桩身:复合合地基、桩桩土应力力比2.55.00 、水泥粉粉煤
7、灰碎碎石桩(桩桩) 概念:在在碎石桩桩基础上上加进一一些石屑屑、粉煤煤、灰和和少量水水泥,加加水拌合合制成的的一种具具有 一定粘粘结强度度的桩。优点:工工艺简单单,水泥泥用量少少,受力力特性与与水泥搅搅拌桩类类似。加固机理理:机体体的作用用;挤密密的作用用;褥垫垫的作用用(保证证桩、土土共同承承担荷载载;减少少基底面面的应力力集中;褥垫厚厚度可以以调整桩桩土荷载载比)。4排水固固结法 :在地基基中设置置沙井(或或塑排水水板)等等竖向排排水体,然然后进行行加载预预压,或或利用建建(构)筑筑物自身身重量分分级加载载,使土土体中的的空水排排出,逐逐渐固结结,地基基沉降,强强度提高高。可分分为准载载预
8、压、真空预预压、准载真真空联合合预压、塑料排排水板。5化学固固结法 )定义义:化学学固结法法是用水水泥、粘粘土浆或或其它化化学浆液液,通过过灌注压压入,高高压喷射射或机械械搅拌,使使浆液与与土颗粒粒胶结起起来,改改善地基基土的物物理、力力学性能能的地基基处理方方法。 )分类类: 灌浆法法;水泥泥土搅拌拌法;高高压喷射射注浆。 2.2 桩基基施工2.2.11桩基础础的组成成和作用用桩基础是深深基础应应用最多多的一种种基础形形式,它它由若干干个沉入入土中的的桩和连连接桩顶顶的承台台或承台台梁组成成。 桩桩基础的的构造要要求:桩顶嵌入入承台内内的长度度不宜小小于500mm,主主筋伸入入承台内内的锚固
9、固长度不不宜小于于钢筋直直径(级钢)的300倍,钢钢筋直径径(级钢的的级钢)的355倍。扩底灌注注桩的中中心距不不宜小于于扩底直直径的11.5倍倍,不应应大于桩桩身直径径的3倍倍。桩底进入入持力层层的深度度,根据据地质条条件,荷荷载及施施工工艺艺确定,宜宜为桩身身直径的的1-33倍。在在确定桩桩底进入入持力层层深度时时,尚应应考虑特特殊土,岩溶以以及震陷陷液化等等影响,嵌嵌岩灌注注桩周边边嵌及完完整和较较完整的的未风化化、微风风化、中中风化硬硬质岩体体的最小小深度,不不宜小于于0.55m.。预制桩的的混凝土土强度等等级不应应低于CC30;灌注桩桩不应低低于C220;预预应力桩桩不应低低于C44
10、0。桩的作用是是将上部部建筑物物的荷载载传递到到深处承承载力较较强的土土层上,或或将软弱弱土层挤挤密实以以提高地地基土的的承载能能力和密密实度。 2.2.22桩基础础的分类类桩按受力力情况分分为端承承桩和摩摩擦桩两两种(如如图)(1)端承承桩是穿穿过软弱弱土层而而达到坚坚硬土层层或岩层层上的桩桩,上部部结构荷荷载主要要由岩层层阻力承承受;施施工时以以控制贯贯入度为为主,桩桩尖进入入持力层层深度或或桩尖标标高可作作参考。(2)摩擦擦桩完全全设置在在软弱土土层中,将将软弱土土层挤密密实,以以提高土土的密实实度和承承载能力力,上部部结构的的荷载由由桩尖阻阻力和桩桩身侧面面与地基基土之间间的摩擦擦阻力
11、共共同承受受,施工工时以控控制桩尖尖设计标标高为主主,贯入入度可作作参考。 桩按施工工方法分分为预制制桩和灌灌注桩(1)预制制桩:预预制成桩桩沉桩(用用沉桩设设备打入入或压入入);(2)灌注注桩:直直接成孔孔(钻孔孔、挖孔孔)安放钢钢筋笼浇筑混混凝土2.2.33预制桩桩基础根据沉桩方方法分为为:锤击击沉桩法法以桩锤锤的冲击击力将桩桩打入软软土;静力压压桩法801200t压桩桩机,适适软弱土土层。 一、预制桩桩的制作作、运输输和堆放放(一)制作作 类型:(1)方桩桩:(截截面边长长多为22505500mm),如如在工厂厂制作,长长度不宜宜超过112m;如在现现场预制制,长度度不宜超超过300m。
12、桩桩的接头头不宜超超过两个个。(2)管桩桩:直径径多为44006000mm,壁壁厚8001000mmm,每节节长度88100m,用用法兰连连接,桩桩的接头头不宜超超过4个,下下节桩底底端可设设桩尖,亦亦可以是是开口的的。参考考0355G4009预预应力混混凝土管管桩。1)代号:采用先张法法工艺制制作的预预应力高高强混凝凝土管桩桩(代号号PHCC),预预应力混混凝土管管桩(代代号PCC)),预应应力风混混凝土薄薄壁管桩桩(代号号PTCC)。2)管桩按按外径划划分有以以下规格格:PHC桩:3000、4000、5000、5550、 6600、 8800、10000PC桩: 3000、4000、500
13、0、5550、 6600PTC桩:3000、3550、4000、4450、 5500、 5550、6000分类:按桩桩身混凝凝土有效效预压应应力值或或抗弯性性能分为为A、AAB、BB、C四四种类型型。桩尖:十字字型a,开开口型bb 要点:(1)所用用材料应应有合格格证明和和检验资资料及砼砼配合比比资料。砼砼强度等等级、钢钢材等级级应符合合设计要要求和有有关标准准。(2)予制制场地必必须平整整、坚实实;支模模平整牢牢靠、尺尺寸准确确。(3)钢筋筋骨架主主筋连接接宜用对对焊或电电弧焊,主主筋接头头配置应应满足规规范要求求。并符符合钢筋筋焊接及及验收规规范。(4)钢筋筋骨架允允许偏差差应符合合验收规
14、规范的规规定。(见见下表)(5)桩的的单节长长度除考考虑桩架架高度、制制作场地地、运输输装卸能能力外,尚尚应符合合规范接接桩、接接头数的的限制。(6)浇注注砼时,宜宜从桩顶顶开始,并并应防止止另一端端的砂浆浆积聚过过多。(7)对锤锤击予制制桩,其其粗骨料料宜为55400。(8)重叠叠法制桩桩时,要要防止相相邻桩间间及底模模间的粘粘连,上上层桩浇浇注砼需需在下层层桩和邻邻桩达到到一定强强度后进进行,(大大于设计计强度的的3%),叠叠层不超超过4层。(9)桩的的表面应应平整、密密实、制制作误差差应误合合施工规规范的要要求。(10)采采用工厂厂生产的的成品桩桩时,进进场后应应进行外外观及尺尺寸检查查
15、、检查查质保证证明资料料。筋骨架质量量应符合合下表检检验标准准项序检查项目允许偏差(mm)检验方法主控项目1主筋距桩顶顶距离5用钢尺量2多节桩锚固固钢筋位位置5用钢尺量3多节桩预埋埋铁件3用钢尺量4主筋保护层层厚度5用钢尺量一般项目1主筋间距5用钢尺量2桩尖中心线线10用钢尺量3箍筋间距20用钢尺量4桩顶钢筋网网片10用钢尺量5多节桩锚固固钢筋长长度10用钢尺量 运输(1)混凝凝土强度度:桩达到设计计强度的的70%方可起起吊,达达到1000%才才能运输输。(2)合理理吊点:原则:正负负弯矩值值相等则则均小一点吊距顶0.31LL (LL=510mm),距顶顶0.229L(L1116mm);两点吊
16、距顶、距距尖0.2077L;(3)吊、运运平稳,避避免损坏坏。 堆放:高度不不超过四四层;地地面坚实实、平整整,垫长长枕木;支承点点在吊点点位置,垫垫木上下下对齐。二、预制桩桩打桩工工艺流程程(一)施工工准备 材料要要求(1)预制制钢筋混混凝土桩桩:规格格质量必必须符合合设计要要求和施施工规范范的规定定,并有有出厂合合格证。(2)焊条条(接桩桩用):型号、性性能必须须符合设设计要求求和有关关标准的的规定,一一般宜用用E43303牌牌号。(3)钢板板(接桩桩用):材质、规规格符合合设计要要求,宜宜用低碳碳钢。 主要机具有有:打桩桩机、电电焊机、桩桩帽、运运桩小车车、索具具、钢丝丝绳、钢钢垫板或或
17、槽钢, 以及木折尺等。打桩设备备 打桩设设备包括括桩锤、桩桩架和动动力装置置。(1)桩锤锤落锤:构简简、使便便、锤高高可调;效率低低,桩损损大。锤锤重0.51.55t,动动力卷扬扬机、人人。柴油锤:(导杆式式、筒式式) 构简简、使便便、自供供能源、适适于中型型桩;锤锤重0.126.00t;不不适过软软过硬土土、噪音音大、污污染,44080次/分。蒸汽锤:单单动升升耗能、自自重降,力力大慢11.515tt,2530次/分;双双动式双向耗耗能,效效率高,0.66t;100200次/分;可打可拔。液压锤:无无噪、无无污、频频率高,复复杂、价价高。油油气二压压施力长长,贯入入度大。(2)桩架架作用:
18、支支撑锤桩桩;吊桩就就位; 打桩导导向类型 (常常用):多功能能桩架:机动适适应性好好;大而而装拆运运麻烦。 履带带式桩架架:移动动方便,适适用范围围广。 步履履式桩架架:移动动方便,稳稳定性好好,适应性性强。 作业条条件 (1)桩基基的轴线线和标高高均已测测定完毕毕,并经经过检查查办了预预检手续续。桩基基的轴线线和高 程的控控制桩,应应设置在在不受打打桩影响响的地点点,并应应妥善加加以保护护。(2)处理理完高空空和地下下的障碍碍物。如如影响邻邻近建筑筑物或构构筑物的的使用或或安全时时,应 会同有有关单位位采取有有效措施施,予以以处理。(3)根据据轴线放放出桩位位线,用用木橛或或钢筋头头钉好桩
19、桩位,并并用白灰灰作标志志,以便便于施 打。(4)场地地应碾压压平整,排排水畅通通,保证证桩机的的移动和和稳定垂垂直。(5)打试试验桩。施施工前必必须打试试验桩,其其数量不不少于22 根。确确定贯入入度并校校验打桩桩 设备、施施工工艺艺以及技技术措施施是否适适宜。(6)要选选择和确确定打桩桩机进出出路线和和打桩顺顺序,制制定施工工方案,作作好技术术交底。 (二)工艺艺流程 如下框框图: 测量定定位根据设计图图纸编制制工程桩桩测量定定位图,并并保证轴轴线控制制点不受受打桩时时振动和和挤土的的影响,保保证控制制点的准准确性。根根据实际际打桩线线路图,按按施工区区域划分分测量定定位控制制网,一一般一
20、个个区域内内根据每每天施工工进度放放样10020根桩桩位,在在桩位中中心点地地面上打打入一支支6长约30040ccm的钢钢筋,并并用红油油漆等标标示。桩桩机移位位后,应应进行第第二次核核样,核核样根据据轴线控控制网点点所标示示工程桩桩位坐标标点(XX、Y值),采采用极坐坐标法进进行核样样,保证证工程桩桩位偏差差值小于于10mmm,并并以工程程桩位点点中心,用用白灰按按桩径大大小画一一个圆圈圈,以方方便插桩桩和对中中。工程程桩在施施工前,应应根据施施工桩长长在匹配配的工程程桩身上上划出以以米为单单位的长长度标记记,并按按从下至至上的顺顺序标明明桩的长长度,以以便观察察桩入土土深度及及记录每每米沉
21、桩桩锤击数数。打桩顺序:打桩顺顺序合理理与否,影影响打桩桩速度、打打桩质量量,及周周围环境境。当桩桩的中心心距小于于4倍桩径径时,打打桩顺序序尤为重重要。打打桩顺序序影响挤挤土方向向。打桩桩向哪个个方向推推进,则则向哪个个方向挤挤土。根根据桩群群的密集集程度,可可选用下下述打桩桩顺序:由一侧侧向单一一方向进进行(图图2-4aa);自自中间向向两个方方向对称称进行(图图2-44b);自中间间向四周周进行(图图2-4cc)。第第一种打打桩顺序序,打桩桩推进方方向宜逐逐排改变变,以免免土朝一一个方向向挤压,而而导致土土壤挤压压不均匀匀,对于于同一排排桩,必必要时还还可采用用间隔跳跳打的方方式。对对于
22、大面面积的桩桩群,宜宜采用后后两种打打桩顺序序,以免免土壤受受到严重重挤压,使使桩难以以打入,或或使先打打入的桩桩受挤压压而倾斜斜。大面面积的桩桩群,宜宜分成几几个区域域,由多多台打桩桩机采用用合理的的顺序同同时进行行打设。根据基基础的设设计标高高和桩的的规格,宜宜按先深深后浅、先先大后小小、先长长后短的的顺序进进行打桩桩。 桩机就就位为保证打桩桩机下地地表土受受力均匀匀,防止止不均匀匀沉降,保保证打桩桩机施工工安全,采采用厚度度约23cmm厚的钢钢板铺设设在桩机机履带板板下,钢钢板宽度度比桩机机宽2mm左右,保保证桩机机行走和和打桩的的稳定性性。桩机机行走时时,应将将桩锤放放置于桩桩架中下下
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