第二章 深基础工程及地基处理.ppt
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1、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,建筑物对筋法和
2、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,地见的深基础有:桩基础,沉井基础,沉箱基础,地下连续墙等下连续墙等 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、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,桩顶荷摩擦端
3、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;荷载由桩端阻力承受;摩擦端承桩桩顶荷载则主要摩擦端承桩桩顶荷载则主要由桩端阻力承受。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。和挤土桩。沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入(或沉管法、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静压)的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混
4、凝上管桩桩 属于挤土桩。属于挤土桩。冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土 管桩、管桩、H H 型钢型钢桩、敞口钢管桩等属桩、敞口钢管桩等属 于部分挤土桩;干作业法、泥浆于部分挤土桩;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。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,或有的用高压水桩设备
5、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、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。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、堆放桩的预制桩的预制 场地压实、平整场地压实、平整场地地平作三七灰土或浇筑场地地平作三七灰土或浇筑混凝土混凝土支模支模绑扎钢筋骨架、安设吊环绑扎钢筋骨架、安设吊环浇筑混浇筑混凝土凝土养护至百分之养护至百分之3030强度拆模强度拆模支间隔端头模板、支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋刷隔离剂、绑钢筋浇筑间隔桩混凝土浇筑间隔桩混凝土同
6、法间隔同法间隔制作第二层桩制作第二层桩养护至养护至70%70%强度起吊强度起吊达达100%100%强强度后运输度后运输。桩的起吊桩的起吊 桩在起吊和搬运时,必须平稳,并且不得损坏。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。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吊点位置图桩的运输桩的运输 打桩前,桩从制作处运到现场前备打桩,并打桩前,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;的运输方式,在运距不大时,可用起重机吊运;
7、当运距较大时,可采用轻便轨小平台车运输。当运距较大时,可采用轻便轨小平台车运输。桩的堆放桩的堆放 堆放桩的地面必须平整、坚实,垫木间距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,堆放层数不宜超过线上,堆放层数不宜超过4 4层。不同规格的桩,层。不同规格的桩,应分别堆放。应分别堆放。2.1.2打桩设备多能桩架多能桩架履带式桩架履带式桩架2.1.3锤击沉桩施工方法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,机具。桩锤主要有落
8、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,力求采用止桩受冲击应力过大而损坏,力求采用“重锤轻重锤轻击击”。如采用轻锤重击,锤击功能很大一部分被。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。能进行锤击应力计算则更为科学。锤型柴油锤202535456072锤的动力性能冲击部分重t2.02.53.54.56.07.2总重
9、t4.56.57.29.615.018.0冲击力kN200020002500250040004000500050007000700010000常用冲程m1.82.3桩的截面混凝土预制桩的边长或直径cm253535404045455050555560钢管桩的直径cm40609090100锤重选择表锤重选择表锤击沉桩施工方法锤击沉桩施工方法锤击沉桩施工方法锤击沉桩施工方法 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偏差不得超过0.5%0.5%,然后固
10、定桩帽和桩锤,使桩、桩,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锤和桩帽之间应加弹性衬垫,桩帽和桩顶周围四周应有有510mm510mm的间隙,以防损伤桩顶。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,最大落距不宜大于汽锤打桩时,最大落距不宜大于1m1m,用柴油锤时,用柴油锤时,应使锤跳动正常。在打桩过程中,
11、遇有贯入度剧变、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。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。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。目前焊接接多节桩的接桩,可用焊接或法兰锚接。目前焊接
12、接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁,上、下节桩应用最多。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节桩的中心线偏差不得大于10mm10mm,节点弯曲矢高不,节点弯曲矢高不得大于得大于11桩长。桩长。打桩过程中,应做好沉桩记录,以便工程验收。打桩过程中,应做好沉桩记录,以便工程验收。2.1.4 静压力桩施工静压力桩施工 静力压桩是利用静压力将桩压入土中,施工静力压桩是利用静压力将桩压入土中,施工
13、中虽然仍然存在挤土效应,但没有振动和噪音,适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)筑物的情用于软弱土层和邻近有怕振动的建(构)筑物的情况。况。静力压桩机有机械式和液压式之分,目前使用的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,压力可达多为液压式静力压桩机,压力可达5000kN5000kN,如下,如下图示。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
14、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,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、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
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