地基处理与桩基础工程.ppt
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1、第二章 地基处理与桩基础工程,第一节 地基加固处理第二节 桩基础工程施工,第一节 地基加固处理,一、地基加固的原理 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。二、地基加固的方法 挖、填、换、夯、压、挤、拌,地基处理的对象,软弱地基,不良地基,淤 泥 土 e1.5,L(液性指数IL1.0)淤泥质土 e=1.0-1.5,L(IL1.0),泥炭土,泥炭质土,冲填土,湿陷性黄土,膨胀土,冻土,松砂 相对密实度Dr 0.85 饱和液化,干土震陷,人工填土,杂填土,粘性土处于液态与塑性状态之间的界限含水量,地基处理方法的分类,设计依据:建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012),地基
2、处理方法的选择,排水固结法堆载预压,分级堆载竖向排水砂井、塑料排水板水平排水垫层,基本条件:必要的预压荷载 必要的排水条件和足够的排水固结时间,广州南沙港区一期工程陆域场地(北段)软基处理工程,吹填沙,塑料排水板施工,淤泥搅拌桩施工,真空膜铺设,真空预压,施工检测,排水固结法真空预压,锤重:8-25t,最大200t落距:8-25m有效深度:5-10m承载力:180-250kPa,加固效果:高承载力、减小沉降量,消除液化可能、消除湿陷性等,优 缺 点:经济;噪音,压密法强夯法,压密法强夯法,(1)沉管、柱锤冲扩法(2)材料:砂桩、碎石桩和灰土桩(3)适用于填土,松砂,湿陷性黄土,一般粘性土Sr6
3、0%.饱和度较高的粘性土不宜。,通过振冲成孔,以砂石置换并振动密实形成复合地基。,压密法振冲法,置换法水泥土搅拌桩,深层搅拌法施工工艺流程,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工型钢水泥土复合搅拌桩,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mixing Wall)工法施工,SMW(Soil Mix
4、ing Wall)工法施工,第二节 桩基础工程施工,一、桩基础工程概述二、钢筋混凝土预制桩施工三、钢筋混凝土灌注桩施工四、人工挖孔灌注桩五、灌注桩施工质量要求六、桩基工程安全技术,一、桩基础工程概述桩基础组成:桩和桩顶承台,桩的分类:1、按桩的受力情况分为:摩擦桩和端承桩2、按桩的施工方法分为:预制桩和灌注桩,第二节 桩基础工程施工,二、钢筋混凝土预制桩施工特点:能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,对周围环境影响较大。施工程序:预制、运输、堆放、沉桩。,第二节 桩基础工程施工,(一)钢筋混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放1、制作:工厂制作和现场制作。,钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工,
5、第二节 桩基础工程施工,预制桩有实心桩与空心桩。工厂预制桩长一般不超过12m;工地预制不超过30m,且桩长L50倍桩截面边长或直径。,钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑,第二节 桩基础工程施工,重叠不超过四层;底模和场地应平整坚实,防止浸水沉陷;上下层桩间及桩与底模之间刷隔离剂;下层需达到30%设计强度后上层方可浇筑;连续浇筑,不得留施工缝;浇水养护不少于7d。,第二节 桩基础工程施工,2、起吊 当桩的混凝土强度达到设计强度的70方可起 吊。达到100设计强 度时方可运输和打桩。,确定原则:吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。常见的吊点位置如图示:,80多米的“长腿”被吊起,通过打桩机插入海底,第
6、二节 桩基础工程施工,如:,定位,起吊,3、运输 打桩前,桩从制作处运到现场准备打桩,并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;当运距较大时,可采用轻便轨小平台车运输。,第二节 桩基础工程施工,4、堆放 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线上,堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩,应分别堆放。,第二节 桩基础工程施工,沉 桩,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,第一节桩沉桩,末节桩沉桩,第二节 桩基础工程施工,(二)钢筋混凝土预制桩的沉桩1、沉桩前的准备工作:处理障碍物;平整场地;抄平放线;铺设水电管
7、网;沉桩设备的进场,安装及桩的供应。2、沉桩方法:锤击法、静力压桩法、振动法、水冲法。,广州大学城工地锤击沉桩,第二节 桩基础工程施工,3、锤击沉桩施工 打桩机具:桩锤、桩架、动力装置。,锤重的选择,第二节 桩基础工程施工,打桩顺序:打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度,应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑,合理确定打桩顺序。根据基础的设计标高和桩的规格,宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,第二节 桩基础工程施工,打桩方式:轻锤高击、重锤低击接桩:方法目前有三种:焊接法、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法。,第二节 桩基础工程施
8、工,电焊接桩,预应力管桩施工 接桩,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,垂直度偏差不得超过0.5%,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。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫,桩帽和桩顶周围四周应有5-10mm的间隙,以防损伤桩顶。,施工工艺,第二节 桩基础工程施工,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。用落锤或单动汽锤打桩时,最大落距不宜大于1m,用柴油锤时,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、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时,应
9、暂停打桩,及时研究处理。,某工地600mm预制桩被挤断的照片,一个承台六根桩,有四五根桩断掉,打的时候收锤无问题,锤第二根桩挤断第一根,锤第三根挤断第二根桩,第二节 桩基础工程施工,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,拔出送桩管后,桩孔应及时回填或加盖。,第二节 桩基础工程施工,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10mm,节点弯曲矢高不得大于1桩长。,第二节 桩基础工程施工,打桩过程中,应做好沉桩记录,以便工程验收。打桩工程是隐蔽
10、工程,施工中应做好每根桩的观测和记录,这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录,见表所示。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,打桩质量要求:、能否满足贯入度或标高的设计要求;摩擦桩:以标高为主,贯入度作为参考。端承桩:以贯入度为主,标高作为参考。、打入后的偏差是否在允许范围之内;、桩顶、桩身是否打坏。,预应力管桩的质量检验动载试验,第二节 桩基础工程施工,4、打桩中常见事故的分析、处理在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题,例如桩顶破碎,桩身断裂,桩身位移、扭转、倾斜,桩锤跳跃,桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和
11、复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定,打桩过程中如遇到上述问题,都应立即暂停打桩,施工单位应与勘察、设计单位共同研究,查明原因,提出明确的处理意见,采取相应的技术措施后,方可继续施工。,第二节 桩基础工程施工,(1)桩顶、桩身被打坏原因:桩顶受到冲击产生很高的局部应力;桩身混凝土保护层太厚,直接受冲击的是素混凝土;桩帽垫层材料选用不合适,或已被打坏;桩顶面和桩的轴线不垂直,桩处于偏心受力状态;过打硬土层,最后贯入度太小,锤的落距过大;桩身混凝土强度不够。,第二节 桩基础工程施工,(2)打歪原因:制作:桩顶不平,桩身混凝土凸肚,桩尖偏心,接桩不正;地质:有障碍物在土中;操作:初入土时
12、歪斜,未纠正即施打。(3)打不下原因:桩身被打坏;遇上钢渣、孤石、硬土层等;隔期打(停歇)。(4)一桩打下,邻桩上升原因:在软土中,当布桩较密,打桩顺序又欠合理时,发生一桩打下,将造成邻桩上升,或将邻桩拉 断,或引起周围土坡开裂,建筑物裂缝。,第二节 桩基础工程施工,5.桩头的处理 在打完各种预制桩开挖基坑时,按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身,要保证桩身的主筋伸入承台,长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时,在桩位上挖成喇叭口,凿掉桩头混凝土,剥出主筋并焊接接长至设计要求长度,与承台钢筋绑扎在一起,用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。,桩头爆裂
13、,环氧树脂补桩,桩上的裂缝.,预应力管桩施工 补桩,第二节 桩基础工程施工,静力压桩静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中,常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩利用压桩架的自重和配重,通过卷扬机牵引,由钢丝绳、滑轮和压梁,将整个桩机的重力(8001500kN)反压在桩顶上,以克服桩身下沉时与土的摩擦力,迫使预制桩下沉。压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。接桩的方法同前。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,振动打桩,振动沉斜桩作业图,DZM系列液压振动锤(配挖掘机用),第二节 桩基础工程施工,三、钢筋混凝土灌注桩施工灌注桩:直接在桩位上用机械成孔或人工挖
14、孔,在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比,灌注桩具有不受地层变化限制,不需要接桩和截桩,节约钢材、振动小、噪声小等优点。但存在操作要求较严,易发生颈缩、断裂现象,技术间歇时间较长,不能立即承受荷载,冬季施工困难较多等缺点。灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,第二节 桩基础工程施工,(一)干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩施工过程如下图所示。,第二节 桩基础工程施工,干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm,钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的
15、一般粘土层、砂土及人工填土地基,不适于有地下水的土层和淤泥质土。钻机就位后,钻杆垂直对准桩位中心,开钻时先慢后快,减少钻杆的摇晃,及时纠正钻孔的偏斜或位移。钻孔至规定要求深度后,进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出,减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土,然后停止旋转,提钻卸土。,长螺旋钻孔机出土状态,短螺旋钻孔机,短螺旋钻孔机出土状态,(二)泥浆护壁成孔灌注桩1.概念 先用成孔机械进行钻孔,在钻孔过程中为了防止孔壁坍塌,在孔中注入泥浆(或清水自造泥浆)保护孔壁,钻孔达到深度后,进行检查清孔,然后安放钢筋骨架,最后浇注混凝土而成。适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(
16、砾)石土及风化岩层;以及地质情况复杂,夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。,第二节 桩基础工程施工,泥浆护壁成孔灌注桩施工现场,第二节 桩基础工程施工,回转钻机1 座盘;斜撑;塔架;电机;卷扬机;塔架;转盘;8 钻杆;9 泥浆输送管;10 钻头,(1)成孔机械:回转钻机、潜水钻机、冲击钻机等。,第二节 桩基础工程施工,潜水钻机 1 一钻头;2 一潜水钻机;3 一电缆;4 一护筒;5 一水管;6 一滚轮支点;7 一钻杆;8 一电缆盘;9 一卷扬机;10 一控制箱,冲击钻机 1 一滑轮;2 一主杆;3 一拉索;4 一斜撑;5 一卷扬机;6 一垫木;7 一钻头,桩定位,图中的孔为超前钻的孔,冲孔桩
17、开始施工,冲击成孔,(2)泥浆:泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物,根据需要,还可掺入其它物质,如纯碱等,以改善泥浆的品质。,泥浆中胶质颗粒的分子,在泥浆的压力下渗入孔壁表层的孔隙中,形成一层泥皮,促使孔壁胶结,从而起到防止坍孔,保护孔壁的作用,作用:液体支撑作用;形成泥皮;,携渣、冷却刀具、润滑切土机具等作用。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,制备泥浆的性能指标 表 2-4,泥浆运 输车辆,浆池,2.施工工艺,钻孔,造浆,循环,第二节 桩基础工程施工,(1)测定桩位、埋设护筒:,护筒:68mm厚钢板,比孔口大100200mm,顶部开设12个溢浆口,周围用粘土密封。作用
18、:定位;保护孔口;维持水头等。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,反循环成孔,现在是在护筒上拉十字线,是使钻机的钻头对准桩的中心线,等钻机对准后往护筒里放水,采用泥浆护壁进行钻孔,a)正循环 b)反循环 图 2-15 泥浆循环成孔工艺 1 一钻头;2 一泥浆循环方向;3 一沉淀池;4 一泥浆池;5 一泥浆泵;6 一砂石泵;7 一水阀;8 一钻杆;9 一钻机回旋装置,(2)泥浆循环方式,正循环方式:泥浆由钻杆内部注入,并从钻杆底部喷出,携带钻下的土渣沿孔壁向上流动,由孔口将土渣带出流入沉淀池,经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆,由此进行循环。操作简单,当孔不太深,孔径800mm时,钻
19、进效果好。反循环方式:泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔,然后,由砂石泵在钻杆内形成真空,使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池,沉淀后再流入泥浆池。泥浆上返速度快,排渣能力强,钻进效率高,孔壁稳定,孔底沉渣少,成孔质量可靠。,第二节 桩基础工程施工,钻进施工:,第二节 桩基础工程施工,在原先已经支护的地面上冲孔成桩,容易冲到锚杆和锚索,造成钢筋笼下不去,(3)检查 钻进过程中,要保证护筒内水位高于地下水位;排出的泥浆密度应在1.21.4t/m3。(4)清孔方式:泥浆循环方式、空气吸泥机时间:分两次进行。钻到设计标高时,用循环换浆法清孔;灌注混凝土前,泵吸反循环清孔。检查:清孔后,检查
20、孔底沉渣厚度,孔内泥浆密度等。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,(5)钢筋骨架的制作与安装 桩的长度较大时钢筋笼一般分段制作,分段制作的钢筋笼接头宜采用焊接。为防止钢筋笼的变形,应设置加劲箍,加劲箍应在主筋外侧,主筋一般不设弯钩,根据施工工艺要求所设弯钩不得向内伸露,以免妨碍导管提升。钢筋笼吊装时,应防止变形,安放要对准孔位,避免碰撞孔壁,就位后应立即固定在孔口钢护筒上,使其不上浮、下沉。,第二节 桩基础工程施工,第二节 桩基础工程施工,钢筋笼吊装,第二节 桩基础工程施工,灌注桩钢筋冷挤压连接,焊吊筋,防止浇筑砼时钢筋笼上浮,(6)浇筑混凝土 第二次清孔后0.5小时以内,采用导
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