桩基础深基础.doc
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1、单元五 桩基础深基础桩基础桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中,桩基础应用广泛。简介早在70008000年前的新石器时代,人们为了防止猛兽侵犯,曾在湖泊和沼泽地里栽木桩基础示意图桩筑平台来修建居住点。这种居住点称为湖上住所。在中国,最早的桩基是浙江省河姆渡的原始社会居住的遗址中发现的。到宋代,桩基技术已经比较成熟。在营造法式中载有临水筑基第一节。到了明、清两代,桩基技术更趋完善。如清代工部工程做法一书对桩基的选料、布置和施工方法等方面都有
2、了规定。从北宋一直保存到在上海市龙华镇龙华塔(建于北宋太平兴国二年,977年)和山西太原市晋祠圣母殿(建于北宋天圣年间,10231031年),都是中国现存的采用桩基的古建筑。桩基是一种古老的基础型式。桩工技术经历了几千年的发展过程。无论是桩基材料和桩类型,或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展,已经形成了现代化基础工程体系。在某些情况下,采用桩基可以大量减少施工现场工作量和材料的消耗。70年代,中国曾发生了几次大地震。以其中的唐山大地震为例,凡采用桩基的建筑物一般受害轻微。这说明桩基在地震力作用下的变形小,稳定性好,是解决地震区软弱地基和地震液化地基抗震问题的一种有效措施。2特点(1)桩支承
3、于坚硬的(基岩、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力层,具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力,足以承担高层建筑的全部竖向荷载(包括偏心荷载)。(2)桩基具有很大的竖向单桩刚度(端承桩)或群刚度(摩擦桩),在自重或相邻荷载影响下,不产生过大的不均匀沉降,并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。(3)凭借巨大的单桩侧向刚度(大直径桩)或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力,抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载,保证高层建筑的抗倾覆稳定性。(4)桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩,在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下,桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力,
4、从而确保高层建筑的稳定,且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等,其适用条件和要求在建筑桩基技术规范中均有规定。3分类(1)按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩:系利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩,大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。端承桩:系使基桩坐落于承载层上(岩盘上)使可以承载构造物。(2)按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。预制桩:通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省,强度高,适用于较高要求的建筑,缺点是施工难度高,受机械数量限制施工时间长。灌注桩:
5、首先在施工场地上钻孔,当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。优点是施工难度低,尤其是人工挖孔桩,可以不受机械数量的限制,所有桩基同时进行施工,大大节省时间,缺点是承载力低,费材料。(3)按承台位置的高低分 高承台桩基础承台底面高于地面,它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。 低承台桩基础承台底面低于地面,一般用于房屋建筑工程中。(4)按桩身的材料不同 钢筋混凝土桩 可以预制也可以现浇。根据设计,桩的长度和截面尺寸可任意选择。 钢桩 常用的有直径2501200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大,起吊、运输、沉桩、接桩都较方便,但消耗钢材多,造价高。我国目前只在
6、少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中,重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm,长60mm左右的钢管桩。 木桩 目前已很少使用,只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时,木材有很好的耐久性,而在干湿交替的环境下,极易腐蚀。 砂石桩 主要用于地基加固,挤密土壤。 灰土桩 主要用于地基加固。 (5)按桩的使用功能分 竖向抗压桩 竖向抗拔桩 水平荷载桩 复合受力桩 (6)按桩直径大小分 小直径桩 d 250mm 中等直径桩 250mm d 800mm 大直径桩 d 800mm (7)按成孔方法分 非挤土桩 泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩
7、,应用较广。 部分挤土桩 先钻孔后打入。 挤土桩 打入桩。(8)按截面形式分 方形截面桩 制作、运输和堆放比较方便,截面边长一般为250550mm。 圆形空心桩 是用离心旋转法在工厂中预制,它具有用料省,自重轻,表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品,其直径有300mm、450mm和550mm,管壁厚80mm,每节长度自2m12m不等。(9)桩基础成孔方式根据是否挤土可分为以下几种: 非挤土灌注桩:干作业成孔包括人工挖孔、螺旋钻孔、旋挖成孔;泥浆护壁成孔包括正反循环成孔、旋挖成孔、潜水钻成孔;全套管成孔包括旋转式和摇动式。 挤土灌注桩:主要是沉管成孔,包括锤击、振动、静压 部分挤土灌注桩:成
8、孔方法有冲击、爆扩、挤扩等。4发展桩基检测技术的发展静载荷试验桩基静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而发展起来的。新中国成立以后,桩基静载测试技术就逐步发展起来。传统静载荷试验采用手动加压、人工操作、人工记录的方式进行。到了20世纪80年代以后,随着改革开放的脚步,基本建设规模的逐年加大,特别是灌注桩在工程上的广泛应用,我国的桩基静载测试技术也进入了一个全新的发展时期。桩基静载试验作为一项方法成立,理论上无可争议的桩基检测技术。低应变检测20世纪80年代,以波动方程为基础的低应变法进入了快速发展期,各种低应变法在基础理论、机理、仪器研发、现场测试和信号处理技术、工程桩和模型桩
9、验证研究、实践经验积累等方面,取得了许多有价值的成果。高应变检测我国的高应变动力试桩法研究是起于20世纪80年代中后期,到90年代初期已有相关的软硬件,实际应用效果已不弱于国外,在灌注桩检测桩基动测方面,国产仪器和软件业已达到国际先进水平,有的方面显示出中国特色。声波透射法混凝土灌注桩的声波透射法检测是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的。到20世纪70年代,声波透射法开始用于检测混凝土灌注桩的完整性。钻孔取芯法20世纪80年代钻孔取芯法主要应用于钻孔灌注桩的检测,同时在技术条件成熟的地区也用在检测地下连续墙的施工质量。钻芯法是一种微破损或局部破损的检测方法,具有科学、直观、实用等特点。1
10、人工挖孔桩人工挖孔桩,工程名词,用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩一般直径较粗,最细的也在800毫米以上,能够承载楼层较少且压力较大的结构主体,目前应用比较普遍。桩的上面设置承台,再用承台梁拉结、连系起来,使各个桩的受力均匀分布,用以支承整个建筑物。目录1定义2特点3桩基施工4防护措施5加强措施6人工挖孔桩施工应注意安全事项7技术处理地下水流砂淤泥质土层有毒有害气体桩身混凝土的浇筑合理安排施工顺序8规范基桩及承台工程验收资料成桩质量检查单桩承载力检测人工挖孔桩灌注桩的施工施工准备1定义人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇注混凝土而成的桩。2特点人工挖孔
11、桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备,挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强,造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。场地内打降水井抽水,当确因施工需要采取小范围抽水时,应注意对周围地层及建筑物进行观察,发现异常情况应及时通知有关单位进行处理。3桩基施工桩基施工时应按现行有关规范规程并结合该工程的实际情况采取有效的安全措施,确保桩基施工安全有序进行,深度大于10米的桩孔应有送风装置,每次开工前5分钟送风;桩孔挖掘前要认真研究地质资料,分析地质情况对可能出现
12、的流砂、流泥及有害气体等情况,应制定针对性的安全。4防护措施桩护壁采用c25混凝土,钢筋采用r235;第一节深约一米,浇注混凝土护筒,往下施工时以每节作为一个施工循环(即挖好每节后浇注混凝土护壁);为了便于井内组织排水,在透水层区段的护壁预留泄水孔(孔径与水管外径相同),以利于接管排水,并在浇注混凝土前予以堵塞,为保证桩的垂直度,要求每浇注完三节护壁须校核桩中心位置及垂直度一次;除在地表墩台位置四周挖截水沟外,并应对孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。在灌注桩基混凝土时,如数个桩孔均只有少量渗水,应采取措施同时灌注,以免将水集中一孔增加困难。如多孔渗水量均大,影响灌注质量,则应于一孔集中抽水,降
13、低其他各孔水位,此孔最后用水下混凝土灌注施工;挖孔时如果遇到涌水量较大的潜水层层压水,可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理;挖孔达到设计标高后,应进行孔底处理,必须做到平整,无松渣、污泥及沉淀等软层;未尽之处严格按现行国家规范规程施工。5加强措施1、顶层护壁用直径20cm圆钢加设24个吊耳,用钢丝绳固定在地面木桩上。2、加密护壁竖向钢筋,并让钢筋伸出20cm以上,与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体,然后再浇注成形。如果有必要,可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞,但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤,然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起,用混凝土土桩、竹木桩都可以。这样护壁
14、就不会断裂脱落。3、在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层,以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中,以固结护壁外围土体,护保壁周泥砂不塌落,从而增加桩周摩擦力。压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。3.1、浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求,并把孔底清理干净,同时把积水尽可能排干。3.2、为了减少地下水的积聚,任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。以减少邻孔的积水对工作孔的影响。3.3、孔深超过6m时,还要注意防止混凝土离析,一般把搅拌好的混凝土装在容量为12m³左右坚固的帆布袋里,并用绳子打成活扣,混凝土送到井底时,拉开活扣
15、就可将混凝土送到孔底,连续作业能迅速封好孔底,同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。3.4如果地下水很多,而且挖孔桩较深,刚提起抽水泵,底部溢水就接近或超过20cm,这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大,清理完孔底渣土后让水继续上升,等到孔中溢水基本上平静时,用导管伸入孔底,往导管里输送搅拌好的早强型混凝土,混凝土量超过底节护壁30cm以上,再慢慢撤除导管,由于水压力的作用,封底混凝土基本上密实,混凝土终凝后再抽水,由于封底混凝土已超过底节护壁,已经没有地下涌水,待水抽干,再对剩余的水进行处理。将表面混凝土(这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中)松散部分清除运到孔外,再继续下一道工序。4
16、、施工时,为了保证孔位位置准确,每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜,移位。尤其在浇注护壁前要检查模板,脱模后再检查护壁。个别壁周泥砂塌落,在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜,应注意检查和及时纠正。6人工挖孔桩施工应注意安全事项现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况,提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施,并要经常检查和落实。孔下作业不得超过2人,作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1h,井下人员
17、和地面人员进行交换。井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情,应及时给出联络信号,以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。地面人员应注意孔下以出的联络信号,反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢,提上来的土石要倒干净,卸在孔口2m以外。施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器,供电线路要用三蕊橡皮线,电线要架空,不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上,并保证施工现场排水畅通。当天挖孔,当天浇注护壁。人离开施工现场,要把孔口盖好,必要时要设立明显警戒标志。由于土层
18、中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中,因此,要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开,如有异常气味应及时报告有关部门,排除有害气体后方可作业。挖孔610m深,每天至少向孔内通风1次,超过10m每天至少通风2次,孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。7技术处理地下水是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,混凝土护壁难于施工成型,甚至被水压冲垮,发生桩身质量问题甚至施工安全问题。如遇到了细砂、粉砂
19、土层,在压力水的作用下,易发生流砂和井漏现象。施工时应保证施工人员安全,及时检测有无毒害气体和缺氧情况,并采取有效措施。地下水1,地下水量不大时可选用潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。2,水量较大时当用施工孔自身水泵抽水,也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果。3,对不太深的挖孔桩可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般可解决。4,抽水时环境影响有时施工周围环境特殊,一是抽出地下水进出时周围环境,
20、基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。流砂人工挖孔在开挖时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故甚至施工安全事故。因此要采取有效可靠的措施。1,流砂情况较轻时有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1m左右一段,缩短为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成
21、桩孔时,可用纺织袋土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。2,流砂情况较严重时常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4-6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。淤泥质土层在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,支挡的木方模板
22、要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。有毒有害气体施工应选择经验丰富的专业施工队伍进行施工,必须确保安全施工,护壁高出自然地面150,井口设围栏并保证。以杂物、防土石块掉落井孔中伤及施工人员。施工时应及时检测有无毒害气体和缺氧情况,并采取有效措施。保证井口有人,坚持井下排水送风。施工人员的安全是设计、施工必须考虑的重要因素。我们应知道生命无价。桩身混凝土的浇筑1,消除孔底积水的影响浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。浇筑前要抽干孔
23、内积水,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥、公分石铺入孔底,然后再浇注混凝土。如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺。2,消除孔壁渗水的影响对孔壁渗水,不容忽视,因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭,这样也可解
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