地基处理与桩基工程(2014)(3).ppt
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1、地基处理与桩基工程 一、 地基加固处理 二、 桩基础工程概述 三、 钢筋混凝土预制打入桩施工 四、 灌注桩施工 五、 地下连续墙施工 六、 沉井基础施工,(一)地基加固的原理 地基加固的原理是:“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 根据地基加固的原理,可采取不同的加固方法。这些加固方法,可归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”七个字。,“挖” 就是挖去软土层,把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中。此种方法当软土层不厚时,利用坚硬的土层作天然地基,甚为经济。,“填” 当软土层很厚,而又需大面积对地基进行加固处理时,则可在软土层上直接回填一
2、层一定厚度的好土,以提高地基的承载力,减小软土层的承压力。,“换” 换就是将挖与填相结合,即换土垫层法。它是将基础下面一定范围内的软弱土层挖去,而代之以人工填筑的垫层作为持力层。 垫层材料有砂石、碎石、三合土(石灰:砂:碎砖(石)=1:2:4)、灰土(石灰:土=3:7)、矿渣、素土等,分别称砂石地基、三合土地基、粉煤灰地基。 换土垫层可提高持力层的承载力,减小软土层的承压力,加速软土层排水固结,且减少基础沉降量。,“夯” 就是利用打夯工具或机具(如石硪、铁硪、蛙式打夯机、火力夯、电力夯、重锤夯、强力夯等)夯击土壤,排出土壤中的水分,加速土壤的固结,以提高土壤的密实度和承载力。,“压” 就是利用
3、压路机、羊足碾、轮胎碾等机械碾压地基土壤,使地基压实排水固结。 也可采用预压固结法,即先在地基范围的地面上,堆置重物预压一段时间,使地基压密,以提高承载力,减少沉降量。,“挤” 先用带桩靴的工具式桩管打入土中,挤压土壤形成桩孔,然后拔出桩管,再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实,或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。 这种方法最适用于加固松软饱和土地基,其原理就是挤密土壤,排水固结,以提高地基的承载力,所以也称为挤密桩。,“拌” 是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。 其原理是利用高压射流切削土壤,旋喷浆液(水泥浆、水玻璃等)搅拌浆土,使浆液和土壤混合,凝结成坚硬的柱体或土壁。同理,化
4、学加固中的硅化法、水泥硅化法和电动硅化法均是将水玻璃(硅酸钠Na2Si02)和氯化钙(CaCl2)或水泥浆注入土中,使其扩散生成二氧化硅的胶体与土壤胶结“岩化”,亦是属于拌和的结果。,地基处理与桩基工程 一、 地基加固处理 二、 桩基础工程概述 三、 钢筋混凝土预制打入桩施工 四、 灌注桩施工 五、 地下连续墙施工 六、 沉井基础施工,桩基础工程概述 将钢筋混凝土、钢管或H型钢等材料作为受力的支撑杆件打入土中,成为基桩。 桩基础,就是利用承台或基础梁将沉入土中的基桩联系起来,以便承受整个上部结构重量的一种基础。 采用一根基桩(通常为大直径基桩)承受和传递上部荷载的独立基础称为单桩基础; 由两根
5、以上基桩组成的桩基础称为群桩基础。,桩的分类 木桩、钢筋混凝土桩和钢桩 预制桩和灌注桩 高承台桩和低承台桩 大量挤土桩、少量挤土桩和非挤土桩 摩擦桩和端承桩 抗压桩和抗拔桩 大直径桩、中直径桩和小直径桩,地基处理与桩基工程 一、 地基加固处理 二、 桩基础工程概述 三、 钢筋混凝土预制打入桩施工 四、 灌注桩施工 五、 地下连续墙施工 六、 沉井基础施工,钢筋混凝土预制打入桩施工 (一)钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放 (1)桩的制作 (2)桩的起吊 (3)运输和堆放 (二)预制桩的沉桩 (1)锤击法沉桩的施工 (2)静力压桩 (3)振动沉桩 (4)射水沉桩法 (5)植桩法沉桩,桩的制作 桩
6、应由工厂加工制作,保证质量, 桩的制作要点有:(1)主筋连接宜采用对焊,主筋接头配置在同一截面内的数量,采用闪光对焊和电弧焊时,不超过50; (2)同一根钢筋两个接头的间距应大于30倍钢筋直径,并不小于500mm; (3)桩尖和桩顶钢筋加密; (4)混凝土由顶至尖连续浇筑; (5)叠制层数不超过4层,上下隔离,下层混凝土强度达到设计强度30时方能浇筑上层混凝土; (6)较长的桩在施工现场预制,所用混凝土强度等级不宜低于C30。,桩的起吊 (1)混凝土强度:钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度的70方可起吊移位;达到设计强度的100%才能运输和打桩。 (2)吊点位置:吊(支)点位置的选择随桩长
7、而异,要使附加弯矩最小(正负弯矩值相等则均小);一点吊距顶0.31L (L=510m),距顶0.29L(L1116m);两点吊距顶、距尖均为0.207L。,图2.7桩的吊点位置图 (a)、 (b)1个吊点; (c) 2个吊点;(d) 3个吊点,堆放 桩在施工现场的堆放场地必须平整、坚实。堆放时应垫长枕木,垫木的位置与吊点位置相同,各层垫木应上、下对齐,堆放层数不宜超过4层。,钢筋混凝土预制打入桩施工 (一)钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放 (1)桩的制作 (2)桩的起吊 (3)运输和堆放 (二)预制桩的沉桩 (1)锤击法沉桩的施工 (2)静力压桩 (3)振动沉桩 (4)射水沉桩法 (5)植桩
8、法沉桩,预制桩的沉桩方法 (1)锤击法:以桩锤的冲击力将桩打入,适用于软土层沉桩。 (2)振动法:以振动桩机带桩振动,减少土与桩间摩阻力,沉管拔管速度较快,适用于砂土沉桩。 (3)水冲法:以高压射水(桩侧或桩内)冲孔下沉,留12m打入或振入。适用于坚硬土、砂石层。 (4)钻孔锤击法:施工顺序包括钻孔(留12m)、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。适用于坚硬土层。 (5)静力压桩法:用80120t压桩机压入。适用于软弱土层。,(一)锤击法沉桩的施工 锤击法是指以桩锤的冲击力将桩打入,适用于软土层沉桩。,02-01 柴油锤动画演示,(1)打桩机主要包括桩架、桩锤和动力装置三个部分。 桩锤,其作用是对桩施
9、加冲击力,将桩打人土中。选择稍重的锤,用重锤低击和重锤快击的方法效果较好 桩架,支持桩身和桩锤,将桩吊起,并在打入过程中起导桩的方向,保证桩锤沿所要求的方向冲击。桩架至少具备三种功能:悬挂打桩锤和起吊预制桩;为打桩锤导向;能行走、转向。 动力装置,包括起动桩锤的动力设备,如卷扬机、锅炉和空气压缩机等。,桩顶加桩帽(图2.9)以保护桩锤安全使用和桩顶免遭破坏。 桩帽上部与桩锤之间的衬垫称锤垫,锤垫也起保护桩头的作用。锤垫厚度宜取150200mm,可用竖纹硬木或盘圆层叠的旧铁芯钢丝绳。 桩帽与桩头之间也应设置弹性衬垫(称桩垫),可选用麻袋、硬纸板或胶合板等材料制作,软硬适度,厚度要均匀且锤击压实后
10、保持在120150mm为宜,打桩期间应经常检查,及时更换或补充。,桩基础施工一般均在基础开挖前施工,要将桩顶打到地面以下的设计标高,此时应采用送桩器。送桩器一般用钢管制成,对送桩器要求有较高的强度和刚度,打人时阻力不能太大,能较容易地拔出,能将锤的冲击力有效地传到桩上。,(2) 打桩前的准备工作 1)场地准备包括清除地上、地下障碍物,对场地进行平整、压实并做好排水工作; 2)放出桩的基准线并定出桩位,在不受打桩影响的适当位置设置水准点; 3)接通现场的水、电管线,准备好施工机具,做好对桩的质量检验; 4)进行打桩试验,试验根数应不小于2根,以便检验设备和工艺是否符合要求。,(3)确定打桩顺序,
11、图2.13打桩顺序和土壤挤密状况图 (a)逐排打;(b)自两边向中央;(c)自中央向两边;(d)分段打,(4)打入桩的施工工艺 设置标尺桩机就位吊桩就位扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤轻打正式打(接桩,送桩,截桩)静、动载试验承台施工。 要点:采用重锤低击的锤击方式,开始要轻打;注意贯入度变化,做好打桩记录(记录内容包括编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度等);如遇异常情况,如贯入度剧变、桩身突然倾斜、位移、回弹、桩身严重裂缝或桩顶破碎,暂停施打,与有关单位研究处理。,(5)质量要求 1)满足承载力要求:端承桩以控制最后贯入度为主、以沉桩标高为辅 (参考标高) ;摩擦桩以控制沉桩标高为主、以贯入度为
12、辅(参考最后贯入度)。 2)偏差在允许范围内。平面位置偏差:排桩应不大于100150mm,群桩应不大于 1/31/2倍桩径或边长;垂直度偏差应不大于1% 。 3)桩不受损:桩顶、桩身不打坏,桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。,助教 李帅 电话 13467917390 地点 土木院院楼113 第二章作业 6/12/16/18,(二)静力压桩 静力压桩是借助压桩机及其配重将桩压入土中,此法适用于软弱土层。,这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小,适合在城市中施工。 施工程序为:测量定位压桩机就位吊桩、插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩送桩终止压桩截桩。,图2.15静力压桩机构造原理图 1-活
13、动压梁;2-油压表;3-桩帽;4-上段桩;5-加压重物;6-底盘;7-轨道; 8-上段桩锚筋;9-下段桩;10-导笼口;11-操作平台;12-卷扬机; 13-加压钢丝绳滑轮组;14-桩架导向笼,(三)振动沉桩 振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力,通过桩身使土颗粒受迫振动,使其改变排列组织,产生收缩和位移,这样桩表面与土层间的摩擦力就减少,桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。 适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩,更适合于打钢板桩,同时借助起重设备可以拔桩。,图2.16振动桩锤构造示意图 (a)刚性式;(b) 柔性式 1-激振器;2-电动机;3-传动带;4-弹簧;5-加荷板,(
14、四)射水沉桩法 射水法沉桩又称水冲法沉桩,是将射水管附在桩身上,用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化,以减少土对桩端的正面阻力,同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面,减少了土与桩身的摩擦力,使桩借自重(或稍加外力)沉入土中。 射水法沉桩的特点是:当在坚实的砂土中沉桩,桩难以打下或久打不下时,使用射水法可防止将桩打断,或桩头打坏;射水法沉桩法比锤击法可提高工效24倍,节省时间,加快工程进度。 本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩,在粘性土中亦可使用。,图2.17射水法沉桩装置 (a)外射水管; (b)内射水管,(五)植桩法沉桩 植桩法沉桩是在沉桩部位按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔,钻出
15、的土体通过湿法或干法排出地面外运,在孔内再插入预制钢筋混凝土桩,然后采用锤击或振动锤打入法,将桩打入设计持力层标高。 植打桩顺序为:先打长桩,后打短桩;先打外围桩,后打中间桩,以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。,图2.18钻孔植桩法工艺流程 (a)钻孔;(b)插桩;(c)沉桩;(d)成桩,地基处理与桩基工程 一、 地基加固处理 二、 桩基础工程概述 三、 钢筋混凝土预制打入桩施工 四、 灌注桩施工 五、 地下连续墙施工 六、 沉井基础施工,灌注桩施工 灌注桩是在施工现场的桩位上就地成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。根据成孔方法的不同可以分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管
16、成孔、人工挖孔灌注桩等。 (一)钻孔灌注桩施工 (二)挖孔灌注桩 (三)套管成孔灌注桩 (四)爆扩成孔灌注桩,干作业成孔灌注桩 泥浆护壁成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况,成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。 (1)成孔机械:干作业成孔一般采用螺旋钻机。 螺旋钻机利用动力旋转钻杆,使钻头的螺旋叶片旋转削土,土块沿螺旋叶片上升排出孔外。,螺旋钻机。 螺旋钻机利用动力旋转钻杆,使钻头的螺旋叶片旋转削土,土块沿螺旋叶片上升排出孔外。,02-02 螺旋桩动画演示,(2) 施工工艺顺序 平整场地挖排水沟定桩位钻机对位、校垂直开钻出土清孔检查垂直度及虚土情况放钢筋骨架浇混凝土。
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