02 第二章 深基础工程[课件].ppt

第二章 深基础工程,§21 钢筋混凝土预制桩施工 §22 灌注桩施工 §23 地下连续墙施工 §24 沉井基础施工,桩基分类,1. 按受力性能分：端承桩、摩擦桩、抗拔（浮）桩 2. 按材料分：木桩、碎石桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钢桩 3. 按形状分：方、圆、多边、管、工字型 4.按施工方法分： （1）预制桩：打入桩、静压桩、水冲沉桩、振动沉桩、锚杆静压桩 （2）灌注桩：钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、挖孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩桩,§21 钢筋混凝土预制桩施工,一、预制桩的制作、起吊、运输和堆放 1、制作 （1）短桩、预应力管桩预制厂制作 预应力管桩离心成型，直径400、500，壁厚95、100、125， 节长515m，C80。 （2）长桩（10m）现场制作 A. 预制方法（支模方法）：并列法、间隔法、重叠法。 B. 叠制4层，上下隔离，下层30设计强度后再上层。 C. 主筋接长宜用对焊，接头错开。 D. 混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护。,第二节 混凝土预制桩施工,第二节 混凝土预制桩施工,2、起吊 （1）起吊强度：70%设计强度 （2）吊点位置：由设计决定 A. 当吊点3个时，应使正负弯矩相等 一点吊距顶0.31L (L=510m)， 距顶0.29L（L1116m）； 两点吊距顶、距尖0.207L； B. 当吊点3个时，应使反力相等 3、运输 运输强度100设计强度 4堆放 （1）堆放层数不超过四层； （2）地面坚实、平整，垫长枕木； （3）支承点在吊点位置，垫木上下对齐。,二、沉桩前的准备工作 1、场地准备：清除地上、地下的障碍物，平整、压实场 地，设置排水沟； 2、放轴线、定桩位、设置水准点（2个）； 3、确定桩基施工方案打桩顺序： 4、试桩：检验工艺、设备是否符合要求，确定沉桩标准。 三、沉桩施工 1、打入桩 （1）打桩设备： A. 桩锤 宜用重锤低击，忌用轻锤高击。 一般锤重是桩重的1.52倍时，效果较好。 规范规定：桩锤的重量应大于或等于桩的重量，当桩重大于 20KN时，可采用比桩轻的桩锤，但不能小于75%桩重。,a. 落锤： 锤重0.52.0t，适用于在粘土和含砾土较多的土中打桩。 构 造简单、使用方便、锤高可调；效率低，桩易损伤。 b. 柴油锤： 锤重0.318.0t，不适用于松软土或硬土中打桩。构造简 单，使用方便，自供能源；噪音大、污染，4080次/分。 c. 蒸汽锤： 单动升耗能、降靠自重，锤重1.015t，2530次/分； 桩锤落距短，打桩速度及冲击力大，效率较高，适宜各类型桩。 双动双向耗能，锤重0.67t，100200次/分；冲击次数 多，冲击力大，效率高，适宜一般打桩、拔桩、打斜桩、水下 打桩。 d. 液压锤： 无噪音、无污染、频率高，复杂、价高。油气二压施力长， 贯入度大。,筒式柴油锤工作原理图,导杆式柴油锤工作原理图,单动汽锤工作原理图,双动汽锤工作原理图,B. 桩架 a.作用： 支撑锤桩，吊桩就位，打桩导向。 b.类型 （常用）： 多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。 履带式桩架：移动方便，适用范围广。 C.动力装置 根据桩锤类型而定,履带式桩架,多功能桩架,（2）打桩顺序： A.当桩中心距4倍桩径时，应考虑打桩顺序。 a.桩使土壤受挤压，产生： .桩入土深度不一，导致建筑物不均匀沉降； .桩难打易碎； .邻桩移位倾斜。 b.措施： .自中间向四周环绕或放射打； .由中心向两侧对称打； .分段对称打。 B.当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打； C.当桩的规格不同时，先大后小，先长后短； D.当桩尖设计标高不同时，先深后浅。,（3）工艺顺序： 设置标尺桩架就位吊桩就位扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤轻打正式打（包括接桩） 截桩、送桩静、动载检测承台施工 （4）接桩方法： 焊接法 （5）桩入土深度的控制： A.端承桩以控制最后贯入度为主，标高为参考。 B.摩擦桩以控制沉桩标高为主，最后贯入度为参考。 每十击为一阵，最后贯入度是最后三阵的平均贯入度。,打入预制桩 第一节桩体,打入预制桩 电焊接桩,打入预制桩 末节桩体,（6）观测与记录： 编号、每米锤击数、桩锤落距、桩顶标高、贯入度 （7）其它注意事项： A.开始打桩时先采用短落锤轻打，待桩入土12米后， 再以全落锤施打。 B.打桩要连续打。 C.注意防止锤击偏心。 D.随时注意灌入度的变化。 E.如遇异常情况（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。,（8）打桩中常见问题的分析和处理： A. 桩顶、桩身被打坏 B. 打歪 C. 打不下 D. 一桩打下，邻桩上浮 （9）打入桩优缺点： A. 优点：效率高，适用广，质量有保证，承载力高。 B. 缺点：混凝土强度等级高，配筋多，噪音大，振动 大。,2、静压桩 （1）原理：利用压桩架的自重和配重，将桩压入土中。 （2）压桩机类型： A.顶压式 B.抱压式 （3）静压力：80500t （4）桩长：15米 （5）优缺点： A. 优点：质量有保证，承载力高，无噪音，无振动， 混凝土强度等级可稍低，配筋稍少。 B. 缺点：不适用于砂土地基。,3、水冲沉桩 （1）原理： 利用高压水流冲刷桩尖下面的土壤，以减小桩表面与土壤之间的摩擦力和桩下沉时的阻力，使桩身在自重或锤击（振动）作用下，很快沉入土中。待冲水停止后，冲松的土壤沉落，将桩身压紧。 （2）最后12米不宜再冲水，宜用锤击（振动）将桩打到设计标高。 （3）优缺点： A. 优点：质量有保证，承载力高，噪音小，振动小， 特别适用于砂土、碎石或其它坚硬土层，与 打入法联合使用，可提高工效4080%。 B. 缺点：水流冲刷易引起附近建筑物沉陷。,4、振动沉桩 （1）原理： 借助固定于桩头上的振动沉桩机所产生的振动力，以减少桩与土颗粒之间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中。 （2）优缺点： A. 优点：设备构造简单，使用方便，效能高，所消耗 动力小。 B. 缺点：适用范围窄，主要用于砂土、黄土、软土、 亚粘土层中，最好是含水砂层，不宜用于粘 性土以及土层中夹有孤石的情况。,5、锚杆静压桩 （1）原理： 基础底板预留孔洞、预埋锚杆（每洞4个），待建筑物结构施工到一定阶段（三、四层以上），利用压桩架、油压千斤顶将桩压入土中，浇筑混凝土使桩与基础底板连成整体。 （2）接桩方法：浆锚法（硫磺砂浆锚筋法） （3）优缺点： A. 优点：小设备，施工方便，无噪音，无振动，可调 整建筑物沉降，桩身混凝土强度等级低，配 筋少。 B. 缺点：不适用于砂土地基。,四、预制桩桩位的允许偏差 建筑地基基础工程施工质量验收规范 表5.1.3,§22 灌注桩施工,一、冲钻孔灌注桩： 施工无振动无噪音，不挤土，但比同径预制桩承载低、沉降大。 1、干作业法（用于无地下水或已降水） （1）成孔机械： 螺旋钻长：钻杆长10m以上,400600 短：钻杆长35m，300400 钻扩机：钻孔径8001200，扩孔径可达3.5m,步履式螺旋钻机,（2）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,钻孔,螺旋钻孔机成桩工艺,放入钢筋骨架,浇筑混凝土,清孔,（3）施工要点： A.土质差、有振动、间距小时，间隔钻孔制作； B.软塑土层、含水量大用疏纹叶片钻杆； 可塑、硬塑粘土，含水量较小的砂土用密纹叶片钻杆； C.及时灌注混凝土，防止孔壁坍塌； D.浇混凝土时放护筒，混凝土坍落度59cm，每层浇筑高度 1.5m。 （4）质量要求： A. 偏差要求：位置偏差70150mm 垂直度偏差1 B. 孔底虚土厚度： 端承桩50mm 摩擦桩150mm C. 避免出现缩径和断桩,2、泥浆护壁成孔（用于有地下水） （1）成孔机械： 冲抓钻 冲击钻 潜水电钻 回转钻 反循环 正循环 （2）工艺顺序： 平整场地、挖排水沟定桩位埋设护筒桩机就位 钻（冲）孔、灌泥浆 清孔 安放钢筋骨架 水下灌注混凝土,冲击钻作业示意图,（3）施工要点： A. 护筒直径比钻头大100， 开设12个溢浆口，埋 入土中1m； B. 泥浆比重1.1左右，随钻 随灌，保持高于水位面； C. 水下混凝土灌注： 导管法,（4）常见问题的分析与处理 A. 护筒冒水：护筒周围填土不密实，或护筒受碰。 B. 孔坍塌：土质松散，泥浆比重太小，护筒水位不高。 C. 钻孔偏斜：钻杆不垂直，土质复杂。 D. 混凝土超灌量：扩孔过大，土质复杂。 E. 桩身混凝土离析：套管水平移动，套管拔出混凝土 面，套管距桩底尺寸过大，混凝土配合比差。 F. 沉渣未清干净：泥浆沉淀。,二、沉管灌注桩 1、特点： 直径400、500，桩较浅（一般30米），适用于粘土、淤泥、砂土、人工填土，振动沉管还可用于中密的碎石地基，在有地下水、流砂、淤泥的情况特别适合。 2、施工方法：锤击、振动、静压沉入钢管法 3、工艺顺序： 放样埋设桩尖钢套管就位并校正垂直度沉管(锤击、振动或静压）至要求的贯入度或设计标高检查管内有无砂、水放入钢筋骨架浇灌混凝土，同时边锤击或振动边拔出套管 4、要点： 防止钢管内进入泥浆、水； 灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动； 防止缩径、断桩及吊脚桩。,就位,沉入,浇筑,成型,边拔边浇,放入钢筋笼 继续浇筑,钢筋混凝土桩尖,钢管活瓣桩尖,5. 常用方法： （1）单打法 灌满混凝土后，每上拔0.51m，振动510s，再拔管，再振动。拔管速度1.5 m/s（一般1m/s，软土0.8 m/s），桩截面比套管扩大约30%。,（2）复打法 第一次灌注混凝土施工完毕（不放钢筋笼），拔出套管，在混凝土初凝前原位打入，安放钢筋笼灌注混凝土。根据需要可全部复打或局部复打。桩截面比套管扩大约80%。 （3）反插法 拔管时，每上拔0.51m，向下反插0.30.5m。拔管速度0.5 m/s，桩截面比套管扩大约50%。 桩尖处（1.5 m范围）可多次反插，形成扩大头。,6、常用事故分析： （1）有隔层 A. 原因：混凝土骨料粒径过大；和易性差；拔管速度 过快等。 B. 预防：骨料粒径3cm；坍落度57cmm；拔管 速度1 m/s（淤泥 0.8 m/s）。 （2）断桩 A. 原因：桩距过小，打邻桩时受挤压；终凝不久受到 外力或振动。 B. 预防：桩中心距3.5倍桩径；跳打法，待混凝土养 护至50%设计强度等级后再打相邻的桩。,（3）缩径 A. 原因：在含水量大的淤泥或软土中沉管使土受挤产 生很大的孔隙水压力，拔管后挤向新浇混凝 土；混凝土和易性差；拔管过快；混凝土出 管扩散性差等。 B. 预防：复打法或反插法；坍落度57cmm；拔管 速度 0.8 m/s；管内至少保留2m高混凝土 以产生扩散压力。,三、人工挖孔灌注桩 1、特点： 桩径大（700mm），单桩承载能力高，孔的质量好，能观察到土质情况；劳动力消耗大，效率低，工期长。 2、施工方法： 人挖人扩桩；机钻人扩桩；机钻机扩桩。 3、工艺顺序：（现浇混凝土护壁） 定位 架设小型机架 开挖 立模 浇护壁混凝土 养护 拆模 开挖 开挖 排除积水 浇桩身混凝土至钢筋笼底部 安放钢筋笼 浇桩身混凝土,4、护壁护圈形式： 混凝土护圈、钢套管护圈 5、应注意解决的问题 流泥流砂、降低地下水、安全（孔壁坍塌、通风、照明、联络、吊装、人员上下）,大直径扩底桩,护壁构造示意,桩身施工示意图,四、爆扩灌注桩 1、特点： 成孔方法简便，节省劳动力；桩一般较浅（36m， 10m）。适用于地下水位以上的粘性土、黄土，不能 用于砂土、软土。 2、施工工艺： （1）一次爆扩法： A. 药壶法： 钻导孔（直径4070）放少量炸药先爆个小头放炸药炸桩身和扩大头检查安放钢筋笼 浇桩身混凝土,B. 无药壶法 钻导孔（直径4070） 放炸药（底部放纯炸药，中、上部放锯末炸药）炸桩身和扩大头 检查 安放钢筋笼 浇桩身混凝土 （2）二次爆扩法： 钻导孔（直径4070）放炸药管炸桩身放炸药包，填盖一层150200厚砂土大头 灌注第一次混凝土（量为扩大头体积的一半） 炸扩大头 检查 安放钢筋笼 浇桩身混凝土 3、炸药用量： 依扩大头径及土质而定，可用计算、试验、查表三法。,爆扩桩基础构造示意图,二次爆扩桩施工工艺,钻孔 (直径5060mm),放炸药管,扩孔清土,放炸药包 灌混凝土,爆扩大头,放入钢筋骨架,灌注混凝土,五、砂石灌注桩 1、施工工艺： 按沉管灌注桩成孔 拔出钢管灌入砂石并分层灌筑、捣实，或随砂石灌入逐渐拔出钢管 2、作用： （1）靠挤紧土壤颗粒间的空隙，以提高地基的承载能 力，加固松软饱和土壤中的地基。 （2）迅速排除土壤中的饱和水，加速地基的下沉和稳定。 3、特点： 桩较浅，桩径220320mm，间距1.84.0倍桩径，,六、水泥搅拌桩（深层搅拌桩） 1、施工工艺： 先钻孔到设计标高，边提升钻头边高压灌注水泥浆。 2、作用： 利用水泥浆加固地基，一般用于土方开挖时的挡水、护坡。 3、特点： 用作基坑支护时，不需要布置井点，不易倾覆；但水平方向位移不能很好地控制。 4、粉喷桩： 当含水量很大时，高压喷射水泥，则为粉喷桩。,§23 地下连续墙施工,一、施工顺序： 泥浆制作 挖导沟筑导墙划分、开挖槽段放接头管清基、换浆 吊放钢筋笼水下浇筑混凝土置放出泥浆 泥浆处理 拔接头管,地下连续墙施工过程示意图,二、作用： 1、挡土； 2、防渗； 3、地下结构的一部分； 4、深基础。,三、特点： 1、优点： （1）刚度大； （2）深度大； （3）挡土又挡水，无须放坡、支撑、降水等； （4）受荷后变形小，施工无振动、噪音低； （5）能靠近已有建筑物施工； （6）可用于任何土质； （7）用作逆筑法施工。,2、缺点： （1）成本高； （2）施工技术复杂； （3）需专用设备； （4）泥浆多，污染大。,四、施工工艺： 1、挖导沟、筑导墙 （1）作用： A. 防止槽口坍塌； B. 存贮泥浆； C. 地下连续墙定位； D. 挖槽机具导向； E. 挖槽机具、钢筋笼、导管的支撑点。 （2）截面尺寸： 深度12m，厚度100200mm，导墙间距比墙厚大4060mm，顶面宽400mm×2，顶面略高于地面，导墙内墙面应垂直，顶面应水平。,（3）注意事项： A. 拆模后应设支撑； B. 混凝土到达设计强度等级以前，应禁止重型机械设 备在导墙附近停置或作业，以防止导墙开裂和位移 变形。 2、划分单元槽段 （1）原则： 不影响槽壁稳定。 （2）考虑因素： 现场水文地质条件，附近现有建筑物情况，挖槽时槽壁的稳定性，挖槽机械类型，钢筋笼重量，混凝土供应能力，地下连续墙构造等。,3、泥浆制作 （1）作用： 护壁、携砂、冷却、润滑。 （2）组成： A.高塑性粘土或膨润土： 颗粒极细小、遇水显著膨胀、粘性和可塑性都很 大的特殊粘土。 B. 掺和物： a. 加重剂 b. 增粘剂 c. 分散剂 d. 堵漏剂 （3）特性： 触变特性,（4）对泥浆性能的要求： A. 比重 B. 粘度 C. 稳定性 D. PH值 E. 失水量 （5）泥浆制作、处理： A. 制作：机械搅拌后存放24小时以上或加分散剂，充 分水化方可使用。 B. 处理： a. 对土渣：自然沉淀或机械处理 b. 对阳离子：化学处理（即加入分散剂） （6）泥浆消耗量 每1m3土方约消耗0.60.7m3泥浆,4、挖槽 （1）导板抓斗： 抓斗固定在一根柔性钢丝绳上。 （2）导杆抓斗： 抓斗固定在一根刚性导杆上。 （3）多头钻： 5个钻头+8个侧刀，反循环出渣（中空）。 钻进速度快（ 5m/h），工效高，挖槽精度高（1/300槽宽），适应于软硬土。 5、放接头管 作用：侧模，形成凹凸面；便于相邻槽段施工。,导杆液压 抓斗构造,SF型多头 钻成槽机,6、吊放钢筋笼 （1）宽度，同单元槽段长度。 （2）长度方向若接长，则应试装配。 （3）预先确定混凝土导管位置。 （4）地下室边墙钢筋与框架梁钢筋的连接可采用接波器。 （5）钢筋保护层厚度，采用扁铁弯成的板式垫块。 （6）整体刚度，在钢筋笼内布置24榀纵向钢筋桁架及 主筋平面的斜向拉条。 （7）固定，在导墙上设预埋件，焊接固定。,7、浇筑混凝土 用导管法进行水下混凝土浇筑。 8、拔接头管 混凝土初凝前应常转动及提动，24h后每次拔0.1m，拔到0.51m时，若无异常情况则每30分钟拔0.51m。 拔接头管太早，混凝土易坍塌；太迟则粘着力大，难以拔出。,§24 沉井基础施工,一、用途： 重型设备基础； 桥墩； 取水结构； 高层建筑物基础； 二、施工工艺： 制作安放刃脚 分节浇筑沉井和开挖下沉 （井内混凝土施工）,沉井施工主要程序示意图,1、现浇带刃脚的钢筋混凝土圆形或方形井筒，可设内隔 墙，可竖向分段； 2、井筒内挖土或水力吸泥后，井筒靠自重逐步下沉，边 挖边沉； 3、沉至设计标高后用素混凝土封底防水渗，浇钢筋混凝 土底板，或内填； 4、若沉井为内空的地下结构物，则浇筑钢筋混凝土顶板。,