地基处理与桩基础工程修改.ppt

第2章 地基处理与桩基础工程,2.1 地基处理,一、影响建筑物的地基的因素强度及稳定性压缩与不均匀沉降地下水流失、潜蚀和管涌、液化失稳和震陷二、地基处理的方法换填法灰土挤密桩法深层搅拌桩法高压喷射注浆法,三、地基处理的原则,将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。,四、换填法,1、施工工艺过程：挖软弱层回填夯实2、适用范围 淤泥 淤泥质土 湿陷性黄土 素填土 杂填土,3、材料要求,砂土灰土,4、施工要点,施工前先验槽、清松土、打底夯两遍。分层铺填，厚度200300mm，灰土用机械打夯或碾压；砂土用振动碾压。灰土垫层不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝，上下缝距不得小于500mm，接缝处夯实。灰土夯实后3d内不得泡水。,土料的施工含水量控制在最优含水量范围内。,5、质量检验,施工中检查分层铺设的厚度，上下两层的搭接长度，加水量，夯压遍数和压实系数。用贯入仪检验垫层质量（现场压实系数与贯入度相对应），压实系数检验用环刀法，取样点在每层的2/3的深度处。分层检验垫层的质量，当该层的压实系数符合设计要求后，铺填上层。施工结束后，检查换填的垫层的地基承载力。,五、灰土挤密桩法,原理：首先在基础地面形成若干个桩孔，再将灰土分层填入并压实，以提高地基的承载力或水稳性。适用范围：用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。,六、振冲法,原理：利用振动和水冲加固土体的方法。适用范围：振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20KPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土。振冲密实法适用于处理砂土和粉土。施工工艺：定位成孔清孔填料振实,七、深层搅拌法,原理：深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。固化剂：水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的 7 15，水泥砂浆的配合比为1：1或 1：2。施工工艺：深层搅拌机定位预搅下沉制浆喷浆搅拌复搅下沉提升关机清洗移动至下一根桩,八、高压喷射处理方法,原理：就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液或水成为200Mpa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体。施工工序：钻机就位钻孔插管喷浆拔管冲洗,补一 浅基础,分类按使用材料的性能分类：刚性基础（无筋扩展基础）柔性基础（扩展基础）按构造形式分类：独立基础条形基础筏板基础箱形基础,用于混合房屋的承重墙下，由素砼垫层、砼底板、大放脚组成。,（一）、墙下钢筋砼条基,2、施工工艺与施工要点基坑验槽混凝土垫层弹线支模扎钢筋（包括插筋）浇混凝土养护（不少于7天）施工缝的留设,1、构造要求,（二）、钢筋砼独立基础,控制锥体斜面坡度正确，斜面模板支护好，混凝土浇筑分层支设，严禁斜面部分不支模。,（三)筏形基础,适用于有地下室或地基承载能力较低而上部荷载较大的基础。,施工工艺与施工要点,施工工艺：施工准备（降低地下水位等）基坑开挖,铺垫层扎底板、梁钢筋、柱插筋浇地板混凝土支梁模板浇梁混凝土,两种情况,底板和梁模板一次支好，混凝土一次浇筑,施工要点 筏形混凝土基础应一次连续浇筑完成，不宜留施工缝。必须留施工缝时应留垂直缝于次梁中部的1/3跨度范围内。砼浇筑方向应平行于次梁长度方向，平板式应平行于基础长边方向。在基础底板预埋沉降观测点，定期观测，加强养护。,（四）、箱形基础,由钢筋砼底板、顶板、侧墙及一定数量的纵横墙构成的封闭箱体。适用于上部结构分布不均匀的高层建筑物的基础。,施工要点 施工时应做好基坑开挖、支护、排水、浇筑（止水带、后浇带留设，大体积砼施工，基坑回填）等工作,2.2 桩基础 桩基础构造 桩基础包括：桩体和承台。荷载传递路径：上部结构桩的分类按荷载传递机理分：,桩端阻力,桩侧阻力,地基,桩,承台,上部结构,承台,桩,地基,端承桩,摩擦桩,按材料分 木桩、砂石（灰）桩加固地基（排水固结、挤密土层）（钢筋）混凝土桩、钢管桩承载力大。按沉桩方法分 挤土桩打入式和压入式预制桩，无需预先成孔。部分挤土桩预钻孔打入式预制桩和部分挤土灌注桩。非挤土桩非挤土灌注桩。混合桩等。按施工方法分 预制桩：灌注桩（即现浇桩）：,成孔,安放钢筋笼,浇注混凝土,预制,运输,打桩,2.2.1 混凝土预制桩施工 主要施工过程：桩的预制、运输和沉入。一、桩的预制 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 预制桩有实心桩与空心桩。,这就是方桩，简写RC桩,方桩的端头,方桩的桩尖,这就是钢管桩简写SP桩,(1)桩的制作并列法、间隔法、重叠法、翻模法 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。,重叠法施工要求,根据什么确定层数？,地面允许荷载和施工条件确定层数,提高桩的抗冲击能力,（2）桩的起吊、运输混凝土强度要求 应在混凝土强度达到70设计强度后方可起吊，达到100后方可运输和沉桩。桩起吊验算 问：桩起吊时承受的荷载远小于使用阶段承受的上部结构荷载，因此可不进行桩的起吊验算？答：关键是起吊阶段和使用阶段桩的内力性质不同，使用阶段主要为轴压力，起吊阶段为弯矩。内力性质不同，则不可比较大小,桩的吊点布置确定原则：吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。常见的吊点位置如下图示:,一个吊点,两个吊点,三个吊点,预制桩吊点的合理位置图,桩的堆放,堆放不得超过四层；上下层间设置垫木（按吊点位置确定间距、上下对齐）地面平整坚实，设有排水坡度。,预制桩,地坪,垫木,二、沉桩前的准备工作,沉桩顺序确定的原则 从中间向四周沉没，由中及外；从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；先深后浅；先大后小。结合考虑“退沉桩”还是向前“顶沉桩”。,清除障碍物,平整场地,沉桩试验,抄平放线,定桩位,确定沉桩顺序,逐排沉放,自中间向四周沉放,分段沉放,三、桩的沉设主要方法：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩 预制桩工机械主要有以下三类：打桩机锤击沉桩 打桩机由桩锤和桩架组成，靠桩锤冲击桩头，使桩在冲击力的作用下贯入土中，故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱动方式不同，可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。振动沉拔桩机振动沉桩 振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤利用机械振动法使桩沉入或拔出。静力压桩机静力沉桩 静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力，使桩在持续静压力作用下压入至所需深度。,锤击沉桩（1）桩锤 落锤适用于粘土或含砂石较多的地基土；蒸汽锤（单动气锤、双动气锤）适用于各种桩；电磁锤,柴油锤工作原理：单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将桩锤抬起，然后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动，将桩打入土中。分类：导杆式、筒式。特点：不需另带动力设备，但污染大，噪音大。适用：除过硬，过软地基外可打各种桩。,（2）桩架 作用：吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能够沿着所要求的方向冲击桩体。分类：塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。行走机构：滚管式、轨道式、轮胎式、汽车式、履带式和步履式等。桩架高度：=桩长+滑轮组高（2m）+锤高+桩帽高+安装空隙（0.5m）,悬挂履带式打桩架 以履带起重机为底盘，用吊臂2悬吊桩架立柱6，立柱6下面与车体1通过支撑叉7相连接。由于桩架、桩锤的重量较大，重心高且前移，容易使起重机失稳。所以通常在车体上增加一些配重。立柱在吊臂端部的安装比较简单。为了能方便的调整立柱的垂直度，立柱下端与车体支撑连接一般都是采用丝 杠和液压式等伸缩可调的机构。缺点：横向稳定性较差，立柱的悬挂不能很好的保持垂直。这一点限制了不能用于打斜桩。,三点式履带桩架 同样是以履带式起重机为底盘，但在使用时必须作较多的改动。首先要拆除吊臂，增加两个斜撑，斜撑2下端用球铰支持在液压支腿的横梁上使两个斜撑的下端在横向保持较大间距，构成稳定的三点支撑结构，如图所示。三点式桩架在性能上是比较理想的，工作幅度小，具有良好的稳定性，其次还可通过斜撑的伸缩使立柱倾斜，以适应打斜桩的需要。,全液压履带式三支点打桩架,（3）打桩工艺吊桩就位 打桩 轻锤高击 动量小，锤对桩头冲击大，回弹大，桩头容易损坏、桩难以入土。重锤低击 动量大，锤对桩头冲击小，回弹小，桩头不易被打碎、桩能很快入土；落距小，效率高。,打桩宜采用重锤低击、低提重击,为什么？,这是我们的放线工在放桩位，一般是用全站仪，这次用的经纬仪,放好桩位后，桩机转场就位,打桩前对桩材进行检查,开始打桩,在接第二节桩之前对桩材的法兰盘进行除锈,接第二节桩,上下两节桩对好，并校好垂直度后，进行焊接现在一般用CO2气保焊,等焊缝冷却后再进行一次锤击沉桩，冷却时间规范要求1分钟以上,如有上节桩再继续接桩锤击，如没有了就用送桩器进行送桩,打好桩后留下的桩洞是要进行回填的或加盖板子防止发生危险,挖出来的成桩,桩锚反力静载试验,锚桩反力静载试验和堆载试验都可以测出桩的极限承载力,动测试验：小应变用的仪器,小应变只能检测桩身完整性，并且只能测50倍桩径的长度，但大应变不仅能测桩身完整性还能没桩的承载力，这张是大应变的检测仪器。它还需要吊车和重锤配合,（4）打桩注意事项隐蔽工程及时做好记录 严禁偏打 桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适 桩顶衬垫弹性应适宜 延长锤击作用时间和应力波波长，降低锤击应力值，从而提高打击效率和降低桩的损坏率。连续施打、入土速度均匀，不得间歇过长 避免土的固结作用，使继续打桩阻力增大，不易打入土中 桩锤回弹过大且经常发生,应更换重锤。,桩锤突然有较大的回弹 表明桩端遇阻，须减小锤的落距。桩下沉突然加大 可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身破坏等，应停止进行处理。送桩时桩身和送桩轴线一致 打斜 应拔出，用砂石填孔，重新插入施打。若拔桩困难，应在原桩附近再补打一桩。尽量避免送桩,（5）打桩质量要求与验收 贯入度或标高必须符合设计要求 最后贯入度：在正常条件下进行（桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性垫层正常），最后10击内桩的平均入土深度。桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高可作为参考；当贯入度达到而桩端标高未到时应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值（一般在30-50mm）；桩端位于其它软土层时，以桩端设计标高控制为主，贯入度可作为参考。问：摩擦桩以设计标高控制为主，贯入度作为参考?端承桩以贯入度控制为主，设计标高作为参考?,重要概念,平面位置或垂直度必须符合施工规范要求 平面位置偏差不得大于100-150mm；垂直度偏差不得超过0.5%；桩身、桩帽、桩锤三者在同一垂直轴线上；短桩接长的端面应平整，中心对齐；挖土应制定合理的挖土方案，防止桩体位移或倾斜。打入桩桩基工程的验收必须符合施工规范要求 当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，在打桩完毕后进行；需送桩时，每桩至设计标高后应先中间验收，待打桩完开挖至设计标高后再作全面验收。提交的资料：桩位测量放线图；工程地质报告；材料试验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的静载各和动载试验及确定桩贯入度的记录。,振动沉桩,（1）工作原理：其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下而拔出土。,（2）振动器工作原理 振动器产生激振力的方法如下：振动器都是采用机械式，由两根装有偏心块的轴组成。这两根轴上装有相同的偏心块，但两根轴相向转动。这时两根轴上的偏心块所产生的离心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直方向上的分力则迭加起来,（3）振动沉桩 作业图振动沉桩工作效率决定于振幅，离心力和静压力，振幅是决定沉桩速度的主要因素。静压力对桩的下沉也有很大的影响，只有当静压力（包括桩的自重）超过某值时才发现沉桩现象，振动沉桩机必须有足够的重量，必要时还应附加配重。,动力装置,操纵杆,电线,隔振器,电动机,不平衡块,桩,振动沉斜桩作业图,起重装置,动力装置,打桩机,桩,（5）特点、优缺点特点 通过振动器的振动，减小桩和周围土体的摩擦力，在桩自重和附加压力作用下沉桩。优点 噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用来拔桩。缺点 适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水冲法辅助施工。,静力压桩,工作原理 依靠持续作用静压力，将桩压入或拔出的桩工机械。特点 噪声低、振动小、无污染，与冲击式施工方式比较，桩身不受冲击应力，损坏可能性小，施工质量好，效率高。不用试桩可以得出单桩承载力。适用于软弱土地基和压垂直桩，压斜桩困难,沉桩对周边环境的影响及防治（1）对环境的影响 锤击法、振动法沉入预制桩和套管成孔法沉入灌注桩施工时产生噪音、振动冲击、废气，并引起土体挤压隆起位移，影响原有建筑和地下管线等。泥浆护壁成孔灌注桩泥浆中含有水泥成份，PH在10-12。（2）防治措施 采用预钻孔桩。采用机械或人工成孔灌注桩。设置防振沟，基坑支护。在有条件的城市，明令禁止锤击法或振动法沉桩。,2.2.2 混凝土灌注桩施工 主要施工过程：成孔、安放钢筋笼和混凝土浇注。（1）灌注桩分类按照成孔设备和成孔方法分类 套管成孔锤击和振动灌注桩 爆扩成孔爆扩灌注桩 钻孔成孔泥浆护壁和干作业成孔灌注桩 挖孔成孔人工挖孔桩,挤土 成孔,取土成孔,（2）灌注桩成孔顺序,取土成孔 成孔对周边土壤无挤密或冲击作用 按成孔设备行走最方便的线路等现场条件确定。挤土成孔 成孔对周边土壤有挤密或冲击作用 每隔12个桩位成孔；在邻桩初凝前或终凝后成孔；群桩基础中，先中间桩后周围桩；同一桩基的爆扩桩，先浅后深。,（3）灌注桩成孔控制深度套管成孔 必须保证设计桩长。摩擦桩 以标高控制为主，以贯入度（或贯入速度）为辅。端承桩 以贯入度（或贯入速度）控制为主，以标高为辅。钻孔成孔 保证桩孔进入硬土层达到设计深度，清理孔底沉 渣。,一、钻孔灌注桩 根据钻头是否在含水层中施工，分为：泥浆护壁钻孔灌注桩和干作业钻孔灌注桩。优点 无振动、无挤土、噪音小，对周边建筑物影响小，适宜于硬、半硬、硬塑和软塑粘性土。缺点 承载力低，沉降量大。,重点,泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆材料 泥浆主要是膨润土或粘土和水的混合物。孔内泥浆液面高于地下水位以上1m，泥浆的相对密度为，排出时为。泥浆的作用 泥浆产生的液柱压力可平衡水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑；泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层泥皮，从而可防止塌孔，护壁。灌进的泥浆比重小，排出的比重大，从而携渣排出泥土。泥浆还具有润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。,清孔 端承桩沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承和端承摩擦沉渣不得大于100mm，摩擦桩不大于300mm。吊放钢筋笼 长度为桩长的1/2-1/3当全长超过12m时分段制作。接头错开500，同一截面不超过50%，每2m焊12加强环，有60-80钢筋保护层措施（定位钢筋环、定位垫块）水下浇筑砼 导管口先用球塞堵住，导管口下沉至底表上约300mm处 首次灌注的砼应满足导管口埋入砼500mm以上，管内砼顶面高出地下水面2.5m左右 开管（剪断铁丝、球塞被砼顶出）提升导管0.5-3m/h,施工中常见问题处理 护筒冒水 原因埋设护筒时周围填土不密实，或碰动护筒 处理粘土填实加固；严重下沉或位移的返工重埋。孔壁缩颈 易发生处在软土地区，尤其地下水位高，软硬土层交界处。现象钻杆上提或下放钢筋笼时受阻 原因泥浆相对密度不当、桩间距过密，成桩施工间隔太短，钻头磨损过大。处理泥浆相对密度控制在1.15左右，施工跳开1-2个桩位钻孔，成桩间隔72h以上，定期更换钻头。,孔壁塌陷 现象孔内冒水泡，筒内水位突然下降。原因土质松散，泥浆不良（泥浆过稀或质量指标失控）；泥浆吸出量过大，护筒内水位高度不够，碰撞孔壁。处理如钻进中塌孔，保持孔内水位，加大泥浆相对密度，减少泥浆排除量，以稳定孔壁；严重者回填砂与粘土混合物至塌孔位以上1-2m，沉积稳定后重钻。钻孔倾斜 原因钻杆不直，土质松软不一，遇上孤石或旧基础等。处理改用慢转速，提动钻头扫孔纠正；严重者回填砂与粘土混合物至偏斜处以上1-2m，沉积稳定后重钻。,干作业成孔灌注桩施工,施工方法 利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。适用条件 适用于地下水位以上的干土层中桩基的成孔施工。成孔方式 螺旋钻成孔螺旋钻机（利用钻头的刃口切削土，并沿螺旋输送土）钻孔扩底钻孔扩机 人工成孔机动或人工洛阳铲,2.2.3 人工挖孔桩,2.2.4 套管成孔灌注桩,施工方法 将带有预制混凝土桩尖或钢活瓣桩尖的钢套管沉入土中，待沉到规定深度后，立即在管内浇筑混凝土或管内放入钢筋笼后浇注混凝土，随后拔出钢套管，并利用拔管时的冲击或振动使混凝土振捣密实而形成桩。分类按照沉管方法分锤击沉管灌注桩 振动沉管灌注桩,锤击沉管灌注桩施工方法 单打法 复打法扩大桩直径，提高混凝土密实度和承载力,沉管成孔,吊放钢筋笼,浇注混凝土,边浇边振动拔管,混凝土振捣密实,成桩,沉管成孔,浇注混凝土,边浇边振动拔管,第二次沉管,浇注混凝土,成桩,注意事项 浇砼前应检查管内有无泥浆或进水，少量时可用干水泥灰。锤击沉管灌注桩桩身混凝土强度不低于C20，预制钢筋混凝土桩尖强度不低于C30。桩尖和套管中心重合，两者之间垫缓冲材料。桩身混凝土应连续浇注，分层振捣密实。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的砼量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查砼面的下降情况。拔管速度要均匀，对一般土层以1为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在为宜。在管底未拔到桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。,砼充盈系数（实际灌注砼体积与按设计桩身直径计算体积之比）不得小于1.0，成桩后的桩身砼顶面标高应至少高出设计标高500mm。无论单打法还是复打法施工，混凝土从拌制到拔管结束，不得超过混凝土初凝时间。锤击沉管成桩宜按桩基施工顺序依次退打，桩中心距在3.5倍桩管外径以内或小于2m时均应跳打，以防止土体挤压而断桩。中间空出的桩需待邻桩砼强度达到设计强度标准值的50%以后方可施工。当为提高承载力或补救缺陷而采用复打法施工时，复打应在初次浇筑的砼初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。,振动沉管灌注桩 注：振动沉管与振动沉桩原理相同施工方法 单打法 反插法扩大桩直径，提高承载力 复打法与锤击沉管灌注桩相同,沉管成孔,浇注满混凝土,振动拔管,混凝土振捣密实,成桩,沉管成孔,浇注混凝土,边浇边振动拔管,第二次沉管,浇注混凝土,成桩,沉管成孔,浇注满混凝土,振动拔管0.51m,套管反插,成桩,反复拔管和反插,2.2.5 爆扩灌注桩,爆扩灌注桩包括两部分：桩柱和扩大头,