土木工程施工地基处理与桩基工程.pptx

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1、(4)采用轻型结构、柔性结构。(5)加强房屋的整体刚度，如采用横墙承重方案或增加横墙；增设圈梁；减小房屋的长高比；采用筏式基础、筏片基础、箱形基础等。(6)对基础进行移轴处理，当偏心荷载较大时，可使基础轴线偏离柱的轴线。(7)施工中正确安排施工顺序和施工进度，如对相邻的建筑，应先施工重、高（即荷载重、高度大）的建筑，后施工轻、低（即荷载轻、高度小）的建筑；对软土地基则应放慢施工速度，以便使地基能排水固结，提高承载力。否则，施工速度过快，将造成较大的孔隙水压力，甚至使地基发生剪切破坏。第1页/共43页2.1.2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

2、、换、夯、压、挤、拌”七个字。2.1.2.1“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。2.1.2.2“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。第2页/共43页2.1.2.3“换”换就是将挖与填相结合，即换土垫层法。此法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。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：

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。图2.1为砂石垫层做法，垫层厚H一般为0.52.5 m,不宜大于3 m，也不宜小于0.5 m。采用换土垫层能有效地解决中小型工程的地基处理问题，其优点是能就地取材，施工简便，工期短，造价低。第3页/共43页图2.1砂垫层剖面图1一基础；2一砂垫层第4页/共43页2.1.2.4“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。其中强力夯是用

4、起重机械将大吨位夯锤（一般不小于8t)起吊到很高处（一般不小于6m)，自由落下，对土体进行强力夯实。其作用机理是用很大的冲击能（一般为500800 kJ)，使土中出现冲击波和动应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，土体迅速固结，适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固，但强力夯所产生的振动对现场周围已建成或在建的建筑物及其他设施有影响时不得采用，必要时应采取防震措施。第5页/共43页强夯法有效加固深度H(m)，可用下列公式估算：(2.1)式中 M夯锤重力，KN；h落距，m；k折减系数，与土质、锤型、能级、施工工艺等有关，一般粘性土取0.5，砂性土

5、取0.7，黄土取0.350.50。第6页/共43页2.1.2.5“压”就是利用压路机、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。为了在较短时间内取得较好的预压效果，要注意改善预压层的排水条件，常用的方法有砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法和真空预压法。（1）砂井堆载预压法砂井堆载预压法是在预压层的表面铺砂层，并用砂井穿过该土层以利排水固结。砂井直径一般为300400mm，间距为砂井直径的69倍。（2）袋装砂井堆载预压法袋装砂井堆载预压法是将砂先装入用聚丙烯编

6、织布或玻璃纤维布、黄麻片、再生布等所制成的砂袋中，再将砂袋置于井中。井径一般为70120mm，间距为1.52.0m。此法不会产生缩颈、断颈现象，透水性好，费用低，施工速度快。第7页/共43页2.1.2.5“压”（3）塑料排水带堆载预压法塑料排水带堆载预压法是将塑料排水带用插排机将其插入软土层中，组成垂直和水平排水体系，然后堆载预压，土中孔隙水沿塑料带的沟槽上升溢出地面，从而使地基沉降固结。(4)真空预压法真空预压法是利用大气压力作为预压载荷，勿需堆载加荷。它是在地基表面砂垫层上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封，与大气隔绝，然后用真空设施进行抽气，使土中孔隙水产生负压力，将土中的水和空

7、气逐渐吸出，从而使土体固结。为了加速排水固结，也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料排水带等竖向排水系统。第8页/共43页2.1.2.6“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。图2.2所示即为水泥粉煤灰碎石挤密桩的施工工艺。这种桩的填充料是水泥、石屑、碎石、粉煤灰和水的拌合物，是一种低强度混凝土桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法，具有较好的技术性能和经济效果，不但能

8、提高地基的承载力，还可将荷载传递到深层地基中去。此外，根据地基土质不同，亦可采用振动器成孔或振冲器成孔后灌入砂石挤密土壤。第9页/共43页(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)(d)(e)(f)图2.2水泥粉煤灰碎石桩工艺流程 图2.3深层搅拌桩施工工艺流程(a）打入桩管；(b)、(c)灌水泥、(a）定位下沉；(b）深入到设计深度；粉煤灰、碎石振动拔管；(d)成桩 （c）喷浆搅拌提升；(d）原位重复搅拌下沉；1一桩管；2一水泥、粉煤灰、碎石桩 （e）重复搅拌提升；(f)搅拌完成形成加固体 第10页/共43页2.1.2.7“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，

9、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Na2 Si02）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。图2.3所示为水泥土深层搅拌桩施工工艺流程。深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，借设备自重下沉至设计深度；然后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆或水泥砂浆进行搅拌；待搅拌机提升到地面时，再原位下沉提升搅拌一次，这样便可使浆土均匀混合形成水泥土桩。水泥土桩由于水泥在土中形成水泥石骨架，使土颗粒凝聚、固结，从而成为具有整体性、水密

10、性较好、强度较高的水泥加固体。在工程中除用于对软土地基进行深层加固外，也常用于深基坑的支护结构和防水、防流砂的防渗墙。第11页/共43页2.1.2.7“拌”图2.4所示为单管旋喷桩的施工流程。它是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度后，用高压脉冲泵将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，与此同时将旋转的钻杆徐徐提升，使土体与水泥浆在高压射流作用下充分搅拌混合，胶结硬化后即形成具有一定强度的旋喷桩。单管旋喷浆液射流衰减大，成桩直径较小，为了获得大直径截面的桩，可采用二重管（即两根同心管，分别喷水、喷浆）旋喷，或三重管（三根同心管，分别喷水、喷气、喷浆）旋喷。单管法和二重管法还可用注浆管射水

11、成孔，勿需用钻机成孔。喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，能分别获得柱状、壁状和块状加固体。为此，旋喷法可用于处理地基，控制加固范围；可用于桩、地下连续墙、挡土墙、防渗墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。第12页/共43页图2.4单管旋喷桩施工工艺流程(a）钻机就位钻孔；(b)钻孔至设计标高；（c）旋喷开始；(d)边旋喷边提升；（e）旋喷结束成桩1一旋喷管；2一钻孔机械；3一高压胶管；4一超高压脉冲泵第13页/共43页 2.2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

12、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；由两根以上基桩组成的桩基础称为群桩基础。桩基础的作用是将上部结构的荷载，通过较弱土层传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩石上。由于桩基础具有承载力高、沉降量小而均匀、沉降速度缓慢、抗震性能强及能适应各种复杂地质条件等特点，因此得到了广泛的应用。第14页/共43页桩按制桩材料分为木桩、钢筋混凝土桩和钢桩。桩按桩身的制作方法分为预制桩和灌注桩两类。预制桩包括木桩、钢桩及预制混凝土桩。预制混凝土桩可在工厂或现场制作。灌注桩按成孔方法不同可分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔和爆扩成孔灌注桩。桩按其承台位置分

13、，有高承台桩和低承台桩，前者多用于桥梁码头和海洋工程，后者多用于工业与民用建筑等。第15页/共43页桩按其设置时对于地基土的影响分，有大量挤土桩（打入、振入、压入和旋入桩等）、少量挤土桩（开口钢管桩、H型钢桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔桩等）和非挤土桩（人工挖孔桩、钻孔和抓掘成孔桩等）等。桩按其承载性状可分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩指桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承担的桩，桩尖部分承受的荷载很小，一般不超过10%；摩擦型桩又分纯摩擦桩和端承摩擦桩。端承型桩指顶部荷载全部或主要由桩端阻力承担的桩；端承型桩又分纯端承桩和摩擦端承桩。按其竖向受荷方向可分为抗压桩和抗拔桩，大多数桩属抗压桩。第16页/共43页

14、图2.5桩基础（a）端承桩；（b）摩擦桩1-桩；2-承台；3-上部结构第17页/共43页桩按直径和截面尺寸分为大直径桩（d800 mm)、中直径桩（250 mm d 800mm）和小直径桩（d 250 mm)。桩按其端部形状划分，预制桩有尖底和平底之分；钢管桩有开口、闭口之分；沉管灌注桩有采用预制圆锥形桩尖或平底桩靴之分；人工挖孔桩和机械成孔桩均有平底或锅底之分。预制桩和沉管灌注桩采用平底具有压密桩端土层的效果。钢管桩采用开口具有减轻挤土影响的作用。桩按其纵向截面形状可分为柱形桩、板桩、楔形桩及锥形桩。桩按其横向截面形状可分为圆形、管形、正方形、矩形、十字形、H形、箱形、三角形及多角形等。桩按

15、其扩底方法分，对中小直径沉管灌注桩而言，有预扩、振扩、夯扩及挤扩等法；对于大直径灌注桩而言，有人工扩底和机械扩底等。第18页/共43页 2.3钢筋混凝土预制打入桩施工2.3.1钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放2.3.1.1桩的制作桩应由工厂加工制作，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，当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，注意养护与保护；（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

16、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。第19页/共43页2.3.1.2桩的起吊、运输和堆放（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2.6钢筋混凝土预制桩第20页/共43页(3)起吊和搬运：桩在起吊和搬运时要平稳，避免损坏。当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运

17、输。运输过程中支点位置应与吊点位置一致。(4)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。图2.7桩的吊点位置图(a)、(b)1个吊点；(c)2个吊点；(d)3个吊点第21页/共43页2.3.2预制桩的沉桩预制桩的沉桩方法有：(1)锤击法是指以桩锤的冲击力将桩打入，适用于软土层沉桩。(2)振动法是指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)水冲法是指以高压射水（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）、

18、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。适用于坚硬土层。(5)静力压桩法是指用80120t压桩机压入。适用于软弱土层。第22页/共43页2.3.2.1锤击法沉桩的施工(1)打桩机械 打桩机主要包括桩架、桩锤和动力装置三个部分。桩锤，其作用是对桩施加冲击力，将桩打人土中；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；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。1）桩锤 桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油打桩锤和液压锤等。目前应用较多的为柴油锤油打桩锤。柴油打桩锤的工作原理是利用燃油爆炸推动活塞，引起锤头跳动夯击桩顶。常用于打钢板桩、木桩和在软弱

19、地基上打12m以内的钢筋混凝土桩。第23页/共43页图2.8柴油打桩锤的工作原理图1-汽缸；2-喷嘴第24页/共43页 桩锤的选择应根据施工质量、工期要求、动力供应情况和技术经济效益等因素进行综合考虑。桩锤类型选定之后，还应确定桩锤的重量。合理地选择桩锤重量是保证桩基施工质量的重要条件，桩锤必须有足够的冲击能量，才能将桩打到设计要求的标高和满足贯人度的要求，因此桩锤必须有足够大的质量。桩锤过轻，将加大落距，锤击能量有很大一部分被桩身吸收，桩不易被打人，且桩可能被打坏，还可能使桩身产生水平裂缝。因此选择稍重的锤，用重锤低击和重锤快击的方法效果较好。锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型和规格、桩

20、的密集程度、单桩竖向承载力以及现场的施工条件等因素综合考虑。第25页/共43页2）桩架 打桩架（桩架）是供打桩专用的起重和导向设备，主要由底盘、导杆、斜撑和滑轮组等组成。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。第26页/共43页3）衬垫材料与厚度 为提高打桩效率和质量，保护桩锤安全使用和桩顶免遭破坏，应在桩顶加桩帽（图2.9)，并根据具体情况合理选择垫材。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。锤垫太薄桩头易被击碎；锤垫过厚，锤击能量损失大，桩不下沉。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

21、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保持在120150mm为宜，打桩期间应经常检查，及时更换或补充。第27页/共43页4）送桩器 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。图2.9桩帽 图2.10送桩器 （a）钢轨送桩器；（b）钢板送桩器 1钢轨；215mm厚钢板箍；3硬木垫；4连接螺栓第28页/共43页图2.11履带式桩架外形图图2.12多功能桩架外形图第29页/共43页(2)打桩前

22、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。第30页/共43页(3)确定打桩顺序 应避免桩入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。打桩顺序一般分为：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种。1）当桩的规格不同时，宜先大后小，先长后短；2）当桩尖设计标高不同时，先深后浅；3）当桩中心距超过4倍桩径时，打桩顺序对质量影响不大，可按施工

23、方便顺序打，只从提高效率出发确定打桩顺序，选择倒行和拐弯次数最少的顺序；4）当桩中心距小于4倍桩径时，打桩顺序会影响地下土层的挤压状态，因此打桩顺序不仅对施工效率有影响，而且对质量有影响。第31页/共43页 根据工程的特点,可选择：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。在桩距小于4倍桩径时,打桩顺序对地下土层挤压状态的影响见图2.13。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)分段打第32页/共43页(4)打入桩的施工工艺工艺顺序：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

24、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。第33页/共43页（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

25、。第34页/共43页图2.14桩的接头形式（a）焊接结合（b）管式结合（c）硫磺砂浆钢筋结合（d）管桩螺栓结合；1-5010010角钢；2-预埋钢管；3-预留孔洞；4-预埋钢筋；5-法兰螺栓连接第35页/共43页2.3.2.2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。由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小。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。（1）静力压桩的施工工艺 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。第36页/

26、共43页图2.15静力压桩机构造原理图1-活动压梁；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-桩架导向笼第37页/共43页（2）施工注意事项1）压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则，间歇时间过长会由于土体固结导致难以压入。2）当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。3）压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可

27、能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截桩的办法。第38页/共43页2.3.2.3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-加荷板第39页/共43页2.3.2.4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

28、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。第40页/共43页 图2.17射水法沉桩装置 (a)外射水管；(b)内射水管1-预制实心桩；2-外射水管；3-夹箍；4-木楔打紧；5-胶管；6-两侧外射水管夹箍；7管桩；8-射水管；9-导向环；10挡砂板；11-保险钢丝绳；12-弯管；13-射水管；14-电焊圆钢加固；15-钢送桩第41页/共43页2.3.2.5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1-钻孔；2-混凝土预制桩 l-桩长；h-桩基深度第42页/共43页感谢您的观看。第43页/共43页