土木工程施工地基处理与桩基工程.docx

1、土木工程施工地基处理与桩基工程土木工程施工第二章 地基处理与桩基工程【学习要求】了解基坑验槽和地基加固的方法，掌握地基加固的原理和原则；了解钢筋砼预制桩构造，静力沉桩、锤击沉桩及振动沉桩的施工方法，掌握打桩顺序、打桩方法和打桩质量控制；了解各类成孔灌注桩的工艺原理和施工要点，掌握灌注桩的常见质量问题的原因及预防、处理方法。【重点难点】教学重点：预制桩的预制、起吊、运输及堆放方法；灌注桩的施工工艺、质量控制方法。教学难点：桩基础的常见问题及处理方法。【时间分配】3次课、6课时。1 基坑验槽对地基的要求承载力（承载力、抗剪强度）大、变形（地基允许变形值）小、土壤工程性质稳定。验槽的要求基坑（槽）开

2、挖至设计标高后，应对基底进行保护，施工单位会同勘察、设计、监理和业主单位共同验槽合格后，方可进行垫层施工。1.1观察验槽观察验槽的重点是对整个坑（槽）底的土质进行全面观察，还包括检查基坑（槽）的位置、断面尺寸、标高和边坡是否满足要求。土质观察的内容土质和颜色是否一样；土的坚硬程度是否均匀一致，有无局部过软或过硬；土的含水量是否异常，有无过干或过湿；在坑（槽）底行走或夯拍时有无振颤或空穴声音等现象。通过观察，分析判断坑（槽）底是否挖到老土层（地基持力层），是否需继续下挖或进行处理。验槽的重点应以柱基、墙角、承重墙下或其它受力较大的部位。1.2钎探验槽钎探用锤将钢钎打入坑（槽）底以下土层内的一定深

3、度，根据锤击次数和入土难易程度，判断土的软硬情况及有无土洞、枯井、墓穴和软弱下卧土层等。钎探步骤：按坑（槽）平面图进行钎探布点、编号、绘制钎探点平面图； 准备钎探仪，同一工程应锤重、钎径一致； 按顺序号进行钎探施工； 每贯入30cm为一步，记录一次锤击数（用力一致、锤距一致）； 分析钎探记录，判断土层的构造和土的软硬。 钎孔用砂填实。2 地基加固处理2.1 地基加固的原理原理：“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。地基加固处理的综合措施：拟定地基加固处理处理方案时，应考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取相应措施，绝不能

4、单纯对地基进行处理，否则，不仅会增加工程费用，反而难以达到理想的效果。其具体措施有：改变建筑体形，简化建筑平面；调整荷载差异；合理设置沉降缝；采用轻型结构、柔性结构；加强房屋的整体刚度；偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理；施工中正确安排施工顺序和施工进度。2.2 地基加固的方法挖挖去软土层，将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中。适于软土层不厚时，利用坚硬的土层作天然地基，最为经济。填软土层较厚，在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基的承载力，减小软土层的承压力。换软土层较时，将基础下面一定范围内的软土挖去，代之以人工填筑的垫层作持力层。夯利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分，加

5、速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。压利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。挤用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，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。其原理是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗称“挤密桩”。拌用旋喷法或深层搅拌法加固地基。此外，在公路路基施工中，常用到“加筋法”土工织物（高分子化合物加工而成的无纺布、抗拉强度1030KN/m）、加筋土（挡墙结构）。3 桩基施工桩基础是一种常用的深基础形式，由桩和承台组成。见教材P44页图2.7按受力情况分：端承桩摩擦桩按桩的施工方法分：预制桩（木桩、钢筋砼方桩、预应力砼管桩、钢管桩、型钢桩

6、）工厂或施工现场制作。预制桩打入式（桩锤）、压入式（依靠桩架的自重和压重）、振入式（激振器）灌注桩桩位上就地成孔。包括：钻孔灌注桩螺旋钻成孔、潜水钻成孔挖孔灌注桩人工成孔冲孔灌注桩冲击成孔沉管灌注桩锤击成孔、振动成孔爆扩桩灌注桩的优点：节省钢材、降低造价、容易控制桩长。其中钻孔灌注桩无噪音、无振动、不挤压土体，对邻近建筑物影响小；人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、施工工艺简单，无需大型机械设备、无振动和噪声，在重型结构和高层建筑深基础中广泛应用。3.1预制钢筋混凝土打入桩施工3.1.1钢筋砼预制桩的制作、起吊、运输和堆放钢筋砼预制桩有实心桩和管桩两种：实心桩一般为方形

7、断面，常用尺寸为200200mm至500500mm，一般在施工现场预制，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，目前一般在27m以内，如需打30m以上的桩，则需考虑接桩，即整体分段预制、打桩过程中逐段接长；管桩一般为外径为400500mm的空心园柱形截面，在工厂采用离心法制成，大多采用先张法预应力工艺。桩的预制：现场制作砼预制桩一般采用间隔重叠法生产，桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂隔开，邻桩与上层桩的砼须待邻桩与下层桩的砼达到设计强度的30%以后进行；重叠层数不超过四层、层与层间之间涂刷隔离剂；桩中钢筋应位置准确、主筋连接采用对焊，接头位置应相互错开，桩顶桩尖一定范围内不要留接头；桩尖对准纵轴线、桩

8、顶平面和接桩端面应平整；砼强度等级不低于C30，砼应机拌机捣、由桩顶向桩尖连续浇筑捣实，严禁中断，养护不少于7天。起吊、运输和堆放桩的砼强度达到设计强度等级的70%方可起吊，吊点应设在设计规定之处，设计无规定时，应查找建筑施工手册的图表数据或按吊桩弯距最小（一点起吊）、正负弯矩相等或接近（两点或多点起吊）的原则自行计算确定吊点位置；注意：实心桩和空心桩的一点吊法、两点吊法、多点吊法的计算参数是不一致的。桩运输时的砼强度应达到设计强度的100%；打桩时桩宜随打随运，以避免二次搬运；桩的堆放场地地面必须平整坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应在同一垂直面上，层数不超过四层， 不同规格的桩应分

9、别堆放；运桩和堆放的桩尖方向应符合吊升的要求，以免临时再需将桩调头。3.1.2打桩设备落锤依靠落距（重力加速度）、速度慢、效率低、对桩损伤大； 汽锤利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。在单动和双动之分，落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩，尤其是双动汽锤可打斜桩、水下打桩和拔桩；柴油锤目前使用较多，有筒式、活塞式和导杆式三种，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用硬土和软土中打桩；液压锤无噪音、冲击频率高，是理想的冲击式打桩设备，但造价较高。使用锤击法沉桩施工，选择桩锤是关键。首先应根据施工条件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的1.52倍时效果较为理想（不适

10、用小直径桩、短桩）。施工中应“重锤轻击”（锤的重量大而落距小）这样桩极易打入土中，不会打坏桩头，也不会产生桩身回跃（回弹）；桩锤过重时，则会出现“轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。多功能桩架见教材P46页、图2.12 步履式属于此类履带式桩架见教材P46页、图2.133.1.3打桩施工打桩前的准备工作：清除地上或地下障碍物平整场地定位放线通电、通水安设打桩机；注意：桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；每个桩位打一个小木桩；打桩地区附近设置不少于2个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。打桩顺序：直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机性能、工程特点和工期要求综

11、合考虑由一侧向单一方向打（逐排打）桩的就位和起吊均很方便，打桩效率高，但产生土壤向一个方向的挤压，桩距大于或等于4倍桩径时，土壤的挤压影响可以忽略不考虑，小于4倍桩径时可能产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；自中间向两个方向打自中间向四周打适宜大面积的桩群；分段打注意：对基础不一的桩，应遵循“先深后浅”的原则；对不同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则。打桩方法：桩插入土中时的垂直度偏差不超过0.5%，固定桩锤和桩帽，使桩、桩帽、桩锤在同一垂线上，确保桩能垂直下沉；开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常施打；打桩过程中，如遇桩身倾斜、桩位位

12、移、贯入度剧变、桩顶或桩身破碎或严重裂缝等异常情况，应暂停打桩，研究处置后再行施工；采用送桩法将桩送入土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上，拔出送桩杆后，桩孔应及时回填；多节桩的接桩（焊接、法兰或硫磺胶泥锚接）应严格按规范执行。打桩的质量控制：桩的垂直偏差应控制在1%以内，平面位置的偏差，单排桩不大于100mm，多排桩为1/21个桩的直径或边长；承受轴向荷载的磨擦桩的入土深度控制，以标高为主，贯入度为参考；端承桩的入土深度以最后贯入度控制为主，标高作为参考；如遇桩顶位移或上升涌起、桩身倾斜、桩头击碎严重、桩身断裂、沉桩达不到设计标高等严重情况时，应暂停施工，采取相应措施处理后方可继续施打。减少对周

13、围影响的措施：噪音 振动 地下管线办法不多3.1.4静力压桩、振动沉桩、射水沉桩静力压桩利用无振动、无噪音的静压力将桩压入土中；振动沉桩振动桩锤产生的振动力通过桩身使土体振动而沉入土中（适宜砂土）；射水沉桩利用高压水冲击桩尖附近土层，便于锤击，力冲水边打桩（适用于砂土和碎石土或特长的预制桩）。3.2砼灌注桩施工灌注桩直接在桩位上成孔,然后在孔内灌注砼而成.该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。施工后需要一定的养护期， 不能立即承受荷载。3.2.1钻孔灌注桩干作业成孔灌注桩螺旋钻机成孔、洛阳铲成孔适用于成孔深度812米、成孔直径300600mm、成孔

14、深度无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，不宜用于地下水位以下的上述各类土及淤泥质土。成孔原理扩底桩换装扩孔刀片；孔底虚土厚度磨擦力为主的桩不大于300mm，端承力为主的桩不大于100mm；钢筋笼一次绑好，放入孔内，砼应分层连续浇筑，分层厚度不大于1.5m。泥浆护壁成孔灌注桩回转钻机（直径大）、潜水钻机、冲击钻机成孔泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。使用最普遍的是回转钻机正循环、反循环钢护筒在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。其内径应比钻头大100mm，埋入土中不少于1m。泥浆在粘土中钻进，可采

15、用清水钻进、自造泥浆护壁；在砂土中钻进，则应注入制备泥浆钻进，注入泥浆密度控制在1：1左右，排出泥浆密度宜为1.21.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆水位高于地下水位。第一次清孔钻孔达到设计标高后应进行清孔。以原土造浆的钻孔可用“射水法”，即钻杆只转不进（空转），待泥浆密度降至1.1左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用“换浆法”清孔，至换出的泥浆密度小于1.15时方为合格。吊放钢筋笼及导管第二次清孔在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放泵及皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。第二次清孔标准是：孔深达到设计要求，沉渣厚度在100mm以内。水下浇灌砼在第三章中介绍注意事项：孔壁塌陷补液并加大泥浆比重，严重时提钻、回填粘土、稳定后再钻；钻孔偏斜提钻后反复钻，不行回填粘土再重新钻进。缺点环境污