第二章桩基础

2020年1月20日9时41分1第二章地基处理与桩基础工程•1.基坑验槽•2.地基加固处理•3.桩基施工2020年1月20日9时41分2§2.1基坑验槽1、观察验槽进行表面现象观察：基坑（槽）的位置、断面尺寸、标高、边坡等是否符合设计要求。重点观察土质：1）土质和颜色，2）土的坚硬程度是否一致，3）土的含水量是否异常，4）在坑底行走或夯拍时有无震颤或空穴的声音。2020年1月20日9时41分32、钎探验槽•钎探是用锤将钢钎打入坑底以下一定的深度，根据锤击的次数和入土的难易程度来判断土的软硬情况。•钎探基本步骤：•1）钎点布置编号。•2）钎和锤应该一致。•3）按编号顺序施工。•4）用力一致，锤的落距一致，每贯入30cm记录锤击数。•5）分析结果。•6）钎孔用沙填实。2020年1月20日9时41分4§2.2地基加固处理•一、地基加固处理的原理•“将土质由松变实”“将土的含水量由高变低”•二、地基加固方法•归纳为七个字“挖、填、换、夯、压、挤、拌”2020年1月20日9时41分5§2.3桩基施工•引言••一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。•如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。•2020年1月20日9时41分6§2.3桩基施工如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。•桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。2020年1月20日9时41分7•桩的分类•1.桩按受力情况可分为摩擦桩和端承桩，前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩；后者又分为端承桩、摩擦端承桩。•2.桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。•3.按桩的施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩两类。2020年1月20日9时41分8混凝土预制桩是目前应用较广的一种，其施工过程包括桩的预制、起吊、运输、堆放与沉桩。2020年1月20日9时41分9•混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放•混凝土预制方桩多数是在打桩现场或附近就地预制，较短的桩亦可在预制厂生产，预应力管桩则均在工厂生产。2020年1月20日9时41分10桩制作质量要求1、平整密实，掉角深度不超过10㎜，蜂窝面积小于总面积的0.5%；2.收缩裂缝深度不大于20㎜，宽度不大于0.25㎜，横向裂缝长度不得超过变长的一半；3、桩顶、桩尖处不得有蜂窝，麻面，裂缝，掉角；4、主筋的顶部必须齐平；5、主筋的位置必须正确，保护层以25㎜为宜，不可过厚，桩顶面必须平整。2020年1月20日9时41分11•桩的起吊：•当桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。如提前起吊，必须采取措施并经验算合格方可进行。如设计未作规定，可按吊点间的跨中正弯矩与吊点处负弯矩相等的原则来确定，常用的几种吊点合理位置如图2-1所示。2020年1月20日9时41分12•。•••图2-1桩的合理吊点a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊••2020年1月20日9时41分13打桩前，桩从制作处运到现场前应根据打桩顺序随打随运，以避免二次搬运。桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。2020年1月20日9时41分14预应力混凝土空心桩的堆放应符合下列规定：1、堆放场地应平整坚实，最下层与地面接触的垫木应有足够的宽度和高度。堆放时桩应稳固，不得滚动；2、应按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放；3、当场地条件许可时，宜单层堆放；当叠层堆放时，外径为500～600㎜的桩不宜超过4层，外径为300～400㎜的桩不宜超过5层；2020年1月20日9时41分15预应力混凝土空心桩的堆放应符合下列规定：4、叠层堆放桩时，应在垂直于桩长度方向的地面上设置2道垫木，垫木应分别位于距桩端0.2倍桩长处；底层最外缘的桩应在垫木处用木楔塞紧；5、垫木宜选用耐压的长木枋或枕木，不得使用有棱角的金属构件。2020年1月20日9时41分16预制桩沉桩施工••(一)锤击法：是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。这是最常用的一种沉桩方法。••1、打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。•（1）桩锤•桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。2020年1月20日9时41分17•（2）桩架•桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩捶能沿着所要求方向冲击的打桩设备。•常用的通用桩架（能适应多种桩锤）有两种基本形式：一种是沿轨道行驶的多能桩架；另一种是装在履带底盘上的桩架。•(3）动力装置•动力装置的配置取决于所选的桩锤。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。2020年1月20日9时41分18••多能桩架履带式桩1—桩锤;2—桩帽;3—桩;4—立柱;5—斜撑;6—车体2020年1月20日9时41分19•2、打桩前的准备工作•打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；平整施工场地;定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。•桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。2020年1月20日9时41分20•3、确定打桩顺序应考虑打桩时土体的挤压位移对桩基的施工质量及邻近建筑物的影响。•土体的竖向和水平位移量都很大，地面隆起高达400～500㎜，如果桩距大于4倍的桩径，则挤土影响减小。；水平位移视打设的方向而异，水平位移的影响距离高达50～60m。2020年1月20日9时41分21•打桩顺序•根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：由一侧向单一方向进行（图2-4a）；自中间向两个方向对称进行（图2-4b）；自中间向四周进行（图2-4c）。••图2-4打桩顺序•a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行•2020年1月20日9时41分22•根据基础设计标高，打桩顺序宜先深后浅，根据桩的规格，又宜先大后小，先长后短。2020年1月20日9时41分23•打桩方法要点•打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过0.5%，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有5～10mm的间隙，以防损伤桩顶。2020年1月20日9时41分24•打桩开始时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。2020年1月20日9时41分25打桩方式•轻锤高击：所得动量小，而桩锤对桩头冲击大，回弹也大，能量消耗在回弹上，故桩不易入土且桩头容易破碎。•重锤低击：所得动量大，对桩头冲击小，回弹也小，大部分能量用来克服桩与土的阻力，入土容易且桩头不易被破坏。加上落距小，频率也可以提高，打桩效率就高。2020年1月20日9时41分26•在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。2020年1月20日9时41分27打桩注意事项1、注意桩锤回弹情况。2、注意贯入度有否突变。3、打桩应连续施工。4、打桩时防止偏心锤。5、做好打桩记录。6、打桩过程应注意机械的工作安全情况。7、当桩顶位于地面以下需打送桩时，桩与送桩轴线应在同一直线。2020年1月20日9时41分28如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。2020年1月20日9时41分29多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1‰桩长。2020年1月20日9时41分30•打桩的质量控制打桩的质量检查包括：1、贯入度与桩尖标高是否满足设计要求；2、桩的质量检验偏差是否在施工允许范围内。2020年1月20日9时41分31•贯入度是指最后贯入度，即打桩时最后10击的平均入土深度。•设计与施工控制贯入度，应通过试桩确定，或做打桩试验，与有关单位共同确定。贯入度是打桩质量的重要控制指标。2020年1月20日9时41分32贯入度与桩尖标高控制原则•1、桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等持力层的端承桩，以贯入度为主，桩尖深度或标高作为参考。•桩尖位于其他软土层的摩擦桩，以设计标高控制为主，贯入度可作参考。2020年1月20日9时41分33•桩的垂直偏差应控制在1%之内，平面位置的允许偏差，对于建筑物桩基，单排或双排桩的条形桩基，垂直于条形桩基纵轴线方向100mm，平行于条形桩基纵轴线方向为150mm；桩数为1~3根桩基中的桩为100mm；桩数为4~16根桩基中的桩为1/2桩径或1/2边长；桩数大于16根桩基中的桩最外边的桩为1/3桩径或1/3边长，中间桩为1/2桩径或边长。2020年1月20日9时41分34•(二)静力压桩静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。2020年1月20日9时41分35•静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN，如图2-5示。•图2-5液压式静力压桩机•1—操纵室；2—电气控制台；•3—液压系统；4—导向架；•5—配重；6—夹持装置；•7—吊桩把杆；8—支腿平台；•9—横向行走与回转装置；•10—纵向行走装置；•11—桩静力压桩机2020年1月20日9时41分36静力压桩的特点及使用范围1、无噪音，无振动，对周围环境干扰小，适合在城中施工。2、与锤击沉桩相比，可节约材料降低成本。可节省混凝土26%，钢筋47%，降低造价26%。3、可避免桩顶破碎和桩身断裂。4、压桩过程可预估单桩承载力，不用做试桩便可得单桩承载力，给设计、施工带来方便。2020年1月20日9时41分37•静力压桩适用于软弱土层施工，当地质条件存在大于2m以上砂土层就不宜使用。2020年1月20日9时41分381、压桩方法静力压桩在一般情况下是分段预制，为段压入、逐段接长。每节桩长度取决于桩架高度，通常6m左右．压桩桩长可达30m以上，桩断面为400mm×400mm。接桩方法可采用焊接法、硫磺胶泥锚接法等。2020年1月20日9时41分39压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节预制。当第一节桩压入土中，其上端距地面2m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。2020年1月20日9时41分402、压桩顺序•压桩顺序宜根据场地工程地质条件确定，并应符合下列规定：•1.对于场地地层中局部含砂、碎石、卵石时，宜先对该区域进行压桩；•2.当持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩。2020年1月20日9时41分41压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1%的时候，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。2020年1月20日9时41分423、接桩方法•1）焊接法接桩：是在每节桩的端部预埋角钢或钢板，调整桩的水平垂直位置后用连接角钢或扁钢焊牢连成整体。•2）浆锚法接桩：是在上节桩预留伸出4根钢筋（直径为d），长度为15d，下节桩顶端预留4个锚孔，孔径为2.5d（一般为50㎜），孔深为15d+50㎜。对接后在锚孔内灌满融化的硫磺胶泥。2020年1月20日9时41分43•硫磺胶泥是一种热塑冷硬性材料,有粘结剂,硫磺,增韧剂及填充剂,按一定配比熔融搅拌而成.•用途:基础工程水泥预制桩的粘结(用于打桩及静力压