同济大学土木工程施工PPT第02章--桩基工程

《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—1第二章桩基础工程第一节桩的作用和形式桩因其承载力高，变形小，稳定性好等诸多特点，在当今的工程设计中有着广泛应用。桩种类繁多，可根据传力性质、制作方法、成桩工艺、断面形式、制作材料等，桩有着不同的分类。根据桩的作用，在工程界通常将桩分为：建筑物（构筑物）的基础深基坑的围护结构《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—2一、建筑物（构筑物）的基础天然地基——上部荷载不大、土层较好时，浅基础复合地基——浅土层较弱或有软弱下卧层，也可采用搅拌、旋喷、压密注浆等方法进行浅层地基处理桩基础——上部荷载较大，且有沉降要求时桩，按照施工方法不同，分为：预制桩灌注桩钢桩：钢管桩、H型钢桩；混凝土桩：混凝土方桩、预应力混凝土管桩，干成孔桩：人工挖孔桩、螺旋钻机成孔桩、爆破成孔桩，泥浆护壁钻孔桩：回旋钻机成孔、潜水钻机成孔，树根桩，钢套管成孔桩：沉管灌注桩。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—31.预制桩预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩或空心方桩、钢管桩、H型钢桩等），用沉桩设备讲桩打入、压入、冲入或者振入土中。预制桩的施工工艺成熟、质量稳定、造价适中，广泛被使用在建筑工程中。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—42.灌注桩灌注桩是在施工现场通过钻孔、冲孔、挖孔、沉管等方法在桩位上成孔，然后在孔内灌注混凝土而形成桩。灌注桩的承载力较大，尤其钻孔灌注桩的施工对周边环境影响较小，是在城市建设中被选的主要桩基础形式。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—53.复合地基复合地基，是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料。加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基可有效提高基础承载力，降低造价，而且工期短、工艺简单，沉降小。地基承载力具有可补性，上部结构的设计、施工条件可得到大大改善，所以适用于多种土层。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—6二、深基坑围护结构中的桩基坑围护，是指在软弱土质、高地下水位的地区，为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑围护结构的主要作用是支撑土壁，此外部分围护结构还兼起隔水帷幕的作用。基坑围护结构根据其受力状态可分为重力式围护结构和非重力式围护结构。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—71.重力式围护结构的桩重力式围护结构通常以挡墙的自重和刚度保护基坑侧壁，既挡土又挡水，常见形式有水泥土搅拌桩和土钉墙等预制桩的施工工艺成熟、质量稳定、造价适中，广泛被使用在建筑工程中。水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）是通过搅拌桩基将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩）。用于围护结构的水泥土其水泥掺量通常为12%~15%（单位土体的水泥掺量与土的重力密度之比），水泥土的强度可达0.8~1.2MPa,其渗透系数很小，一般不大于10-6cm/s。由于水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙，它既有挡土作用又有隔水作用。它适用于4~6m深的基坑。当基坑深度超过6m后，桩基宽度较大，经济性不佳，应采用桩锚体系挡土结构。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—8水泥土墙（如下图）通常布置成格栅式，格栅置换率（加固土的面积：水泥土墙的总面积）为0.6~0.8。墙体的宽度B和插入深度hd，是根据基坑开挖深度h估算的，一般B=（0.6~0.8）h，hd=（0.8~1.2）h。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—92.排桩与板墙式围护结构中的桩排桩与板墙式围护结构是指由排桩（有时加隔水帷幕）或地下连续墙等作为基坑围护挡墙，有时另设内支撑或加外拉的土层锚杆。其常见的桩基形式有（钻孔）灌注桩、（钢）板桩、SMW工法、地下连续墙等。（1）钻孔灌注桩，是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。围护结构中灌注桩常用直径为600~1200，做成排桩挡墙。该挡墙刚度大，抗弯强度高，变形小，适应性好，不需很大工作场地，振动小，噪音低。钻孔灌注桩排桩形式，见右图。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—10（2）钢板桩围护，是指在基坑边坡中直接打入钢板桩形成连续钢板桩墙，既起到挡土作用又起到止水帷幕的作用。钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，通常形式有平板式和波浪式两种。钢板桩之间由于锁口或钳口的连接，使桩连接牢固，形成整体，同时也具有良好的隔水效果。钢板桩截面面积小，易于打入，施工快速，波浪形截面抗弯能力强，且钢板桩可以在施工完毕后拔出重复使用，但是缺点在于一次性投入较大。常见钢板桩形式如下图。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—11（3）SMW工法，是一种劲性复合围护结构，通过专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，将H型钢或其他型材（此劲性材料可在施工完毕后拔出重复使用）插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其优点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—12（4）地下连续墙，是利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内放置钢筋笼，浇注混凝土而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。其优点是刚度大，既挡土又挡水，施工无振动，噪音低，可用于各种土质，缺点是造价高，施工工艺复杂，施工中的泥浆对环境有污染。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—133.止水帷幕止水帷幕是指在基坑围护中设置于挡土墙外侧用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采用的连续止水体。其常见的桩基形式有（三轴、或二轴）搅拌桩、高压旋喷桩和压密注浆等。（1）水泥土搅拌桩，三轴或二轴搅拌桩施工是利用水泥作为加固剂，使用搅拌机械，在地基深部将软土、水和水泥进行强制搅拌，当混合体硬结后形成桩体。施工时相邻的桩体相互搭接，使得桩与桩之间连成整体，从而起到提高地基的承载能力形成止水帷幕。该帷幕阻挡了基坑周边的水进入基坑。搅拌桩连续施工工序见下图。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—14（2）高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，从而起到截水作用。其优点是施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。（3）压密注浆，是利用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或化学浆液，使得土体内形成新的网装骨架结构，将土体挤密，从而改善了土体防渗性能。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—15第二节混凝土预制桩一、混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放1.制作生产方式：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；截面：方桩的截面边长多为250~550mm，预应力管桩直径一般为400~600mm；形式：单根桩、或多节桩；单节桩长度：（根据桩架高度、制作场地、运输和装卸能力而定）工厂制作，长度不宜超过12m，现场预制，长度不宜超过30m；混凝土强度等级：不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—16方桩的叠浇法制作要求：为节省场地，现场预制方桩多用叠浇法制作，重叠层数：取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层；场地要求：场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降；隔离剂：桩与邻桩、底模（底部的桩）间的接触面不得发生粘结；浇筑时间：上层桩或邻桩的浇筑，须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%后方可进行。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—172.起吊与运输的要求：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。起吊吊点，应符合设计要求，一般吊点的设置图所示。混凝土强度要求3.堆放堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—18二、锤击法施工1.设备：包括桩锤、桩架和动力装置。2.桩锤及选择重锤轻击：用锤击沉桩时，力求采用此方法。（如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩受冲击应力过大而损坏、而桩却不易打入。）锤重选择：应根据土质、桩的规格等进行选择。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—19课程内容《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—203.桩架（1）多能桩架，如图多能桩架的机动性和适应性很大，水平方向可作360°回转，立柱可前后倾斜，可在轨道上行走。但其机构较庞大，工作效率较低。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—21（2）履带式桩架，如图履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。性能灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—254.打桩施工（1）打桩前的准备工作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。定位：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。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—26（2）打桩顺序影响打桩速度、打桩质量，及周围环境。当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要。打桩的挤土影响：后期打入的桩在挤土影响下，会造成先期打入桩的偏移。根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—27（3）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。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。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。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—28（4）打桩的质量控制打桩的质量检查内容：桩的偏位、垂直度偏差，最后贯入度与沉桩标高，桩顶、桩身的完好性，施工对周围环境的危害性。质量验收依据：《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002桩位放样：允许偏差：单桩：10mm；群桩：20mm。打（压）入桩的桩位偏差（预制混凝土方桩、管桩，钢桩），必须符合桩位的允许偏差的规定。桩的垂直偏差应控制在1%之内。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—29项项目允许偏差1盖有基础梁的桩：⑴垂直基础梁的中心线⑵沿基础梁的中心线100＋0.01H150＋0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩1003桩数为4～16根桩基中的桩1/2桩径或边长4桩数大于16根桩基中的桩：⑴最外边的桩⑵中间桩1/3桩径或边长1/2桩径或边长注：H为施工现场场地地面标高与桩顶设计标高的距离。•预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（mm）《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—30打桩的控制：对于端承型桩，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。如贯入度已达到而桩尖标高未达到时，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。桩尖位于软土层的摩擦型桩，应以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考。《建筑施工技术》第二章桩基础工程课程内容2—31三、静力压桩静