地基与基础工程课件.ppt

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1、地基与基础工程,1,2 地基与基础工程,学习重点：地基加固处理；打入桩；静压桩；水冲沉桩；振动沉桩；锚杆静压桩；钻孔灌注桩；挖孔灌注桩；冲孔灌注桩；沉管灌注桩；水泥拌注桩；粉喷桩；地下连续墙,围堰 学习要求：了解桩基础组成及分类；,地基与基础工程,2,2.1.1、地基加固的原理 地基加固的原理是：“将土质由松变实”、“将土的含水量 由高到低”。即可达到地基加固的目的。 在拟定地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理。 2.1.1、地基加固的方法 “挖、填、换、夯、压、挤、拌” 1、挖：挖去软土层(当软土层不厚

2、) 2、填：在软土层上直接回填一层一定厚度的好土(软土层很厚),2.1 地基加固处理,地基与基础工程,3,3、换：将挖与填相结合，即换土垫层法(适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理) 4、夯：利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水份，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力(适用于粘性土等)。 5、压：利用压路机、羊足碾、轮胎碾等碾压地基土壤，使地基压实排水固结。(也可采用预压固结法) 6、挤：先用成孔机具成孔，再在孔中灌入填充料(适用于松软饱和土地基) 7、拌：旋喷法或深层搅拌法。,地基与基础工程,4,上部措施： 调节荷载差异（建筑纠偏） 设置沉降缝（后浇带） 采用轻型结构（上

3、部结构改变，工业厂房例子） 调节房屋的整体刚度（筏板基础-船） 对基础移轴处理（湘江特大桥慎用） 合理安排施工顺序（遮雨棚，楼梯等 四种方法） 施工结束已经完成沉降的70,地基与基础工程,5,桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。 桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。,地基与基础工程,6,桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1) 端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参

4、考。 摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。,地基与基础工程,7,地基与基础工程,8,桩按施工方法分为预制桩和灌注桩 1、预制桩（按沉桩方法分） 打入桩、静压桩、锚杆静压桩、水冲沉桩、振动沉桩 2、灌注桩（按成孔方法分） 挖孔桩(最小直径800)、沉管灌注桩(400，500)、冲（钻）孔灌注桩(800，700，600)、爆扩桩(淤泥、砂类土不可用)挖孔桩和沉管灌注桩较经济,地基与基础工程,9,2.2.1 钢筋混凝土预制桩施工,本章小结,本 章 内

5、容,End,2.2 混凝土灌注桩施工,地基与基础工程,10,钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。,2.1.1 钢筋混疑土预制桩施工,地基与基础工程,11,钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。 桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.3所示的位置捆绑。,2.2.1.1 桩的制作、运输、堆放,地基与基础工程,12,地基与基础工程,13,2.1.3

6、打入法施工,打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。 锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。,2.1.3.1 打桩设备及选择,打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。,地基与基础工程,14,(1) 桩锤 桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。 落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.22t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图2.4) 。 汽锤是以高压蒸汽或压缩空

7、气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.5) 。,地基与基础工程,15,地基与基础工程,16,柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机(见flash） 。 液压锤是通过液压油提升或降落，冲击缸体下部充满氮气，当冲击缸体下落时，首先是冲击头对桩施加压力，接着是通过压缩氮气对桩施加压力。,地基与基础工程,17,锤重选择：重锤低击（一般锤重是桩重1.52倍时较好，规范规定桩锤重量应大于或等于桩重，当桩重20千牛时，可采用比桩轻的锤，但不能小于75%桩重）,地基与基础工程,18,(2) 桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩

8、的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。,(3)动力装置 打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。,地基与基础工程,19,（1）打桩顺序的确定,2.2.1.3 打桩施工,当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要 打桩顺序（打桩会使土受挤压） （2）打桩工艺：定位就位（打桩机）定桩,（3）接桩焊接法，法兰，硫磺胶泥锚接(图片）,地基与基础工程,20,(4) 打桩质量要求 桩入土深度的控制 A、端承桩，以最后贯入度为主，以标高为参考10击1阵，最后贯入度：最后3阵的平均贯入度、越打越小。若最后三阵平均

9、值小于6（试桩定）。如6.3、5.9、5.8。 B、摩擦桩以标高为主，以最后贯入度为参考桩的承载力检验,地基与基础工程,21,3、打桩优缺点 优点：效率高，适用广(不管何土质均可用)、质量有保证、承载能力高 缺点：振动、噪音、砼强度等级高，配筋多。,地基与基础工程,22,(1) 桩顶破碎 打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。 (2) 桩身被打断 制作时，桩身有较大的弯曲凸肚

10、，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。,打桩施工常见问题的分析,地基与基础工程,23,(3) 桩身位移、扭转或倾斜 桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。 (4) 桩锤回跃，桩身回弹严重 选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。 （5）邻桩反弹,地基与基础工程,24,2.1.4 静力压桩,静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。 静力

11、压桩(图2.11)利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(8001500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。,地基与基础工程,25,抬架：整个架子(打桩机)抬起来。 静压桩不加振，沉管灌注桩抬架并加振。 优点：无振动、无噪音、承载能力高、施工质量好、砼强度等级和钢筋相对打入桩低、少。 缺点：效率较低、砂土地基不适用。 对砂类土最好用振动。,地基与基础工程,26,2.2 .3混疑土灌注桩施工,灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。 与预制

12、桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。 灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。,地基与基础工程,27,灌注桩注意点：比设计标高多做半米，后砍掉施工上要求严格，出现夹层、缩颈，而且不能马上承载，要养护，工期长。,地基与基础工程,28,2.2.3.1 干作业钻孔灌注桩,适用范围：地下水位低，在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。,螺旋钻机：见flash,地基与基础工程,29,2.2.3.2 泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石

13、渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。 成孔机械有回转机(flash),潜水钻机(flash )、 冲击钻机等。 泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。,地基与基础工程,30,2.2.3 沉管灌注桩,沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。 利用锤击沉桩设备

14、沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(flash)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩。,地基与基础工程,31,为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。 单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.51.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，这样反复进行，直至全部拔出。 复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行(flash)。 翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。,地基与基础工程,32,锤击沉管灌注桩施工要点： 桩尖与桩管接口

15、处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。 拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。 桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。,地基与基础工程,33,在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。 桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。,地基与基础工程,34,

16、2.2.3.2 振动沉管灌注桩,振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。 其施工过程为： 桩机就位 沉管 上料 拔管,地基与基础工程,35,2.2.3.3 沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法,(1) 颈缩 颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。 当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。

17、,地基与基础工程,36,(2) 断桩 断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。 原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。 处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。,地基与基础工程,37,(3) 吊脚桩 吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。 原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土

18、下落，造成桩脚不密实，形成松软层。 处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。,地基与基础工程,38,(4) 混凝土灌注过量 如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。,地基与基础工程,39,2.

19、2.3.4 人工挖孔大直径灌注桩,大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。 优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。,地基与基础工程,40,地基与基础工程,41,2.2.4.1 人工挖掘成孔护壁方法施工,坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。 (1) 现浇混凝土护壁法施工 即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，

20、又能起到防水作用。 桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.51.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。 护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。,地基与基础工程,42,(2) 沉井护壁法施工 当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。 沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠

21、其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。,地基与基础工程,43,2.2.4.2 施工中应该注意的几个问题,桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。 挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。 桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。,地基与基础工程,44,人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。 认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。 人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。

22、 井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。,地基与基础工程,45,本 章 小 结,(1) 桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。 (2) 锤击沉桩施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但噪音、振动和土体挤压都会对周围环境产生影响。施工中尽可能采用预防措施，减少噪音、振动公害。,地基与基础工程,46,(3) 灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成

23、桩质量难以直观的进行检查。在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并采取相应的预防措施。,地基与基础工程,47,2.3 地下连续墙施工,一、施工工艺 挖导沟筑导墙划分槽段挖槽放接头管清基（同时换浆，不能有虚土）吊放钢筋笼浇筑砼拔接头管 泥浆制作 置换出水泥浆泥浆处理,地基与基础工程,48,划分槽段考虑施工安全。 筑导墙、埋护筒与挖导沟的作用 导墙的作用：防止槽段上口土塌陷 储存泥浆 挖槽导向 作为测量的基准,地基与基础工程,49,为什么要划分槽段？施工安全 水下砼浇筑采用导管法（每根2m长），浇筑的桩要比设计的多出0.5m。 泥浆比重要适当，粘度适当，要有一定的稳定性，要有触变特性 泥浆作用：

24、护壁携砂冷却润滑 二、地下连续墙作用 挡土 防落 地下结构的部分 直接做基础,地基与基础工程,50,三、地下连续墙的优点 刚度大 深度大 施工简便 施工无噪音、无振动对周围影响小 能够贴着已有建筑施工 用于逆筑法或半逆筑法 适用于任何土质,地基与基础工程,51,25围堰施工,水中基础最常用的方法是围堰法。围堰的作用主要是防水和围水，有时还起着支撑基坑坑壁的作用。 一、围堰的类型 围堰的类型很多，按使用的材料最常用的形式有如下几种,地基与基础工程,52,地基与基础工程,53,地基与基础工程,54,地基与基础工程,55,1、土（石）围堰 土围堰适用于水浅、流速不大、河床土层不透水的情况下。草（麻）

25、袋围堰。 2、木（竹）笼围堰 岩层裸露河底不能打桩，或流速较大而水深1.57.0m的情况下，可采用木（竹）笼围堰。,地基与基础工程,56,地基与基础工程,57,3、钢板桩围堰 钢板桩本身强度大，防水性能好，适用于深海水或深基坑，较坚硬的土石河床。 4、其它：钢木套箱围堰、混凝土围堰、钢筋混凝土板桩围堰。 围堰施工一般应安排在枯水期进行,地基与基础工程,58,二、施工要求 围堰的结构形式和材料要求根据水深、流速、地质情况、基础类型以及通航要求等条件进行选择。 不论何种形式的材料的围堰，均必须满足下列要求： 围堰顶高宜高出施工期间最高水位70cm，最低不应小于50cm。 围堰外形应适应水流排泄。 应尽量采取措施防止或减少渗漏，以减轻排水工作。 围堰施工一般应安排在枯水期进行。,地基与基础工程,59,总结 1.地基加固原理 2.地基加固方法 桩基础施工 受力情况分：摩擦桩，端承桩 施工方法：预制桩，灌注桩 沉桩方式： 打入 ，静压 ，静压振动 ，射水沉桩 灌注桩： 干作业，泥浆护壁，套管灌注桩 人工挖孔桩墩式基础 围堰,