第二章深基础工程及地基处理

发布 2022-07-15 11:49:28 阅读 9866

基本内容:预制桩的生产工艺过程,预制桩施工设备、施工工艺及质量控制方法;灌注桩(钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩)施工工艺、常见质量缺陷及预防处理;地下连续墙施工工艺、护壁泥浆的功能、混凝土的浇筑;各种地基处理方法(振冲法、旋喷法、深层搅拌法、灰土挤密法)、原理及施工工艺。

基本要求:1.了解钢筋混凝土预制桩的预制、起吊、运输及堆放方法。

2.掌握锤击法施工的全过程和施工要点(打桩设备、打桩顺序、方法和质量控制)。

3.掌握泥浆护壁灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工要点。

4.掌握套管成孔灌注桩施工工艺和质量控制方法。

5.了解地下连续墙的施工过程和施工工艺要点。

6.自学各种地基处理方法、原理及施工工艺。

重点:钢筋混凝土预制打入桩和灌注桩施工。

难点:钢筋混凝土预制桩沉桩工艺及质量控制方法;灌注桩施工工艺、常见质量缺陷及预防处理。

深度和广度:达到能制定锤击沉入钢筋混凝土预制桩、灌注桩施工方案,分析常见质量缺陷及预防处理;简介墩基础、沉井基础、管柱基础的施工方法。

概述。在土建、交通、水利工程中,当天然的地基的强度和变形不能满足工程要求时,需要对地基进行人工处理,以满足工程建设的需要,保证建筑安全可靠。地基处理方法众多,对每一个具体的工程往往都有其特殊性。

常用的地基处理方法有:排水固结法,振密、挤密法,置换及拌入法,灌浆法,加筋法和托换法等当作为地基的土层软弱,建筑物对其变形与稳定要求较高时,就必须采用深基础。常见的深基础有:

桩基础,沉井基础,沉箱基础,地下连续墙等。

桩基础的分类:

⑴按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩,也有采用木、组合材料的桩。

⑵ 桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩,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。摩擦桩在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩侧阻力承受;端承摩擦桩桩顶荷载则主要由桩侧阻力承受。端承桩在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩端阻力承受; 摩擦端承桩桩顶荷载则主要由桩端阻力承受。

⑶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。 沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入(或静压)的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩属于挤土桩。 冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土管桩、 h 型钢桩、敞口钢管桩等属于部分挤土桩;干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。

按桩的施工方法,可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中,或有的用高压水冲沉入土中。灌注桩。

根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩,沉管灌注桩和爆扩桩等。

2.1 预制混凝土桩施工。

一、桩的预制、起吊、运输、堆放。

桩的预制。场地压实、平整→场地地平作三七灰土或浇筑混凝土→支模→绑扎钢筋骨架、安设吊环→浇筑混凝土→养护至30 %强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔制作第二层桩→养护至70%强度起吊→达100%强度后运输。

预制桩制作。

桩的起吊。桩在起吊和搬运时,必须平稳,并且不得损坏。吊点应符合设计要求,一般吊点的设置如下图所示。

桩的运输。打桩前,桩从制作处运到现场准备打桩,并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,可采用轻便轨小平台车运输。

桩的堆放。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。

二、沉桩(打桩)前的准备工作。

1)清除障碍物、平整场地。

2)材料机具准备,接通现场施工水、电源等。

3)检查桩的质量,将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近,不合格的桩不能运至打桩现场。

4)按图纸布置进行测量放线,定出桩基轴线,测出每个桩位的实际标高。

5)准备好桩基工程施工记录和隐蔽工程验收记录**,并安排好记录和监理人员等。

6)进行打桩试验。其目的是检验打桩设备及工艺是否符合要求,了解桩的贯入深度、持力层强度及桩的承载力,以确定打桩方案。

(7)打(沉)桩顺序:

为减轻对邻近建筑物的破坏影响和桩入土后相互挤压,选定正确的施工顺序是有重要意义的。

三、锤击。一)打桩机具(桩锤、桩架、动力装置)

1.桩锤(落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤)

振动打桩。桩锤选择。

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。用锤击沉桩时,为防止桩受冲击应力过大而损坏,力求采用“重锤轻击”。

如采用轻锤重击,锤击功能很大一部分被桩身吸收,桩不易打入,且桩头容易打碎。锤重可根据土质、桩的规格等参考下表进行选择,如能进行锤击应力计算则更为科学。

2.桩架。多能桩架。

履带式桩架。

3.动力设备。

1)落锤以电源为动力再配置电动卷扬机、变压器、电缆等;

2)蒸汽锤以高压饱和蒸汽为驱动力,配置蒸汽锅炉蒸汽绞盘等;

3)气锤以压缩空气为动力源,需配置空气压缩机、内燃机等;

4)柴油锤以柴油为能源,桩锤本身有燃烧室,不需外部动力设备。

锤击沉桩施工。

⑴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。

⑵ 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。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。

⑶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。

⑷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。

⑸ 打桩过程中,应做好沉桩记录,以便工程验收。打桩工程是隐蔽工程,施工中应做好每根桩的观测和记录,这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录,见表所示。

打(沉)桩控制。

1.桩端位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主,贯入度作为参考。

2.桩端位于坚硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时,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。

3.当贯入度已达到,而桩尖标高未达到时,应继续锤击3阵,其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值;桩尖位于其它软土层时,以桩尖设计标高控制为主,贯入度可作参考。

4.打桩时,如控制指标已符合要求,而其它的指标与要求相差较大时,应会同有关单位研究处理。

贯入度是指每锤击一次桩的入土深度,而在打桩过程中常指最后贯入度,即最后一击桩的入土深度。实际施工中一般是采用最后10击桩的平均入土深度作为其最后贯入度。测量最后贯入度应在下列正常条件下进行:

桩锤的落距应符合规定;桩帽和弹性衬垫等正常;锤击没有偏心;桩顶没有破坏或破坏处已凿平。

四、 静压力桩施工。

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。

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,如下图示。

2.2 混凝土、钢筋混凝土灌注桩施工。

灌注桩是直接在桩位上就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼并灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层,无需接桩,施工时无振动、无挤土、噪音小,宜在建筑物密集地区使用。但其操作要求严格,施工后需较长的养护期方可承受荷载,成孔时有大量土渣或泥浆排出。

根据成孔工艺不同,分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快,还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺。

一、泥浆护壁成孔灌注桩。

泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎 ( 砾 ) 石土及风化岩层;以及地质情况复杂,夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层,冲孔灌注桩除适应上述地质情况外,还能穿透旧基础、大孤石等障碍物,但在岩溶发育地区应慎重使用。

泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺。

⑴埋设护筒。

护筒是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具,其保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头,防止塌孔的作用。

泥浆制备。护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物,还可在其中掺入其他掺合剂,如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。

在原先已经支护的地面上冲孔成桩,容易冲到锚杆和锚索,造成钢筋笼下不去。

⑷安放钢筋笼。

⑸浇注水下混凝土。

浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为当混凝土直接与水接触穿过水层时,骨料和水泥很快将产生分离,骨料很快沉入水底,而水泥在较长时间内呼吁悬浮状态,当其下沉时,已凝结硬化。因此水下混凝土的浇注,必须在与周围环境水隔离的条件下进行。

水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有:

导管、漏斗和储料斗、 隔水塞。

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