第二章深基础工程(2)剖析

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1、第二章 深基础工程,2学时,第一节 概 述,1.1 浅基础的类型： 浅基础：指基础埋置深度小于基础的宽度或小于5m深时的基础工程。 按照受力状态不同分刚性基础和柔性基础。 刚性基础：指用抗压极限强度比较大，而受弯、受拉极限强度较小材料所建造的基础。 柔性基础：如钢筋混凝土基础，它抗压、抗弯、抗拉强度都很大。,刚性基础不配置受力钢筋，但基础的宽高比B/H或刚性角有一定限制即基础的挑出部分（从砖墙边缘至基础边缘）不宜过大。 柔性基础需配置受力钢筋，基础宽度可不受宽高比的限制，主要用于建筑物上部结构荷载较大、地基较软的情况下。,刚性基础,柔性基础,深基础-桩基础,一. 概述 当天然地基土质不良，无法

2、满足建筑物对地基变形和强度要求时，可采用桩基础。它是由若干根单桩组成，并在单桩的顶部用承台联结成一整体，如图2-10所示。 作用：将上部建筑结构的荷载传递到深处承载力较大的土层上，或使软土层挤实，以提高土壤的承载力和密实度，保证建筑物的稳定和减少其沉降量。 1.荷载传递的方式不同分类： （1）端承桩 （2）摩擦桩 2按施工方法不同分类： （1）预制桩 （2）灌注桩,端承与摩擦桩区别,受力不同：端承桩主要以桩尖阻力承担全部荷载，而摩擦桩主要靠桩身于土层的摩阻力承担全部荷载。 施工控制不同：端承桩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作为参考。摩擦桩施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入

3、度可做参考。 贯入度，指最后贯入度，施工中一般采用最后三次每击10锤的平均入土深度作为标准，由设计通过试桩确定。,按施工方法分类：,锤击沉桩 静力压桩 振动沉桩 水冲沉桩,灌注桩,干作业成孔 泥浆护壁成孔 套管成孔 人工挖孔 爆扩成孔,预制桩,（3）按是否对地基土有挤密效果分类： 非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩； 部分挤土桩：长螺旋压灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩； 挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预

4、应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。,第二节 混凝土预制桩施工,钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中。 特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。 钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。 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 制作、起吊、运输和堆放,钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施

5、 较短的桩多在预制厂生产，较长的桩可在现场或现场附近制作。,桩主筋应根据桩截面大小设计确定，主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不超过50%；同一根钢筋两个接头的间距应大于30d，并不小于500mm。预制桩箍筋直径为68mm，间距不大于200mm。预制桩骨架的允许偏差应符合规范的规定。 混凝土的强度等级为C30C40。现场制作混凝土预制桩时，混凝土浇筑应由桩顶向桩尖连续浇注捣实，一次完成，制作完后，养护的时间不少于7d。,桩的起吊,混凝土达到设计强度等级的70%后，方可起吊，达到设计强度等级的100%方可进行运输。桩在起吊时必须保证平稳，吊点位置和数目

6、应符合设计规定（随桩长而异）。,桩的运输和堆放,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，常用平板拖车，并且桩下要设置活动支座。经过搬运的桩，必须进行外观检查，如质量不符合要求，应视具体情况，与设计单位共同研究处理。 桩的堆放场地必须平整坚实，垫木间距应根据吊点确定，并应设在同一垂线上，最下层垫木应适当加宽，堆放层数不宜超过四层。不同规格的桩，应分别堆放。,2.2 沉桩,2.2.1锤击法 锤击法是利用桩锤的冲击能量将桩沉入土中，锤击沉桩是钢筋混凝土预制桩最常用的沉桩方法。 1. 打桩设备及选择 打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。 桩锤对桩施加冲击力，将桩沉入土中。 桩架将桩吊到打

7、桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求方向冲击。 动力装置提供沉桩的动力，包括启动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机等。,(1) 桩锤的选择,施工中常用的桩锤有：落锤、单动气锤、双动气锤、柴油锤和液压锤，其适用范围见,(2) 桩架的选择,桩架的选择应考虑桩锤类型、桩的长度和施工条件等因素。 桩架高度一般按桩长+桩锤高度+滑轮组高+起锤移位高度+安全工作间隙等决定。 常用的桩架有步履式桩架及履带式桩架两种。 （1）步履式桩架如图2-12所示，液压步履式打桩机以步履方式移动桩位和回转，不需枕木和钢轨，机动灵活，移动方便，打桩效率高。 （2）履带式桩架如图2-13所示，它以履

8、带式起重机为底盘，并增加由导杆和斜撑组成的导架，性能比多功能桩架灵活，移动方便，适用范围较广。,(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。,2 打桩顺序的确定,打桩顺序直接影响到桩基础的质量、施工速度及周围环境。 应根据桩的桩距大小、规格、长短、设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。 根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为：逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图所示。 当桩的中心距小于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图)，或由中间向四周施打 当桩的中心距大于4

9、倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设。,3 打桩,打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。 桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。 桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。 桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。,4 打桩质量要求和测量记录,端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。

10、 打(压)入桩(预制混凝土方桩、预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.4的规定。 表2.4 预制桩(钢桩) 桩位的允许偏差,表2.5 混凝土预制桩施工记录,2.2.2 静力压桩,静力压桩：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。 广泛应用于闹市中心建筑较密集的地区。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法；当第一节桩压入土中，其上端距地面1m左右时将第二节桩接上，继续压入。 接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9)（应用最多）、法兰螺栓连接法、硫磺胶泥锚接法(图2.10)（对抗震不利，且仅用于软土层）。,2静力压桩：,是利用压桩机桩架自重和配重的

11、静压力，将桩逐节压入土中。,特点：,节约钢筋、砼，降低造价，无噪音、无振动，对周围环境影响小。,适用范围：,软土地基、城市中心、建筑物密集处、精密工厂扩建等。,压桩机械：,机械式、液压式,施工方法：,分段压入 L6m 硫磺胶泥接桩,3振动沉桩：,是利用振动箱的振动力将桩沉入土中。,原理：,偏心块 力传桩 桩传土 土松 f 沉桩,适用范围：,粘土、松散砂土、软土，更适合打钢板桩。,4水冲沉桩：,用高压水冲刷桩尖部土壤，减小桩下沉阻力。,全液压式静力压桩机压桩示意图,第三节 混凝土灌装桩施工,钢筋混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上就地成孔，然后在孔内放入钢筋骨架浇注混凝土而成的桩。 灌注桩根据成孔

12、的方法不同，可分为干作业成孔，泥浆护壁成孔，套管成孔，爆扩成孔，人工挖孔等灌注桩。其适用范围如表2所示,3.1 干作业成孔灌注桩,作业成孔灌注桩是先用钻机在桩位处进行钻孔，然后将钢筋骨架放入桩孔内，再浇筑混凝土而成的桩，如图2.11所示。 螺旋钻开始钻孔时，应保持钻杆垂直，位置正确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土。在钻孔过程中，要随时清理孔口积土。如发现钻杆跳动，机架晃动，钻不进去或钻头发出响声时，说明钻机有异常情况，应立即停车，研究处理。当遇到地下水、塌孔、缩孔等情况时，应会同有关单位研究处理。当钻孔钻到预定深度后，先在原处空钻清土，然后停钻提起钻杆。 桩孔钻成并清孔后吊放钢筋骨架

13、,浇筑混凝土。混凝土浇筑时应随浇随振，每次高度不得大于1.5m。,施工工艺：桩机就位 成孔 钢筋笼 浇砼 桩承台,3.2 泥浆护壁成孔灌注桩,在地下水位较高的软土地区，采用干作业成孔灌注桩施工时往往造成成孔施工的困难，如塌孔、缩颈等质量事故，因此为保证成孔质量，需采用泥浆护壁措施，用泥浆保护孔壁防止塌孔和排出土渣形成桩孔。 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程，如图2-16所示。,施工工艺：测定桩位 埋设护筒 桩基就位 成孔 清孔 钢筋笼 浇砼,1. 埋设护筒,(1) 护筒的作用 固定桩孔位置，保护孔口，增加桩孔内水压，以防塌孔及成孔时引导钻头方向。 (2) 护筒的埋设 埋设位置应准确稳定，护筒中心

14、线与桩位中心线偏差不得大于50mm。护筒埋设应牢固密实，护筒与坑壁之间用粘土填实，以防漏水。护筒的埋设深度一般不宜小于1.01.5 m。护筒顶面高于地面0.40.6m，并应保持孔内泥浆面高于地下水位1m以上，防止塌孔。当灌注桩混凝土达到设计强度25%以后，方可拆除护筒。,2. 制备泥浆（1）,(1)护壁泥浆的作用 泥浆在桩孔内吸附在孔壁上，将孔壁上空隙填塞密实，防止漏水，保持孔内的水压，可以稳固土壁，防止塌孔。 泥浆具有一定的粘度，通过泥浆的循环可将切削下的泥渣悬浮后排出，起携砂、排土的作用。 泥浆对钻头有冷却和润滑的作用，提高钻孔速度。 (2)泥浆的制备 在粘性土和粉质粘土中成孔时，采用自配

15、泥浆护壁，即在孔中注入清水，使清水和孔中钻头切削来的土混合而成。在砂土或其它土中钻孔时，应采用高塑性粘土或膨润土加水配制护壁泥浆。,2. 制备泥浆（2）,(3) 泥浆的比重要求 施工中应经常测定泥浆比重，并定期测定浓度、含水率和胶体率等指标，对施工中废弃的泥浆、渣应按环保的有关规定处理。,3. 成孔,(1) 潜水钻机成孔 潜水钻机的工作部分由封闭式防水电机、减速机和钻头组成，工作部分潜入水中，如图2-17所示。这种钻机体积小，重量轻、桩架轻便、移动灵活，钻进速度快（0.32m/min），噪音小，钻孔直径6001500mm，钻孔深度可达50m。适用于地下水位高的淤泥质土、粘性土、砂土等土层中成孔

16、。,(2) 回转钻机成孔,回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，从而使钻杆带动钻头转动，由钻头切削土壤，这种钻机性能可靠，噪音和振动小，效率高、质量好。适用于松散土层，粘性土层，砂砾层，软硬岩层等各种地质条件。,(3) 冲击钻成孔,冲击钻是把带钻刃的重钻头（又称冲抓）提高，靠自由下落的冲击力来削切土层或岩层，排出碎渣成孔。它适用于碎石土、砂土、粘性土及风化岩层等，桩径可达6001500mm。,(4) 冲抓锥成孔,冲抓锥成孔是将冲抓锥头提升到一定高度，锥斗内有压重铁块和活动抓片，下落时抓片张开，钻头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升钻头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔。如图2-18所示，适用于松散土层，如腐植土、砂土、粘土等。,(5)成孔过程的排渣方法（1）,抽渣筒排渣，如图2-19所示，构造简单，操作方便，抽渣时一般需将钻头取出孔外，放入抽渣筒，下部活门打开，泥渣进入筒内，上提抽渣筒，活门在筒内泥渣的重力作用下关闭，将泥渣排出孔外。,