地基处理与桩基工程

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1、土木工程施工孙延芳第二章 地基处理与桩基工程一、 地基加固处理采取各种人工加固处理的方法 ，以改善地基性 质，提高承载力 ，增加稳定性，减少地基变形和基 础埋置深度。v加固的原理：将土质由松变实，将土的含水量由 高变低。v注意事项：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、结构设计到施工方面均应采取相应的措施进 行综合治理。v具体的措施：v改变建筑物体型，简化建筑平面；v调整荷载差异；v合理设置沉降缝；v采用轻型、柔性结构；v加强房屋的整体刚度；v对地基进行移轴处理；v施工中正确安排施工顺序和施工进度。v加固的方法机械碾压法、重锤夯实法、挤密桩法

2、、化学加固 法、 预压固结法、深层搅拌法等。这些加固方法， 可 归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”七个字。v“挖”挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩或坚 硬的土层中。v“填”当软土层很厚，而又需要大面积对地基进行加固 处 理时，则可在软土层上回填一层一定厚度的好土， 以 提高地基的承载力，减少软土层的承压力。v“换”换填最常用的就是“换填垫层法”，换填垫层法是 先挖去浅层较软弱土层或不均匀土层，然后回填坚 硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的处 理 方法。v“夯”利用打夯工具或机具夯击土壤，排除土壤中的水 分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载 力。v“压”预压法又称排水固结

3、法，是通过预压使软粘土地基中空隙水排出，土体固结而强度提高，达到 减少地基完工后的沉降和提高地基承载力的目 的。v“挤”先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤 形 成桩孔，然后拔出桩管，再在桩中灌入砂石或石灰 、 素土、灰土等填充料进行捣实或随着填充料的灌入 逐 渐拔除桩管。 v“拌利用水泥或水泥系材料（如石灰）为固化剂，通 过特制的机械，在地基深处就地将原位土和固化剂 强 制搅拌，形成水泥土桩。二、桩基础工程桩基础就是利用承台或基础梁将沉入土中的基 桩 联系起来，以便承受整个上部结构重量的一种基础 ， 是一种常用的深基础形式，它由若干个沉入土中的 桩 和连接桩顶的承台组成。l桩的材料可用砼

4、、钢或组合材料组成。l桩的作用：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。 l桩的直径不大于250mm的称为小直桩；250mm 800mm的桩称为中等直径桩；直径大于等于800mm 的桩称为大直径桩。桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种。l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 尖标高可作参考。l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

5、以控制桩尖设计标高为主 ，贯入度可作参考。 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩。预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲 沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再 浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有 钻 孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌 注桩及爆扩成孔灌注桩等。 2.1 2.1 钢筋混疑土预制桩施工钢筋混疑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

6、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。 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。2.1.1 施工准备 场地平整及周边障碍物处理 定桩位及埋设水准点 ：依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。 桩帽、垫衬和送桩设备机具等的准备。 v

7、管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作；预应力砼空心管桩一般在工厂加工。 v模板：保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结。 2.1.2 桩的制作、运输、堆放 钢筋骨架：主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置(如图2.2所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合表2.1的规定。 表2.

8、1 预制桩钢筋骨架质量检验标准项序检 查 项 目允许偏差或允许值 (mm) 检查方 法 主 控 项 目1主筋距桩顶距离 5用钢尺 量 2多节桩锚固钢筋位 置 5用钢尺 量 3多节桩预埋铁件 3用钢尺 量 4主筋保护层厚度 5用钢尺 量 一 般 项 目1主筋间距 5用钢尺 量 2桩尖中心线 10用钢尺 量 3箍筋间距 20用钢尺 量 4桩顶钢筋网片 10用钢尺 量 5多节桩锚固钢筋长 度 10用钢尺 量混凝土制作宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产

9、时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d。砼预制桩的砼强度等级不宜低于C30。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表2.2的规定。 项 序检 查 项 目允许偏差或允许 值(mm) 检查方法 单位数值 主 控 项 目1桩体质量检验 按基桩检测技术 规范 按基桩检测技术 规范 2桩位偏差 见本表 用钢尺量3承载力 按基桩检测技术 规范 按基桩检测技术 规范 一 般 项 目1砂、石、水泥、钢 材等原材料(现场 预制时) 符合设计要求 查查出厂质质保文 件或抽样送检 2混凝土配合比及强

10、度(现场预制时) 符合设计要求检查检查 称量及查查 试块记试块记 录 3成品桩外形 表面平整、颜颜色 均匀、掉角深度 10mm，蜂窝窝面 积积小于总总面积积 0.5% 直观 表2.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 项 序检 查 项 目允许偏差或允许值 (mm) 检查方法 单位数值 一 般 项 目4成品桩裂缝(收缩裂缝或 起吊、装、堆放引起的裂 缝) 深度20mm，宽度 0.25mm，横向裂缝 不超过边长的一半 裂缝测定仪，该基 在地下水有侵蚀地 区及锤击数超过500 击的长桩不适用 5成品桩尺寸：横截面边长桩顶对角线 差 桩尖中心线桩身弯曲矢 高桩顶平整度 mm mm mmmm5 1.0 7

11、秒表测测定 秒表测测定8 桩顶标高 mm50 水准仪 9 停锤标准 设计要求现场实测或查沉桩 记录 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，必须平稳，避免冲击和振动；吊点、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。砼桩在现场堆放层数不宜超过4层；堆放时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。2.1.3 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。

12、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、桩架和动力装置等。 (1) 桩锤 桩锤可选用落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤和振动锤等。 落锤一般由铸铁制成。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) 。费用低，但施工速度慢、效率低，桩顶易被打坏；适用于小直径桩，在软土层中应用较多。 汽锤是以高压蒸汽或压缩空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) 。可用于打各种桩，也可在

13、水下打桩并用于拔桩。柴油打桩锤：利用汽缸内冲击体的冲击力与燃烧压力，推动锤体跳动夯击桩体。速度快，施工性能好。适用于各种土层及各类桩型。但施工时振动大、噪声高、废气污染严重。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表2.3选用。 表2.3 锤重选择表 锤 型 柴 油 锤 (t) 202535456072 锤的 动力 性能 冲击部分重(t) 2.02.53.54.56.07.2 总 重(t) 4.56.57.29.615.018.0 冲击力(kN) 20002000 25002500 40004000 5000500

14、0 70007000 10000 常用冲程(m) 1.82.3 桩 的 边 长或直径 预制方桩、预应力 管桩的边长或直径 (cm) 25353540 4045 4550 5055 5560钢管桩直径(cm) 4060909010 0 持 力 层粘性 土粉土 一般进入深度(m) 121.52.5232.53. 53435静力触探比贯入阻 力Ps平均值(MPa) 345555砂土一般进入深度(m) 0.510.51.5121.52. 5232.53.5标准贯入击数N(未 修正) 15252030 3040 4045 455050锤的常用控制贯入度(cm/10击 ) 233548设计单桩极限承载力(

15、kN) 400 120800 16002500 40003000 50005000 70007000 10000(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及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。 桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。 根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高+桩帽高度起锤移位高度桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。履带式桩架(图2.6)以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。 (3)动力装置打桩机械的动力装置是

16、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。 2.1.3.2 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2.7所示。v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2.7(c)，或由中间向四周施打(图2.7(b)。v当桩的中心距大于4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(图2.7(a) 。根据设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。2.1.3.3 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，