《桩基工程新进展》ppt课件

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1、桩基工程新进展,同济大学 高大钊 2007年杭州,内 容,一些桩基工程事故案例 若干特殊桩型的承载性状 桩基设计的一些新进展 有关桩基技术的规范发展对比分析,桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一 。 桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件， 桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基础。,今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。 在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景

2、。,桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：,在框架结构的柱下,通常在承台下设置若干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱一桩基础； 当荷载较大时，在框架柱列之间常联以基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构成梁式的承台桩基础； 上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排桩，但因桩径一般大于剪力墙厚度，故需要设置构造性的过渡梁；,若在筏板承台下布桩，如果桩数不多，可按柱网轴线布置，使板不承受桩的冲剪作用，只承受水的浮力和有限的土反力； 如荷载比较大需要布桩较多时，沿轴线布置桩可能有困难，则可以在筏板下满堂布桩 ； 采用箱形基础时，可满堂布桩，或按柱网轴线布桩。,桩具有多种独特的功能,通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递

3、给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物； 对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；,桩基具有很大的竖向刚度，因而采用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且比较均匀，可以满足对沉降要求特别高的上部结构的安全需要和使用要求; 桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全； 改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。,但桩并不是万能的，各种桩型都有其适用条件，使用不当，或者没有掌握桩基

4、设计的关键技术，也会产生工程事故。 从下面的一些工程案例中，可以得到哪些教训呢？,一些桩基工程事故案例,某18层采用桩基础的住宅楼，因群桩失稳而爆破拆除的案例 采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例 某高层建筑群的预制桩大比例浮桩、断桩，采取注浆加固的案例 某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高变化过大，造成沉桩困难或承载力不满足设计要求的案例,采用桩基的高层建筑整体爆破拆除,某栋新建的18层住宅楼，在结构封顶以后由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达2884mm。为根除工程质量隐患，在采取工程补救措施无效后，对该楼实施整体定向爆破拆除。 成为桩基严重事故的第一例。,建筑

5、物体型为十字形的点式楼，基础底面积约800m2，地上18层，地下1层，总高度56.6m，钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用夯扩桩基础，设计桩径480mm，施工桩长1620m，桩端持力层粉细砂，桩端进入持力层约0.8m。 工程于1995年1月进行桩基施工，共完成336根夯扩桩。1995年4月初开始开挖基坑土方，9月中旬完成主体工程结构封顶，11月底完成室外装修和部分室内装修。,地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层填土，其下为9.414.4m的厚层淤泥及2.22.4m的淤泥质粘土，再下为 稍密中密的粉细砂。 在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这个案例给了最好的说明。,事故

6、概况： 1995年12月3日，突然发现建筑物向东北方向明显倾斜。建筑物顶端的水平位移470mm，在东北方向的沉降量55mm，而西南方向仅沉5mm。,采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载500吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还进行了粉喷桩和注浆加固，并打了7根锚杆静压桩。 建筑物在12月21日突然转向西北方向倾斜，至12月25日，建筑物顶端的水平位移已达2884mm，整栋建筑物的重心偏移了1442mm。 决定于12月26日爆破拆除。,事故原因分析： 1. 桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工程桩挤歪了。 2. 桩的倾斜检测数据错了，小数点错了一位。 3. 底板的标高抬高

7、，在倾斜的桩上接长，形成偏心的桩轴力。 4. 形成了不稳定的机动体系。,采用桩基的高层建筑倾斜超标事故,建筑物基本资料,两幢24层的办公大楼，共用一个筏板基础，筏板基础平面面积1692m2，筏板厚2m，埋深5m，选用0.45m0.45m28m预制钢筋混凝土方桩。桩端持力层为砂质粉土夹粉砂，Es11MPa。 1#楼平面面积为27m24m，桩数256根；2#楼平面面积为37m21m，桩数248根。,1993年12月开始压桩，到1994年6月完成504根桩的压桩，其中141根桩未压倒设计标高而截短0.5m1.5m。其中，1#楼截桩61根，占23.8；2#楼截桩80根，占32.2。 1995年11月结

8、构封顶，沉降基本保持均匀沉降，平均沉降速率1#楼0.170mm/d，2#楼0.201mm/d； 1996年6月，沉降大增，平均沉降速率1#楼0.358mm/d，2#楼0.415mm/d，,倾斜：1#楼1.5，2#楼1.9，沉降已为结构到顶时的23倍； 其间，屋顶水箱注水，地下水浇注0.8m厚的混凝土， 1#楼从1.5 发展至1.8、2.2； 2#楼从1.9发展至2.3、2.9。 至1999年1月，观测到最大沉降达305.4mm，最大沉降速率为0.177mm/d，最大倾斜为4.20。,原因分析,1. 分别计算沉降，1#楼最终沉降304mm，2#楼最终沉降266mm； 2. 共用桩筏基础计算沉降，

9、最终沉降480mm； 3. 截桩的影响。,高层建筑群大比例浮桩事故,软土地区的一个住宅小区，有7幢高层建筑的预制桩产生浮桩，在接桩部位拉断，拉断的比例很高。复打时的下沉量很大。,本项目的断桩具有如下特点： （1）断桩的比例高，而且呈集中成片地出现； （2）每幢建筑物最后一批施工的桩基本上都没有出现断桩现象； （3）边桩在较大的挤压力作用下，向外侧发生较大偏位； （4）3、9、13楼桩基采用同样的施工方法，但为了保护河岸而采取较慢的施工速度，结果未出现断桩问题。,采用注浆补强措施，在已经浇筑的底板上钻了1800个注浆孔。 注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥浆，水灰比0.5，掺入0.2的木质素磺

10、酸钙，使浆液具有早强性能。注浆压力取0.3Mpa，上部注浆压力取0.2Mpa，流量控制在15L/min左右。注浆时应对边同时以相同的压力，相同的提升速度对称注浆。 化了200万处理的费用，工期延长了半年。,用静力触探检测加固效果，要求比贯入阻力提高50。,原因分析： 1. 设计方面的问题：采用400400mm的预制桩，桩的截面过大，桩的截面面积之和与基底面积之比大于3.0，挤土效应严重。 2. 施工的问题：打桩速度过快，一天沉桩数量大于15套，最多时到20套，接头焊接时间过短。 3. 桩的质量问题：接头处的连接钢板采用旧钢板，型号不一，与焊条型号无法配合。 4. 建设方在选择设计单位、工程管理

11、和采购方面的过失。,综合楼桩基工程施工质量事故,综合楼为框架结构，桩基础，主体建筑地上八层，地下一层，建筑面积8000m2。 设计桩型为预应力管桩。地下室部位的桩径采用600mm，单桩承载力设计值为1100kN；边跨的桩径采用400mm，单桩承载力设计值为600kN。600mm的桩长分别采用11m、13m和15m。,预制桩用于持力层起伏很大地质条件的问题,承载力不满足设计要求,桩打不到 设计标高,桩布置于独立承台下，承台下的桩数一般为五七桩，最多为十五桩承台。 压桩施工过程中由施工单位提出，经设计单位同意，改变了61根桩的长度，其中30根桩增加1m，22根减少2m，9根减少3m。 经检测单位检

12、测了3根桩，其中，600mm直径的桩检测了2根，109#符合设计要求；88#桩不符合要求；400mm直径的桩检测了181#桩不符合设计要求。,认为是浮桩，采取复打措施。 对复打以后的桩检测了2根，其中70#桩符合设计要求，92#桩不符合要求。 复打以后在桩身发现裂缝，对裂缝进行了处理。 采用补桩的措施，补了9根冲抓桩。 桩基工程自2001年6月27日开始至2002年5月17日最后一次检测结束，历时350天，接近一整年。,引发本案的主要原因是桩基工程的施工时间从一个月左右拖到接近一年的时间，影响了这个建筑物的后续施工和整个工期。,静压法施工中，最终压力与入土深度的关系，不同位置的桩的实际桩顶标高

13、的起伏与持力层顶面标高起伏的密切相关性，说明达不到设计深度的原因是地层的起伏；勘察单位没有加密勘探孔，没有采用静力触探探明持力层顶面标高的起伏；在这样的地层条件下，采用预制桩的方案是错误的，必然造成压桩施工时桩顶标高的失控；,场地下卧基岩面起伏很大，采用了PHC桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几种不同的桩长，但还是发生很多桩打不到设计标高，有的桩承载力达不到要求的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工程和法律诉讼。 教训： 没有根据地质条件选择合适的桩型，PHC桩用得不是地方。,若干特殊桩型的承载性状,灌注桩的后注浆技术 嵌岩桩 静力压桩 钢管混凝土桩,灌注桩的后注浆技术,后注浆技术是在灌注桩浇注混

14、凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。,根据注浆的目的，可以分成如下不同的注浆类型： 1）桩端注浆 2）桩侧注浆 3）复式注浆 4) 压浆修补桩的缺损部位 新版建筑桩基技术规范将灌注桩后注浆纳入规范，规定了施工的要求和设计参数的取法。,规范关于后注浆工艺的规定,后注浆装置的设置 浆液水灰比 注浆终止压力 单桩注浆量 注浆顺序 终止注浆的条件,后注浆装置的设置： 1.后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接； 2.注浆导管数量，直径小于1200mm的用2根，1200250

15、0mm的用3根； 3.桩长超过15m，且对承载力增幅要求较高时，采用桩端桩侧复式注浆； 4.桩侧后注浆管筏的设置应结合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在桩端515m以上，桩顶8m以下，每隔612m设置一道注浆筏。,浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定： 饱和土：0.450.65 非饱和土：0.70.9 松散碎石土、砂砾：0.50.6 注浆终止压力根据土层性质及注浆点的深度确定： 风化岩、非饱和粘性土、粉土：310MPa； 饱和土层：1.24MPa。,单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定： 注浆量经验系数 n桩侧注浆断面数 注浆量以水

16、泥质量计（t）,注浆顺序： 饱和土中，先桩侧后桩端； 非饱和土中，先桩端后桩侧； 桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2小时。 成桩后两天才可以注浆； 注浆作业点距其他成孔作业点的距离不宜小于810m。,终止注浆的条件： 1.注浆总量和注浆压力已达到设计要求； 2.注浆总量已达到设计值的75，且注浆压力超过设计值； 检测条件： 在注浆后20天进行； 掺入早强剂的可在注浆后15天进行检测。,后压浆具有如下的作用： 1）胶结孔底沉渣，提高单桩承载力，消除桩的过大沉降； 2）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提高侧摩阻力； 3）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力； 减少桩基的不均匀沉降。,根据一些试验的结果，认为后压浆处理后可以达到比较好的效果，对细粒土中的桩，单桩承载力可提高3070；对粗粒土中的桩，增幅可达60120。 压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩的韧性增大。,桩端条件对试桩曲线的