第2章基础工程课件

2.1 预制桩施工预制桩施工;2.2 灌注桩施工灌注桩施工;2.3 承台与基础底板施工承台与基础底板施工;2.4 地下连续墙施工地下连续墙施工;2.5 墩基础、沉井基础、管柱基础墩基础、沉井基础、管柱基础;基础的分类：基础的分类：（1）按深度分为天然基础、深基础；（2）按承载性状不同，桩可分为摩擦型桩、端承型桩，如下图所示；（3）按桩径（设计直径d）大小，桩可以非为小直径桩（d 250mm）、中等直径桩（250mm d 800mm）和大直径桩（d 800mm）。（4）按成桩方法分类，桩可分为非挤土桩非挤土桩和部分挤土桩部分挤土桩。非挤土桩包括干作业法钻（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；部分挤土桩包括长螺旋压灌灌注桩、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；挤土桩包括沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩；（5）按桩身材料不同，可分为钢桩、钢筋混凝土桩、钢管混凝土桩和木桩等；（6）按施工方法不同，可分为预制桩和灌注桩。2.12.1预制桩施工预制桩施工预制桩施工预制桩施工预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。预制桩主要有混凝土预制桩和钢桩两大类，其中预制桩常用的类型有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩，见下图。2.1.1预制桩的制作、运输和堆放预制桩的制作、运输和堆放1、混凝土实心方桩的制作、起吊、运输和堆放、混凝土实心方桩的制作、起吊、运输和堆放桩中的钢筋骨架主筋连接宜采用对焊或电弧焊，主筋接头应相互错开，同一截面内的接头数量不得超过50%，桩顶1m范围内不应有接头。桩尖一般用钢板制作，在绑扎钢筋骨架时就把钢板桩尖焊好。浇筑完毕后，应护盖洒水养护不少于7d。预制桩钢筋骨架允许偏差应符合表2-1的规定。2.12.1预制桩施工预制桩施工预制桩施工预制桩施工灌注混凝土预制桩时，现场预制宜用钢模板。当采用重叠法生产时，桩与桩之间做好隔离层，使桩与邻桩或底模间的接触面不发生粘贴；上层桩或邻桩的浇注，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30以上时，方可进行；桩的重叠层数不应超过4层。混凝土设计强度达到70%及以上方可起吊，桩起吊时应采取相应措施，保证安全平稳，保护桩身质量。混凝土实心桩吊点应符合设计要求，按吊桩弯矩最小的原则设置吊点，如下图所示。（a）1个吊点（b）2个吊点（c）3个吊点2、预应力混凝土空心桩的起吊、运输和堆放、预应力混凝土空心桩的起吊、运输和堆放预应力混凝土空心桩，在吊运过程中应轻吊轻放，避免剧烈碰撞；单节桩可采用专用吊钩勾住桩两端内壁直接进行水平起吊。预应力混凝土空心桩的堆放场地应平整坚实，最下层与地面接触的垫木应有足够的宽度和高度。堆放时桩应稳固，不得滚动；应按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放、宜单层堆放；3、钢桩的制作、运输和堆放：、钢桩的制作、运输和堆放：钢桩可采用管型、H型或其他异型钢材，钢桩的分段长度宜为1215m。钢管桩的桩端可采用带加强箍（带内隔板、不带内隔板）或不带加强箍（带内隔板、不带内隔板）的敞口形式以及平底、锥底的闭口形式，见下图。钢桩一般两点起吊。钢桩的堆放场地应平整、坚实、排水通畅；桩两端应有适当保护措施，钢管桩应设保护圈。1、沉桩机械、沉桩机械（1）施工中常见的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油汽锤和振动桩锤。各桩锤的适用范围与特点等如表所示。2.1.2 锤击沉桩锤击沉桩（2）桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求的方向冲击。桩架高度一般按桩长、桩锤高度、滑轮组高、起锤移位高度、安全工作间隙等共同决定。桩架的形式多样，常用的有步履式桩架及履带式桩架两种，见下图。（3）动动力力装装置置包包括括驱驱动动桩桩锤锤及及卷卷扬扬机机用用的的动动力力设备设备在选择打桩机具时，应根据地基土壤的性质、工程的大小、桩的种类、施工期限、动力供应条件和现场情况确定。2、施工前的准备工作、施工前的准备工作（1）平整场地，清除桩基范围障碍物，修设桩机进入道路，做好排水措施。（2）测量放线，定桩轴线。（3）检查打桩设施。（4）确定打桩顺序。一般打桩顺序的总原则是先深后浅、先深后浅、先中间后周边、先中间后周边、先密先密集区域后稀疏区域、集区域后稀疏区域、先近已有建筑物后远处已有建筑物先近已有建筑物后远处已有建筑物（必要时与已有建筑间挖减震沟），当没有上述条件限制时也可以从一端退打。打桩顺序一般分为逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种，见下图。3、沉桩施工工艺、沉桩施工工艺4、接桩、接桩接桩是指按设计要求，按桩的总厂分节预制运至现场，先将第一根桩打入，将第二根桩垂直吊起和第一根桩相连后，再继续打桩，直至打入设计的深度为止。良好的接头构造形式，不仅应满足足够的强度、刚度及耐腐蚀性要求，而且还应符合制造工艺简单、质量可靠，接头整体性强与桩材其他部分应具有相同断面和强度等，在搬运、打入过程中不易损坏，现场连接操作简便迅速等条件。此外也应做到接触紧密，以减少锤击能量损耗。混凝土预制桩的接桩采用焊接、浆锚法、法兰连接或机械快速连接（螺纹式、啮合式）等方法，如下图所示。钢桩一般采用焊接法接桩，下图示意了钢管桩焊接法按桩节点构造。1、静压沉桩特点、静压沉桩特点（1）桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活；（2）桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量；（3）施工无噪声、无振动、无污染；（4）采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力，打碎桩头，配筋比锤击法可省40%；（5）效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可完15根，比锤击法可缩短工期1/3；（6）压施工安全可靠，便于拆装维修，运输等；（7）存在压桩设备较笨重，要求边桩中心到已有建筑物间距较大，压桩力受一定限制，有一定的挤土效应等问题。2.1.3 静压沉桩静压沉桩2、静力压桩施工工艺、静力压桩施工工艺3、静力压桩压桩顺序、终压条件、静力压桩压桩顺序、终压条件（1）压桩顺序宜根据场地工程地质条件确定，对于场地地层中局部含砂、碎石、卵石时，宜先对该区域进行压桩；当持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩。（2）应根据现场试压桩的试验结果确定终压力标准；终压连续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定；对于入土深度大于或等于8m的桩，复压次数可为23次；对于入土深度小于8m的桩，复压次数可为35次；稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为510s。振动沉桩主要是利用利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下拔出土。振动器如右图所示，一般都是采用机械式，由两根装有偏心块的轴组成。这两根相向转动的轴上装有相同的偏心块，借助两根轴上的偏心块所产生的离心力，垂直方向上的外力。2.1.4 震动沉桩震动沉桩水冲沉桩又称射水法沉桩，是将射水管附在桩身上，用压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自身重力沉入土中，其施工装置见下图。2.1.5 水冲水冲沉桩沉桩1、打桩常遇问题及原因分析、打桩常遇问题及原因分析2.1.6 预制桩施工常遇问题及预防处理方法预制桩施工常遇问题及预防处理方法2、打桩的质量控制、打桩的质量控制桩的施打原则是“重重锤锤低低击击”，这样可使桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都能用于沉桩。如果采用“轻锤高击”，则所得的动量较小，而桩锤对桩头的冲击大，因而回弹大，将消耗较多的能量，且易导致桩头易损坏。打桩的控制原则是：1）桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、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；桩尖位于其他软土层时，以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考；2）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；3）打桩时，如控制指标已符合要求，而其他的指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验与有关单位确定。按标高控制的预制桩，桩顶允许偏差为-50+100mm。灌注桩是直接在所设计的桩位上开孔，然后在孔内加放钢筋笼骨架灌注混凝土而成。灌注桩的施工方法根据成孔工艺不同，分为钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩等，其适用范围见下表。2.22.2灌注桩施工灌注桩施工灌注桩施工灌注桩施工2.2.1干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩干作业成孔灌注桩，是利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。螺旋钻机是干作业成孔的常用机械，规格有长螺旋钻机和短螺旋钻机两种，见下图。干作业成孔灌注桩适用于成孔深度在地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实的沙土，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。它能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，尤其适合应用于建筑物密集区。干作业成孔灌注桩的施工程序及施工工艺图如下图所示。泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔，不论在地下水位以上或以下的土层皆适用，它还能适用于地质情况复杂、夹层多、风化不均匀、软硬变化大的岩层。成孔机械有回转钻机、冲击钻机和潜水钻机等，其中以回转钻机应用最多。2.2.2泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩1、施工工序、施工工序2、泥浆循环成孔工艺、泥浆循环成孔工艺1钻头2沉淀池3泥浆池4泥浆泵（a）正循环 （b）反循环3、泥浆制备、泥浆制备泥浆的制备是确保桩工程质量的关键环节。泥浆护壁应符合下列规定：（1）施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；（2）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土；（3）浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25；含砂率不得大于8%；黏度不得大于28s；（4）在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。套管成孔灌注桩也称打拔管灌注桩，是目前采用最为广泛的一种灌注桩。它采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖（靴）（如下图）后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇注混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需的灌注桩。根据使用桩锤和成桩工艺不同，套管成孔灌注桩可分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。2.2.3套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩1、锤击沉管灌注桩、锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注程序及施工工艺如下图所示。锤击沉管桩适用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。锤击沉管灌注桩的施工方法一般是“单打法”，而锤击沉管扩大灌注柱的施工方法则为“复打法”。复打一般在下列情况下应用：（1）设计要求扩大桩的直径，增加桩的承载力，减少桩的数量，减少承台面积等。（2）施工中处理工程问题和质量事故。例如怀疑或发现有缩径、吊脚，夹泥等陷或持力层起伏不平，个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度，以致使贯入度不符合要求，作为补救措施而采用复打法。2、振动沉管灌注桩、振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩是利用振动桩锤(又称激振器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。振动沉管灌注桩施工程序与成桩工艺如图所示。人工挖空灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩。护壁的方法很多，可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、型钢或木板桩工具护壁、沉井护壁、钢套管护壁等，混凝土护壁剖面图见下图。2.2.4人工挖孔