第三章地基处理与桩基工程

第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/91一、地基定义：建筑物基础底部下方一定深度与范围内的土层，承受由基础传来的建筑物荷载。二、地基要求：1.均应保证具有足够的强度和稳定性。2.在荷载作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；3.不产生过大的沉降或不均匀的沉降变形，以确保建筑物的正常使用。第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/92三、地基分类：天然地基：不需人工加固处理，具有足够承载力的土层。人工地基：经过人工处理，达到承载力的土层。地基处理的方法主要有：•换土处理：换土垫层法、强夯法、强夯置换法、排水固结法。•加固补强：振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法。第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/93（一）换土垫层法•1、灰土地基：•（1）方法：用石灰与黏性土拌和均匀，分层夯实而形成垫层层。其承载能力可达300kp。•（2）适用：一般黏性土地基加固，施工简单，费用较低。•（3）材料要求：•1）土料：采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含有松软杂质或使用耕植土；土料须过筛，其颗粒不应大于15mm。（塑性指数＞4，颗粒≤15mm）•2）石灰。应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1-2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。（颗粒＜5mm）第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/94（4）施工要点：•1）铺设前应先检查基槽，待合格后方可施工。（地基验槽）•2）灰土配合比满足规定，一般体积比为3：7或2：8。（灰土配制）•3）施工时，控制其含水量、厚度、夯打遍数。（控制因数）•4）应先采取排水措施，在无水情况下施工。（无水施工）•5）不得在墙角、柱墩及承重窗间墙下接缝，上下错缝不小于500mm，接缝隙处的灰土应充分夯实。（接缝规范）•6）灰土打完后，应及时进行基础施工，并随时准备回填土。（防水）•7）冬季施工时，应采取有效的防冻措施，不得采用冻土。（防水）•8）用环刀取样测量土的干密度。压实系数一般为0.93-0.95g/。（防冻）•9）确定贯入度时，应先进行现场试验。（贯入度）2、砂和砂石地基（参照灰土地基讲解）（用砂或砂石做垫层替换基础下部的软土层）第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/95（二）重锤夯实法•原理：利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较实心密实的硬壳，从而使地基得到加固。•吊锤（1.5~3t，1.13~1.50m，C20，20mm钢底板）→落锤（2.5~4.5m）→夯击基土（6~10遍）•特点：本法使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低，但布点较密、夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散。•适用：地下水位0.8m以上的黏土、砂土等加固，加固深度1.2~2.0m，强度提高可达30%。第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/96（三）强夯法1、原理：用起重机械吊起夯锤（8-40t），从高处（6-30m）自由落下，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，孔障水和气体逸出，土粒重新排列，经时效压密达到固结。2、适用：同上，加固深度10~40m，强度提高2~5倍。3、施工机具：1）夯锤：整体式（钢壳和混凝土）、装配式（钢板）。2）起重设备：可用15、20、25、30、50t带有离合摩擦器的履带式起重机第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/97•4、施工要点•1）地质勘察，制定强夯方案；•2）现场试夯，确定施工参数（夯锤质量、尺寸、落距、夯击遍数等）；•3）施工步骤为平整场地、测量放线、起重机就位、吊锤落锤、夯坑填平、标高测量•4）夯击时落锤平稳，夯位准确，坑内积水应及时排除。•5）分段进行，从边缘向中央•6）对于高饱和度的粉土、黏性土和新饱和填土，进行强夯时：•a、适当将夯击能量降低；•b、将夯常量差适当加大；•c、减少土内的水分。第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/98（四）振冲法（对地基土振冲、射水、成孔、填砂石成桩）•1、原理：是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料形成一根根桩体，桩体与原地基构成复合地基。•2、施工准备（1）技术准备：•1）了解现场有无障碍，工作面是不是够用，辅助措施有没有到位。•2）了解现场地质情况，•3）设置试验区，确定各项施工参数。（2）材料要求：可用粗砂，中砂，砾砂，碎石，卵石，角砾，圆砾等，粒径为5-50mm。（3）主要机具：振冲器，起重机，水泵，控制电流操作台，150A电流表，500V电压表，供水管道及加料设备等。第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/99•3、施工工艺（1）振冲挤密法•1）方法：在中、粗砂地基中，不外加料，利用振冲器的振动使松散砂密实。•2）施工顺序：对准加固点、启动吊机、振冲下沉、振冲提升、关机关水和移位、整平场地。•（2）振冲置换法•1）方法：在砂土和粉土中，利用振冲器冲孔，加填料振密成桩。•2）施工程序：定位、振冲下沉、成孔、清孔、填料、振密、成•桩。•第一节地基处理第三章地基处理与桩基施工2019/8/910（五）深层搅拌水泥土地基•1、原理：利用特制的深层搅拌机在地基深处，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。•2、施工工艺：定位——预拌下沉——制备水泥浆——提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清洗、移位•3、材料要求及截面形状：宜用425号水泥，掺灰量应不小于10%，以12~15%为宜；宜连续，形成封闭的实体或格状结构。•4、适用：淤泥、淤泥质土、粉质黏土等地基承载力特征值不大于150kP的土层。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/911•导入：用天然浅基础或仅做简单的人工地基加固仍不能满足要求时，常用的一种解决方法就是做桩基础。•桩基础的组成和作用：由桩身和承台两部分组成，桩身或部分埋入土中，将上部结构的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的地基，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/912第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/913•概述•桩基础的分类：1、按传力性质分：端承桩、摩擦桩；•2、按制作方式分：预制桩、灌注桩；•3、按预制桩沉入方法分：锤击法、水冲法、振动法、静力压桩法；•4、按灌注桩成孔方法分：钻孔、冲孔、挖孔灌注法、钻扩孔、•沉管和爆扩灌注法等；•5、按成桩方法分：非挤土成孔桩、部分挤土桩和挤土桩；•6、按断面形式分：圆桩、方桩、多边行桩和管桩等；•7、按制作材料分：混凝土桩，钢筋混凝土桩、钢桩等。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/914一、预制桩施工•钢筋混凝土预制桩的施工，主要包括预制、起吊、运输、堆放、沉桩等过程。（一）桩的制作、起吊、运输和堆放•1、桩（实心桩和管桩）的制作：•a、实心桩正方形，边长200～450mm；（管桩的外径通常为400mm、500mm，壁厚80-110mm）；•b、30m以上的桩可分段预制，工厂制作每段不宜超过12M；•c、砼强度等级不宜低于C30（预应力砼桩的强度等级不宜低于C40）；•d、长桩现场制作，短桩工厂预制；第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/915•e、用叠浇法预制桩施工，不宜超过4层，下层或邻桩的砼达到30％设计强度以后方可进行（管桩每节长度8～10M，采用离心法生产制作）。•f、制作程序为：•现场布置→场地处理→浇地坪筑砼→支模→扎筋、安设吊环→浇筑混凝土→养护→（到30％强度后）拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、扎筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔重叠制作第二层桩→…→养护到70％强度起吊→达100％强度后运输。（图示）•g、钢筋骨架主筋12-25mm（不宜小于Φ14mm），箍筋为6-8mm，间距不大于200mm，•主筋对焊（接头数量不得超过50％。距离应大于30d且不小于500mm）。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/916•h、覆盖洒水养护不少于7d。•i、桩的制作质量除应符合有关规范的允许偏差规定外，还应符合•下列要求：•1）表面平整、密实，掉角的深度不应超过10MM，且局•部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部•面积的0.5%，并不得过分集中。•2）收缩裂缝深度不得大于20mm，宽度不得大于0.25MM；横向裂缝长度不得超过0.5倍的边长。•3）桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/917•2、桩的起吊：•桩的强度达到设计强度标准值的70%后方可起吊，在•吊索与桩间应加衬垫，起吊应平稳提升，起吊时，必•须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。•3、桩的运输：•混凝土预制桩达到设计强度的100%方可运输。可采用•平板拖车（场外运输）或轻轨平板车运输（场内运输）。•4、桩的堆放：•垫平、放稳，堆放层数不宜超过4层，不同规格的桩应•分别堆放。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/918（二）沉桩机械设备:主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。•1、桩锤:是对桩施加冲击力，将桩打入土中。桩锤主要有落锤、汽•锤、柴油锤、振动锤等，目前应用较广的是柴油锤。•（1）落锤：落锤重量为5~20KN，用于普通粘性土和含砾石较多的土•层中打桩。•（2）汽锤：a、单动汽锤的锤重30~150KN，适用于打各种桩。•b、双动汽锤的锤重0.6~6t(6~160KN)，适用于打各种•桩，并可以用于拔桩和水下打桩。•（3）柴油锤：打桩工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不•适用于在过硬或过软的土层中打桩，多用于打木桩、•钢板桩及长度在12m以内的钢筋混凝土桩。•（4）液压锤：新型、低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤。它是由液•压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现•夯击作用，将桩沉入土中。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/919•（5）振动锤：利用偏心轮引起激振.•2、桩架（有稳桩、吊锤、导向的作用）•是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。桩架的选择时，应考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等因素。常用的桩架形式有：滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架。•（1）滚筒式桩架：（靠钢滚筒行走、灵活性差）行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动，优点是结构比较简单，制作•容易，但在平面转弯、调头方面不够灵活，操作人员较多。（2）轨道式桩架：（可旋转、倾斜、沿轨道行走）轨道式桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做360度旋•转，导架可以伸缩和前后倾斜，底座下装有铁轮，底盘在轨道•上行走。这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工。•（3）履带式桩架：（比轨道式更灵活）以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成，用以打桩。移动方•便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌筑桩施工。第二节桩基础工程第三章地基处理与桩基施工2019/8/920•3、动力装置动力设备包括驱动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机和管道、绳索和滑轮等。打桩机的动力装置，主要根据所选的桩锤性质而定。选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉；用压缩空气来驱动，则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机；用电源作动力，则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等.•（三）沉桩工艺•沉桩方法有捶击法、水冲法、振动法、钻孔捶击法、静力压桩法.•捶击法沉桩：利用桩捶的冲击力克服土体对桩体的阻力，使桩沉到预定尝试或达到持力层。•（1）打桩准备•1）定桩位和确定打桩顺序•打桩顺序直接影响打桩速度和打桩质量。所以，群桩施打前，应根据桩群的密集程度、桩的规格、长短、和桩架移动方便来正确