搜索
第2章桩基础工程2.1概述2.1.1浅基础的类型：1．按受力特点分：刚性基础柔性基础2．按构造型式分：独立基础带形基础筏片基础交梁基础3．按材料不同分：砖基础毛石基础毛石砼基础钢筋砼基础等2.1.2桩基础：1．构成及其特点：组成：桩及桩承台特点：承载力高、沉降量小而均匀，能承受竖向力、水平力、上拔力、振动力等，施工速度快、质量好。•1.土木工程中什么情况下需采用桩基础？•深部土层软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式。•墩基础，沉井基础，沉箱基础和地下连续墙。2．桩基础的分类：⑴按受力情况分类：端承桩摩擦桩⑵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、按承台位置的高低分①高承台桩基础②低承台桩基础4、按桩身的材料不同可分为①钢筋混凝土桩②钢桩③木桩④砂石桩⑤灰土桩5、按桩的使用功能分①竖向抗压桩②竖向抗拔桩③水平荷载桩④复合受力桩6、按桩直径大小分①小直径桩d≤250mm②中等直径桩250mmd800mm③大直径桩d≥800mm7、按成孔方法分①非挤土桩②部分挤土桩③挤土桩8、按截面形式分①方形截面桩②圆形空心桩桩基础按受力性质分端承桩摩擦桩按材料分钢筋砼桩预应力钢筋砼桩复合地基桩按制作方法分预制桩现浇桩人工成孔灌注桩机械成孔灌注桩摩擦桩端承摩擦桩摩擦端承桩端承桩木桩钢桩钻孔灌注桩冲孔灌注桩挖孔灌注桩沉管灌注桩爆扩桩2.2.1预制桩的制作、起吊、运输、堆放：1．制作：方形桩：250~550mm管桩：φ400~600mm叠浇施工≤4层30%砼≥C30ρmin≥0.8%桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片2.2预制桩施工•钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。•特点：能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,对周围环境影响较大。重叠法间隔施工•钢筋混凝土预制桩多数在施工现场预制，多用叠浇法施工。2．起吊：要求：砼强度等级≥75%；吊点位置：符合设计。3．运输和堆放：要求：砼强度等级≥100%；宜采用随打随运，减少二次搬运；堆放层数≤4层，垫木间距同吊点位置，且上下一致。+M－M正负弯矩相等原则•锤击沉桩也称打入桩，是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中，锤击沉桩是混凝土预制桩最常用的沉桩方法。•优点：该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高。•缺点：施工时有噪音污染和振动，对于城市中心和夜间施工有所限制2.2.2预制桩沉桩：1．锤击沉桩：（打入桩）⑴打桩机具：动力装置：蒸汽锅炉、卷扬机桩锤：落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤、振动锤。桩架：作用：悬吊桩锤、固定桩身、为桩锤导向。种类：（按行走方式）滚筒式、轨道式、步履式、履带式1、落锤：利用卷扬机提升，以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上，逐渐将桩打入土中。落锤重量为5~20KN，适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。落锤2、单动汽锤：单动汽锤的冲击部分为汽缸，活塞是固定于桩顶上的，动力为蒸气。其工作过程和原理是：将锤固定于桩顶上，用软管连接锅炉阀门，引蒸气入汽缸活塞上部空间，因蒸气压力推动而升起汽缸，当升到顶端位置时，停止供汽并排出汽体，汽锤则借自重下落到桩顶上击桩。如此反复循环进行，逐渐把桩打入土中。单动汽锤3、双动汽锤：双动汽锤的冲击部分为活塞，动力是蒸汽。汽缸是固定在桩顶上不动的，而汽锤是在汽缸内，由蒸汽推动而上下运动。双动汽锤双动汽锤的工作过程和原理是：先将桩锤固定在桩顶上，然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部，由蒸汽的推动而升起活塞，当升到最上部时，调节阀在压差的作用下自动改变位置，蒸汽即改变方向而进入活塞上部，下部汽体则同时排出。如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中。4、柴油锤：柴油锤是以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将锤抬起，然后自由落下冲击桩顶，同时汽缸中空气压缩，温度骤增，喷嘴喷油，柴油在汽缸内自行燃烧爆发，使汽缸上抛，落下时又击桩进入下一循环。如此反复循环进行，把桩打入土中。根据冲击部分的不同，柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三大类。导杆式柴油锤的冲击部分是沿导杆上下运动的汽缸，筒式柴油锤的冲击部分则是往复运动的活塞。导杆式柴油锤筒式柴油锤1—活塞；2—汽缸5、液压锤目前城市环境保护日益提高的情况下，我国研制出新型低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤——液压锤。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。常用的桩架形式有以下三种①滚筒式桩架：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。适用于预制桩和灌筑桩施工。滚筒式桩架②多功能桩架：多功能桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做3600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。多功能桩架③履带式桩架：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。履带式桩架动力装置动力装置包括卷扬机、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。⑵打桩施工：①准备工作：三通一平材料机具打桩试验确定打桩顺序：≤4d时，⑴做沉桩试验沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度、持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。根据地质勘探钻孔资料，选择桩位以能代表工程所处的地质条件，打试桩时，要做好详细的施工记录，画出各土层深度、打入各土层的锤击次数，最后精确的测量贯入度。贯入度是指每锤击一次桩的入土深度。⑵、确定打桩顺序打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。•1、确定打桩顺序的原因•土体挤密，偏移变位浮桩•2、什么时候尤需确定打桩顺序•当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要•3、打桩顺序•由一侧向单一方向进行，自中间向两个方向对称进行，自中间向四周进行打桩顺序的确定为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应入下：a、从中间向四周沉设，由中及外；b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅；d、先沉设断面大的桩，由大及小。e、先沉设长度大的桩，由长及短。•（3）设置水准点打桩现场附近需设置不少于2个水准点。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。•（4）垫木、桩帽和送桩桩锤与桩帽之间应放置垫木，以减轻桩锤对桩帽的直接冲击。垫木下为桩帽，桩帽由扁钢焊成，其内孔尺寸视桩截面而定。在打桩时，若要使桩顶打入土中一定深度，则需设置送桩。•（5）设置标尺及其它打桩前，设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。应认真处理高空、地上和地下障碍物，如地下管线、旧有基础、树木杂草等。此外打桩前应对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须预以加固，不然由于打桩振动，可造成倒塌。②打桩施工工艺：桩架就位→吊桩就位→检查桩垂直度→扣桩帽→打桩（1）打桩•打桩开始时，应先采用小的落距（0.5~0.8m）作轻的锤击，使桩正常沉入土中约1~2m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度，继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。•打桩有“轻锤高击”和“重锤低击”两种方式。轻锤高击，所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上，故桩难以入土。相反，重锤低击，所得的动量大，而桩锤对桩头的冲击力小，因而回弹也小，桩头不易被打碎，大部分能量都可以用来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力，故桩很快入土。此外，又由于重锤低击的落距小，因而可提高锤击频率，打桩效率也高，正因为桩锤频率较高，对于较密实的土层，如砂土或粘性土也能较容易地穿过，所以打桩宜采用“重锤低击”。•贯入度是指每锤击一次桩的入土深度。•贯入度一般是指最后贯入度，即施工中最后10击桩的平均入土深度。贯入度的大小应通过合格的试桩或试打数根桩后确定，它是打桩质量标准的重要控制指标。•最后贯入度的测量应在下列正常条件下进行：桩顶没有破坏；锤击没有偏心；锤的落距符合规定；桩帽与弹性垫层正常。•（2）接桩当桩的长度较大时，由于桩架高度以及制作运输等条件限制，往往需要分段制作和运输，沉桩时，分段之间就需要接头。桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、角钢连接及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。①焊接法连接如图为焊接法接桩节点构造。•②浆锚法用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，称为浆锚法。如右图所示。打入预制桩－第一节桩体打入预制桩－电焊接桩打入预制桩－末节桩体⑶打桩质量控制：◆满足贯入度及桩尖设计标高要求◆桩位偏差在允许范围之内摩擦桩的入土深度控制：以标高为主，最后贯入度作为参考端承桩的入土深度控制：以最后贯入度为主，标高作为参考⑷打桩常见问题：桩顶、桩身破坏；打歪；滞桩；浮桩。常见问题分析•打坏•打歪•打不下桩顶、桩身打坏的原因和处理•1、打桩时，桩的顶部•由于直接受到冲击而•产生很高的局部应力•-----顶部的配筋应•做特别的处理。•2、桩身的混凝土保护层太厚-----主筋需摆正•3、桩垫材料选用不合适或打坏-----采用材质均匀、强度高、弹性好的桩垫•4、桩的顶面与桩的轴线不垂直，局部受冲击-----保证垂直度，及时纠正•5、过打现象。（由于桩尖通过硬层等原因，使桩下沉速度慢而施打时间长，锤击次数多或冲击能量过大）-----分析土质，改善操作方法•6、桩身的混凝土强度不高，或未达到养护期，影响了桩的强度。-----加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢打歪的原因和处理•1、原因–（1）桩顶不平、等桩的质量问题，–（2）与操作有关，如：初入土时，桩身就歪斜，未及时纠正就施打。•2、处理方法–1、保证打桩机的导架的垂直度–2、桩尖要对准桩位，桩顶和桩帽要正确结合–3、刚打时，要采用小落距，边打边检查，稳定后在按要求的落距打–4、桩顶不平，产生桩尖偏心----保证桩的质量打不下的原因和处理方法•1、桩顶或桩身已打坏，无法有效地传递荷载•----拔出桩，与设计部门协商，再做处理。•2、土层中夹有较厚的砂层或其它硬土层，或者遇上钢渣、孤石等障碍物，仍进行盲目施打。•-----同设计勘探部门共同研究解决砂或硬土•3、由于土的固结作用，使桩身周围的土与桩牢固结合，钢筋混凝土桩变成了直径很大的土桩而承受荷载，很难继续将桩打下去-----应在准备条件完善的前提下，保证连续施打•4、一桩打下，邻桩上升。（由于桩身土体受到挤密和扰动，容易造成近地面的地表面隆起和水平移动-----改变打桩的顺序，由中间向两边对称施打或中间向四周施打打入法的特点和有效措施•1、特点–土体挤压造成土体隆起和位移，对周围建筑物等存在危险，且噪音大–如在已有建筑群中施工，打桩还会引起临近已有地下管线、地面交通道路和建筑物的损坏和不安全。•2、措施–开挖防震沟，搭隔离板桩等结合上述预制桩的打入法的特点，思考一下，还有其它的方法？•静力压桩法。•特点和适应范围2．静力压桩：是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，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L≤6m硫磺胶泥接桩活动压梁油压表桩帽上段桩