同济大学土木工程施工ppt课件第02章桩基工程.ppt
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1、2 1,第二章 桩基础工程,第一节 桩的作用和形式 桩因其承载力高,变形小,稳定性好等诸多特点,在当今的工程设计中有着广泛应用。桩种类繁多,可根据传力性质、制作方法、成桩工艺、断面形式、制作材料等,桩有着不同的分类。根据桩的作用,在工程界通常将桩分为:建筑物(构筑物)的基础深基坑的围护结构,2 2,一、建筑物(构筑物)的基础天然地基上部荷载不大、土层较好时,浅基础复合地基浅土层较弱或有软弱下卧层,也可采用搅拌、旋喷、压密注浆等方法进行浅层地基处理 桩基础上部荷载较大,且有沉降要求时 桩,按照施工方法不同,分为:,预制桩,灌注桩,钢桩:钢管桩 、H型钢桩 ;,混凝土桩:混凝土方桩 、 预应力混凝
2、土管桩 ,,干成孔桩:人工挖孔桩、螺旋钻机成孔桩、爆破成孔桩,,泥浆护壁钻孔桩:回旋钻机成孔 、潜水钻机成孔 ,树根桩,,钢套管成孔桩:沉管灌注桩 。,2 3,1. 预制桩 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(如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩或空心方桩、钢管桩、H型钢桩等),用沉桩设备讲桩打入、压入、冲入或者振入土中。 预制桩的施工工艺成熟、质量稳定、造价适中,广泛被使用在建筑工程中。,2 4,2. 灌注桩 灌注桩是在施工现场通过钻孔、冲孔、挖孔、沉管等方法在桩位上成孔,然后在孔内灌注混凝土而形成桩。 灌注桩的承载力较大,尤其钻孔灌注桩的施工对周边环境影响较小,是在城市建
3、设中被选的主要桩基础形式。,2 5,3. 复合地基 复合地基,是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料。加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。 复合地基可有效提高基础承载力,降低造价,而且工期短、工艺简单,沉降小。地基承载力具有可补性,上部结构的设计、施工条件可得到大大改善,所以适用于多种土层。,2 6,二、深基坑围护结构中的桩基坑围护,是指在软弱土质、高地下水位的地区,为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑围护结构的主要作用是支撑土壁,此外部分围护结构还
4、兼起隔水帷幕的作用。基坑围护结构根据其受力状态可分为重力式围护结构和非重力式围护结构。,2 7,1. 重力式围护结构的桩重力式围护结构通常以挡墙的自重和刚度保护基坑侧壁,既挡土又挡水,常见形式有水泥土搅拌桩和土钉墙等预制桩的施工工艺成熟、质量稳定、造价适中,广泛被使用在建筑工程中。,水泥土搅拌桩(或称深层搅拌桩) 是通过搅拌桩基将水泥与土进行搅拌,形成柱状的水泥加固土(搅拌桩)。用于围护结构的水泥土其水泥掺量通常为12%15%(单位土体的水泥掺量与土的重力密度之比),水泥土的强度可达0.81.2MPa,其渗透系数很小,一般不大于10-6cm/s。由于水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙,它既有挡土作
5、用又有隔水作用。它适用于46m深的基坑。当基坑深度超过6m后,桩基宽度较大,经济性不佳,应采用桩锚体系挡土结构。,2 8,水泥土墙(如下图)通常布置成格栅式,格栅置换率(加固土的面积:水泥土墙的总面积)为0.60.8。墙体的宽度B和插入深度hd,是根据基坑开挖深度h估算的,一般B=(0.60.8)h, hd=(0.81.2)h。,2 9,2. 排桩与板墙式围护结构中的桩 排桩与板墙式围护结构是指由排桩(有时加隔水帷幕)或地下连续墙等作为基坑围护挡墙,有时另设内支撑或加外拉的土层锚杆。其常见的桩基形式有(钻孔)灌注桩、(钢)板桩、SMW工法、地下连续墙等。,(1)钻孔灌注桩,是指在工程现场通过机
6、械钻孔在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。 围护结构中灌注桩常用直径为6001200,做成排桩挡墙。该挡墙刚度大,抗弯强度高,变形小,适应性好,不需很大工作场地,振动小,噪音低。钻孔灌注桩排桩形式,见右图。,2 10,(2)钢板桩围护,是指在基坑边坡中直接打入钢板桩形成连续钢板桩墙,既起到挡土作用又起到止水帷幕的作用。 钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,通常形式有平板式和波浪式两种。钢板桩之间由于锁口或钳口的连接,使桩连接牢固,形成整体,同时也具有良好的隔水效果。钢板桩截面面积小,易于打入,施工快速,波浪形截面抗弯能力强,且钢板桩可以在施工完毕后拔出重复使用,但是缺
7、点在于一次性投入较大。常见钢板桩形式如下图。,2 11,(3)SMW工法,是一种劲性复合围护结构,通过专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,将H型钢或其他型材(此劲性材料可在施工完毕后拔出重复使用)插入搅拌桩体内,形成地下连续墙体,利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其优点是构造简单,止水性能好,工期短,造价低,环境污染小。,2 12,(4)地下连续墙,是利用各种挖槽机械,借助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在其内放置钢筋笼,浇注混凝土而形成一道具有防渗(水)、挡土和承重功能的连续的地下墙体。其优点是刚度大,既挡土又挡水,施工无振动,噪
8、音低,可用于各种土质,缺点是造价高,施工工艺复杂,施工中的泥浆对环境有污染。,2 13,3. 止水帷幕 止水帷幕是指在基坑围护中设置于挡土墙外侧用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采用的连续止水体。其常见的桩基形式有(三轴、或二轴)搅拌桩、高压旋喷桩和压密注浆等。 (1)水泥土搅拌桩,三轴或二轴搅拌桩施工是利用水泥作为加固剂,使用搅拌机械,在地基深部将软土、水和水泥进行强制搅拌,当混合体硬结后形成桩体。施工时相邻的桩体相互搭接,使得桩与桩之间连成整体,从而起到提高地基的承载能力形成止水帷幕。该帷幕阻挡了基坑周边的水进入基坑。搅拌桩连续施工工序见下图。,2 14,(2)高压旋喷桩,是以
9、高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体,从而起到截水作用。其优点是施工占地少、振动小、噪音较低,但容易污染环境,成本较高,对于不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。,(3)压密注浆,是利用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或化学浆液,使得土体内形成新的网装骨架结构,将土体挤密,从而改善了土体防渗性能。,2 15,第二节 混凝土预制桩一、 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放1. 制作生产方式:混凝土预制方桩多数是在打桩现场或附近就地预制, 较短的桩亦可在预制厂生产,预应力管桩则均在工厂生产;,截面:方桩的截面边长多为250550mm, 预应力管桩直径一般为400600mm;
10、形式:单根桩、或多节桩;单节桩长度:(根据桩架高度、制作场地、运输和装卸能力而定) 工厂制作,长度不宜超过 12m, 现场预制,长度不宜超过 30m;混凝土强度等级:不宜低于C30(静压法沉桩时不宜低于C20)。,2 16,方桩的叠浇法制作要求:为节省场地,现场预制方桩多用叠浇法制作,重叠层数:取决于地面允许荷载和施工条件,一般不宜超过4层;场地要求:场地应平整、坚实,不得产生不均匀沉降;隔离剂:桩与邻桩、底模(底部的桩)间的接触面不得发生粘结;浇筑时间:上层桩或邻桩的浇筑,须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强 度的30%后方可进行。,2 17,2. 起吊与运输的要求: 当桩的混凝土强度达到设计
11、强度的70%方可起吊; 达到100%方可运输和打桩。 起吊吊点,应符合设计要求, 一般吊点的设置图所示。,混凝土强度要求,3. 堆放 堆放桩的地面必须平整、坚实,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,堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩,应分别堆放。,2 18,二、 锤击法施工 1. 设备 : 包括桩锤、桩架和动力装置。 2. 桩锤及选择,重锤轻击:用锤击沉桩时,力求采用此方法。(如采用轻锤重击,锤击功能很大一部分被桩身吸收,桩受冲击应力过大而损坏、而桩却不易打入。)锤重选择:应根据土质、桩的规格等进行选择。,2 19,课程内容,2 20,3. 桩架 (1)多能桩架,如图 多能桩
12、架的机动性和适应性很大,水平方向可作360回转,立柱可前后倾斜,可在轨道上行走。但其机构较庞大,工作效率较低。,2 21,(2)履带式桩架,如图履带式桩架以履带式起重机为底盘,增加立柱和斜撑用以打桩。性能灵活,移动方便,可适应各种预制桩施工,目前应用最多。,2 25,4. 打桩施工 (1)打桩前的准备工作准备工作:清除妨碍施工的地上和地下的障碍物; 平整施工场地;定位放线; 设置供电、供水系统; 安装打桩机等。定位: 桩基轴线的定位点及水准点,应设置在不受打桩影响的地点,水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。,2 26,(2)打桩顺序 影响打桩速度、打桩质量,
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