地基处理与桩基础工程1.ppt
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1、第2章 地基处理与桩基础工程,桩基础概述,桩基础构造 桩基础包括:桩体和承台。桩:是指深入土层的柱型构件,称基桩。桩基础:由基桩与连接桩顶的承台组成桩基 础,简称桩基。,桩基概述,桩基概述,低承台桩基础:若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基础;高承台桩基础:若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基础。建筑桩基通常为低承台桩基础。,桩基础 荷载传递路径:上部结构,地基,桩,承台,上部结构,承台,桩,地基,桩基础,桩基础特点:桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降及差异变形小、沉降稳定快、抗震性能强以及能适应各种复杂地质条件等特点而得到广泛使用,桩的分类,二)桩的分
2、类1 根据 受力的不同1)端承桩:力主要由桩端承受2)摩擦桩:力由桩与其周围土的摩擦力来承受。,桩端阻力,桩侧阻力,桩的分类,2 按制作方式:1)预制桩2)灌注桩3 按桩的材料:1)木桩;2)钢桩;3)砼桩;4)钢筋砼桩;5)砂桩;6)灰土桩 等,4、按成桩有无挤土效应分:挤土桩、部分挤土桩及非挤土桩三类,预制桩,目前我国普通混凝土预制桩截面尺寸可达600mm600mm,预应力高强混凝土管桩最大直径已达1300mm,预制桩沉桩深度可达70m以上,预制桩:由木桩、混凝土预制桩(RC桩),发展到空心桩(PC桩)、预应力高强混凝土管桩、螺旋形混凝土桩、结节形混凝土桩、钢桩等。,预制桩,预制桩具有结构
3、坚固耐久、桩身质量易于控制、成桩速度快、承载力高,并能根据需要制成不同尺寸、不同形状的截面和长度,且不受地下水位的影响、不存在泥浆排放问题等特点。随着沉桩噪音、振动、挤土等综合防护技术的发展,尤其是静压设备发展,预制桩仍将是桩基工程中主要桩型之一。,混凝土预制桩施工 主要施工过程:桩的预制、运输和沉入。一、桩的预制 工厂预制桩长一般不超过12m;工地预制不超过30m,且桩长L50倍桩截面边长或直径 预制桩有实心桩与空心桩。,这就是方桩,简写RC桩,方桩的端头,方桩的桩尖,这就是钢管桩简写SP桩,桩钢筋骨架,桩的顶部应加钢筋网片,桩尖应加一根钢筋外露50100mm,以起导向作用,桩主筋,(1)桩
4、的制作并列法、间隔法、重叠法、翻模法 重叠不超过四层;底模和场地应平整坚实,防止浸水沉陷;上下层桩间及桩与底模之间刷隔离剂;下层需达到30%设计强度后上层方可浇筑;连续浇筑,不得留施工缝;浇水养护不少于7d。,重叠法施工要求,根据什么确定层数?,地面允许荷载和施工条件确定层数,提高桩的抗冲击能力,间隔法,间隔法,(2)桩的起吊、运输混凝土强度要求 应在混凝土强度达到70设计强度后方可起吊,达到100后方可运输和沉桩。桩起吊验算 问:桩起吊时承受的荷载远小于使用阶段承受的上部结构荷载,因此可不进行桩的起吊验算?答:关键是起吊阶段和使用阶段桩的内力性质不同,使用阶段主要为轴压力,起吊阶段为弯矩。内
5、力性质不同,则不可比较大小,桩的吊点布置确定原则:吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。常见的吊点位置如下图示:,一个吊点,两个吊点,三个吊点,预制桩吊点的合理位置图,桩的堆放,堆放不得超过四层;上下层间设置垫木(按吊点位置确定间距、上下对齐)地面平整坚实,设有排水坡度。,预制桩,地坪,垫木,桩的堆放,二、沉桩前的准备工作,沉桩顺序确定的原则 从中间向四周沉没,由中及外;从靠近建筑物最近的桩位起,由近及远;先深后浅;先大后小。结合考虑“退沉桩”还是向前“顶沉桩”。,清除障碍物,平整场地,沉桩试验,抄平放线,定桩位,确定沉桩顺序,逐排沉放,自中间向四周沉放,分段沉放,三、桩的沉设主要方法:锤击沉桩
6、、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩 预制桩工机械主要有以下三类:打桩机锤击沉桩 打桩机由桩锤和桩架组成,靠桩锤冲击桩头,使桩在冲击力的作用下贯入土中,故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱动方式不同,可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。振动沉拔桩机振动沉桩 振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤利用机械振动法使桩沉入或拔出。静力压桩机静力沉桩 静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力,使桩在持续静压力作用下压入至所需深度。,锤击沉桩(1)桩锤 落锤适用于粘土或含砂石较多的地基土;蒸汽锤(单动气锤、双动气锤)适用于各种桩;电磁锤,柴油锤工作原理:单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃料,利用柴油点燃爆炸时膨胀
7、产生的压力,将桩锤抬起,然后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动,将桩打入土中。分类:导杆式、筒式。特点:不需另带动力设备,但污染大,噪音大。适用:除过硬,过软地基外可打各种桩。,(2)桩架 作用:吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打桩过程中引导锤和桩的方向,并保证桩锤能够沿着所要求的方向冲击桩体。分类:塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。行走机构:滚管式、轨道式、轮胎式、汽车式、履带式和步履式等。桩架高度:=桩长+滑轮组高(2m)+锤高+桩帽高+安装空隙(0.5m),桩架,悬挂履带式打桩架 履带起重机为底盘 吊臂2悬吊桩架立柱6,立柱6与车体1通过支撑叉7相连接。缺点:横向稳定性较
8、差,立柱的悬挂不能很好的保持垂直。不能用于打斜桩。,三点式履带桩架 履带式起重机为底盘。斜撑下端支持在横梁上构成稳定的三点支撑结构。三点式桩架具有良好的稳定性,通过斜撑的伸缩使立柱倾斜,以适应打斜桩的需要。,全液压履带式三支点打桩架,打桩工艺,2)打桩工艺(1)吊桩就位 桩架就位 桩就位(桩尖对位)套桩帽 落锤。,打桩工艺,2)打桩 先用小落距(0.50.8m)轻击,使桩入土约12米后检查桩尖,若不发生偏移,增大落距,进入正常的打桩。打桩中注意以下现象 A 桩锤的回弹情况;B 贯入度的变化;C 桩顶是否有打坏或打斜的现象;D 送桩,接桩,截桩。,打桩工艺吊桩就位 打桩 轻锤高击 动量小,锤对桩
9、头冲击大,回弹大,桩头容易损坏、桩难以入土。重锤低击 动量大,锤对桩头冲击小,回弹小,桩头不易被打碎、桩能很快入土;落距小,效率高。,打桩宜采用重锤低击、低提重击,为什么?,打桩工艺,打桩质量控制(1)满足最后贯入度的要求(对端承桩重点控制)(2)桩尖入土应达到设计的标高(对摩擦桩重点控制)(3)桩的平面位置及垂直度的偏差应在容许范围内,这是我们的放线工在放桩位,一般是用全站仪,这次用的经纬仪,放好桩位后,桩机转场就位,打桩前对桩材进行检查,开始打桩,在接第二节桩之前对桩材的法兰盘进行除锈,接第二节桩,上下两节桩对好,并校好垂直度后,进行焊接现在一般用CO2气保焊,等焊缝冷却后再进行一次锤击沉
10、桩,冷却时间规范要求1分钟以上,如有上节桩,再继续接桩锤击,如没有了就用送桩器进行送桩,打好桩后留下的桩洞是要进行回填的或加盖板子防止发生危险,挖出来的成桩,桩锚反力静载试验,锚桩反力静载试验和堆载试验都可以测出桩的极限承载力,动测试验:小应变用的仪器,小应变只能检测桩身完整性,并且只能测50倍桩径的长度,但大应变不仅能测桩身完整性还能没桩的承载力,这张是大应变的检测仪器。它还需要吊车和重锤配合,(4)打桩注意事项隐蔽工程及时做好记录 严禁偏打 桩锤、桩帽和桩身轴线重合,衬垫平整均匀,构造合适 桩顶衬垫弹性应适宜 延长锤击作用时间和应力波波长,降低锤击应力值,从而提高打击效率和降低桩的损坏率。
11、连续施打、入土速度均匀,不得间歇过长 避免土的固结作用,使继续打桩阻力增大,不易打入土中 桩锤回弹过大且经常发生,应更换重锤。,桩锤突然有较大的回弹 表明桩端遇阻,须减小锤的落距。桩下沉突然加大 可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身破坏等,应停止进行处理。送桩时桩身和送桩轴线一致 打斜 应拔出,用砂石填孔,重新插入施打。若拔桩困难,应在原桩附近再补打一桩。尽量避免送桩,(5)打桩质量要求与验收 贯入度或标高必须符合设计要求 最后贯入度:在正常条件下进行(桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤落距符合规定、桩帽与弹性垫层正常),最后10击内桩的平均入土深度。桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土
12、和砂土或风化岩等土层时,以贯入度控制为主,桩端进入持力层深度或桩尖标高可作为参考;当贯入度达到而桩端标高未到时应继续锤击3阵,每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值(一般在30-50mm);桩端位于其它软土层时,以桩端设计标高控制为主,贯入度可作为参考。问:摩擦桩以设计标高控制为主,贯入度作为参考?端承桩以贯入度控制为主,设计标高作为参考?,重要概念,平面位置或垂直度必须符合施工规范要求 平面位置偏差不得大于100-150mm;垂直度偏差不得超过0.5%;桩身、桩帽、桩锤三者在同一垂直轴线上;短桩接长的端面应平整,中心对齐;挖土应制定合理的挖土方案,防止桩体位移或倾斜。打入桩桩基工程的验收必
13、须符合施工规范要求 当桩顶设计标高与施工场地标高相同时,在打桩完毕后进行;需送桩时,每桩至设计标高后应先中间验收,待打桩完开挖至设计标高后再作全面验收。提交的资料:桩位测量放线图;工程地质报告;材料试验记录;桩的制作与打入记录;桩位竣工平面图;桩的静载各和动载试验及确定桩贯入度的记录。,振动沉桩,(1)工作原理:其主要装置为振动器,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而拔出土。,(2)振动器工作原理 振动器产生激振力的方法如下:振动器都是采用机械式,由两根装有偏心块的轴组成。这两根轴上装有相同的偏心块,但两根轴相向
14、转动。这时两根轴上的偏心块所产生的离心力,在水平方向上的分力互相抵消,而其垂直方向上的分力则迭加起来,(3)振动沉桩 作业图振动沉桩工作效率决定于振幅,离心力和静压力,振幅是决定沉桩速度的主要因素。,动力装置,操纵杆,电线,隔振器,电动机,不平衡块,桩,振动沉斜桩作业图,起重装置,动力装置,打桩机,桩,(5)特点、优缺点特点 通过振动器的振动,减小桩和周围土体的摩擦力,在桩自重和附加压力作用下沉桩。优点 噪音小,不产生废气,沉桩速度快,施工简便,操作安全,结构简单、铺助设备少、重量轻、体积小、对桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点,还可以用来拔桩。缺点 适于砂质粘土、砂土、软土地区施工,不宜
15、用于砾石和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中,需配以水冲法辅助施工。,静力压桩,工作原理 依靠持续作用静压力,将桩压入或拔出的桩工机械。特点 噪声低、振动小、无污染,与冲击式施工方式比较,桩身不受冲击应力,损坏可能性小,施工质量好,效率高。不用试桩可以得出单桩承载力。适用于软弱土地基和压垂直桩,压斜桩困难,沉桩对周边环境的影响及防治(1)对环境的影响 锤击法、振动法沉入预制桩和套管成孔法沉入灌注桩施工时产生噪音、振动冲击、废气,并引起土体挤压隆起位移,影响原有建筑和地下管线等。(2)防治措施 采用预钻孔桩。采用机械或人工成孔灌注桩。设置防振沟,基坑支护。在有的城市,明令禁止锤击法或振动法沉桩



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