桩基础工程讲义.ppt
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1、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.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:,按受力情况分类:,端承桩 摩擦桩,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
2、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高承台桩基础低承台桩基础4、按桩身的材料不同可分为钢筋混凝土桩钢桩木桩砂石桩 灰土桩5、按桩的使用功能分 竖向抗压桩 竖向抗拔桩水平荷载桩 复合受力桩6、按桩直径大小分小直径桩 d 250mm中等直径桩 250mm d 800mm大直径桩 d 800mm7、按成孔方法分非挤土桩 部分挤土桩挤土桩 8、按截面形式分方形截面桩 圆形空心桩,2.2.1预制桩的制作、起吊、运输、堆放:,1制作:,方形桩:250550mm 管桩:400600mm叠浇施工4层 30%砼C30min0.8%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
3、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。,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
4、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),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520KN,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
5、,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
6、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滚筒式桩架:行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动,优
7、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,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,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
8、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。,打桩施工:,准备工作:,三通一平材料机具打桩试验确定打桩顺序:4d时,,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。,、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
9、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
10、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
11、,不然由于打桩振动,可造成倒塌。,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(0.50.8m)作轻的锤击,使桩正常沉入土中约12m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。
12、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
13、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。,焊接法连接如图为焊接法接桩节点构造。,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,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,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
14、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
15、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,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
16、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 L6m 硫磺胶泥接桩,全
17、液压式静力压桩机压桩示意图,3振动沉桩:,是利用振动箱的振动力将桩沉入土中。,原理:偏心块 力传桩 桩传土 土松 f 沉桩,适用范围:粘土、松散砂土、软土,更适合打钢板桩。,振动锤,1振动器;2弹簧3竖轴;4横梁;5起重环;6吸振;,4水冲沉桩:,用高压水冲刷桩尖部土壤,减小桩下沉阻力。,射水沉桩方法往往与锤击(或振动)法同时使用,具体选择应视土质情况而定。必须注意,不论采取任何射水施工方法,在沉入最后阶段11.5m至设计标高时,应停止射水,用锤击或振动沉入至设计深度,以保证桩的承载力。,2.3 灌注桩施工,灌注桩又叫现浇桩,直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼或不放钢筋,后在孔内灌筑
18、混凝土而成桩。与预制桩相比,可节省钢材,在持力层起伏不平时,桩长可根据实际情况设计。,一、灌注桩的施工准备(一)定桩位和确定成孔顺序(1)机械钻孔灌注桩、干作业成孔灌注桩等,成孔时对土没有挤密作用,一般按现场条件和桩机行走最方便的原则确定成孔顺序。(2)冲孔灌注桩、振动灌注桩、爆扩桩等,成孔时对土有挤密作用和振动影响,一般可结合现场施工条件,间隔成孔。,(二)制作钢筋笼(三)混凝土配制 石子粒径要求:卵石不宜大于50mm,碎石不宜大于40mm,配筋的桩不宜大于30mm,石子最大粒径不得大于钢筋净距的1/3。坍落度要求:水下灌注的混凝土宜为1622cm;干作业成孔的混凝土宜为810cm;套管成孔
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