江苏省建筑行业施工员岗位培训建筑施工PPT.ppt
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1、江苏省建筑行业施工员岗位培训建筑施工江苏省建筑工程管理局,第一章 深基础工程第一节 桩基础工程 在我省及我国沿海一带软土地基地区,桩基础应用广泛。过去以预制桩为主,除钢筋混凝土方桩外,还采用预应力混凝土管桩、钢管桩等。如上海金茂大厦用的钢管桩为914mm12mm,桩长65m,送桩18m;近年来,灌注桩也得到很大发展,有冲孔、钻孔与挖孔等,且大直径钻孔灌注桩越来越受到重视,发展较快,一、预制桩施工工程地质勘察 工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据,其内容主要包括:(l)勘探点的平面布置图(2)工程地质柱状图和剖面图(3)土的物理力学指标和建议的单桩承载力(4)静力触探或标准贯入试验(5)地下
2、水情况 在桩基施工前要详细研究地质勘察报告,深入了解土层分布和各土层的物理力学指标,这对正确选择桩锤和打桩工艺都十分重要,预制桩的制作、运输和堆放 钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架,宜用点焊,亦可绑扎。骨架的主筋宜用对焊,亦可用搭接焊,但主筋的接头位置应当错开。桩尖用钢板制作,在制备钢筋骨架时就把钢板的桩尖焊好钢筋混凝土预制桩的制作,有并列法、间隔法、重叠法等。粗骨料应采用540mm的碎石,不得以细颗粒骨料代替,以保证充分发挥粗骨料的骨架作用,增加混凝土的抗拉强度预制桩应在其混凝土达到规范和设计所规定的强度后方准进行起吊和搬运,如提前起吊,必须要经过验算。由于钢筋混凝土预制桩的抗弯能力低,起吊所引起
3、的应力,往往是控制纵向钢筋的因素钢筋混凝上预制桩多在打桩现场预制,可用轻轨平板车进行运输堆放桩的场地必须平整坚实,垫木间距根据吊点位置来确定,垫木应在同一垂直线上。不同规格的桩,应分别堆放,预制桩的沉桩工艺预制桩的沉桩有锤击法沉桩和静力压桩法两种1、锤击法沉桩1)打桩机械打桩的机械设备包括桩架、桩锤及动力装置2)打桩施工正确确定打桩顺序和流水方向,在打桩施工中是十分重要的。因为在打桩过程中,尤其在桩距较小的情况下,地表土和深层土都会因打桩挤土效应而产生移位,正确确定打桩顺序可以减少土体移位在一般情况下,打桩顺序有逐排打设、自边沿向中央打设、自中央向边沿打设和分段打设四种。打桩顺序以自中央向边沿
4、打和分段打设为好 打桩入土的速度应均匀,锤击间歇的时间不要过长,打桩时应观察桩锤的回弹情况,如回弹较大,则说明桩锤太轻,不能使桩下沉,应及时予以更换打桩时应随时注意贯入度的变化情况,当贯入度骤减,桩锤有较大回弹时,表明桩尖遇到障碍,此时应将锤击的落距减小,加快锤击,2、静力压桩法静力压桩法是在软土地基上,利用静力压桩机或液压压桩机用无振动、无噪声的静压力(自重和配重)将预制桩压入土中的一种沉桩工艺在我国沿海软土地基应用比较广泛与锤击沉桩相比,它具有施工无噪声、无振动、节约材料、降低成本、提高施工质量、沉桩速度快等特点 工作原理是通过安置在压桩机上的卷扬机的牵引,由钢丝绳、滑轮及压梁,将整个桩机
5、的自重力800l500kN,反压在桩顶上,以克服桩身下沉时与土的摩擦力,迫使预制桩下沉,压桩机械设备压桩机有两种类型:机械静力压桩机施加静压力约为6001200KN,设备高大、笨重,行走移动不便,压桩速度较慢,但装配费用较低液压静力压桩机采用液压操作,自动化程度高,结构紧凑,行走方便快速,施压部分不在桩顶面,而在桩身侧面,是当前国内采用较为广泛的一种新型压桩机械,压桩工艺方法静力压桩的施工,一般都采取分段压入,逐段接长的方法施工程序为:测量定位压桩机就位吊桩插桩桩身对中调直静压沉桩接桩一再静压沉桩终止压桩切割桩头,压桩施工注意事项压同一根(节)桩时应连续进行,应缩短停歇时间和接桩时间,以防桩周
6、与土固结,压桩力骤增,造成压桩困难或桩机被抬起在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量及承载力。当压力表数值达到预先规定值,便可停止压桩。压桩的终止条件控制很重要。一般对纯摩擦桩,终压时按设计桩长进行控制。对端承摩擦桩或摩擦端承桩,按终压力值进行控制长度大于21m的端承摩擦型静压桩,终压力值一般取桩的设计承载力;对长1421m的静压桩,终压力按设计承载力的1.11.4倍取值;对长度小于14m的桩,终压力按设计承载力的1.41.6倍取值。静力压桩单桩竖向承载力,可通过桩的终止压力值大致判断,沉桩施工对环境影响及预防措施打桩对周围环境的影响,除震动、噪音外,还有土体的变形
7、、位移和形成超静孔隙水压力,它使土体原来所处的平衡状态破坏,对周围原有的建筑物和地下设施带来不利影响轻则使建筑物的粉刷脱落,墙体和地坪开裂重则使圈梁和过梁变形,门窗开闭困难,它还会使邻近的地下管线破损或断裂,甚至中断使用;还能使邻近的路基变形,影响交通安全等,产生这些危害,主要是因为打桩破坏了土体内部原来的静力平衡地面垂直隆起,土体产生水平位移。这是由于锤击沉桩时进行得很猛烈,地表受到大大超过其极限强度的冲击,很快形成挤出破坏,使桩周围的地面隆起并产生水平位移 土孔隙中静水压力升高,形成超静孔隙水压力。这是由于沉桩时,深层土受到上层土覆盖压力的约束大,土不能向上挤出,猛烈沉桩时土体受到压缩和挤
8、实,同时土中孔隙水压力升高。有时其压力达到上覆土层压力的24倍沉桩后期地面会发生新的沉降,使已入土的群桩产生负摩擦力。这是由于超静孔隙水压力随着时间而消散,有效应力增加,孔隙减小,土产生新的固结,因而形成地面沉降,上述危害程度与以下因素有关:(1)桩型、桩截面尺寸、桩长及桩群的密集程度(2)桩锤种类、重量及落距(3)地基土的物理力学指标与地下水情况(4)邻近建筑物、地下管线的结构和构造情况,以及与沉桩处的距离(5)沉桩顺序和沉桩速率(6)预防措施是否有效,减少或预防沉桩对周围环境的有害影响,可采用下述措施:减少和限制沉桩挤土影响(1)采用预钻孔打桩工艺。亦称“钻打法”,它是先在地面桩位处钻孔,
9、然后在孔中插入预制桩,用打桩机将桩打到设计标高(2)合理安排沉桩顺序。沉桩顺序不同,挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后,土与桩之间产生一定的摩阻力,可阻止土隆起。为保护附近的建筑物等,群桩宜采取由近而远的打入顺序。在较硬土地区打桩,为避免桩难以打入,宜采取先中间后四周的打桩顺序(3)控制沉桩速率。沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力,它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打入大量桩,对超静孔隙水压力的增加有所控制,减少挤土效应,宜控制沉桩速率(4)挖防震沟。沿沉桩区四周挖防震沟,沟深1.52.0m,两边放坡,可隔断近地表处的土体位移,不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波
10、,由于地震波主要沿地表层传播,深层的地震波易被吸收,且深处无地下管线和基础等,不会产生有害影响(5)打设钢板桩等围护。沿被保护的建筑物等外围打设钢板桩等,利用其自身刚度约束沉桩后的挤土影响(6)采用开口钢管桩。打设开口的钢管桩,挤土效应很小,减少或预防沉桩对周围环境的有害影响,可采用下述措施:减小孔隙水压力(1)井点降水。采用井点降水使地下水位下降,可在一定深度范圈内不产生超静孔隙水压力(2)袋装砂井。根据太沙基的一维固结理论,粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比。把袋装砂井埋设在软土地基中,人为地造成土固结的排水通道,使孔隙水压力得以较快地消散,从而达到缩短软土地基的固结时间,加速沉降
11、,提高地基土强度的目的,减小孔隙水压力(3)预钻排水孔。在沉桩区范围内,预钻一些排水孔,沉桩时土被挤压,孔隙水即沿排水孔涌上排出,可使孔深范围内的孔隙水压力不致升高(4)预埋塑料板排水。在打桩前,用插板机将带状塑料排水板插入桩区的软土层中,打桩时产生挤土效应,土中的孔隙水受压后沿塑料排水板中的通道逸出,则可减少孔隙水压力,使地基土得到加固,减少或预防沉桩对周围环境的有害影响,可采用下述措施:减少震动影响用锤击沉桩,在锤击时必然产生震动波,震动波在传播过程中对邻近桩区的地下结构和管线会带来危害。为减少震动波的产生,宜采用液压锤或用“重锤轻击”。为限制震动波的传播,可采用上述开挖防震沟的措施,用防
12、震沟来阻断沿地表层传播的地震波,灌注桩施工在桩基中应用最为广泛的是混凝土灌注桩。在高层建筑中大直径混凝土灌注桩的应用越来越广泛,它具有以下优点:(1)单桩承载力高,一根桩可以承受几百吨乃至几千吨,能满足高层建筑的框架结构、筒体结构和剪力墙结构体系的需要,由于单桩承载力高,一根柱子下面只有一根桩,可以不作承台(2)岩层埋藏较浅时,大直径灌注桩可以嵌入岩层一定深度,使桩更加结实牢固(3)大直径灌注桩成孔直径大,施工时下钢筋笼方便灌注水下混凝土也易于保证质量(4)大直径灌注桩既能承受较大的垂直荷载,也能承受较大的水平荷载,而且能嵌人地层一定深度,其抗震性能也较好,同时沉降也小,能防止不均匀沉降(5)
13、灌注桩施工不存在沉桩挤土问题,振动和噪音均很小,对邻近建筑物、构筑物及地下管线、道路等的危害极小缺点:混凝土灌注桩的成桩工艺较复杂,尤其是湿作业成孔时,成桩速度也较预制打入桩慢其成桩质量与施工好坏密切有关,成桩质量难以直观的进行检查,混凝土灌注桩的成孔按设计要求和地质条件、设备情况,可采用钻、冲、抓和挖等不同方式。成孔作业还分为干式成孔(孔内无水)和湿式成孔(孔内有水),分别采用不同的成孔设备和技术措施,泥浆护壁机械成孔灌注桩工艺流程图,沉管灌注桩成孔机械:可采用锤击套管成孔机和振动套管成孔机,套管构造(a)端夯扩套管;(b)普通套管,第二节 深基坑施工高层建筑的基础埋深一般较大,基础埋深增大
14、,对增加建筑物的稳定性和充分利用地下空间、改善建筑物的功能有利。如北京的京城大厦,基础埋深23.5m;上海金茂大厦18m等但是,基础埋深加大给施工带来很多困难,尤其是在城市建筑物密集地区,施工场地邻近已有建筑物、道路和地下管线纵横交错,因此,基坑边坡的支护和地下水的排除成了深基坑施工的重点和难点问题,一、深基坑支护支护结构虽然为施工期间的临时支挡结构,但其选型、计算和施工是否正确,对施工的安全、工期和经济效益有很大影响,尤其在软土地区施工,往往成为高层建筑施工的关键技术之一,费用亦甚大,有的仅支护结构一项即需数千万元,不少高层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用,支护结构的选型支护结构一般包
15、括挡墙和支撑(或拉锚)两部分,其中任何一部分的选型不当或产生破坏(包括变形过大),都会导致整个支护结构的失败,支护结构中常用的挡墙结构有以下型式:(1)钢板桩槽钢钢板桩一种简易的钢板桩支护挡墙,由槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长68m,型号由计算确定。由于其抗弯能力较弱,多用于深度不超过4m的基坑,顶部设一道支撑或拉锚,用槽钢作支护挡墙的截面形式,热轧锁口钢板桩形式有U型、Z型、一字型、H型和组合型。基坑深度很大时才用组合型。U型钢板桩可用于开挖深度510m的基坑,在上海等地区应用。由于一次性投资较大,多以租赁方式租用。在软土地区钢板桩打设方便,有一定挡水能力,施工迅速,且打设后可立即开挖,用
16、于基坑深度不太大、且周围环境要求不太严,但钢板桩柔性较大,基坑较深时支撑(或拉锚)工程量较大,对坑内施工带来一定困难,锁口钢板桩支护的截面型式(a)一字型截面钢板桩(b)一字型钢板桩围成的圆形墩隔墙(c)U型截面钢板桩(d)Z型截面钢板桩,(2)钢筋混凝土板桩桩长612m,顶部浇筑钢筋混凝土圈梁,设置一道支撑或拉锚,用于开挖深度36m的基坑,钢筋混凝土板桩挡墙,截面带企口有一定挡水作用,顶部设圈梁,用后不拔除,永久保留在地基土中,过去多用于板桩难以拔除的地段,(3)钻孔灌注桩挡墙6001000mm,计算确定,做成排桩挡墙,顶部浇筑钢筋混凝土圈梁,是支护结构中应用较多的一种。如北京地区近年来基坑
17、深度在-l0m左右的33个有代表性的高层建筑深基坑工程中,有22个是用灌注桩挡墙作支护结构。上海地区近年来亦应用较多,两层地下室及其以下的深基坑,灌注桩挡墙的刚度较大,抗弯能力强,变形相对较小,已有78m悬臂,在土质较好的地区,估计l0m以内可作成悬臂桩,经济效益较好。由于施工时它难以做到相切,桩之间留有100150mm的间隙,挡水效果差,有时将它与深层搅拌水泥土桩组合应用,前者抗弯,后者做成防水帷幕起挡水作用,(4)H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板(其他挡土设施)支护墙这种支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区,国外应用较多,国内亦有应用,如北京京城大厦深23.5m的深基坑即用这
18、种支护结构,它将长27m的488mm300mm的H型钢按1.1m间距打入土中,用3层土锚拉固,地下连续墙一般起挡土、截水、防渗透作用,有时兼起承重作用。地下连续墙已成为深基坑的主要支护结构之一,常用厚度为600l000mm,北京、上海、广州、南京等地都有应用,上海至今已完成70多万m2。上海金茂大厦采用地下连续墙。尤其是地下水位高的软土地区,当基坑深度大且邻近的建(构)筑物、道路和地下管线相距甚近时,往往是首先考虑的支护方案,地下连续墙与“逆作法”结合应用,可省去挖土后地下连续墙的内部支撑,对深度大、地下结构层数多的深基础的施工十分有利地下连续墙如单纯用作支护结构,费用较高,如施工后成为地下结
19、构的组成部分则较为理想,桩墙合一,即作支护桩又是地下结构墙体,既承受侧向土压力又承受垂直荷载,(6)深层搅拌水泥土桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙用作支护结构在上海、江苏、浙江等地应用较多,过去多用于地基加固工程。它是用特制的进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合制成水泥土桩,相互搭接,硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙,既可挡土又可形成止水帷幕,对于平面呈任何形状、开挖深度不深的基坑,皆可用作支护结构,也比较经济。深层搅拌水泥土桩挡墙,按重力式挡土墙设计,要验算其抗滑动稳定性、抗倾覆稳定性和墙身应力等。(7)旋喷桩帷幕墙它是钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提,同时利用插入
20、钻杆端部的旋转喷嘴,将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩,桩体相连形成帷幕墙,可用作支护结构挡墙。它与深层搅拌水泥土桩一样,亦按重力式挡土墙设计,只是形成水泥土桩的工艺不同而已。施工旋喷桩要谨慎,要控制好上提速度、喷射压力和喷射量,否则质量难以保证。(8)人工挖孔桩,人工挖孔桩施工工艺流程图,支护结构挡墙的选型,涉及技术和经济因素,要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面,经过慎重的技术经济比较后加以确定支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定,支撑(拉锚)的选型当基坑深度较大,悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时,即需增设支
21、撑系统支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉锚基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土锚杆拉锚支护结构的内支撑,常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑钢结构支撑多用圆钢管和大规格的型钢。为减少挡墙的变形,用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预应力,(1)钢结构支撑钢结构支撑拼装和拆除方便、迅速、为工具式支撑可多次重复使用,且可根据控制变形的需要施加预应力与钢筋混凝土结构支撑相比,变形相对较大,比较敏感,且由于圆钢管和型钢的承载能力不如钢筋混凝土结构支撑的承载能力大,因而支撑水平向的间距不能太大。在减少变形方面,钢结构支撑不如钢筋混凝土结构支撑钢管支撑一般采用609mm,亦有用较小直径钢管,如580mm、406m
22、m钢管等。钢管的刚度大,单根钢管有较大的承载能力,不足时还可两根钢管并用钢管支撑的型式,多为对撑或角撑。当为对撑时,为增大间距在端部可加设琵琶撑,以减小围檁的内力。当为角撑时,如间距较大、长度较长,亦可增设腹杆形成桁架式支撑,钢结构支撑,钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑是近年来在上海地区等深基坑施工中发展起来的一种支撑形式,它刚度大,变形小,能有效地控制挡墙变形和周围地面及建筑的变形,用于较深基坑和周围环境要求较高的地区由于钢筋混凝土支撑为现场浇筑,因而其形式可随基坑形状而变化,有多种型式,如对撑;角撑;桁架式支撑;圆形、拱形、椭圆形等支撑,如果基坑的宽(长)度很大,所处地区的土质又较好,在内部支
23、撑需耗费大量材料,且不便挖土施工,此时可考虑选用土层锚杆在基坑外面拉结固定挡墙,我国北方地区已广泛应用,并取得较好的经济效益,土钉墙电动钻孔机,1-电动机;2-减速箱;3-钻杆;4-钻机跑道,支护结构破坏形式支护结构可分为重力式支护结构和非重力式支护结构(亦称柔性支护结构)两类深层搅拌水泥土桩挡墙和旋喷桩帷幕墙属于重力式支护结构钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙,H型钢支柱木挡板支护墙和地下连续墙等皆属非重力式支护结构非重力式支护结构和重力式支护结构的破坏形式不同,其计算内容亦不一样,重力式支护结构的破坏包括强度破坏和稳定性破坏强度破坏:水泥土抗剪强度不足,产生剪切破坏验算最大剪应力处的墙
24、身应力,稳定性破坏包括:(1)倾覆水泥土挡墙如截面、重量不够大,在墙后推力作用下,会绕某一点产生整体倾覆失稳。为此需进行抗倾覆验算(2)滑移水泥土挡墙与土间产生的抗滑力不足以抵抗墙后的推力时,挡墙会产生整体滑动,使挡墙失效。为此需进行抗滑移稳定性验算(3)土体整体滑动失稳破坏情况与验算方法与非重力式支护结构(4)坑底隆起破坏情况与验算方法同非重力式支护结构(5)管涌发生的情况与验算方法同非重力式支护结构,非重力式支护结构挡墙强度破坏(1)拉锚破坏或支撑压曲。过多的增加了地面荷载所引起的附加荷载,或土压力过大、计算有误,引起拉杆断裂,或锚固部分失效、腰梁(围檩)破坏,或内部支撑断面过小受压失稳。
25、为此需计算拉锚承受的拉力或支撑荷载,正确选择其截面或锚固体(2)支护墙底部走动。当支护墙底部入土深度不够,或由于挖土超深、水的冲刷等原因都可能产生破坏。为此需正确计算支护结构的入土深度(3)支护墙的平面变形过大或弯曲破坏。支护墙的截面过小、对土压力估算不准确、墙后无意地增加大量地面荷载或挖土超深等都可能引起破坏。为此需正确计算其承受的最大弯矩值,以此验算支护墙的截面,非重力式支护结构挡墙稳定性破坏(1)墙后土体整体滑动失稳拉锚的长度不够,软粘土发生圆弧滑动,会引起支护结构的整体失稳。为此需验算整体失稳(2)挡墙倾覆入土深度不够,上部土压力过大,有可能产生这种失稳(3)坑底隆起在软粘土地区,挖土
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