桩基、支护、降水培训.ppt
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1、桩基、支护、降水相关资料汇报,目 录一、桩基材料的发展历程二、桩基成桩工艺的发展历程三、基坑支护降水技术历程四、支护在建筑业的发展历程五、基坑支护结构设计的分类六、施工设备的选择七、基坑降水技术八、基坑常见问题分析九、桩基、支护、降水的边界条件十、相关的规范及标准,一、桩基材料的发展历程,早在新石器时代,人类在湖泊沼泽地里,栽木搭台作为水上住所,汉朝已有木桩修桥。19世纪20年代,开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头。美国出现各种形式的型钢。20世纪初钢筋混凝土预制构件问世后,才出现厂制和现场预制钢筋混凝土桩。我国50年代开始生产预制钢筋混凝土桩,逐渐产生就地灌注混凝土桩。50年代-60年代我国铁路
2、和公路桥梁大量采用钻孔灌注混凝土桩。至今钢筋混凝土桩在建筑行业得到广泛运用。,二、桩基成桩工艺的发展历程,最早采用打入桩,打入的工艺从手锤到自由落锤,然后发展到蒸汽驱动,才有驱动和压缩空气为动力的各种桩机。另外还发展电动震动打桩机和静力压桩机。随着就地灌装桩,钻孔机械业不断改进。如使用于地下水位以上的长、短螺旋钻孔机,使用于不同地层的各种正反循环钻孔机。目前成桩工艺还在不断发展中。,三、基坑支护降水技术历程,随着社会的迅速发展,国民经济水平有了显著的提高。国家、城市建设投入加大,城市化进程加快,为了节约有限的土地空间,建设了许多高层建筑物。在这些以及其他类似的大型工程中深基坑得到非常广泛的应用
3、,深基坑施工技术也得到了很大的发展提高。远古时代采用放坡开挖和简易木桩围护来维护深坑,人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展,到现在各种深基坑的支护技术也应运而生。,四、支护在建筑业的发展历程,远古时代采用放坡开挖和简易木桩围护来维护深坑。19世纪初期,随着钢材的大量应用,铸铁板桩运用到基坑支护中。20世纪初钢筋混凝土预制构件问世后,人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展,到现在各种深基坑的支护技术也应运而生,例如排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、逆作拱墙等。,五、基坑支护结构设计的分类,一、放坡开挖、坡面保护与坡体加固二、土钉支护与锚喷支护三、水泥土重力式挡土结构四、桩墙支护结构五
4、、围筒式支护结构六、锚杆七、内支撑,根据基坑支护形式分成以下几类:,一、放坡开挖、坡面保护与坡体加固当场地地层条件、水文地质条件及周边环境条件许可时,基坑施工可采用放坡开挖的方法。针对不同地质条件,为保证边坡安全放坡边坡坡率有要求:,土质边坡坡率允许值,岩质边坡坡率允许值,对放坡坡面及坡顶一定宽度范围宜采用土工薄膜覆盖、抹面、挂网喷浆等措施保护。如对稳定性差的边坡需采用适当补强措施如土钉、锚杆等。,二、土钉支护与锚喷支护当场地土质条件许可,地下水位较低或具备降水条件,基坑周围不具备放坡条件,但邻近无重要建筑物或地下管线,基坑外地下空间允许锚杆或土钉占用时,可采用土钉支护或锚喷支护结构维护基坑边
5、坡。土钉或锚喷支护结构系被动受力支护结构,当基坑变形要求较严时,可增设预应力锚杆;局部有软弱夹层时,可采用超前锚管或局部补强的办法。土钉的长度要保证伸入到最不利下滑面以下足够的长度。,三、水泥土重力式挡土结构水泥土重力式挡土结构适用于淤泥、淤泥质土、黏土、粉质粘土、粉土、具有薄夹砂层的土、素填土等地基承载力不大于140kpa的土层,作为基坑截水及较浅基坑的支挡。挡墙断面可以选用格构式或格栅式。对挡墙断面需进行抗剪、稳定性和抗倾覆性验算。,四、桩墙支护结构桩墙支护结构形式可概括为如下几种:1.柱列式排桩支护:对边坡土质较好,地下水较低的场地,可利用土拱作用以稀疏的钻孔灌注桩或人工挖孔桩支挡土坡。
6、,2.连续桩墙支护:在软土中难以形成拱时,支护桩应采取密排,其主要方法采用桩与桩互相搭接,两桩之间夹小桩或用高压注浆充填。,3.组合式支护:在地下水位较高基坑侧壁有承压水的软土场地,可采用钻孔灌注桩与水泥土桩防渗墙组合的形式。,五、围筒式支护结构 当基坑的外轮廓为圆形、椭圆形或可概化成圆形或椭圆形时,可采用围筒式支护结构,利用弧形、拱形结构的特点将径向力转化为环向力,一般可不再设内支撑。围筒式支护结构所采用的基本形式有:圆形、椭圆形、抛物线形或多圆心连拱,以及由这些基本形式组合而成的复合型封闭结构。,六、锚杆锚杆支护体系由挡土结构与锚杆系统组成,灌浆锚杆系统由锚杆自由段锚固段及锚头、垫块等组成
7、。,锚杆支护作为一种支护方式,与传统的支护方式有着根本的区别,传统的支护方式常常是被动地承受坍塌岩体土体产生的荷载,而锚杆可以主动地加固岩土体,有效地控制其变形,防止坍塌的发生。由于锚杆支护技术的优越性,我国自1950 年代开始在煤炭系统使用锚杆以来,目前已在矿山、水电、建筑等工程领域中广泛使用了该项技术。锚杆是将受拉杆件的一端(锚固段)固定在稳定地层中,另一端与工程构筑物相联结,用以承受由于土压力、水岩土层)的稳定。锚杆外露于地面的一端用锚头固定。一种情况是锚头直接附着结构上并满足结构的稳定;另一种情况通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力。,在采用锚杆支护时,需调查研究,掌握设计资料,做
8、出可行性判断1.设计前必须调查与锚固工程有关的工程地质、地形、场地、周边已有建造构筑物、地下设施、道路交通和气象事宜;2.对有机质土层、液限WL50%的土层、相对密实度Dr0.3的土层、淤泥和淤泥质土层,未经处理不宜作为土层锚杆锚固段。,七、内支撑 作用在围护墙上的水土压力可以由坑外设置的土层锚杆平衡也可由内支撑有效地传递和平衡,深基坑开挖中采用内支撑系统的围护方式已得到广泛的应用,特别对于软土地区基坑面积大、开挖深度深的情况,内支撑系统由于具有无需占用基坑外侧地下空间资源、可提高整个围护体系的整体强度和刚度以及可有效控制基坑变形的特点而得到了大量的应用。,钢筋混凝土内支撑实景 钢管内支撑实景
9、,根据不同的条件内支撑可选用斜支撑或水平支撑。斜支撑一般为单层,至少不超过两层;水平支撑可以是单层,也可以使多层。内支撑结构各构件可采用钢结构或钢筋混凝土结构,也可采用混合结构。在基坑支护实践过程中,产生了多种支护形式相互配合交叉的支护方式,常见的有:(1)土钉墙+锚杆(又称为复合土钉墙):土钉墙和锚杆同时作用于土体,能够有效的控制边坡土体的位移,这种方式主要针对的是土质情况相对好,且深度一般在10m以内的基坑。,(2)土钉墙+护坡桩+锚杆:这种支护方式主要是针对基坑深度在10m以上的基坑做的设计,上部土钉墙,下部采用护坡桩+锚杆,同时上部土钉墙要求相应的土质情况能够适宜于土钉墙的条件。(3)
10、护坡桩+内支撑、地下连续墙+锚杆、等等都在实际应用过程中得到很好的配合。根据太原万达广场相关的地质资料和当地的施工经验,采取护坡桩+锚杆进行支护,安全性能够得到保证。,六、施工设备的选择桩基础施工机具的选择有一下几种:循环钻机、螺旋钻机、旋挖钻机及冲击钻冲击成孔:冲击成孔施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头,使钻头提升至一定的高度,然后瞬时施放,使钻头自由降落,利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔,再用反循环法或掏渣筒等其他方法将砖渣或岩屑排出。每次冲击之后,冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度,从而使桩孔得到规则的圆形断面。此法适用于砂土层和碎石土层、卵石砾石层、裂
11、隙发育或岩溶发育的岩层,而遇到一般回转钻进和其他钻进方法难以施工的卵石砾石层或岩层时,选用冲击成孔施工法,常能达到满意的结果。,冲击钻的优点有:1、设备比较简单,操作灵活方便,钻进系数容易掌握,机械故障少;2、用冲击方法破碎岩土尤其是破碎有裂隙的坚硬岩土和大的卵砾石所消耗的功率小,破碎效果好;3、在含有较大卵石和砾石层中成孔,与其它工法比较有其自身的优势,即成孔的可能性较大;4、钻进过程中,只有提升钻具时才需要动力,钻具自由下落冲击岩土,不消耗动力,因此能耗小,和回转钻相比,当设备功率相同时,冲击钻能施工较大直径的桩孔;5、排渣如不是反循环法,则孔内泥浆用量少,消耗小。缺陷主要有:1、由于利用
12、钢丝绳牵引冲击钻头进行冲击钻进,钢丝绳经常要磨损替换,消耗量大;2、操作全凭经验,无成熟可靠的施工过程的监测手段,容易发生桩孔不规则情况;3、会发生卡钻和掉钻等事故;4、大部分作业时间消耗在提放钻头和排渣土,随着钻孔的加深,排渣时间和孔底清渣时间均会增加,钻进效率较低。,旋挖钻机:旋挖成孔灌注桩的成孔设备是特制的斗筒式钻头或短螺旋钻头,前者是利用大有斗筒式钻头的钻杆旋转机本身的自重,将切削的土屑“刮入”斗筒内,提升斗筒至孔外,借助斗筒的特殊机构卸土,重复上述过程形成桩孔。后者通过螺旋钻头钻进,土进入螺纹中,将钻头提出孔口后,反向旋转,将土甩出而成孔。斗筒式钻孔灌注桩直径为600-3000mm,
13、深度可达70-80m,适用于软硬不同的土层。这类钻孔桩的施工速度快,质量容易保证,施工现场较为文明。斗筒式钻头成孔可以用套管护壁,也可用泥浆护壁,当然此时的泥浆无需循环,有时也称“静态泥浆”,如土质较好,可以自立,则也可不用护壁措施成孔。,斗筒式钻头成孔优点如下:1、振动和噪音都较低;2、成孔速度快,尤其当在砂质土内成孔,斗筒取土及卸土都较容易;3、机械设备较简单、方便,仅需一台自行式吊机,装在吊机上的转盘、钻杆及斗筒式钻头,这些都可预先组装在一起,到工地后,设备自行走至桩位即可开钻;4、垂直度、孔径、标高及孔底虚土等均能较好控制,对确保工程质量是有利的。不足之处:1、对粘性较高的粘性土,成孔
14、速率不高,主要是粘性土吸附在斗筒周壁,不易卸下,往往需加振动或用人工才能清出斗筒;2、斗筒底板的开启机构,常发生故障,有时需配专人开启底门,做不到驾驶员单人操作;3、砂卵石层中钻进也有困难;4、设备的关键部位(如液控、智控部分)大多依靠进口,自主知识产权的智控、液控系统价格也较昂贵,施工成本与其它成孔方法相比较高。,长螺旋钻机:长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的完整的施工体系,已被广泛应用于桩基础施工中。目前该工艺施工桩长一般为30m左右,钢筋笼插入长度国内一般不大于20m。长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺具有如下优点:1、振动与噪声都较小,在闹市区
15、施工干扰较小;2、成孔制桩时不产生振动,避免施工时对相邻桩产生不良影响;3、成孔穿透能力强,可穿透硬土层,诸如砂层、圆砾层和粒径不大于60mm的卵石层;4、成孔精度较高,只要桩架的导向杆垂直,钻杆有一定刚度,成孔的垂直度就容易保证,孔径变化也不会太大,灌注的混凝土量能够满足设计要求,超灌量不会很大,欠灌也不会发生;5、施工效率高,成孔速度快,干作业时,用长螺旋成孔,一个直径为400mm、深15m的孔,从开钻至成孔结束,一般15min便可完成。,这种工艺也有其不足之处:1、留存于孔底的残土较难处理,要彻底清除必须配以专用机具,又增加了施工难度和成本;2、因设备的能力有限,尤其国产设备,电动机功率
16、不高,对长螺旋钻的成孔直径和深度均有影响。目前,直径最大只能到600-800mm,深度30m左右,因而桩的承载力不会很高;3、螺旋钻成孔适用于干作业施工,此时,功效、质量、成本等都有优势,但对地质条件有一定局限性。对地下水位较低的粘性土、砂质土及粒径不大的砂卵石层是适用的,而对地下水位较高的淤泥质粘土层、粉土、砂质土层较难适应,对块石填充层、大粒径砂卵石层,用螺旋钻成孔也有难度,循环钻机:正、反循环钻成孔均用泥浆护壁,所区别在于正循环成孔时,泥浆及渣土自孔口溢出,依靠重力流入沉淀池,也可借助泥浆泵将就近池内的浆泵送至更远的沉淀池内。重新稀释后的泥浆再注入孔内以维持孔内泥浆面的标高。在天然土造浆
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