地基處理與樁基工程(3).ppt

2 地基處理與樁基工程 本章掌握的內(nèi)容： 1、掌握地基加固原理和擬定加固方案的原則； 2、掌握錘擊法的施工工藝，樁錘的選擇，打樁順序與土質(zhì)和 樁距的關(guān)系，產(chǎn)生樁錘回躍、貫入度變化和浮樁的原因， 保證質(zhì)量的技術(shù)措施。 3、掌握灌注樁的施工工藝、施工要點(diǎn)和易產(chǎn)生質(zhì)量事故的原 因與預(yù)防、處理的方法。 本章了解的內(nèi)容： 1、了解地基加固的基本方法。 2、了解鋼筋混凝土預(yù)制樁的構(gòu)造，靜力沉樁、振動沉樁和射 水沉樁的施工方法。,2.1 地基加固方法,2.1.1 地基加固原理,1、目的：改善地基性質(zhì)，提高承載力、增加穩(wěn)定性，減少地基變形和基 礎(chǔ)埋置深度。 2、適用：工程結(jié)構(gòu)的荷載較大，地基土質(zhì)又為軟弱土（強(qiáng)度不大或壓縮 性大），不能作為天然地基時，可采取人工方法加固處理地基。 3、原理：將土質(zhì)由松變實(shí)，將土的含水量由高變低，減少地基土孔隙比。 4、方法：機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法、擠密樁法、化學(xué)加固法、預(yù)壓固結(jié) 法、深層攪拌法。 5、減少建筑物不均勻沉降的建筑、結(jié)構(gòu)和施工措施： （1）改變建筑體形，簡化建筑平面； （2）調(diào)整荷載差異； （3）合理設(shè)置沉降縫,沉降縫的位置： 地基不同土層的交接處，或地基同一土層厚薄不一處； 建筑平面的轉(zhuǎn)角處； 荷載或高度差異處； 建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處； 分期建筑的交界處； 局部地下室的邊緣； 過長房屋的適當(dāng)部位。,（4）采用輕型結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)。 （5）加強(qiáng)房屋的整體剛度；增加圈梁；減少房屋的長高比； 采用筏式基礎(chǔ)、筏片基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等。 （6）對基礎(chǔ)進(jìn)行移軸處理，當(dāng)偏心荷載較大時，可使基礎(chǔ) 軸線偏離柱的軸線。 （7）施工中正確安排施工順序和施工進(jìn)度，如對相鄰建筑， 應(yīng)先施工重、高（即荷載重、高度大）的建筑，后施 工輕、低（即荷載輕、高度低）的建筑；對軟土地基 一貫放慢施工速度。,2.1.2 地基加固方法,方法：挖、填、換、夯、壓、擠、拌 1、挖：挖去軟土層，基礎(chǔ)埋置在承載力大的土層（基巖或硬土層），適用于軟土層較 薄的地基。 2、填：軟土層上回填一層一定厚度的好土，適用于軟土層較厚的土層。 3、換：挖去軟土層換上墊層（按一定配合比的墊層材料）。適用于軟土層較厚。 4、夯：利用打夯工具或機(jī)具，夯擊地基土，減少土體的孔隙，提高土體的密實(shí)度和承 載力。適用于粘性土和人工填土。 5、壓：重物或機(jī)具碾壓，使土體壓實(shí)固結(jié)或采用預(yù)壓固結(jié)。 6、擠：用帶樁靴的工具或樁管打入土中，擠壓土層形成樁孔，然后拔出樁 管，再在樁 孔中灌入砂土或石灰、素土、灰土、粉煤灰等填充材料進(jìn)行搗實(shí)，或者隨著填 充料的灌入逐漸拔出樁管。適用于加固軟弱土層。 7、拌：旋噴法或深層攪拌法加固地基，利用高壓射流切削土層，旋噴漿液（水泥漿、 水玻璃、丙凝等），攪拌漿土，使?jié){液與土層混合，凝結(jié)成堅(jiān)硬 的柱體或土壁。,2.2 樁基施工,1、定義：樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，它是由樁和樁頂?shù)某信_組成。 2、分類： 1）按樁的受力：摩擦樁和端承樁 摩擦樁：摩擦樁上的荷載由樁側(cè)摩擦力和樁端的端阻力共同承擔(dān)。 端承樁：端承樁上的荷載由樁端的端阻力承擔(dān)。 2）按樁的施工方法：預(yù)制樁和灌注樁 預(yù)制樁：在工廠或現(xiàn)場制成的各種材料和類型的樁（鋼筋混凝土方樁、 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、鋼樁或型鋼樁等）。用沉樁設(shè)備將樁打入、 壓入、旋入或振入土中。 灌注樁：在施工現(xiàn)場的樁位上用機(jī)械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝 土或鋼筋混凝土而成。,2.2.1 鋼筋混凝土預(yù)制樁錘擊法施工,1、種類：實(shí)心方樁和管樁 實(shí)心方樁：斷面尺寸為200200500500，L=36m。 管樁：管樁外徑400600的空心圓柱形截面，在工廠采用離心法制成。 2 、接樁方法：焊接、法蘭盤連接和硫磺膠泥粘結(jié),2.2.1.1 樁的預(yù)制、起吊、運(yùn)輸和堆放,1、預(yù)制場地：工廠或施工現(xiàn)場，強(qiáng)度滿足樁的重量要求，地基土不變形 工廠：樁長L12m， 現(xiàn)場：樁長L36m 2、制作方法：并列法、間隔法、重疊法和翻模法，常見的重疊法 重疊法：重疊層數(shù)不宜超過4層，層與層之間應(yīng)涂刷隔離劑，上層樁 或鄰近樁的灌筑，應(yīng)在下層樁或鄰近樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng) 度等級的30%以后方可進(jìn)行。,3、起吊、運(yùn)輸和打樁 1）時間：當(dāng)樁的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的70%，方可起 吊，達(dá)到100%方可運(yùn)輸和打樁。 2）吊點(diǎn)位置：必須滿足設(shè)計(jì)要求和吊樁彎矩最小的原則。 （如圖2.4） 4、堆放：合理布置，避免二次搬運(yùn)。堆放時，場地平整堅(jiān)實(shí)， 下設(shè)墊木，墊木間距應(yīng)與吊點(diǎn)位置相同，各層墊木 應(yīng)位于同一垂直線上，堆放層數(shù)不宜超過4層，不同 規(guī)格的樁應(yīng)分別堆放。,2.2.1.2 打樁設(shè)備 打樁設(shè)備包括：樁錘、樁架和動力裝置 （1）樁錘 種類：落錘、氣錘、柴油錘和液壓錘, 目前常用的是：柴油錘 錘重：0.5t10t 樁錘選擇：用錘擊法沉樁時，選擇樁錘是關(guān)鍵。樁錘的選擇應(yīng)先根據(jù)施 工條件確定樁錘的類型，然后再決定錘重。要求錘重應(yīng)有足 夠的沖擊能,錘重應(yīng)大于或等于樁重, 當(dāng)錘重大于樁重的1.5 2倍時，效果最好，重錘輕擊 （2）樁架：多功能樁架和履帶式樁架(圖2.8和2.9) （3）動力裝置: 取決于樁錘,2.2.1.3 打樁施工 1、準(zhǔn)備工作：清除施工現(xiàn)場和地下障礙物；平整施工場地；定位放線；設(shè)置供 水、供電系統(tǒng)；安放樁架。 2、基樁點(diǎn)：樁基軸線的定位點(diǎn)（基樁點(diǎn)），應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響的地點(diǎn)，并用 混凝土加以保護(hù)，打樁地區(qū)附近需設(shè)置不少于2個水準(zhǔn)點(diǎn)。 3、施工放線：樁的軸線以及樁的位置點(diǎn) 4、打樁時應(yīng)注意： （1）打樁順序：一般為由一側(cè)向單一方向打、自中間向兩個方向?qū)ΨQ打、自中間 向四周打（圖2.10）,（2）打樁方法：打樁機(jī)就位后，將樁錘和樁帽吊起，然后吊樁并送至導(dǎo)桿內(nèi)，垂 直對準(zhǔn)樁位緩緩送下插入土中，垂直度偏差不得超過0.5%。在樁 錘與樁帽之間應(yīng)加彈性襯墊。打樁時最大落距不宜大于1m。打樁 時應(yīng)有記錄，以便工程驗(yàn)收。記下樁位、編號、錘擊數(shù)、最后三 陣的貫入度。,（3）打樁的質(zhì)量控制 檢查內(nèi)容：最后貫入度和沉樁標(biāo)高是否滿足設(shè)計(jì)要求，樁頂、樁身質(zhì)量以及對 周圍環(huán)境的影響。 偏差：垂直控制在1%，平面位置偏差，單排樁不大于100，多排樁一般為1/2 1個樁的直徑或邊長。 樁長控制（入土深度）：承受軸向荷載的摩擦樁的入土深度控制，應(yīng)以標(biāo)高為 主，而以最后貫入度（施工中一般采用最后三陣，每陣十擊的平均深度 作為標(biāo)準(zhǔn)）作為參考。端承樁的入土深度應(yīng)以最后貫入度控制為主，而 以標(biāo)高作為參考。實(shí)際和施工中的控制貫入度應(yīng)以合格的試樁數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。 打樁時樁頂過分破碎或樁身嚴(yán)重裂縫，應(yīng)立即暫停，待采取相應(yīng)的技術(shù)措施后， 方可繼續(xù)施打。 打樁時，引起樁區(qū)及附近地區(qū)的土體隆起和水平位移（樁位偏移），而產(chǎn)生浮 樁現(xiàn)象，必須采取措施對浮樁糾正處理后進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。 打樁時，在已有建筑群中施工，打樁回引起地下管線、地面交通道路和建筑物 的損壞和不安全。因此，在鄰近建筑物打樁時，應(yīng)采取適當(dāng)措施，如挖 防震溝，砂井排水。采用鉆孔樁或控制打樁速度等。,2.2.2 靜力壓樁、振動沉樁、射水沉樁,1 、靜力壓樁：利用無振動、無噪音的靜壓力將樁壓入土中，用于軟弱 土層和嚴(yán)防振動的情況。如圖2.11所示。,2、振動沉樁：利用振動樁錘，將樁與振動樁錘剛接在一起。振動樁錘 產(chǎn)生的振動力通過樁身使土體振動，土體的內(nèi)摩擦角減 小，強(qiáng)度降低而將樁沉入土中。適用于砂土中。 3、射水沉樁：利用高壓水流經(jīng)過樁側(cè)面或空心樁內(nèi)部的射水管沖擊樁 尖附近的土層，便于錘擊，是錘擊沉樁的輔助方法。適 用于砂土和碎石土。,2.2.3 混凝土灌注樁施工 1、定義：直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。 2、分類（根據(jù)成孔工藝）：干作業(yè)成孔灌注樁、泥漿護(hù)壁灌注樁、 套管成孔灌注樁、爆擴(kuò)成孔灌注樁和挖孔樁。 2.2.3.1 干作業(yè)成孔灌注樁 1、定義：采用螺旋鉆機(jī)在地面成孔位置，向地面以下鉆孔，清孔， 放置鋼筋籠，后澆筑混凝土（圖2.13）。 2、適用范圍：地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無地下水和不允許有振 動地區(qū)。 3、質(zhì)量控制：孔底沉渣厚度,對以摩擦力為主的樁不大于300，對 以端承力為主的樁不大于100。,2.2.3.2 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁 1、定義：用鉆機(jī)在樁位成孔時利用泥漿保護(hù)孔壁、防止塌孔和排出土 渣而成孔。 2、適用范圍：地下水位高低都適用 3、質(zhì)量控制：樁底沉渣厚度和垂直度 2.2.3.3 套管成孔灌注樁 1、定義：利用錘擊打樁法，將帶有鋼筋混凝土樁靴或帶有活瓣式樁靴 的鋼套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。若配有鋼 筋時，在規(guī)定標(biāo)高處應(yīng)吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁、拔管 時稱之為錘擊灌注樁；利用振動沉管、拔管時，稱之為振動 灌注樁。圖2.16為沉管灌注樁施工過程示意圖。,2、質(zhì)量控制： 1）原材料：水泥、鋼筋和鋼筋籠的焊接質(zhì)量、砂石材料的復(fù)試試驗(yàn)。 2）混凝土配合比和計(jì)量。 3）成管灌注樁的錘擊數(shù)、最后三陣的貫入度滿足設(shè)計(jì)要求。 4）樁的垂直度以及樁位。 5）標(biāo)高。 6）拔樁速度：拔管均勻，對一般土層，拔管速度控制在1m/min為宜；在軟土層 和軟土層與硬土層的交界處，應(yīng)控制在0.8m/min. 7) 跳打：樁的中心距在5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時，應(yīng)跳打，中間空出的樁須 待鄰樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后，方可施打。 3、復(fù)打： （1）目的：提高樁的質(zhì)量和承載力 （2）施工順序：在第一次樁施工完畢，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和樁孔 周圍地面的浮土，立即在原樁位再預(yù)埋樁靴或合好活瓣第二次復(fù)打沉套管， 使未凝固的混凝土向四周擠壓擴(kuò)大樁徑，然后再澆筑第二次混凝土。,4、套管成孔灌注樁易產(chǎn)生的質(zhì)量問題及處理 1）斷樁 （1）現(xiàn)象：斷樁一般常見于13m的不同軟硬層交接處。 （2）原因： 樁距過小，臨近施打時土的擠壓所產(chǎn)生的水平橫向推力和隆起上拔力的影響。 軟硬土層間傳遞水平力大小不同，對樁產(chǎn)生剪應(yīng)力。 樁身混凝土終凝不久，強(qiáng)度底，承受不了外力。 （3）避免斷樁措施： 樁的中心距大于等于3.5倍樁徑。 考慮打樁順序及樁架行走路線時，應(yīng)注意減少對新打樁的影響。 采用跳打法或控制時間法以減少對臨樁的影響。 （4) 斷樁檢查： 在23m深度內(nèi)可用木錘敲擊樁頭側(cè)面，同時用腳踏在樁頭上，如樁已斷，會 感到浮振。 動測法（低應(yīng)變或小應(yīng)變），由波形曲線和頻波曲線圖形判斷樁的質(zhì)量和完整 程度。,（5）斷樁處理： 斷樁深度較淺（一般4m以內(nèi)），斷樁拔出，將孔清理干凈，略增大 面積或加上鐵箍連接，在重新澆筑混凝土補(bǔ)做樁身。 斷樁深度較深（一般4m以上），補(bǔ)樁。 2）縮頸 (1)現(xiàn)象：縮頸的樁又稱瓶頸樁，部分樁頸縮小。 (2)原因：在含水量較大的粘性土中沉管時，土體受到強(qiáng)烈擾動和擠壓， 產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，樁管拔出后，這種水壓力作用在新灌注的 混凝土樁上，使樁身發(fā)生不同程度的縮頸現(xiàn)象；拔管過快，混凝土 量少或和易性差，使混凝土出管時擴(kuò)散差等。 (3)縮頸情況：地基中的地下水較高。 (4)處理方法：采用復(fù)打法處理。,3）吊腳樁 （1）現(xiàn)象：樁底部混凝土隔空或混凝土中混進(jìn)泥砂而形成松軟層。 （2）原因：樁靴強(qiáng)度不夠，沉管時被破壞變形，水或泥砂進(jìn)入樁管，或活 瓣未及時打開。 （3）處理方法：將樁管拔出，糾正樁靴或?qū)⑸盎靥顦犊缀笾匦鲁凉堋?4）樁靴進(jìn)水進(jìn)泥 （1）現(xiàn)象：在地下水高或飽和淤泥或粉砂層中，發(fā)生的樁靴進(jìn)水進(jìn)泥現(xiàn)象。 （2）原因：樁靴活瓣閉合不嚴(yán)、預(yù)制樁靴被打壞或活瓣變形。 （3）處理方法：拔出樁管，清除泥漿，整修樁靴活瓣，用砂回填后重打。 地下水位高時，可待樁管沉至地下水位時，先灌入0.5m厚的水泥砂漿 作封底，再灌入1m高的混凝土增壓，然后再繼續(xù)沉管。,2.2.3.4 爆擴(kuò)成孔灌注樁 1、定義：用鉆孔爆擴(kuò)成孔，孔底放入炸藥，再灌入適量的混凝土， 然后引爆，使孔底形成擴(kuò)大頭。再放置鋼筋籠，澆筑樁身 混凝土制成的樁。 2、適用：粘土層中，但在軟土及砂土層中不易成型，樁長一般為3 6m，最大不超過10m。擴(kuò)大頭直徑D為2.53.5d。,2.2.3.5 挖孔灌注樁