深基礎(chǔ)工程及地基處理方式

1、深基礎(chǔ)工程及地基處理方式 在土建、交通、水利工程中，當(dāng)天然的地基的強(qiáng)度和變形不能滿足工程要求時(shí)，需要對(duì)地基進(jìn)行人工處理，以滿足工程建設(shè)的需要，保證建筑平安可靠。地基處理方法眾多，對(duì)每一個(gè)具體的工程往往都有其特殊性。常用的地基處理方法有：排水固結(jié)法，振密、擠密法，置換及拌入法，灌漿法，加筋法和托換法等當(dāng)作為地基的土層軟弱，建筑物對(duì)其變形與穩(wěn)定要求較高時(shí)，就必須采用深根底。常見(jiàn)的深根底有：樁根底，沉井根底，沉箱根底，地下連續(xù)墻等 概述 樁根底的分類： 按樁身材料分類主要有混凝土樁及鋼樁，也有采用木、組合材料的樁 樁按承載性狀可分為摩擦型樁和端承型樁，前者又分為摩擦樁、端承摩擦樁；后者又分為端承樁、

2、摩擦端承樁。摩擦樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受；端承摩擦樁樁頂荷載那么主要由樁側(cè)阻力承受。端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受； 摩擦端承樁樁頂荷載那么主要由樁端阻力承受。 樁按成樁時(shí)擠土狀況可分為非擠土樁、局部擠土樁和擠土樁。 沉管法、爆擴(kuò)法施工的灌注樁、打入或靜壓的實(shí)心混凝土預(yù)制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁 屬于擠土樁。 沖擊成孔法、鉆孔壓注法施工的灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、混凝土 管樁、 H 型鋼樁、敞口鋼管樁等屬 于局部擠土樁；干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、套管護(hù)壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。 按樁的施工方法，可分為預(yù)制樁和灌注樁兩類。預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種

3、形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。灌注樁。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和爆擴(kuò)樁等。2.1 預(yù)制混凝土樁施工2.1.1樁的預(yù)制、起吊、運(yùn)輸、堆放樁的預(yù)制 場(chǎng)地壓實(shí)、平整場(chǎng)地地平作三七灰土或澆筑混凝土支模綁扎鋼筋骨架、安設(shè)吊環(huán)澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)至百分之30強(qiáng)度拆模支間隔端頭模板、刷隔離劑、綁鋼筋澆筑間隔樁混凝土同法間隔制作第二層樁養(yǎng)護(hù)至70%強(qiáng)度起吊達(dá)100%強(qiáng)度后運(yùn)輸。樁的起吊 樁在起吊和搬運(yùn)時(shí)，必須平穩(wěn)，并且不得損壞。吊點(diǎn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般吊點(diǎn)的設(shè)置如以下圖所示。 樁的吊點(diǎn)位置圖樁的運(yùn)輸 打樁前，樁從制作處運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)前備打樁，并應(yīng)根

4、據(jù)打樁順序隨打隨運(yùn)以防止二次搬運(yùn)。樁的運(yùn)輸方式，在運(yùn)距不大時(shí)，可用起重機(jī)吊運(yùn)；當(dāng)運(yùn)距較大時(shí)，可采用輕便軌小平臺(tái)車運(yùn)輸。樁的堆放 堆放樁的地面必須平整、堅(jiān)實(shí)，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(guò)4層。不同規(guī)格的樁，應(yīng)分別堆放。2.1.2打樁設(shè)備多能樁架履帶式樁架2.1.3錘擊沉樁施工方法樁錘 樁錘是對(duì)樁施加沖擊，將樁打入土中的主要機(jī)具。樁錘主要有落錘蒸汽錘、柴油錘和液壓錘，目前應(yīng)用最多的是柴油錘。用錘擊沉樁時(shí)，為防止樁受沖擊應(yīng)力過(guò)大而損壞，力求采用“重錘輕擊。如采用輕錘重?fù)?，錘擊功能很大一局部被樁身吸收，樁不易打入，且樁頭容易打碎。錘重可根據(jù)土質(zhì)、樁的規(guī)格等參考

5、下表進(jìn)行選擇，如能進(jìn)行錘擊應(yīng)力計(jì)算那么更為科學(xué)。 錘 型柴油錘20 25 35 45 60 72 錘的動(dòng)力性能沖擊部分重t 2.0 2.5 3.5 4.5 6.0 7.2 總重t 4.5 6.5 7.2 9.6 15.0 18.0 沖擊力kN 2000 2000 2500 2500 4000 4000 5000 5000 7000 7000 10000 常用沖程m 1.82.3 樁的截面混凝土預(yù)制樁的邊長(zhǎng)或直徑cm 2535 3540 4045 4550 5055 5560 鋼管樁的直徑cm 40 60 90 90100 錘重選擇表錘擊沉樁施工方法 打樁機(jī)就位后，將樁錘和樁帽吊起，然后吊樁并送

6、至導(dǎo)桿內(nèi)，垂直對(duì)準(zhǔn)樁位緩緩送下插入土中，垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，然后固定樁帽和樁錘，使樁、樁帽、樁錘在同一鉛垂線上，確保樁能垂直下沉。在樁錘和樁帽之間應(yīng)加彈性襯墊，樁帽和樁頂周圍四周應(yīng)有510mm的間隙，以防損傷樁頂。 打樁開(kāi)始時(shí)，錘的落距應(yīng)較小，待樁入土至一定深度且穩(wěn)定后，再按要求的落距錘擊。用落錘或單動(dòng)汽錘打樁時(shí)，最大落距不宜大于1m，用柴油錘時(shí)，應(yīng)使錘跳動(dòng)正常。在打樁過(guò)程中，遇有貫入度劇變、樁身突然發(fā)生傾斜、移位或有嚴(yán)重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或破碎等異常情況時(shí)，應(yīng)暫停打樁，及時(shí)研究處理。 如樁頂標(biāo)上下于自然土面，那么需用送樁管將樁送入土中時(shí)，樁與送樁管的縱軸線應(yīng)在同一直線上，拔

7、出送樁管后，樁孔應(yīng)及時(shí)回填或加蓋。 多節(jié)樁的接樁，可用焊接或法蘭錨接。目前焊接接樁應(yīng)用最多。接樁的預(yù)埋鐵件外表應(yīng)清潔，上、下節(jié)樁之間如有間隙應(yīng)用鐵片填實(shí)焊牢，焊接時(shí)焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，并采取措施減少焊接變形。接樁時(shí)，上、下節(jié)樁的中心線偏差不得大于10mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于1樁長(zhǎng)。 打樁過(guò)程中，應(yīng)做好沉樁記錄，以便工程驗(yàn)收。2.1.4 靜壓力樁施工 靜力壓樁是利用靜壓力將樁壓入土中，施工中雖然仍然存在擠土效應(yīng)，但沒(méi)有振動(dòng)和噪音，適用于軟弱土層和鄰近有怕振動(dòng)的建構(gòu)筑物的情況。 靜力壓樁機(jī)有機(jī)械式和液壓式之分，目前使用的多為液壓式靜力壓樁機(jī)，壓力可達(dá)5000kN，如以下圖示。1操縱室；2電氣控制臺(tái)；

8、3液壓系統(tǒng)；4導(dǎo)向架；5配重；6夾持裝置；7吊樁把桿；8支腿平臺(tái)；9橫向行走與回轉(zhuǎn)裝置；10縱向行走裝置；11樁液壓式靜力壓樁機(jī)液壓式靜力壓樁機(jī)2.2 混凝土、鋼筋混凝土灌注樁施工 灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠并灌注混凝土而成。灌注樁能適應(yīng)各種地層，無(wú)需接樁，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。但其操作要求嚴(yán)格，施工后需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期方可承受荷載，成孔時(shí)有大量土渣或泥漿排出。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁和爆擴(kuò)成孔的灌注樁等。灌注樁施工工藝近年來(lái)開(kāi)展很快，還出現(xiàn)夯擴(kuò)沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝 2.

9、2.1泥漿護(hù)壁成孔灌注樁 泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁并排出土渣而成孔。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎 ( 礫 ) 石土及風(fēng)化巖層；以及地質(zhì)情況復(fù)雜，夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層，沖孔灌注樁除適應(yīng)上述地質(zhì)情況外，還能穿透舊根底、大孤石等障礙物，但在巖溶發(fā)育地區(qū)應(yīng)慎重使用。 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工現(xiàn)場(chǎng) 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工工藝 埋設(shè)護(hù)筒 護(hù)筒是保證鉆機(jī)沿著樁位垂直方向順利鉆孔的輔助工具，其保護(hù)孔口和提高樁孔內(nèi)的泥漿水頭，防止踏孔德作用。 泥漿制備 護(hù)壁泥漿是由高塑性粘土或膨潤(rùn)土和水拌合的混合物，還可在其中摻入其他摻合劑，如加重劑、分散劑、增粘劑及堵漏

10、劑等。 成孔方法 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁成孔方法有沖擊鉆成孔法a、沖抓錐成孔法b和潛 水電鉆成孔法c三種(以下圖。 baac 安放鋼筋籠 澆注水下混凝土 澆注水下混凝土不能將混凝土直接傾倒于水中。因?yàn)楫?dāng)混凝土直接與水接觸穿過(guò)水層時(shí)，骨料和水泥很快將產(chǎn)生別離，骨料很快沉入水底，而水泥在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)呼吁懸浮狀態(tài)，當(dāng)其下沉?xí)r，已凝結(jié)硬化。因此水下混凝土的澆注，必須在與周圍環(huán)境水隔離的條件下進(jìn)行。水下混凝土澆筑的方法很多。最常用的是導(dǎo)管法。導(dǎo)管法采用的主要機(jī)具有：導(dǎo)管、漏斗和儲(chǔ)料斗、 隔水塞。 2.2.2干作業(yè)成孔灌注樁 在軟塑土層，含水量大時(shí)，可用疏紋葉片鉆桿，以便較快地鉆進(jìn)。在可塑或硬塑粘土中，或含水量

11、較小的砂土中應(yīng)用密紋葉片鉆桿，緩慢地均勻地鉆進(jìn)。操作時(shí)要求鉆桿垂直，鉆孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進(jìn)時(shí)，可能是遇到石塊等異物，應(yīng)立即停機(jī)檢查。鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)電流值變化及時(shí)調(diào)整。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)清理孔口積土，遇到塌孔、縮孔等異常情況，應(yīng)及時(shí)研究解決。適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無(wú)地下水的土質(zhì)，勿需護(hù)壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機(jī)成孔，亦有用洛陽(yáng)鏟成孔的。 2.2.3套管成孔灌注樁工藝流程 套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉樁法，將帶有鋼筋混凝土樁靴又叫樁尖或帶有活瓣式樁靴左圖的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。假設(shè)配有鋼筋時(shí)，那么在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉

12、樁設(shè)備沉管、拔管時(shí)，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管時(shí)，稱為振動(dòng)沉管灌注樁。右圖為沉管灌注樁施工過(guò)程示意圖。 活瓣樁尖1樁管；2鎖軸；3活瓣 沉管灌注樁施工過(guò)程a就位；b沉套管；c初灌混凝土；d放置鋼筋籠、灌注混凝土；e拔管成樁沉管的方法 錘擊灌注樁施工時(shí)，用樁架吊起鋼套管，關(guān)閉活瓣或?qū)?zhǔn)預(yù)先設(shè)在樁位處的預(yù)制混凝土樁靴，套入樁靴。套管與樁靴連接處要墊以麻、草繩，以防止地下水滲入管內(nèi)。然后緩緩放下套管，壓進(jìn)土中。套管上端扣上樁帽，檢查套管與樁錘是否在一垂直線上，套管偏斜不大于0.5%時(shí)，即可起錘沉套管。先用低錘輕擊，觀察后如無(wú)偏移，才正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的貫入度或沉入標(biāo)高，并

13、檢查管內(nèi)有無(wú)泥漿或水進(jìn)入，即可灌注混凝土。套管內(nèi)混凝土應(yīng)盡量灌滿，然后開(kāi)始拔管。拔管要均勻，不宜拔管過(guò)高。拔管時(shí)應(yīng)保持連續(xù)密錘低擊不停。 振動(dòng)沉管 振動(dòng)灌注樁采用振動(dòng)錘或振動(dòng)沖擊錘沉管，其設(shè)備見(jiàn)以下圖。施工前，先安裝好樁機(jī)，將樁管下端活瓣合起來(lái)或套入樁靴，對(duì)準(zhǔn)樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開(kāi)動(dòng)激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時(shí)利用振動(dòng)錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中 沉管灌注樁設(shè)備 1滑輪組；2振動(dòng)器；3漏斗；4樁管；5吊斗；6枕木；7機(jī)架；8拉索；9架底；10卷?yè)P(yáng)機(jī) 沉管灌注樁2.2.4人工挖孔灌注樁施工機(jī)具 垂直運(yùn)輸工具：?jiǎn)诬夒妱?dòng)葫蘆配提升金屬架與軌道，活底

14、提土吊桶。 排水機(jī)具：潛水泵。 通風(fēng)設(shè)備：鼓風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管。 挖掘工具：鎬、鍬、土筐等。 此外，還有井內(nèi)外照明，電您等設(shè)備 施工工藝 按設(shè)計(jì)圖紙放線、定樁位。 開(kāi)挖場(chǎng)。 支護(hù)模板 在模板頂放置操作平臺(tái)。 澆筑護(hù)壁混凝土。 撤除模板繼續(xù)下一段的施工。 安放鋼筋。 排除孔底積水。2.2.5 樁基驗(yàn)收驗(yàn)收內(nèi)容 驗(yàn)收樁基工程，應(yīng)該驗(yàn)收是否符合設(shè)計(jì)要求和施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在驗(yàn)收前，不得切去混凝土預(yù)制樁和灌注樁。工程樁應(yīng)該進(jìn)行承載力檢驗(yàn)。樁身質(zhì)量應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn)。驗(yàn)收時(shí)應(yīng)該提交以下資料 工程勘察報(bào)告、樁基施工圖、圖紙會(huì)審紀(jì)要、設(shè)計(jì)變更及材料代用通知單等 樁位測(cè)量放線圖，包括工程樁位線復(fù)核驗(yàn)證單； 制作樁的材料試驗(yàn)記錄、成樁質(zhì)量檢查報(bào)告； 單樁承載力檢查報(bào)告； 基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高的根底竣工平面圖及樁頂標(biāo)高圖2.3 地及處理方法高壓噴射處理方法 高壓噴射處理