第二章深基础工程课件.ppt
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1、第二章第二章 深基础工程深基础工程预制桩施工预制桩施工灌注桩施工灌注桩施工其它深基础施工其它深基础施工第一节第一节 概述概述一、一、深基础的类型深基础的类型4桩基础4墩基础4地下连续墙4沉井基础4沉箱基础 二、桩基础及其特点二、桩基础及其特点 1桩基础桩基础 由若干根单桩、顶部用承台或梁联系起来的一种由若干根单桩、顶部用承台或梁联系起来的一种基础形式。是一种常见的深基础形式。基础形式。是一种常见的深基础形式。2.组成组成:若干根桩若干根桩 承台(承台梁)承台(承台梁)3.3.特点:特点:承载力高,沉降量小而均匀,能承受竖向力、承载力高,沉降量小而均匀,能承受竖向力、水平力等,施工速度快、质量好
2、等水平力等,施工速度快、质量好等三、桩基础的种类三、桩基础的种类1)按受力性质分:)按受力性质分:摩擦桩、端承桩摩擦桩、端承桩三、桩基础的种类三、桩基础的种类2)按材料分:)按材料分:钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土混凝土3)按形状分:)按形状分:方、圆、多边、管方、圆、多边、管4)按制作方法分:)按制作方法分:预制桩、灌注桩预制桩、灌注桩2.2.1钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工预制方桩预应力管桩待作承台的灌注桩待作承台的灌注桩四、沉桩方法(预制桩)四、沉桩方法(预制桩)4锤击法锤击法:以桩锤的冲击力将桩打入软土。:以桩锤的冲击力将桩打入软土。4静力压桩
3、法静力压桩法:80120t压桩机,适软弱土层。压桩机,适软弱土层。4振动法振动法:以振动桩机带桩振动,减少土与桩间摩阻,:以振动桩机带桩振动,减少土与桩间摩阻,沉拔快,适砂土。沉拔快,适砂土。4水冲法水冲法:高压射水(桩侧或桩内)冲孔下沉,:高压射水(桩侧或桩内)冲孔下沉,留留12m打入或振入。打入或振入。适坚硬土、砂石层。适坚硬土、砂石层。4钻孔锤击法钻孔锤击法:钻孔:钻孔(留(留 12m)、注浆护壁、提钻、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。插桩、锤击。用于坚硬土层。五、灌注桩按成孔方法:五、灌注桩按成孔方法:4钻孔法钻孔法一般土层一般土层4沉管法沉管法土质差、水位高土质差、水位高4
4、爆扩法爆扩法土质好(粘性)、无地下水土质好(粘性)、无地下水4人工挖孔法人工挖孔法桩径大、土较好桩径大、土较好第二节第二节 钢筋混凝土打入桩的施工4预制桩的常见种类:预制桩的常见种类:实心方桩、离心管桩实心方桩、离心管桩4预制桩的尺寸:预制桩的尺寸:(1)直径直径:方桩边长:方桩边长250-550mm,管桩直径,管桩直径400-500mm;(2)长度:单桩一般)长度:单桩一般27m之内,特殊时不超之内,特殊时不超30m。4预制桩材料:预制桩材料:混凝土强度不宜低于混凝土强度不宜低于C30,主筋一般,主筋一般4-8根,直径根,直径12-25mm,箍筋直径,箍筋直径6-8mm,间距一般不大于,间距
5、一般不大于200mm,桩尖钢筋加强。桩尖钢筋加强。2.2.1钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩施工预制方桩预应力管桩 钢筋混凝土预制桩图钢筋混凝土预制桩图 桩钢筋笼桩钢筋笼4一、一、预制桩的制作、运输和堆放预制桩的制作、运输和堆放41制作制作宜由工厂加工,保证质量宜由工厂加工,保证质量4 要点:要点:4叠制叠制4层,上下隔离,下层混凝土达到层,上下隔离,下层混凝土达到30再上层;再上层;4预制场地要平整坚实;预制场地要平整坚实;4钢筋接长用对焊,接头错开;钢筋接长用对焊,接头错开;4混凝土由顶至尖连续浇筑,注意养护与保护;混凝土由顶至尖连续浇筑,注意养护与保护;4预应力管桩离心成型,直径预应
6、力管桩离心成型,直径400500,壁厚,壁厚80100,节长,节长810m,C60。2、起吊与运输、起吊与运输防止损坏防止损坏(1)混凝土强度:混凝土强度:起吊移位起吊移位7070设计强度设计强度 运输、起吊就位运输、起吊就位100100设计强度设计强度 一点吊一点吊距顶距顶0.310.31L L(L=510m),距顶距顶0.290.29L L(L1116m);两点吊两点吊距顶、距尖距顶、距尖0.2070.207L L;(3)吊、运平稳,避免损坏。吊、运平稳,避免损坏。+MM(2)合理吊点合理吊点:(正负弯矩值相等则均小)(正负弯矩值相等则均小)图2.13 用平台车运桩1铁轨;2平台车;3桩3
7、堆放堆放4高度不超过四层;高度不超过四层;4地面坚实、平整,垫长枕木;地面坚实、平整,垫长枕木;4支承点在吊点位置,垫木上下对齐。支承点在吊点位置,垫木上下对齐。二、打桩设备:二、打桩设备:41、桩锤、桩锤(宜重锤低击宜重锤低击)4落锤落锤:构简、方使便用方使便用、锤高可调;效率低,桩损大。;效率低,桩损大。锤重0.51.5t,动力卷扬机、人。4柴油锤柴油锤:(导杆式、筒式导杆式、筒式)构简、使便、自供能源、适于中型桩;构简、使便、自供能源、适于中型桩;锤重0.126.0t;不适过软过硬土、噪音大、污染,不适过软过硬土、噪音大、污染,4080次/分。4蒸汽锤蒸汽锤:单动:单动落距小,力大,速度
8、较快落距小,力大,速度较快(没双动汽锤快);双动式双动式双向耗能,效率高,双向耗能,效率高,100200次次/分;分;可打可拔可打可拔。4液压锤液压锤:无噪、无污、频率高,复杂、价高。油气二压施力长,无噪、无污、频率高,复杂、价高。油气二压施力长,贯入度大。贯入度大。导杆式柴油锤工作原理图导杆式柴油锤工作原理图2、桩架、桩架4 作用作用:4 支撑锤桩支撑锤桩 吊桩就位吊桩就位 打桩导向打桩导向4 类型类型 (常用):(常用):4 多功能桩架多功能桩架:机动适应性好;大而装拆运麻烦机动适应性好;大而装拆运麻烦4 履带式桩架履带式桩架:移动方便,适用范围广。移动方便,适用范围广。4 步履式桩架:步
9、履式桩架:移动方便,稳定性好移动方便,稳定性好,适应性强适应性强 3.3.动力设备动力设备 电源、蒸汽、柴油等配以相应设备电源、蒸汽、柴油等配以相应设备履带式桩架履带式桩架多功能桩架多功能桩架三、三、打桩施工打桩施工1、准备工作、准备工作4(1)场地准备场地准备:清除地上、地下障碍物,清除地上、地下障碍物,平整、压实场地,设置排水沟,接通水电源;平整、压实场地,设置排水沟,接通水电源;4(2)放轴线、定桩位、设置水准点放轴线、定桩位、设置水准点 (2个);个);4(3)确定打桩顺序确定打桩顺序:4(4)进行打桩试验进行打桩试验:2根,检验工艺、根,检验工艺、设备是否符合要求。设备是否符合要求。
10、打桩顺序:打桩顺序:41)1)当桩中心距当桩中心距4 4倍桩径时倍桩径时,打桩顺序会影响地下土层的挤压状态,4 可:自中间向四周环绕或放射打可:自中间向四周环绕或放射打;4 由中心向两侧对称打;由中心向两侧对称打;4 分段对称打;分段对称打;42)2)当桩中心距当桩中心距 4 4倍桩径时倍桩径时,打桩顺序对质量影响不大,可按施可按施工方便顺序打;工方便顺序打;43)3)当桩的规格不同时当桩的规格不同时,先大后小,先长后短先大后小,先长后短;44)4)当桩尖设计标高不同时当桩尖设计标高不同时,先深后浅先深后浅。避免避免 入土深度不一,导致不均匀沉降;入土深度不一,导致不均匀沉降;难打易碎;难打易
11、碎;邻桩移位倾斜。邻桩移位倾斜。桩距桩距4倍桩径时倍桩径时,打桩顺序对地下土层挤压状态的影打桩顺序对地下土层挤压状态的影响响(a)逐排打逐排打(b)自两边向中央自两边向中央(c)自中央向两边自中央向两边(d)分段打分段打打桩顺序和土壤挤密状况图打桩顺序和土壤挤密状况图2、打桩工艺:、打桩工艺:4工艺顺序:工艺顺序:4设置标尺设置标尺桩架就位桩架就位吊桩就位吊桩就位扣桩帽、落锤、脱吊钩扣桩帽、落锤、脱吊钩低锤轻打低锤轻打正式打正式打(接桩,截桩,静动载试验,承台施工)。(接桩,截桩,静动载试验,承台施工)。4要点:要点:4采用采用重锤低击重锤低击,开始要轻打开始要轻打。4如遇异常情况如遇异常情况
12、(贯入度剧变;桩身突然倾斜、位移、回弹;(贯入度剧变;桩身突然倾斜、位移、回弹;桩身裂缝或桩顶破碎),桩身裂缝或桩顶破碎),暂停施打暂停施打,与有关单位研究处理。,与有关单位研究处理。4注意贯入度注意贯入度变化,变化,做好打桩记录做好打桩记录(编号、每米锤击数、桩顶(编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度标高、最后贯入度)。)。4桩顶入土桩顶入土一定深度时,可采用一定深度时,可采用送桩器送桩器。送桩器的使用送桩器的使用3、打桩质量控制要求:、打桩质量控制要求:41 1)满足承载力要求:)满足承载力要求:4 端承桩控制最后贯入度为主端承桩控制最后贯入度为主(参考标高参考标高)4 摩擦桩控制沉桩标
13、高为主摩擦桩控制沉桩标高为主(参考最后贯入度参考最后贯入度)42 2)偏差)偏差:4 桩位偏差:桩位偏差:排桩排桩偏轴偏轴100100,顺轴,顺轴150150mmmm;4 群桩群桩 1/3桩径或边长;桩径或边长;4 垂直偏差垂直偏差 1%;43 3)桩不受损:)桩不受损:桩顶、桩身不打坏,桩顶下桩顶、桩身不打坏,桩顶下1/31/3桩长内桩长内无水平裂缝。无水平裂缝。图2.20 钢筋混凝土预制桩接头(a)角钢绑焊接头;(b)钢板对焊接头;(c)法兰盘接头;(d)浆锚法接头4、接桩及桩头处理、接桩及桩头处理(1 1)焊接接桩)焊接接桩(2 2)法兰接桩法兰接桩(1 1)焊接接桩)焊接接桩 (3 3
14、)硫磺胶泥锚固)硫磺胶泥锚固 四、静力压桩施工四、静力压桩施工 适用于软弱土层,无振动和噪音。适用于软弱土层,无振动和噪音。静力压桩施工步骤静力压桩施工步骤(1)桩机就位)桩机就位(2 2)桩机调水平)桩机调水平(3 3)吊桩、桩就位)吊桩、桩就位(4 4)桩身垂直度调整)桩身垂直度调整(5 5)压入第一节桩)压入第一节桩(6 6)两节桩的焊接)两节桩的焊接(7 7)按试桩报告控制标准终压)按试桩报告控制标准终压活动压梁活动压梁油压表油压表桩帽桩帽上段桩上段桩上段桩锚筋上段桩锚筋下段桩下段桩加压重物加压重物底盘底盘轨道轨道导笼口导笼口操作平台操作平台卷扬机卷扬机加压钢丝加压钢丝绳滑轮组绳滑轮组
15、桩架导向笼桩架导向笼静力压桩机静力压桩机构造原理图构造原理图2.2.3 2.2.3 钢筋混凝土灌注钢筋混凝土灌注桩施工桩施工4灌注桩:灌注桩:是直接在施工现场的桩位上成孔,是直接在施工现场的桩位上成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。4优缺点:优缺点:与预制桩相比,具有施工噪声低,振与预制桩相比,具有施工噪声低,振动小、挤土影响小、无需接桩等动小、挤土影响小、无需接桩等优点优点。但但成桩工艺复杂,施工速度较慢,质量影响成桩工艺复杂,施工速度较慢,质量影响因素较多。因素较多。第三节第三节 灌注桩施工灌注桩施工2.2.3 2.2.3 钢筋混凝土灌注钢筋混
16、凝土灌注桩施工桩施工灌注桩灌注桩分类(分类(按成孔方法按成孔方法)(1)钻孔灌注桩)钻孔灌注桩(2)沉管灌注桩)沉管灌注桩(3)人工挖孔灌注桩)人工挖孔灌注桩(4)钻扩或爆扩成孔灌注桩钻扩或爆扩成孔灌注桩 等等4一、一、钻孔灌注桩:钻孔灌注桩:4 施工无振动施工无振动无噪音,无噪音,但比同径预制桩承载低、沉降大但比同径预制桩承载低、沉降大。4(一)干作业成孔灌注桩(一)干作业成孔灌注桩4(用于地下水位以上、无地下水或已降水,土质较好)(用于地下水位以上、无地下水或已降水,土质较好)41 1、成孔机械、成孔机械:4 螺旋钻螺旋钻长长:钻杆长:钻杆长10m以上以上,400600 4 短短:钻杆长:
17、钻杆长35m,3003004004 钻扩机钻扩机:钻孔径:钻孔径8001200,扩孔径可达,扩孔径可达3.5m全叶螺旋钻机图全叶螺旋钻机图1-导向滑轮;导向滑轮;2-钢丝绳;钢丝绳;3-龙门导架;龙门导架;4-动力箱;动力箱;5-千斤顶支腿;千斤顶支腿;6-螺旋钻杆螺旋钻杆 步履式螺旋钻机步履式螺旋钻机2、螺旋钻孔机成桩螺旋钻孔机成桩施工工艺顺序施工工艺顺序 平整场地,挖排水沟平整场地,挖排水沟定桩位定桩位钻机对位、校钻机对位、校垂直垂直开钻出土开钻出土清孔清孔检查垂直度及虚土情况检查垂直度及虚土情况放钢筋骨架放钢筋骨架浇混凝土浇混凝土。钻孔钻孔放入钢筋骨架放入钢筋骨架浇筑混凝土浇筑混凝土清孔
18、清孔 3.施工要点施工要点 土质差、有振动、间距小时,间隔钻孔制作;土质差、有振动、间距小时,间隔钻孔制作;软塑土层、含水量大用疏纹叶片钻杆;软塑土层、含水量大用疏纹叶片钻杆;可塑、硬塑粘土,含水量较小的砂土用密纹叶可塑、硬塑粘土,含水量较小的砂土用密纹叶片钻杆;片钻杆;及时灌注混凝土,防止孔壁坍塌;及时灌注混凝土,防止孔壁坍塌;浇混凝土时放护筒,混凝土坍落度浇混凝土时放护筒,混凝土坍落度59cm,每每层浇筑高度层浇筑高度 1.5m。4.质量要求质量要求 偏差要求偏差要求:位置偏差:位置偏差 70150mm;垂直度偏差垂直度偏差 1 孔底虚土厚度孔底虚土厚度:端承桩端承桩 50mm;摩擦桩摩擦
19、桩 150mm。(成孔后原位空转清土)(成孔后原位空转清土)避免出现缩径和断桩避免出现缩径和断桩 (可采用钻孔压浆成桩法)(可采用钻孔压浆成桩法)(二)泥浆护壁成孔(二)泥浆护壁成孔(用于有地下水)(用于有地下水)4特点:特点:钻头回转切削钻头回转切削;泥浆循环排土;泥浆循环排土;泥浆保护孔壁泥浆保护孔壁;湿作业、地面泥泞。湿作业、地面泥泞。4应用条件:应用条件:地下水位较高的硬粘土或软石地下水位较高的硬粘土或软石 1m,深度深度2030m 多用于高层建筑多用于高层建筑潜水钻机图潜水钻机图1-钻头;钻头;2-潜水钻机;潜水钻机;3-电缆;电缆;4-护筒;护筒;5-水管;水管;6-滚轮;滚轮;7
20、-钻杆;钻杆;8-电缆盘;电缆盘;9、10-卷扬机;卷扬机;11-电压表;电压表;12-开关开关 平整场地、挖排水沟平整场地、挖排水沟定桩位定桩位埋护筒埋护筒配泥浆配泥浆钻孔、灌泥浆钻孔、灌泥浆清孔清孔放钢筋骨架放钢筋骨架水下灌注混凝土水下灌注混凝土。4施工工艺顺序:施工工艺顺序:(1)埋设护筒)埋设护筒用用48mm厚的钢板制作,内径大于钻头直厚的钢板制作,内径大于钻头直径径100mm,埋入深度一般埋入深度一般11.5m。起定位、起定位、保护孔口、存储泥浆的作用。保护孔口、存储泥浆的作用。护筒中心与桩位中心的偏差不得大于护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。在护筒顶部应开设在护筒顶部应开设
21、12 个溢浆口。施工期间个溢浆口。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m 以上。以上。泥浆比重泥浆比重1.1左右(粘土时可自造),左右(粘土时可自造),随钻随灌,保持高于水位面;随钻随灌,保持高于水位面;(2)配制泥浆)配制泥浆 利用泥浆循环来利用泥浆循环来排渣清孔。排渣清孔。清除孔底沉清除孔底沉渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承载能力。载能力。4(3)泥浆循环排渣泥浆循环排渣:正循环:适合小直径孔(正循环:适合小直径孔(0.8m)砂石泵砂石泵钻头钻头新泥浆流向新泥浆流向沉淀池沉淀池水龙头水龙头钻杆钻杆钻机回转钻机
22、回转装置装置泥浆循泥浆循环方向环方向4 通过泵吸或射流抽吸,通过泵吸或射流抽吸,或送入压缩空气,或送入压缩空气,使钻杆使钻杆内腔形成负压与充气液桩内腔形成负压与充气液桩形成压差,形成压差,使经过钻杆与使经过钻杆与孔壁间的环空间隙流向孔孔壁间的环空间隙流向孔底的泥浆底的泥浆,携带钻头切削,携带钻头切削下来的钻屑,由钻杆内腔下来的钻屑,由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。高速返回地面泥浆池。由于泥浆上返速度快,由于泥浆上返速度快,排渣能力强,成孔效率高,排渣能力强,成孔效率高,排渣能力强,成孔质量好。排渣能力强,成孔质量好。(4)放钢筋骨架、水下灌注砼)放钢筋骨架、水下灌注砼 验孔后方可灌注砼。验孔后方
23、可灌注砼。验孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况;孔道情况;泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔灌注混凝土灌注混凝土是在水中或泥浆是在水中或泥浆中进行的,故称为中进行的,故称为浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土。水下灌注混凝土的施工水下灌注混凝土的施工程序程序是:安设导管是:安设导管设隔水栓使其设隔水栓使其与导管内面贴紧并用铁丝悬吊在导管下口与导管内面贴紧并用铁丝悬吊在导管下口灌注首批混凝土灌注首批混凝土剪断铁丝使隔水栓下落剪断铁丝使隔水栓下落连续灌注混凝土,提升导管连续灌注混凝土,提升导管拔出护拔出护筒。筒。图图2-22 导管插入深度不同时混凝土拌合物的扩散情况导管插
24、入深度不同时混凝土拌合物的扩散情况(a)插入深度不够时;插入深度不够时;(b)正常深度时正常深度时水下灌注要求水下灌注要求:4混凝土混凝土C20,坍落度坍落度1622cm,骨料粒径骨料粒径30mm;4导管最大外径比钢筋笼内径小导管最大外径比钢筋笼内径小100以上;以上;4钢筋的混凝土保护层厚度钢筋的混凝土保护层厚度50mm(混凝土垫混凝土垫块);块);4提管时保证混凝土埋入提管时保证混凝土埋入1m。二、二、沉管灌注桩沉管灌注桩41.特点:特点:能在土质很差,地下水位很高时施工能在土质很差,地下水位很高时施工42.施工方法:施工方法:锤击沉入锤击沉入钢管法钢管法 振动沉入振动沉入钢管法钢管法43
25、.工艺顺序:工艺顺序:4 桩靴、钢管就位桩靴、钢管就位沉管沉管检查管内有无砂、检查管内有无砂、水水放入钢筋骨架放入钢筋骨架浇灌混凝土、提管。浇灌混凝土、提管。就位就位沉入沉入浇筑浇筑成型成型边拔边浇边拔边浇放入钢筋笼放入钢筋笼继续浇筑继续浇筑4 4.要点:要点:4 防止钢管内进入泥浆、水;防止钢管内进入泥浆、水;4 灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动4 防止缩径、断桩及吊脚桩;计算充盈系数防止缩径、断桩及吊脚桩;计算充盈系数。钢筋混凝土桩尖钢筋混凝土桩尖钢管活瓣桩尖钢管活瓣桩尖45.提高桩承载力的方法提高桩承载力的方法4 锤击沉管灌注桩:锤击沉管灌
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