《土木工程施工》課件 地基處理與樁基礎(chǔ)工程

地基處理與樁基礎(chǔ)工程,第一節(jié) 地基處理 地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，對地基進(jìn)行必要的加固或改良，提高地基土的承載力，保證地基穩(wěn)定，減少房屋的沉降或不均勻沉降，消除濕陷性黃土的濕陷性，提高抗液化能力等。 常用的人工地基處理方法有換土墊層法、重錘表層夯實、強(qiáng)夯、振沖、砂樁擠密、深層攪拌、堆載預(yù)壓、化學(xué)加固等方法。,1、 適用：當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用換土墊層法來處理軟弱地基。 2、方法：換土墊層法是先將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后回填強(qiáng)度較高、壓縮性較低、并且沒有侵蝕性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、礦渣等，再分層夯實后作為地基的持力層。 3、換土墊層按其回填的材料可分為灰土墊層、砂墊層、碎(砂)石墊層等。,一）換土墊層法,圖1 地基用換填法處理,1)灰土墊層： 灰土墊層是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，用按一定體積比配合的石灰和粘性土拌合均勻后，在最優(yōu)含水率情況下分層回填夯實或壓實而成。適用于地下水位較低，基槽經(jīng)常處于較干燥狀態(tài)下的一般粘性土地基的加固。 2)砂墊層和砂石墊層： 砂墊層和砂石墊層是將基礎(chǔ)下面一定厚度軟弱土層挖除，然后用強(qiáng)度較高的砂或碎石等回填，并經(jīng)分層夯實至密實，作為地基的持力層，以起到提高地基承載力、減少沉降、加速軟弱土層排水固結(jié)、防止凍脹和消除膨脹土的脹縮等作用。,1)重錘夯實法： 重錘夯實是用起重機(jī)械將夯錘提升到一定高度后，利用自由下落時的沖擊能重復(fù)夯打擊實基土表面，使其形成一層比較密實的硬殼層，從而使地基得到加固。適用于處理高于地下水位0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土地基的加固處理。 2)強(qiáng)夯法： 強(qiáng)夯法是用起重機(jī)械將重錘(一般830t)吊起從高處(一般630m)自由落下，對地基反復(fù)進(jìn)行強(qiáng)力夯實的地基處理方法。適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粘性土、粉土、濕陷性黃土及填土地基等的深層加固。強(qiáng)夯所產(chǎn)生的振動和噪聲很大，對周圍建筑物和其他設(shè)施有影響，在城市中心不宜采用。,二）夯實法,1)灰土擠密樁： 灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中，側(cè)向擠密土體形成樁孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填2:8或3:7灰土并夯實而成，與樁間土共同組成復(fù)合地基以承受上部荷載。 適用于處理地下水位以上、天然含水量1225、厚度515m的素填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基等。,三）擠密樁施工法,2)砂石樁： 砂樁和砂石樁統(tǒng)稱砂石樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂或砂卵石(或礫石、碎石)擠壓入土孔中，形成大直徑的由砂或砂卵(碎)石所構(gòu)成的密實樁體。適用于擠密松散砂土、素填土和雜填土等地基，起到擠密周圍土層、增加地基承載力的作用。,3)水泥粉煤灰碎石樁： 水泥粉煤灰碎石樁(Cement Fly-ash Graval Pile)簡稱CFG樁，是近年發(fā)展起來的處理軟弱地基的一種新方法。它是在碎石樁的基礎(chǔ)上摻入適量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定強(qiáng)度的樁體。,為了使樁共同工作，變形協(xié)調(diào)，基礎(chǔ)下面要設(shè)置一定厚度的砂石料墊層使地基土能夠有效的分擔(dān)外荷載，墊層厚度一般為100300mm。,1)振沖法： 振沖法，又稱振動水沖法，是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動潛水電機(jī)帶動偏心塊，使振沖器產(chǎn)生高頻振動，同時開動水泵，通過噴嘴噴射高壓水流成孔，然后分批填以砂石骨料，借振沖器的水平及垂直振動，振密填料，形成的砂石樁體與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，以提高地基的承載力，減少地基的沉降和沉降差的一種快速、經(jīng)濟(jì)有效的加固方法。 振沖樁適用于加固松散的砂土地基。,四）深層密實法,2)深層攪拌法 深層攪拌法是利用水泥漿做固化劑，采用深層攪拌機(jī)在地基深部就地將軟土和固化劑充分拌合，利用固化劑和軟土發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使之凝結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性好和較高強(qiáng)度的水泥加固體，與天然地基形成復(fù)合地基。 深層攪拌法適于加固較深、較厚的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和承載力不大于0.12 MPa的飽和粘土和軟粘土、沼澤地帶的泥炭土等地基。,砂井堆載預(yù)壓 是在含飽和水的軟土或雜填土地基中用鋼管打孔，灌砂設(shè)置一群排水砂樁(井)作為豎向排水通道，并在樁頂鋪設(shè)砂墊層作為水平排水通道，先在砂墊層上分期加荷預(yù)壓，使土中孔隙水不斷通過砂井上升至砂墊層，排出地表，從而在建筑物施工之前，地基土大部分先期排水固結(jié)，減少了建筑物沉降，提高了地基的穩(wěn)定性。 適用于處理深厚軟土和沖填土地基，多用于處理機(jī)場跑道、水工結(jié)構(gòu)、道路、路堤、碼頭、岸坡等工程地基，對于泥炭等有機(jī)質(zhì)沉積地基則不適用。,五）預(yù)壓法砂井堆載預(yù)壓法,圖5 砂井排水加固地基,第二節(jié) 樁基礎(chǔ)工程,一 樁基概述 一）樁的作用 1 將建筑物上部荷載直接 傳到深層的持力層； 2 使軟土擠密減少建筑物的沉降； 3 減少土的開挖量，土壁支撐和 排水設(shè)施等。,二）樁的分類 1 根據(jù) 受力的不同 1）端承樁： 力主要由樁端承受 2）摩擦樁： 力由樁與其周圍土的 摩擦力來承受。 2 按制作方式： 1）預(yù)制樁 2）灌注樁 3 按樁的材料： 1）木樁； 2）鋼樁； 3）砼樁； 4）鋼筋砼樁； 5）砂樁； 6）灰土樁 等,二 鋼筋砼樁預(yù)制樁的施工 一）樁的預(yù)制 1 制作 1）鋼筋骨架的形成 主筋 箍筋之間應(yīng)焊接或綁扎好；主筋采用對焊或搭接焊，接頭錯開50%，樁的頂部應(yīng)加鋼筋網(wǎng)片，樁尖應(yīng)加一根鋼筋外露50100mm，以起導(dǎo)向作用（如下圖示）,2）制作 （1）方法 ： 并列法； 間隔法；重疊法；翻模法。 （2）注意問題： 砼必須一次澆注完畢，養(yǎng)護(hù)不得少于7天，表面應(yīng)平整不出現(xiàn)蜂窩麻面掉角，尺寸應(yīng)符和設(shè)計要求。,間隔法,并列法,重疊法,2 樁的起吊及運(yùn)輸 1）起吊 強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計70%后才能起吊，達(dá)到100%后才能運(yùn)輸。 2）起吊點的確定 利用正負(fù)彎矩相等的原則確定 一點吊,二點吊 三點吊 L 為樁的長度,二）樁的打入 1、 打樁的準(zhǔn)備工作 1）打樁前應(yīng)作好場地的清理和平整工作。 2）放線確定樁位。 2、 打樁順序的確定 1）由于樁入土后對其周圍的土體有擠壓作用，對打樁身和周圍建筑物有影響，所以應(yīng)確定打樁的順序。 2）常見的幾種打樁順序及其對土體的影響 （1）自一邊向另一邊走排打,（2）自中央向周邊打 （3）分段打 3 、打樁 1） 打樁的方法及設(shè)備 （1）方法 ：錘擊沉樁，震動沉樁，靜力壓樁，水沖沉樁 （2）錘擊沉樁 樁錘 ：落錘，氣錘，柴油錘，震動錘,樁架 作用是吊樁就位，固定樁位，承受樁錘和樁的重量，在打樁的過程中引導(dǎo)錘和樁的方向，并保證樁錘能沿著所要求的方向沖擊樁體。,2）打樁工藝 （1） 吊樁就位 樁架就位 樁就位（樁尖對位） 套樁帽 落錘。 （2）打樁 先用小落距（0.50.8m)輕擊，使樁入土約12米后檢查樁尖，若不發(fā)生偏移，增大落距，進(jìn)入正常的打樁。 打樁中注意以下現(xiàn)象 A 樁錘的回彈情況； B 貫入度的變化； C 樁頂是否有打壞或打斜的現(xiàn)象； D 送樁； 接樁，截樁。 3）打樁質(zhì)量控制 （1）滿足最后貫入度的要求（對端承樁重點控制） （2）樁尖入土應(yīng)達(dá)到設(shè)計的標(biāo)高（對摩擦樁重點控制） （3）樁的平面位置及垂直度的偏差應(yīng)在容許范圍內(nèi),案例:打樁,該工地位于漢口京漢大道公安路口。據(jù)施工人員講，當(dāng)日凌晨6時許一 臺打樁機(jī)在鉆孔時突然遇到硬物的阻力。挖出后不禁嚇出一身冷汗 ，硬物竟是半人多高的大炸彈。 拆彈專家介紹，這是一枚未爆的航空炸彈，重約200磅，引爆裝置已脫落。該地段原是老漢口的鐵路運(yùn)輸線，可能是當(dāng)年日軍炸鐵路時空投的。,案例:2004.10.7日上午，在漢口某建筑工地上，打樁挖出一枚長約1米的大型炸彈。,平面偏差不得大于100150mm，垂直度 1%樁長或不超過1/3 1個樁徑或邊長。 （4）驗收樁基時應(yīng)交的資料 樁位測量放線圖；工程地質(zhì)報告；材料實驗記錄；樁的制作與打入記錄；樁位竣工平面圖；樁的實驗報告。,三）靜力壓樁法,1)靜力壓樁的施工一般采取分段壓入，逐段接長的方法。 施工程序為：測量定位壓樁機(jī)就位吊樁插樁樁身對中調(diào)直靜壓沉樁接樁再靜壓沉樁終止壓樁切割樁頭。,2)壓樁時，用起重機(jī)將預(yù)制樁吊運(yùn)或用汽車運(yùn)至樁機(jī)附近，再利用樁機(jī)自身設(shè)置的起重機(jī)將其吊入夾持器中，夾持油缸將樁從側(cè)面夾緊，即可開動壓樁油缸。先將樁壓入土中1m左右后停止，矯正樁在互相垂直的兩個方向的垂直度后，壓樁油缸繼續(xù)伸程動作，把樁壓入土層中。伸長完后，夾持油缸回程松夾，壓樁油缸回程。重復(fù)上述動作，可實現(xiàn)連續(xù)壓樁操作，直至把樁壓入預(yù)定深度土層中。,圖 靜力壓樁 1活動壓梁；2油壓表；2樁帽；4上段樁；5下段樁；6加壓滑輪組；7樁架；8加重物倉；9卷揚(yáng)機(jī)；10底盤；11-軌道,3)壓同一根(節(jié))樁時應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。 4)在壓樁過程中要認(rèn)真記錄樁入土深度和壓力表讀數(shù)的關(guān)系， 以判斷樁的質(zhì)量及承載力。 5)當(dāng)壓力表數(shù)值達(dá)到預(yù)先規(guī)定值，便可停止壓樁。,三、砼灌注樁施工 一）特點（與預(yù)制樁相比較） 1 樁在一定范圍內(nèi)可任意取定，可作成直徑大深度深的樁，承載力高。 2 施工中對周圍環(huán)境影響小。 3 施工中，操作要求嚴(yán)格，質(zhì)量控制難度大，施工周期長。 二）分類（按成孔方法） 1 鉆孔灌注樁 2 人工挖孔灌注樁 3 沉管灌注樁 4 鉆擴(kuò)或爆擴(kuò)灌注樁,三） 鉆孔灌注樁施工 1 機(jī)械的選擇 螺旋鉆機(jī)： 用于地下水位以上，直徑 300500mm最大直徑可達(dá)800，深812m。,潛水鉆機(jī)： 一般條件下都可使用，直徑一般 1000， 深度可達(dá)2030m，最深可達(dá)50m。,圖6 干作業(yè)成孔機(jī)成樁工藝 （a）螺栓鉆機(jī)成樁工藝；（b）空轉(zhuǎn)清土；（c）放入鋼筋骨架；（d）灌注混凝土,2 施工工藝 1）埋設(shè)護(hù)筒：用48mm厚的鋼板制作，埋入深度一般11.5m。作用：定位保護(hù)孔口，存儲泥漿使其高于地下水位。 2）泥漿護(hù)壁鉆孔： 泥漿 相對密度1.11.15,主要作用:護(hù)壁防止塌孔,攜渣,潤滑鉆頭降低發(fā)熱。 3）清孔 ：端承樁沉渣<50mm，兩者兼有<100mm，摩擦樁<300mm。 4）落放鋼筋骨架 5） 澆注混凝土： 一般采用導(dǎo)管法，混凝土應(yīng)連續(xù)澆注，保證導(dǎo)管始終埋在混凝土中，同時應(yīng)留試塊 。,施工過程示意圖,3 施工中常見的問題 1）護(hù)筒冒水 2）鉆孔傾斜 3）孔壁塌陷和緊縮 4）夾層或軟弱層。 四）人工挖孔灌注樁 1 特點 單樁承載力高，受力性能好。設(shè)備簡單，現(xiàn)場干凈，可多目標(biāo)施工，噪音少，質(zhì)量易保證。 2 施工機(jī)具 電動葫蘆，提土桶，潛水泵，鼓風(fēng)機(jī)和輸風(fēng)管，照明設(shè)施，對講機(jī)點鈴等 。 3 施工工藝 1）放線定樁位；,圖8 人工挖孔樁示意圖 1-護(hù)壁；2主筋；3-箍筋；4地梁；5-樁帽,2） 開挖樁孔：分段開挖，一般取0.51米一段； 3）支設(shè)護(hù)壁模板； 4）澆注護(hù)壁混凝土：第一段高出地面150200mm，起護(hù)壁與防水的雙重作用； 5）拆除模板繼續(xù)下段施工； 6）清孔與驗孔； 7）落放鋼筋； 8）澆注混凝土。,分段開挖成孔,4 施工中應(yīng)注意的事項 1）保證成孔的質(zhì)量：平面位置，垂直度，孔徑，孔底層情況； 2）防止土壁坍塌及流砂事故； 3）保證鋼筋的保護(hù)層及混凝土的澆注質(zhì)量； 4）必須制訂切實可行的安全措施。,五）套管成孔灌注樁 1 含義：用錘擊或振動的方法，將帶有預(yù)制混凝土樁尖或鋼活瓣樁尖的鋼套管沉入土中，待沉到規(guī)定的深度后，立即在管中澆注混凝土，隨后拔出鋼套管，并利用拔管時的沖擊或振動使混凝土搗實而形成的樁，故又稱沉管或打拔灌注樁,2特點：1）施工設(shè)備簡單，樁長可隨實際地質(zhì)條件確定，經(jīng)濟(jì)效果也好，有地下水流砂淤泥土的條件優(yōu)先使用 2）單樁承載能力低，在軟土中易產(chǎn)生頸縮，施工過程中有擠土振動和噪音,分類：錘擊沉管灌注樁，振動沉管灌注樁,預(yù)制樁靴,活瓣樁靴,4 錘擊沉管灌注樁施工 1）工藝過程： 安裝架 樁架就位 沉鋼套管 吊鋼筋籠 澆砼 拔管 2）沉管的幾種方法 單打法 復(fù)打法 反插法 3)砼的質(zhì)量要求 坍落度80100mm，當(dāng)小于40mm時應(yīng)分層搗實,4）施工中常見的問題及處理方 （1）有隔層： 原因：由于管徑小，砼骨料大，和易性差拔管速度過快造成 措施：控制砼的坍落度57cm骨料直徑3cm，拔管速度2m/min （2）斷樁： 原因：樁中心距過近，打鄰近樁時受擠壓，隆起產(chǎn)生上拔力。軟硬土層中間傳遞水平變形大小不同，產(chǎn)生水平剪力，砼終凝不久受振動。 處理：應(yīng)將斷樁拔出，增大面積，加箍后重澆砼，施工中采用跳打法或相隔一定的技術(shù)間歇后打鄰樁,（3）瓶頸樁： 在含水率較大的軟土層中沉管時，土受擠壓便產(chǎn)生很高的空隙水壓力，拔管后一旦出現(xiàn)壓力大于空氣側(cè)壓力，出現(xiàn)瓶頸現(xiàn)象 （4）吊腳樁：一旦發(fā)生應(yīng)填砂重打 處理吊腳樁的措施： 施工前應(yīng)嚴(yán)格檢查樁尖的質(zhì)量；澆砼拔管前用吊錘檢查樁尖是否介入鋼管，出現(xiàn)吊腳樁后立即拔出鋼管 填砂后再出現(xiàn)沉管，也可用復(fù)打或反插法處理 （ 5）樁尖進(jìn)水進(jìn)泥,本章小結(jié) 樁的分類; 預(yù)制樁的制作,起吊； 預(yù)制樁的施工工藝及質(zhì)量保證措施； 鉆孔灌注樁的施工工藝及質(zhì)量保證措施； 人工挖孔灌注樁的施工工藝及安全措施。 地基處理的方法。,