绪论土方桩专题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,绪 论,一、建筑业及建筑工程施工的特点,建筑业是一个古老的行业。提供了人类“衣、食、住、行”四大基本需求中的“住”，也是实现“衣、食、行”的先导产业。及至现代，建筑业更成为社会进步的标志性产业。,建筑工程施工的特点：,（1）建筑物的单件性决定了建筑施工没有固定不变的模式；,（2）建筑物的固定性决定了建筑施工的基本原则应因地制宜；,（3）建筑物体型庞大，建筑施工必须把握施工方案多样性,二、建筑施工技术课的研究对象、任务和学习方法,研究的主要内容是：建筑工程中主要工种工程施工的工艺原理和施工方法，和保证工程质量和施工安全的技术措施。,使建筑施工做到技术和经济的统一。,学习坚持理论联系实际的学习方法。,三、现代建筑工程施工技术发展概述,基础工程施工技术,上部结构施工技术,四、对我国当前施工技术水平的认识,劳动效率低，还是一个劳动密集型的产业。,现代高科技含量较低。,专项施工技术的专业化程度低。,中央电视台新台址“力与美的雕塑”,第一章,土方工程,土方工程主要包括土（或石）的挖掘、填筑和运输等施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。,常见的土方工程有场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土及基坑回填等。,土方工程施工的特点是：面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂。,第一节,土的分类与性质,一、土的分类与工地鉴别方法,根据,土的开挖难易程度,，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等,八类,。,普氏分类：,二、土的工程性质,土的含水量,土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示。,式中 m,1,含水状态时土的质量（kg）；,m,2,烘干后土的质量（kg）；,m,w,土中水的质量（kg）；,m,s,固体颗粒的质量（kg）,。,土的可松性自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积,土的可松性用,可松性系数,表示,Ks土的最初可松性系数；,Ks土的最终可松性系数；,土的渗透性,指土体被水透过的性质,达西 定律,第二节 土方量计算,一、场地平整土方量计算,（一）场地设计标高的确定,选择设计标高时，需考虑以下因素：,满足生产工艺和运输的要求；,尽量利用地形，以减小挖填土方量；,场地内的挖方、填方尽量平衡且土方量最小；,场内要有一定的泄水坡度（i2%），以满足排水的要求；,考虑最高洪水水位的要求；,满足市政道路与规划的要求。,1初步确定场地设计标高H,0,初步确定场地设计标高是根据场地,挖填土方量平衡,的原则进行,式中：N场地中方格的个数；,H1一个方格仅有的角点标高（m）；,H2两个方格共有的角点标高（m）；,H3三个方格共有的角点标高（m）；,H4四个方格共有的角点标高（m）。,2.场地设计标高H,0,的调整H,n,H,0,系一理论值，需要考虑以下因素,调整,：,土的可松性的影响；,泄水坡度的影响；,设计标高以上的填方工程，或者设计标高以下的挖方工程；,将部分挖方就近弃于场外，或部分填方就近取于场外；,(二)场地平整土方量的计算,对于,地形较平坦,地区，一般采用,方格网法,1计算场地各方格角点的施工高度,h,n,=H,n,H,n,式中：h,n,角点施工高度，“+”为填，“-”为挖；,H,n,角点的设计标高；,H,n,角点的自然标高。,2确定“零线”,“零线”是方格网中的挖填分界线,3计算方格挖填土方量,按“四方棱柱体法”计算,全挖（或全填）,两挖两填,挖方部分土方量为：填方部分土方量为：,三个角点为挖，另一角点为填,挖方量,填方量,4计算边坡土方量,土方边坡一般用边坡坡度和边坡坡度系数表示。,式中：m边坡坡度系数，m=b/h。,场地边坡平面图,三角棱锥体边坡体积,式中：L,1,边坡的长度；A,1,边坡的端面积,三角棱柱体边坡体积,两端横断面面积相差不大时：,两端横断面面积相差很大时：,式中：L,4,边坡的长度；,A,1,、A,2,、A,0,边坡两端及中部横断面面积。,5计算土方总量,将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,二、基坑（槽）、管沟土方量计算,（一）基坑土方量的计算,式中 H基坑挖深(m)；,A1、A2基坑上、下两底面积(m,2,)；,A0基坑中截面的面积(m,2,)。,基槽、管沟土方量的计算,式中 L,i,第i段的长度（m）；,A,i1,、A,i2,分别为第i段两端部的截面面积（m,2,）；,A,i0,第i段中截面面积（m,2,）。,第三节,基坑（槽）降水,一、明排水法,排水沟；集水井；,抽水泵（主要性能有流量、扬程和功率等）,明沟排水法使用条件：,适用,水流较大的粗粒土层,的排水、降水，可以用于,渗水量较小的粘性土层,降水。但,不适宜于细砂土和粉砂土层,。,二、流砂及其防治,当基坑（槽）挖土到达地下水位以下，而土质是细砂或粉砂，又采用明沟排水法时，坑（槽）底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为,流砂,。,（一）动水压力,静力平衡方程,（二）流砂产生的原因,当动水压力等于或大于土的浸水容重时，即：,则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒随渗流的水一起流入基坑（槽），即发生流砂现象。,当地下水位越高，坑（槽）内外水位差愈大时，动水压力愈大，愈容易发生流砂现象。,具备下列性质的土，有可能发生流砂现象。,土的颗粒组成中，粘粒含量小于10，粉粒（颗粒为0.005mm0.05mm）含量大于75；,颗粒级配中，土的不均匀系数小于5；,土的天然孔隙比大于43；,土的天然含水量大于30。,在可能发生流砂的土质处，基坑（槽）挖深超过地下水位线0.5m左右，就会发生流砂现象。,（三）流砂的防治,防止流砂的途径：,1）减小或平衡动水压力,2）改变动水压力的方向，设法使动水压力的方向向下,3）截断地下水流,其具体措施如下：,1）在枯水期施工,2）打板桩法,3）水下挖土法,4）地下连续墙、地下连续灌注桩,5）人工降低地下水位,三、人工降低地下水位,人工降低地下水位的方法有：,轻型井点,喷射井点,电渗井点,管井井点（大口井）,渗井,重点介绍,轻型井点的理论和大口井的成功经验,（一）轻型井点,1.轻型井点设备,轻型井点设备主要包括：,井点管,滤管,集水总管,抽水设备（,真空泵与射流泵）,真空泵轻型井点（主机由真空泵、离心水泵和水气分离器组成）,射流泵轻型井点（主机由射流泵、离心泵、循环水箱等组成）,2.轻型井点布置,（1）平面布置,单排井点：当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低值不大于6m时,双排井点：如基坑宽度大于6m或土质不良，渗透系数较大时,环形井点：当基坑面积较大（L/B5，降水深度S5m,坑宽B小于2倍的抽水影响半径R）时,（2）高程布置,井点管的埋置深度H（不包括滤管）,式中 H,1,井点管埋设面至基坑（槽）底的距离（m）；,h基坑（槽）底面至降低后地下水位的距离，,一般为0.5m1.0m；,I 地下水降落坡度，环形、双侧井点为1/10，,单排井点为1/4；,L井点管至基坑（槽）中心的水平距离（单排井点为井点管至基坑（槽）另一侧的水平距离,3.轻型井点计算,（1）井点系统涌水量的计算,水井种类：,承压井和无压井,完整井和非完整井,无压完整井井点系统总涌水量计算,式中：,Q井点系统的涌水量（m,3,/d）；,K含水层渗透系数（m/d）；,H潜水含水层厚度（m）；,S水位降低值（m）；,R抽水影响半径（m），,r,0,环状井点系统的换算半径（m），,无压非完整井环形井点系统总涌水量计算,式中：,H,0,有效抽水影响深度（m）,R抽水影响半径（m）,（2）井点管数量与井距的确定,单根井点管的出水量q（m,3,/d）,式中 d滤管直径（内径）（m）；,l滤管长度（m）；,K土的渗透系数（m/d）,井点管数量n,井点管间距D（m）,（3）抽水设备的选择,真空泵的选用,干式真空泵常用的型号有W5、W6型，真空度最大可达1.010,5,Pa。总管长度小于100m时可选用W5型，总管长度小于120m可选用W6型。,离心泵的选用,一般采用单级离心泵，其型号根据流量、吸水扬程及总扬程而定。,射流器的选用,射流器常用型号有QJD45、QJD60、QJD90、JS-45，根据基坑（槽）的涌水量及总管、井点管根数确定射流器的大小和台数。,4.轻型井点安装,轻型井点的安装程序是：,先挖井点沟槽、排放总管，,再冲孔沉设井点管，,用弯联管将井点管与总管接通，,最后安装抽水设备，,进行试抽、检查、修整后正常使用。,井点管的埋设过程：制孔和埋管。,井点管的,制孔,有三种方法：,射水法,冲孔或钻孔法,套管法,井点管的,埋管,：,在井点管与孔壁之间填灌砂滤层和封口，以防孔壁塌土。,5.轻型井点使用,试抽,连续抽水，细水长流,“先大后小，先混后清”,检查有无堵塞“死井”,6.轻型井点降水设计实例,（二）喷射井点,设备主要有：,喷射井点：喷射器由喷嘴、混合室、扩散室等组成,高压水泵（或空气压缩机）,管路,适用：K=350m/d的砂土最有效，在K=0.13m/d的粉砂、淤泥质土中效果也显著。降水深度可达8m20m,（三）电渗井点,以原有的井点管（轻型井点或喷射井点）本身作为,阴极,，沿基坑（槽）外围布置；以钢管（,50mm75mm）或钢筋（,25mm 以上）作,阳极,，埋在井点管内侧,通入直流电后带负电荷的土颗粒自阴极向阳极移动（即,电泳现象,），使土体固结；带正电荷的孔隙水自阳极向阴级移动（即,电渗现象,）,工作电压,不宜大于60V，土中通电时的,电流密度,宜为0.5A/m,2,1.0A/m,2,适用：土的渗透系数很小（K0.1m/d）,（四）管井井点（又称大口径井点）,1.管井井点系统主要设备,滤水井管,吸水管,水泵,2.管井布置及埋设,每隔10m50m设置一口井,3.井管的拔出,可拔出重复使用,第四节 土方机械化施工,一、土方施工前的准备工作,场地清理,地面水排除,修好临时设施及供水、供电、供压缩空气管线，并试水、试电、试气,修建运输道路,作好设备运转,编制土方工程施工作业计划,二、土方边坡与土壁支护,（一）放坡开挖,1.放坡的形式,2.影响土方边坡稳定的因素,土体内抗剪强度降低,土体所受剪应力增加,3.放坡坡度及安全保证措施,放坡起点深度,放坡最陡坡度,（二）土壁支护,由,围护结构,和,撑锚结构,两部分组成。,围护结构为垂直受力部分，主要承担土压力、水压力、边坡上的荷载，并将这些荷载传递到撑锚结构。,撑锚结构为水平部分，除承受围护结构传递来的荷载外，还要承受施工荷载（如施工机具、堆放的材料、堆土等）和自重。,三、土方机械开挖,1.推土机,推土机由动力机械和工作部件两部分组成,推土机行走方式有轮胎式和履带式两种，铲刀的操纵机构有索式和油压式两种,适用于挖土深度不大的场地平整，铲除腐植土，并推到附近的弃土区；开挖深度不大于1.5m的基坑（槽）；回填基坑（槽）、管沟；推筑高度1.5m内的堤坝、路基；平整其它机械卸置的土堆；推送松散的硬土、岩石和冻土；配合铲运机、挖土机工作等；卸下铲刀还可牵引其它无动力的土方机械。,可推掘一四类土壤，对三四类土宜事先翻松。,推运距离宜在100m以内，以40m60m效率最高。,采用下坡推土、并列推土、分批集中一次推送、槽形推土等方法来提高生产效率。,2.铲运机,铲运机由牵引机械和铲斗组成。,按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分为液压操纵和机械操纵两种。,特点是能综合完成挖土、运土、平土或填土,常应用于,大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽以及填筑路基、堤坝等。,最宜于,铲运场地地形起伏不大、坡度在20以内的大面积场地，土的含水量不超过27的松土和普通土；,平均运距在1km以内特别在600m以内的挖运土方；,铲运机的开行路线：环行路线 和“8”字形路线,3.单斗挖土机,根据其工作装置的不同，分为正铲、反铲、抓铲和拉铲四种。,常用斗容量为0.5m,3,2.0m,3,。,根据操纵方式，分为液压传动和机械传动两种。,（1）正铲挖土机,工作特点是：“前进向上，强制切土”,宜于开挖停机平面以上一四类土壤。,正铲挖土机需与汽车配合完成挖运任务。,在开挖基坑（槽）及管沟时，要通过坡道进入地面以下挖土（坡道坡度为1:8左右），并要求停机面干燥,挖土和卸土的方式有以下两种：,正向挖土、侧向卸土正向挖土、后方卸土,正铲挖土机的工作面及开行通道,（2）反铲挖土机,工作特点是：“后退向下，强制切土”,用于开挖停机平面以下的一三类土,不需设置进出口通道,适用于开挖基坑、基槽和管沟，有地下水的土壤或泥泞土壤,开挖方式有沟端开行和沟侧开行两种,（3）拉铲挖土机,用于开挖停机面以下的一、二类土,常用于开挖大型基坑、沟槽和水下开挖等,（4）抓铲挖土机,可用以挖掘一、类二土,宜用于挖掘独立柱基的基坑、沉井及开挖面积较小、深度较大的沟槽或基坑，特别适宜于水下挖土。,四、填土与压实,（一）填筑要求,1.土料的选择,碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3）可用于表层下的填料；,含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；,碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方；,淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理使含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位；,含有水溶性硫酸盐大于5%的土，不能用作回填土；,冻土、膨胀性土等不应作为填方土料。,2.填土方法,填土应分层进行,同一填方工程应尽量采用同类土填筑，如不同时，应将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下,不能将各种土混杂一起填筑,（二）填土压实方法,碾压,平碾对砂土、粘性土均可压实，羊足碾适用于碾压粘性土,夯实,常用于夯实砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土,振动压实,主要用于非粘性土,（三）影响填方压实效果的主要因素,1.含水量的影响 2.压实功能的影响,3.铺土厚度的影响 4.压实遍数的影响,（四）填土压实的质量检查,压实系数,d,控制干密度,d max,最大干密度(试验室击实试验或计算求得),土的实际干密度,第二章 桩基础工程,桩的作用,是将上部建筑物的荷载传递到承载力较大的深处上层中；或使软弱土层挤密，以提高地基土的密实度及承载力。,适用条件,上部建筑物荷载比较大，而地基软弱，天然地基的承载能力、沉降量不能满足设计要求时，可采用桩基础。,桩的分类,桩按传力及作用性质不同分为端承桩和摩擦桩,桩按施工方法分为预制桩及灌注桩,第一节 钢筋混凝土预制桩施工,有,实心方桩,和,离心管桩,两种,实心桩为方形断面，边长一般为250550mm。,管桩是在工厂离心法成型的空心圆柱形预制桩，直径有400 500等几种。,桩长：一般在27m以内,混凝土强度等级：不宜低于C30,钢筋：对称配筋,一、桩的制作、起吊、运输和堆放,预制厂制作,施工现场露天就地预制：重叠生产（,4层）,隔离层,设计强度等级的30,起吊：达到设计强度等级的 70,绑扎点的数量和位置确定：正负弯矩相等,运输：达到设计强度等级的 100；随打随运,堆放：堆放层数,4层,二、锤击沉桩（打入桩）施工,利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中,（一）打桩机具及选择,1.桩锤,落锤锤重 ：515kN；自由落下,适用于普通粘土和含砾石较多的土,单动汽锤：15150kN；压力举锤，自由下落,双动汽锤：660kN；压力将锤上举和下冲,柴油锤：利用燃油爆炸产生的力推动活塞,1.2 60kN；导杆式和筒式,2.桩架,作用：吊桩、吊锤、打桩时引导桩身方向,桩架高度：,桩长+桩帽高度+桩锤高度+滑轮组高度,+起锤工作伸缩的余位高度（12m）,桩架形式：,多能桩架：沿轨道或滚杠行走移动,履带式桩架：装在履带式底盘上可自由行走,3.动力设备,电源,高压饱和蒸汽,压缩空气,柴油,（二）打桩前的准备工作,清除高空及地下障碍物、平整场地,材料机具准备及接通水、电源,打桩试验：试桩数量不得少于2根；,做好试桩记录,确定打桩顺序,当桩较密集时（桩中心距,4d）,当桩较稀疏时（桩中心距4d）,先大后小、先深后浅、先长后短,抄平放线、定桩位、设标尺,水准点数量不少于两个,（三）打桩施工,1.提锤吊桩,桩的垂直度偏差不得超过0.5,2.打桩,重锤低击；施工连续；送桩,3.打桩质量控制,贯入度、桩尖标高或入土深度,位置与垂直度偏差,（四）接桩及桩头处理,1、接桩,焊接接桩,法兰接桩,硫磺胶泥锚接桩,2、桩头处理,凿桩头,截桩,三、静力压桩施工,利用压桩机桩架自重和配重的静压力将预制桩逐节压入土中,适用于,软土地区城市中心或建筑物密集处以及精密工厂扩建工程等,四、振动沉桩施工,利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，改变排列组织、产生收缩和位移，使桩表面与土层间摩擦力减小，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中,适用于,在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩,五、水冲沉桩施工,在桩身旁侧安置几根与桩平行的射水管，下设喷嘴，管内通入高压水。在高压水流作用下，桩尖下土层被冲刷松软，减小桩身下沉的阻力，使桩在自重及桩锤作用下很快沉入土中。,适用于,砂质或松软的砾石土,第二节 混凝土灌注桩施工,施工现场桩位上成孔，然后在孔内安装钢筋骨架，浇筑混凝土成桩。,按成孔方法分为：,钻孔灌注桩,套管成孔灌注桩,挖孔灌注桩,爆扩成孔灌注桩,特点,节约钢筋、节省模板、施工方便、工期短、成本低；,施工质量要求严格，出现问题不易观测；,一、钻孔灌注桩施工,（一）干作业成孔灌注桩施工,成孔机械有螺旋钻机、钻扩机、洛阳铲等,适用于,地下水位以上的各种软硬土中成孔,螺旋钻机有,长杆螺旋式,（,10m）及,短杆螺旋式,（38m）,长杆螺旋钻,钻头外径,分别为400、500、600，,钻孔深度,分别为12m、10m和8m,在软塑土层中施工时，土的含水量大，应采用,疏纹叶片,；在可塑或硬塑的粘土中或在含水量较小的砂土中成孔时，应采用,密纹叶片,（二）泥浆护壁成孔灌注桩施工,适用：地下水位较高或土质较差（如淤泥、淤泥质土、砂土等）、容易塌孔时,施工工艺,1、埋设护筒,作用：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，引导钻头方向,2、制备泥浆,固壁作用：,泥浆在桩孔内孔壁上形成泥皮，稳定水压；,泥浆比重大，加大孔内水压力,携砂、冷却和润滑作用,控制泥浆比重,3成孔,钻孔,潜水钻机,适用于粘性土、淤泥及淤泥质土及砂土、也可钻入岩层，尤其适于地下水位较高的土层中成孔。,冲孔,冲击钻机,适用于风化岩及各种软硬土层成孔,抓孔,冲抓锥成孔机,适用于有坚硬夹杂物的粘土、砂卵石土和碎石类土,4、安放钢筋笼,起重机械悬吊,5、清孔,清除孔底沉碴、淤泥，以减少桩基础的沉降量,有射水法、置换法和空气吸泥机法,摩擦桩，沉渣允许厚度,300mm,端承桩，沉渣允许厚度,100mm,6、水下浇筑混凝土,常采用导管法 隔水塞（栓）,悬吊隔水塞的钢丝,二、套管成孔灌注桩施工,适合于地下水位高、地质条件差的可塑、软塑、流塑以上粘土、淤泥及淤泥质土、稍密和松散的砂土,1、锤击沉管成孔,桩尖,低锤轻击、低锤密击,浇筑混凝土与拔管,2m高度,拔管速度不宜过快，以0.81.2mmin为宜,复打法,适用于一般粘土、淤泥质土、砂土、人工填土,2、振动沉管成孔,振动冲击锤（激振器）,适用于稍密及中密的碎石类土,三、人工挖孔灌注桩施工,（一）适用范围,适用于,土质较好、地下水位较低的粘土、亚粘土、含少量砂卵石的粘土层等地质条件,对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层,不宜采用,。,桩直径,一般为8002000mm，最大直径可达3500mm。,底部采取不扩底和扩底两种方式，,扩底直径,1.33.0d，最大扩底直径可达4500mm。,扩底变径尺寸,(d,d)/2,H=1,4,或(d,d)/2,H=1,2，,h（d,d）/2,（三）施工工艺,1施工程序,2护壁设计和施工,护壁可采用,现浇混凝土、喷射混凝土,或型钢木板工具式护壁、沉井等,混凝土护壁分段高度一般为0.91.0m,厚度一般取100150mm,3桩孔土开挖,垂直运输：在孔口上安支架、轨道，用电动葫芦或慢速卷扬机提升,4安全技术措施,四、爆扩成孔灌注桩,由桩柱和扩大头两部分组成。,桩身直径d=200350m，,扩大头直径D=2.53.5d，,桩距L,15D，,桩长H=36m（最长不超过10m）；,混凝土强度等级不宜低于C15，,粗骨料粒径不宜大于25mm；,混凝土坍落度：在引爆前为100140mm，在引爆后为80120mm,适应性广泛，除软土、砂土和新填土外，其他各种土层中均可使用，尤其适用于大孔隙的黄士地区施工。,成孔方法 一次爆扩与二次爆扩,（1）爆扩成孔,（2）爆扩大头,