第2章-深基础工程(上).ppt

深基础主要形式桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙桩基础、墩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙第二章第二章 深基础工程深基础工程桩基础简介桩基础形式 若干根单桩+承台或承台梁(deep foundation engineering)(deep foundation engineering)5/25/20241桩基础分类按受力情况分类 摩擦桩：桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。端承桩：桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。按施工方法分类 预制桩和灌注桩按排土分类 挤土桩：打入、静压、振动、预钻孔、沉管等 非挤土桩：钻孔、挖孔 按材料分类 木、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢管桩桩的发展提高承载力向攻克桩成孔难点方向发展；向低公害方向发展。5/25/20242桩之最主墩桩基础长达104m至106m，直径3m是广东省内桥梁施工第一长桩 苏通大桥的主墩基础由131根长约120米、直径2.5米/2.8米的钻孔灌注桩组成软弱地基群桩基础 沪蓉西高速公路水南特大桥最深孔桩98米，目前国内公路、铁路最深人工挖孔桩 金贸大厦桩深.米 温州某工程基础为静力压桩，桩长70米5/25/202432.1 2.1 钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩(reinforced concrete precast pile)优点：（优点：（常规挤土）承载力大，施工速度快，质量常规挤土）承载力大，施工速度快，质量 好，工艺简单，不受地下水影响。好，工艺简单，不受地下水影响。缺点：耗钢量大，端承型桩有接桩和截桩，硬土沉桩缺点：耗钢量大，端承型桩有接桩和截桩，硬土沉桩 困难。困难。5/25/20244一、桩的预制、起吊、运输、堆放一、桩的预制、起吊、运输、堆放截面形式：截面形式：实心桩：实心桩：方形，边长一般200550mm 空心桩：常圆形，离心法生产空心桩：常圆形，离心法生产单根桩长：单根桩长：由桩架的高度、运输决定，现场制作一般在27m以内，工厂制作长度不宜超过工厂制作长度不宜超过10m。5/25/20245 管桩生产：生产质量稳定，可制作特殊规格和要求的桩；运输不便，只能生产短桩。5/25/202461 1 场地要求场地要求 靠近施工地点，场地平整并经夯实，不能产生沉降2 2 预制预制 模板模板 叠浇预制不超过4层。浇筑浇筑 从柱顶到柱尖连续浇注。上下层预制，下层混凝土强度达设计的上下层预制，下层混凝土强度达设计的30%养护养护 浇水养护不少于浇水养护不少于7d。3 3 起吊起吊 前提条件：混凝土强度达设计强度的前提条件：混凝土强度达设计强度的75%，运输或打桩时要达到设计强度的运输或打桩时要达到设计强度的100%提前起吊需要验算。提前起吊需要验算。5/25/20247起吊点位置要求起吊点位置要求4 运输与堆放运输与堆放 原则：随打随运，减少二次搬运 运输工具：载重汽车、平板车 堆放要求：场地附近，区分规格。0.7070.707l0.293l0.207l0.207l0.586l0.145l0.145l0.355l0.355ll 桩的合理吊点位置(a)-点起吊;(b)两点起吊;(c)三点起吊(a)(b)(c)5/25/20248二、施工工艺二、施工工艺 现场准备现场准备预制预制起吊起吊堆放堆放运输运输沉桩沉桩沉桩方式 1.锤击沉桩 2.静力压桩 3.振动沉桩 4.水冲沉桩考点与重点：考点与重点：预预制制桩桩起起吊吊、运运输输、打打桩桩对对混混凝凝土土强强度度的的要要求求，单点起吊点的位置。单点起吊点的位置。5/25/202492.1.2 2.1.2 锤击沉桩锤击沉桩(打入桩打入桩)一、打桩机具（桩锤、桩架、动力装置）一、打桩机具（桩锤、桩架、动力装置）1 1 桩锤桩锤落锤落锤汽锤汽锤液压锤液压锤柴油锤柴油锤单动汽锤单动汽锤双动汽锤双动汽锤 打入桩施工打入桩施工落锤落锤一般为铸铁，重0.51.5t。特点：特点：能量来自落锤势能，冲击冲击 力大；速度慢，适用于粘力大；速度慢，适用于粘 土、含砾石较多的土层。土、含砾石较多的土层。5/25/202410汽锤汽锤利用蒸汽或压缩空气提升桩锤，自由下落沉桩。5/25/202411柴油锤工作过程动画柴油锤工作过程动画柴油锤柴油锤工作原理：单缸内燃机工作原理：单缸内燃机提升桩锤提升桩锤下落下落压缩空气压缩空气喷油喷油点燃点燃 空气膨胀上抛活塞空气膨胀上抛活塞反推桩顶反推桩顶桩锤上升桩锤上升速度：速度：4070次/min，不适用松软土层打桩不适用松软土层打桩5/25/2024122 2 桩架桩架作用：吊桩、吊桩锤、引导方向形式：多功能桩架：可配置长螺旋、振动锤、柴油锤、深层搅拌等机具。履带式桩架：开行方便。5/25/2024133 3 动力设备动力设备二、打桩施工二、打桩施工1 1 准备准备 清障、平整场地、定桩位、资源供应、打桩顺序 检查桩位的水准点设置。2 2 打桩顺序选择打桩顺序选择 考虑因素：保质量、进度（减少邻桩造成的挤压对考虑因素：保质量、进度（减少邻桩造成的挤压对后入土桩的影响）、周围建筑物保护、桩架移动方后入土桩的影响）、周围建筑物保护、桩架移动方便。便。5/25/202414常见打桩顺序依据常见打桩顺序依据 根据桩的密集程度根据桩的密集程度（1）自中间向两侧对称进行(桩距4d)（2）自中间向四周进行(桩距4d)（3）由一侧向单一方向进行(桩距 4d)5/25/202415根据基础的设计标高，根据基础的设计标高，先深后浅；先深后浅；根据桩的规格：根据桩的规格：先大后小，先长后短；先大后小，先长后短；行走路线：顶打（摩擦型桩，端承型桩送桩）退打（端承型桩）3 3 打桩施工打桩施工打桩方法打桩方法 轻锤高落距轻锤高落距 重锤低落距重锤低落距H1H2Q1Q2 两种打桩方法两种打桩方法(a)(a)“轻轻锤锤高高击击”;(b)“;(b)“重重锤锤低低击击”(a)(b)5/25/202416施工施工工艺工艺 起吊起吊送入桩架导杆送入桩架导杆入土调正入土调正检查桩帽落锤检查桩帽落锤 观察（一平，三同线。平：桩帽与锤底面两平面观察（一平，三同线。平：桩帽与锤底面两平面平行；锤、帽、桩身的中心线在同一轴线）平行；锤、帽、桩身的中心线在同一轴线）小小落距捶击落距捶击校正校正适当增大落距正常施打适当增大落距正常施打原则：重锤轻击（落距不宜过大）原则：重锤轻击（落距不宜过大）注意：观察回弹与贯入度，做好原始记录5/25/202417打桩施工记录 钢筋混凝土预制桩施工记录钢筋混凝土预制桩施工记录施工单位施工单位 工程名称工程名称施工班组施工班组 桩的规格桩的规格桩锤类型及冲击部分重量桩锤类型及冲击部分重量 自然地面标高自然地面标高桩帽重量桩帽重量 桩顶设计标高桩顶设计标高编号编号 打桩日期打桩日期桩入土每米锤击次数桩入土每米锤击次数1234落距落距(mm)桩顶高出或低于桩顶高出或低于设计标高设计标高(m)最后贯入度最后贯入度(mm/10击击)备注备注工程负责人工程负责人:记录记录:5/25/202418 4 质量控制贯入度贯入度 每捶一次桩的入土深度每捶一次桩的入土深度最后贯入度：最后最后贯入度：最后1010击的平均入土深度击的平均入土深度条件：落距、有无偏心、桩帽是否正常质量控制指标质量控制指标（1）贯入度、桩尖标高（入土深度）；）贯入度、桩尖标高（入土深度）；（2）桩的位置偏差。）桩的位置偏差。质量控制原则质量控制原则（1 1）当桩尖位于硬土层）当桩尖位于硬土层(如坚硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等)时(端承型桩），以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高为参考；高为参考；5/25/202419 当贯入度已达到而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。（2 2）当当桩桩尖尖位位于于软软土土层层时时（摩摩擦擦型型桩桩），以以桩桩尖尖设设计标高控制为主，贯入度为参考。计标高控制为主，贯入度为参考。重点与考点：重点与考点：柴油锤的工作原理，适宜土质；柴油锤的工作原理，适宜土质；常见打桩顺序依据，常见打桩顺序依据，打桩方法，施工工艺，贯入度与最后贯入度。打桩方法，施工工艺，贯入度与最后贯入度。5/25/2024202.1.3 2.1.3 静力压桩静力压桩一、原理一、原理 利用桩机自重和配重将预制桩压入土中。利用桩机自重和配重将预制桩压入土中。适用：淤泥质土、软土。适用：淤泥质土、软土。特点：桩截面较小特点：桩截面较小（一般在400400以下），无无 噪声、无振动、节约钢筋、降噪声、无振动、节约钢筋、降 低工程成本，可预估和验证桩低工程成本，可预估和验证桩 承载力。承载力。二、施工机械与施工工艺二、施工机械与施工工艺 1 1 机械式（顶压式）机械式（顶压式）组成组成 桩架、配重、卷扬机、行走机构、起吊机构等。5/25/202421施工工艺施工工艺 桩就位桩就位 卷扬机牵动钢丝绳及压梁将压桩机的自卷扬机牵动钢丝绳及压梁将压桩机的自重传递至桩顶重传递至桩顶压桩压桩缺点缺点 桩机庞大、笨重、桩机庞大、笨重、压桩速度慢、效压桩速度慢、效 率低。率低。5/25/2024222 2 液压式（箍压式）液压式（箍压式）组成组成 压桩系统、配重、压桩系统、配重、行走机构、起吊行走机构、起吊 机构。机构。施工工艺施工工艺 吊桩吊桩 箍桩就位箍桩就位施压施压上移箍桩器上移箍桩器施压施压至至设计深度设计深度5/25/202423压桩程序压桩程序(a)(e)11215255321553215534(b)(d)(c)压桩架操作平台线压桩架操作平台线地平线地平线 压桩程序示意图压桩程序示意图(a)(a)准备压第一段桩准备压第一段桩;(b);(b)接第二段桩接第二段桩;(c);(c)接第三段桩接第三段桩;(d);(d)整根桩压平至地面整根桩压平至地面;(e)(e)采用送桩压桩完毕；采用送桩压桩完毕；1-1-第一段第一段;2-;2-第二段第二段;3-;3-第三段第三段;4-;4-送桩送桩;5-;5-接桩处接桩处5/25/2024243 3 接桩接桩 321314565715d16d(a)(b)桩的接头型式桩的接头型式(a)(a)、(b)(b)焊接接合焊接接合;(c);(c)管式接合管式接合;(d);(d)管桩螺栓接合管桩螺栓接合;(e);(e)硫磺砂浆锚筋接合硫磺砂浆锚筋接合 1-1-角钢与主筋焊接角钢与主筋焊接;2-;2-钢板钢板;3-;3-焊缝焊缝;4-;4-预埋钢管预埋钢管;5-;5-浆锚孔浆锚孔 6-6-预埋法兰预埋法兰;7-;7-预埋锚筋预埋锚筋;d-;d-锚栓直径锚栓直径(c)(d)(e)5/25/202425重点与考点：重点与考点：静力压桩的特静力压桩的特点，管桩的连点，管桩的连接方法。接方法。5/25/2024262.2 2.2 混凝土及钢筋混凝土灌注桩混凝土及钢筋混凝土灌注桩(Concrete and reinforced concrete pouring pile)(Concrete and reinforced concrete pouring pile)优点：节约钢筋、模板，无需接桩、截桩优点：节约钢筋、模板，无需接桩、截桩 缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量缺点：技术间歇时间长，需严格控制施工质量 项项 目目适适 用用 范范 围围泥浆护壁泥浆护壁成孔成孔冲抓冲抓冲击冲击回转钻回转钻碎石土、砂土、粘土及风化岩碎石土、砂土、粘土及风化岩潜水钻潜水钻粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土 干作业干作业成孔成孔螺旋钻螺旋钻地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土钻孔扩底钻孔扩底地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土地下水位以上的坚硬、硬塑的粘性土及中密以上的砂土机动洛阳铲机动洛阳铲(人工人工)地下水位以上的粘性土、黄土及人工填土地下水位以上的粘性土、黄土及人工填土 套管成孔套管成孔锤击振动锤击振动可塑、软塑、流塑的粘性土可塑、软塑、流塑的粘性土,稍密及松散的砂土稍密及松散的砂土灌注桩适用范围灌注桩适用范围5/25/2024272.2.1 2.2.1 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 适用于地下水位以下的各种土层。适用于地下水位以下的各种土层。一、泥浆的作用与制备一、泥浆的作用与制备 作用作用 护壁、携渣、冷却、润滑。护壁、携渣、冷却、润滑。原理原理（1）泥浆具有一定的密度，液面高出地下水（静水压力）防止塌孔；（2）泥浆渗填孔壁空隙，形成透水性很低的“泥皮”，保护孔壁的稳定；（3）成孔形成的土石渣，浮于泥浆中，随泥浆的循环排出；（4）并使钻头降温。5/25/202428正循环：泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通正循环：泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里，通过钻杆不断的输送到钻井里，然后从钻井井口自过钻杆不断的输送到钻井里，然后从钻井井口自然的排出来，同时把钻渣带出到地面上来。然的排出来，同时把钻渣带出到地面上来。5/25/202429泥浆制备泥浆制备原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清 水；排渣时泥浆比重为水；排渣时泥浆比重为1.11.2 t/m3。制备泥浆：粘性土（除去杂质）水（制备泥浆：粘性土（除去杂质）水（+稳定浆）；干净泥稳定浆）；干净泥 浆比重浆比重1.1 t/m3左右，排出泥浆左右，排出泥浆1.21.4t/m3，当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层1.31.5t/m3反循环：用泥浆泵从井口向钻井里输送，从钻杆的中反循环：用泥浆泵从井口向钻井里输送，从钻杆的中间抽出来。循环能力和排渣能力都比较强。间抽出来。循环能力和排渣能力都比较强。5/25/202430二、施工工艺二、施工工艺 测定桩位测定桩位埋设护筒埋设护筒桩机就位桩机就位成孔成孔清孔清孔安放钢筋笼安放钢筋笼浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土设泥浆池设泥浆池制备泥浆制备泥浆泥浆循环泥浆循环清渣清渣5/25/202431埋设护筒埋设护筒作用：定位导向，保护孔口，维持水头。作用：定位导向，保护孔口，维持水头。护筒直径钻头D+100mm(回转钻)+200mm(冲击钻)埋设深度：粘土埋设深度：粘土1m，砂土砂土 1.5m，保证泥浆面高于地下水位保证泥浆面高于地下水位1m以上；以上；高于地面高于地面3060cm；地表土层较好，开钻后不坍孔，可不埋设护筒GL2m以上护简入土深度护简地下水位GL2m以上护简入土深度泥浆地下水位泥浆(a)(b)地下水位与孔内水位的关系地下水位与孔内水位的关系(a)(a)地下水位较浅时；地下水位较浅时；(b)(b)地下水位较深时地下水位较深时5/25/2024325/25/202433三、成孔方式三、成孔方式1 冲击钻 适用：碎石土、砂土、粘性土、淤泥、岩层等，直径800、1000、1200mm等。2 冲抓锥 适用：较松散粘土、粉质粘土、砂卵石层及其它软质土 层，直径450600mm。3 3 潜水钻潜水钻 适用：适用：粘性土、淤泥、淤泥质土、粘性土、淤泥、淤泥质土、砂土、风化岩石等，直径砂土、风化岩石等，直径 5001500mm，深达深达50m。5/25/202434(a)(b)冲抓锥斗 (a)抓土;(b)提土1-抓片;2-连杆;3-压重;4-滑轮组43215/25/20243512345678 潜潜 水水 钻钻1-1-泥浆管泥浆管;2-;2-防水电缆防水电缆;3-;3-电动机电动机;4-;4-齿轮减速器齿轮减速器;5-5-密封装置密封装置;6-;6-钻头钻头;7-;7-合金刃齿合金刃齿;8-;8-钻尖钻尖5/25/202436四、清孔四、清孔孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔孔壁土质较差，宜用泥浆循环清孔 原土造浆：清孔后比重1.1左右 制备泥浆：清孔后比重1.151.25 清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持液 面稳定沉渣厚度：端承桩50mm，摩擦桩 150mm。5/25/202437五、水下灌注混凝土（导管法）五、水下灌注混凝土（导管法）(a)(a)3003005005004 41.5m1.5m3 32 21 1(b)(b)(c)(c)(d)(d)(e)(e)(f)(f)滑阀式滑阀式(隔水塞隔水塞)导管法施工导管法施工(a)(a)安设导管安设导管 (导管底部与孔底之间预留出导管底部与孔底之间预留出300300500m500m空隙空隙););(b)(b)悬挂隔水塞悬挂隔水塞 (或滑阀或滑阀),),使其与导水管面紧贴使其与导水管面紧贴;(c);(c)灌入混凝土灌入混凝土 ;(d)(d)剪断铁丝剪断铁丝,隔水塞隔水塞(或滑阀或滑阀)下落孔底下落孔底;(e);(e)连续灌注混土连续灌注混土,上提导管上提导管;(f)(f)混凝土灌注完毕混凝土灌注完毕 ,拔出护管拔出护管1-1-漏斗漏斗 ;2-;2-灌注混凝土过程中排水灌注混凝土过程中排水 ;3-;3-测绳测绳;4-;4-隔水塞隔水塞 (或滑阀或滑阀)施工要求混凝土坍落度160220mm。钢筋骨架放入泥浆后4h内必须灌注混凝土。5/25/202438六、常见工程质量问题六、常见工程质量问题1 1 孔壁坍塌孔壁坍塌 原因：碰撞孔壁；护筒周围未封紧密或埋设太浅；泥浆面低于孔外水位或比重过低；遇流砂、淤泥、破碎地层；在松软砂层进尺太快。预防：避免碰撞；注意保持水头。处理：轻度时，加大比重；严重坍孔时，用粘土、泥膏回填。5/25/2024392 2 偏孔偏孔 原因：机械；土层软硬不匀；遇障碍物。预防：软硬土层低速钻进；倾斜面填以碎石、卵石。处理：检修机械；遇障碍物可用钻机钻透，或低锤密击打碎；若偏斜过大，则可填以石子粘土，重钻，控 制钻速，在偏斜处上下反复扫平。5/25/202440重点与考点重点与考点 泥浆的作用，正反循环的区别，泥浆的作用，正反循环的区别，泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺，护筒的作用，导管法水下灌灌注桩的施工工艺，护筒的作用，导管法水下灌注混凝土的施工要求注混凝土的施工要求。5/25/202441