第二章 深基礎工程及地基處理,第2章 樁基礎工程,基本內容：預制樁的生產工藝過程，預制樁施工設備、施工工藝及質量控制方法；灌注樁（鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、套管成孔灌注樁）施工工藝、常見質量缺陷及預防處理；地下連續墻施工工藝、護壁泥漿的功能、混凝土的澆筑；各種地基處理方法（振沖法、旋噴法、深層攪拌法、灰土擠密法）、原理及施工工藝。,基本要求： 1.了解鋼筋混凝土預制樁的預制、起吊、運輸及堆放方法。 2.掌握錘擊法施工的全過程和施工要點（打樁設備、打樁順序、方法和質量控制）。 3.掌握泥漿護壁灌注樁和干作業成孔灌注樁的施工要點。 4.掌握套管成孔灌注樁施工工藝和質量控制方法。 5.了解地下連續墻的施工過程和施工工藝要點。 6.自學各種地基處理方法、原理及施工工藝。,重點：鋼筋混凝土預制打入樁和灌注樁施工。 難點：鋼筋混凝土預制樁沉樁工藝及質量控制方 法；灌注樁施工工藝、常見質量缺陷及預防處理。 深度和廣度：達到能制定錘擊沉入鋼筋混凝土預制 樁、灌注樁施工方案，分析常見質量缺陷及預防處 理；簡介墩基礎、沉井基礎、管柱基礎的施工方法。,在土建、交通、水利工程中，當天然的地基的強度和變形不能滿足工程要求時，需要對地基進行人工處理，以滿足工程建設的需要，保證建筑安全可靠。地基處理方法眾多，對每一個具體的工程往往都有其特殊性。常用的地基處理方法有：排水固結法，振密、擠密法，置換及拌入法，灌漿法，加筋法和托換法等當作為地基的土層軟弱，建筑物對其變形與穩定要求較高時，就必須采用深基礎。常見的深基礎有：樁基礎，沉井基礎，沉箱基礎，地下連續墻等,概述,2.1樁基礎施工,樁基礎是一種常采用的深基礎形式，由承臺和樁組成。 伴隨現代建筑的發展，樁基礎形式也得到了更深的發展和出 現了新型樁基礎工藝。,我們采用的樁基礎有哪些呢？,一、樁基礎的分類 1、按承載性分 摩擦樁：樁端沒有荷載傳給地基，樁頂荷載有樁側阻力承擔。 端承樁：樁頂荷載有樁端阻力承受 端承摩擦樁：樁端有一定承載力，主要靠樁側阻力承受 摩擦端承樁：有一定樁側阻力，主要靠樁端承載,2、按樁的使用功能分 豎向抗壓樁：由樁端阻力和樁側摩阻力共同承受上部荷載。 豎向抗拔樁：承受上拔力的樁，與樁側摩阻力的方向相反。 水平受荷樁：承受水平荷載為主的樁。 復合受荷樁：同時承受豎向和水平荷載作用的樁。,3、按樁身材料分 砼樁、鋼樁、組合材料樁（鋼管砼樁） 4、按成樁對環境的影響分 擠土樁、部分擠土樁、非擠土樁 5、按樁徑大小分 6、按成樁方法分 預制樁：在地面制作樁身，然后采用錘擊、振動或靜壓等方 法將樁沉至設計標高。 灌注樁：在設計樁位用鉆、沖或挖等方法成孔，然后在孔中 放入鋼筋籠澆筑砼而成的樁。,鉆孔灌注樁是一種基本的工程結構基礎樁。,鉆孔灌注樁的鋼筋籠成型,超聲波檢測樁身質量的預埋鋼管,泥漿護壁鉆孔灌注樁施工時，通常應埋設鋼護筒，以起定位、保護孔口、存儲泥漿和使其高于地下水位。,埋設的鋼護筒,護壁的泥漿有采用膨潤土制漿、原土制漿等，其泥漿的比重應根據土質進行調整，維持孔壁一定的泥漿壓力，不塌孔。,泥漿池制漿,橋梁基礎的鉆孔灌注樁施工現場。,鉆孔灌注樁的施工現場若管理不善，易造成泥漿到處流淌，現場文明施工不夠。,混凝土料斗,澆筑混凝土導管,鉆孔灌注樁的鉆頭由施工作業隊根據土質、以往的施工經驗加工制作，通常在端部焊接合金刀頭，增加耐磨性和切削土的能力。,運至施工現場的預應力混凝土管樁。,吊樁,靜力壓樁機,樁與樁管口焊接連接（接樁）,連續壓樁。,壓入一節。,廣州大學城工地柴油錘捶擊沉樁，一般用在對周圍居民影響不大的空曠地區。,振動鋼套管成孔灌注樁,人工挖孔灌注樁吊鋼筋籠,鋼護筒,水上搭操作平臺，進行鉆孔灌注樁施工，埋設鋼護筒。,2.2預制樁施工,灌注樁和預制樁相比有何優缺點：,1、優點：（1）配筋少，節約鋼材。（2）無接樁、截樁之苦。 （3）無打樁時的振動和噪音，可臨近建筑物。（4）可擴底以提高承載力。（5）無運輸問題。,2、缺點：（1）施工速度慢。（2）施工質量難于控制。,一、鋼筋砼預制樁,常用截面形式為方形實心、圓柱體空心、預應力管樁，邊長250550mm。工廠預制長度不宜超過12m，現場制作長度不宜超過30m。也有使用空心管樁的。,（一）鋼筋砼預制樁的制作、起吊、運輸和堆放,注意以下幾個要點：,1.預制樁大多數是在施工現場采用平臥疊澆法制作。重疊層數一般不宜超過4層。樁與樁之間應做好隔離層。,2.主筋連接宜用對焊,3.混凝士澆筑，應用樁頂向樁尖連連續進行，嚴禁中斷。,4.當樁的混凝士強度達到設計強度的70%方可起吊；達到100%方可運輸和打樁。,5.吊點應符合設計要求 (如圖2-1),6.應根據打樁順序隨打隨運以避免二次搬運。,7.堆放樁的地面必須平整、堅實，墊木間距應與吊點位置相同，各層墊木應位于同一垂直線上，堆放層數不宜超過四層。,預制樁制作,樁的起吊 樁在起吊和搬運時，必須 平穩，并且不得損壞。吊 點應符合設計要求，一般 吊點的設置如下圖所示。,80多米的“長腿”被吊起，通過打樁機插入海底,樁的吊點位置圖,樁的運輸 打樁前，樁從制作處運到現場準備打樁，并應根據打樁順序隨 打隨運以避免二次搬運。樁的運輸方式，在運距不大時，可用 起重機吊運；當運距較大時，可采用輕便軌小平臺車運輸。,樁的堆放 堆放樁的地面必須平 整、堅實，墊木間距 應與吊點位置相同， 各層墊木應位于同一 垂直線上，堆放層數 不宜超過4層。不同 規格的樁，應分別堆 放。,（二）打樁機械設備 1、樁錘 2、樁架 3、動力設備,（三）鋼筋混凝土預制樁的沉樁方法,1、錘擊法,（1）打樁設備：包括樁錘、樁架和動力裝置。,樁架：,支持樁身和樁錘，在打樁過程中引導樁的方向。通用樁架有兩種基本形式，一種是軌道行走式多功能樁架，另一種是履帶式打樁架。,（2）打樁施工：,a.打樁前應做好以下準備工作：,清除地上地下障礙物，平整場地，定位放線，安裝打樁機等。,b.打樁順序 ：,打樁順序合理與否，將直接影響打樁速度和質量。打樁順序決定土 的擠密方向。可行的打樁順序共有三種，見下圖（圖2-2）當樁的中心距小于4倍樁徑時，打樁順序尤為重要。,圖2-2,第一種打樁順序，打樁的推進方向宜逐排改變，以免朝一個方向壓土，導致土壤擠壓不均勻。對同一排樁，必要時可以采用間隔跳打的方式；對大面積的樁群，宜采用后二種打樁順序，以免土壤受到嚴重的擠壓，使樁難以打入，或使先打入的樁受到擠壓而傾斜。大面積的樁群多分成幾個區域，由多臺打壯機采用合理的打樁順序同時進行打設。,某工地600預制樁被擠斷的照片,一個承臺六根樁,有四五根樁斷掉,打的時候收錘無問題,錘第二根樁擠斷第一根,錘第三根擠斷第二根樁,c.打樁方法,注意以下幾個要點：,樁與樁帽、樁錘應在同一垂直線上，并應在樁錘與樁帽之間加彈性襯墊；,打樁開始時，錘的落距應較小，等樁入土一定深度穩定后，再按正常落距錘擊；,應選擇重錘低擊；,如樁頂標高低于自然土面，則 需用送樁管將樁送入土中時， 樁與送樁管的縱軸線應在同一 直線上，拔出送樁管后，樁孔 應及時回填或加蓋。,在打樁過程中，如遇下列異常情況，應暫停打樁，及時研究，查明原因：,a.貫入度突變； b.樁身突然發生傾斜、位移； c.樁頂或樁身出現嚴重裂縫或破碎；d.樁錘嚴重回彈。,打樁過程中應做好紀錄，以便工程驗收。,多節樁的接樁，可用焊接或法蘭錨接。目前焊接接樁應用最 多。接樁的預埋鐵件表面應清潔，上、下節樁之間如有間隙 應用鐵片填實焊牢，焊接時焊縫應連續飽滿，并采取措施減 少焊接變形。接樁時，上、下節樁的中心線偏差不得大于 10mm，節點彎曲矢高不得大于1樁長。,打樁過程中，應做好沉樁記錄，以便工程驗收。打樁工程 是隱蔽工程，施工中應做好每根樁的觀測和記錄，這是工 程驗收時檢驗質量的依據。各項觀測數據應記入混凝土預 制樁施工記錄，見表所示。,d、打樁的質量控制：,端承樁應以貫入度控制為主，樁尖標高作為參考。而摩擦樁應以樁尖設計標高控制為主，貫入度作為參考；,打樁過程應連續進行，不宜中斷。否則由于土的固結作用，會使樁難以打入；,在鄰近建筑物打樁時，為防止因土體擠密而使周圍土體 隆起、位移或振動，可采取預鉆孔取土打樁、挖防振溝等措施。,2、靜力壓樁：,無振動，無噪音，適用于軟土地基和在城市中鄰近建筑物施工。利用樁架自重和壓重，或者采用靜力壓樁機，壓力可達400t。,靜力壓樁單樁豎向承載力，可通過樁的終止壓力值大致判斷，但因土質不同，樁的終止壓力不等于單樁承載力，故要通過靜載對比試驗來確定一個系數，利用系數和終止壓力，求出單樁豎向承載力標準值。如不滿足設計要求，應采取送樁加深處理或補樁，保證樁基施工質量。,3、振動沉樁（圖2-6）,4、水沖沉樁： （圖2-7）,振動沉拔樁錘,振動打樁,2.3灌注樁施工 先成孔，再在孔內放入鋼筋籠灌注砼而成。根據成孔方法：鉆孔、挖孔、沖孔、套管成孔和爆擴灌注樁,（一）鉆孔灌注樁,1、干作業成孔灌注樁：,適用于地下水位較低，在成孔深度內無地下水的土質。常用的成孔方式有螺旋鉆機成孔和人工挖孔。在鉆孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難以鉆進時，可能是遇到石塊，應停機檢查。成孔直徑一般為300600mm，鉆孔深度812m。在樁孔內澆筑砼時，應分層澆筑振搗，每次澆筑高度不得大于1.5m。如為擴底樁，則需于樁底部用擴孔刀片切削擴孔。,2、泥漿護壁成孔灌注樁：,是用泥漿保護孔壁，防止塌孔和排出土渣而成孔,對地下水位高或低都適用。多用于含水量高的軟土地區。,（1）回轉鉆機成孔,用回轉鉆機成孔，根據泥漿循環方式的不同，分為正循環回轉鉆機和反循環回轉鉆機 。（如圖2-7，2-8）,在泥漿護壁成孔方法中，另外還有采用潛水鉆機成孔、沖擊鉆和沖抓鉆成孔的。,護筒的作用：,在雜填土或松軟土層中鉆孔時，應在樁位處埋設護筒，其作用是定位、保護孔口、維持水頭等。護筒內徑比鉆頭大10cm，埋入土中不小于1.01.5m。在鉆孔的過程中，保持護筒內的泥漿液面高于地下水位。,泥漿的作用：,在粘土中鉆孔，可采用清水鉆進，自造泥漿護壁，在沙土中鉆孔，則應注入制備的泥漿鉆進（泥漿一般由膨潤土制作，密度控制在1.1左右）。其作用是護壁、攜帶土渣、潤滑鉆頭、降低鉆頭發熱、減少鉆進阻力等。,在鉆進的過程中，應注意施工中常遇到的孔壁坍陷和鉆孔偏斜等問題。,砼澆筑要求： 考慮采用導管法在泥漿中澆灌砼，對砼強度的影響。砼 強度比設計強度提高5mpa，和易性好，流動度大且緩凝。 水泥號、卵石粒徑、中粗砂、水灰比、砂率、坍落度、 初凝時間等。,砼澆筑順序：,砼初灌量：必須經過計算，保證完全排除導管內的泥漿，并使導 管出口埋深不小于0.8m的流態砼中，防止泥漿入砼中。 砼澆筑施工要點： a.砼要連續澆注，控制在46h內，保證砼的均勻性。間歇時間控制在15min內，不得超過30min。 b.澆灌是要保持孔內砼面均勻上升，速度不大于2m/h。澆灌速度3035m3/h,導管提升速度與砼相適應，導管在砼中的插入不小于1.5m。,c.在砼澆灌過程中，隨時探測砼面得實際標高，計算砼上升高度，導管下口與砼的相對位置，統計砼量及時做好記錄。 d.拌和好的砼應在1.5h內澆筑完成，夏季應在1h內，否則應摻緩凝劑，砼澆灌至頂部3m時，可稀釋泥漿，或將導管埋深為1m適當放慢澆灌速度，提高砼排除泥漿。 e.砼應澆灌到設計樁頂標高以上規定的高度，保證設計樁頂標高以下砼的質量。,（二）套管成孔灌注樁：,利用錘擊法或振動法將一帶有鋼筋混凝土樁靴或帶有活瓣式樁靴的鋼套管沉入土中然后灌注混凝土并拔管而成孔。,圖2-9,（1）錘擊套管成孔灌注樁：,如果采用預制鋼筋砼樁靴，在套管與樁靴的連接處，要用麻、草繩填塞，第一起緩沖作用，防止樁靴被打壞。第二防止地下水滲入套管。,施工過程見圖（2-10）， 并應注意以下幾點：,圖2-10,先用低錘輕擊，無偏移后再正常施打；,管內砼應盡量灌滿；,應使管內砼略高于地面；,套貫與樁錘應在同一垂線上；,沉管達到設計要求后，檢查管內有無進水或泥沙；,拔管速度應控制在1m/min以內；,拔管要均勻，并保持連續密錘低擊，以產生振動力振實砼；,當樁距較小時應間隔跳打，中間空出的樁需待鄰樁砼達到設計強度的50%后，方可施打；,為提高樁的質量和承載能力，可采用復打法擴大樁徑。復打法施工必須在第一次灌注的砼初凝之前進行，并應保持前后兩次沉管的軸線重合。,（2）振動灌注樁：,采用激振器或振動沖擊錘沉管。,振動灌注樁可采用單打法、反插法或復打法施工。,（3）套管成孔灌注樁施工中常見的質量問題：,斷樁：,a.可能原因 ：,由于樁距過小，再加上樁身砼終凝不久，強度弱，在鄰樁施打時，因土的擠壓所產生的水平推力和隆起上拔力，以及軟硬土層間傳遞水平力大小不同，對樁產生剪應力。,b.檢測方法,斷處在地下23m以內時，可用木錘敲擊樁頭側面，同時用腳踩在樁頭上，如樁已斷，會感到浮振。對深處斷樁，目前只能采用開挖的辦法檢查。,c.處理措施,拔去斷樁，清孔后重新澆筑。,瓶頸樁：,a.可能原因,由于在含水量大的粘性土中沉管時，土體受強烈擠壓，產生很高的孔隙水壓力。當套管拔出后，這種水壓力便作用到新澆筑的砼樁上，產生頸縮。也可能是由于拔管速度過快，砼出管時的擴散不夠。,b.檢測方法,在施工中應經常測定砼的落下情況。,c.處理措施,采用復打法。,吊腳樁：指樁底部砼隔空，樁尖松軟不成形。,a.可能原因,由于預制砼樁靴被打壞而擠入套管內，拔管時砼不能及時出管擴散。或由于金屬活動瓣樁靴未能及時打開而造成。,b.檢測方法,在施工中應及時觀察砼的下落情況。,c.處理措施,拔出套管，孔中填砂重打。,樁靴進水或進泥沙：,a.可能原因,由于地下水位高，土中含水量大。樁靴變形或樁靴損壞。,b.檢測方法,隨時在套管內吊入線錘檢測。,c.處理措施,拔出套管，孔中填砂重打。,（三）挖孔灌注樁 常用護壁施工：現澆砼護壁、鋼套管護壁 人工挖孔灌注樁的安全措施,（四）砼灌注樁的質量檢驗標準,地下連續墻,一、地下連續墻的施工過程：,地下連續墻在高層建筑的深基礎施工中，以及大型地下設施施工中廣泛使用。它既可以作為深基礎的支護結構，又可以作為建筑物地下室的外墻。,優點既擋土又擋水，施工時無振動，噪音低，適合任何土質。缺點成本高，施工技術復雜，需配備專用設備。,地下連續墻的施工過程如圖2-13：,圖2-13,地下連續墻的施工工藝：,1、導墻：用作挖墻導向，防止槽段上口塌方，存儲泥漿和作為測量的基準。導墻多為現澆鋼筋砼墻，深12m，頂面高出地面，以免地面水流入槽段。,2、挖槽：槽寬一般為600mm，800mm，1000mm。挖槽按單元槽段進行，并且是在泥漿中進行的。挖至設計標高后要進行清孔。,3、泥漿：用來護壁，防止塌方。,4、澆筑砼：用導管法進行水下澆筑砼。,墩基礎,墩基礎又稱大直徑人工挖孔灌注樁，直徑在15m之間，多為一柱一樁。,施工時無噪音，無振動，易于查明地基土質土層分布和成孔質量。也便于底部擴孔。,人工開挖過程中為防止塌方造成事故，可制作現澆鋼筋砼護圈，并應注意通風、照明和排水工作。,圖2-14,沉井基礎,沉井是由刃腳、井筒、內隔墻等組成的呈圓形或矩形的筒狀鋼筋砼結構，多用于重型設備基礎、橋墩、水泵站、取水結構、超高層建筑物基礎等。,圖2-15,沉井的施工見圖（2-15）。,先在地面上鋪設砂墊層，設置枕木，制作鋼板或角鋼刃腳后澆筑第一節沉井，待其達到一定重量和強度后，抽去枕木，在井筒內邊挖土邊下沉，下沉到設計標高后，用砼封底，如果澆筑鋼筋砼底板，則構成地下結構。,井筒是沉井的外壁，在下沉過程中起擋土作用，同時還需有足夠的重量克服筒壁與土之間的摩擦力和刃腳底部土的阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉。,在沉井施工時要注意均衡挖土，平穩下沉，如有傾斜應及時糾偏。,2.1 地基處理,在軟弱地基上建造建筑物或構筑物時，一般都應對基礎作用 范圍內的土采取一定的技術加固與處理措施，使之滿足基礎設計 的要求。 常采用的地基處理方法有換填法、預壓法、強夯法、振沖法、 深層攪拌法、高壓噴射注漿法和托換法等等。,一、換填法 將基礎底面下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較高的砂、砂石、灰土、粉煤灰及其他性能穩定和無侵蝕性的材料，并夯壓或振實至設計要求的密實度。,換填法是淺層處理地基的方法,適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗塘、暗溝等。 處理深度控制在3m以內，0.5m以上，墊層太薄不能起到換土的作用。,1、材料要求 強度高、壓縮性小、透水性良好、易壓實以及料 源豐富（取材方便）,（1）砂石 級配良好，不適應濕陷性黃土,（2）粉質粘土 控制有機質含量5%,碎石粒徑50mm,在用于濕陷性黃土和膨脹土時，不得有雜粒。,（3）灰土 體積配合比：2：8，3：7；石灰：土料（宜用粉質粘土）,（4）粉煤灰 一般做墊層，應在其上覆土0.30.5m；具有放射性和腐蝕性，大量填筑時會對地下水和環境產生影響。 （5）礦渣（高爐重礦渣） 墊層使用（堆場、道路、地坪），注意松散重度和腐蝕性影響。,（6）其他工業廢渣 （7）土工合成材料,2、換填方法 （1）機械碾壓法 （2）平板振動壓實法,（3）施工要點 1）分層壓實 墊層分層厚度200300mm，接觸下臥層土層的墊層底部根據施工機械設備以及下臥層土質條件確定厚度。 2）粉質粘土和灰土墊層土料 控制在最優含水量范圍之內,3）當墊層底部有軟硬不均勻地基土時，根據建筑隊不均勻沉降的要求進行處理后，方可鋪設墊層。 4）基坑開挖應避免坑底土層受到擾動，預留200mm土層人工開挖。 5）墊層底標高應一致，不一致