桩基础工程和地基处理

第二章 桩基础工程与地基处理 第一节 概述
一、桩是指深入土层的柱型构件，称基桩，由基桩与 连接桩顶的承台组成桩基础，简称桩基。若桩身全 部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台 桩基础；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以 上，则称为高承台桩基础，建筑桩基通常为低承台 桩基础。 • 桩基础的主要作用是将上部结构的荷载传递到深部 较坚硬、压缩性小的土层或岩层 • 由于桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降及差异 变形小、沉降稳定快、抗震性能强以及能适应各种 复杂地质条件等特点而得到广泛使用
• 预制混凝土实心方桩是常用的桩型之一。断面尺 寸一般为200mm×200mm～600mm×600mm，单 节桩的最大长度，依打桩架的高度而定。
• 2、预制桩的施工 • 打桩工艺。打桩工艺流程为：场地准备(三通一平 和清理地上、地下障碍物) →桩位定位→桩架移 动就位→吊桩和定桩→打桩→接桩→送桩或截桩。 • 一般利用桩架上的卷扬机将桩吊成直立状态送入 桩架的导杆内，对准桩位中心，缓缓放下插入土 中。桩插入时校正其垂直度偏差不超过0.5%。桩 就位后，在桩顶安上桩帽，然后放下桩锤轻轻压 住桩帽。调整桩锤、桩帽和桩身中心线在同一垂 直线上。在桩的自重和锤重作用之下，桩向土中 沉入一定深度而达到稳定。再一次校正桩的垂直 度，即可进行施打。
• 比萨斜塔建造经历了三个时期： • 第一期，自1173年9月8日动工，至1178年，建至第 四层中部，高度约29米时，因塔倾斜，不知原因而 停工。 • 第二期，钟塔施工中断94年后，于1272年复工，至 1278年，建完第七层，高48米，再次停工。 • 第三期，经第二次施工中断82年后，于1360年再复 工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55米。 1992年，比萨斜塔底面倾斜值，经计算为0.093。 我国国家标准《建筑地基基础设计规范》规定，高 耸结构基础的倾斜，当建筑物高度50m＜H≤100m 时，其允许值为0.005（4-12页）。 • 塔的倾斜已达到极危险的状态，随时有可能倒塌。
概述
多头深层搅拌桩机
• 按成桩有无挤土效应，分为挤土桩、部分挤土桩 及非挤土桩三类。 • 按成桩方法分为预制桩与灌注桩两种。预制桩由 木桩、混凝土预制桩(RC桩)，发展到空心桩(PC 桩)、预应力高强混凝土管桩、螺旋形混凝土桩、 结节形混凝土桩、钢桩等。沉桩方法有锤击法、 振动法、静压法及射水法等。目前我国普通混凝 土预制桩截面尺寸可达600mm×600mm，预应 力高强混凝土管桩最大直径已达1300mm，预制 桩沉桩深度可达70m以上。 • 目前挖孔桩最大直径已达8m，钻孔桩最大直径已 达5m，灌注桩最大孔深已突破150m。
2、多层全现浇钢筋混凝土框架结构房屋的基础工程 施工顺序 （1）若无地下室，且房屋建在土质较好的地区时， 基础工程的施工顺序一般为： 挖土 垫层 基础（扎筋、支模、浇混凝土、 养护、拆模） 回填土。 （2）若有一层地下室，且房屋建设在软土地基时， 施工顺序一般为： 桩基 围护结构 土方开挖 垫层 地下 室底板 地下室墙 柱（防水处理） 地下 室顶板 回填。
注意：
（1）挖基槽（坑）和作垫层的施工搭接要紧凑，时间 间隔不宜过长，以防雨后基槽（坑）内灌水，影响地 基的承载力。垫层施工后要留有一定的技术间歇时间， 使其具有一定强度后，再进行下一道工序。 （2）各种管沟的挖土、做管沟垫层、砌管沟墙、管道 铺设等应尽可能与基础工程施工配合，平行搭接进行。 回填土根据施工工艺的要求，可以在结构工程完工后 进行，也可在上部结构开始前完成。施工中采用后者 较多，一方面可以避免基槽遭雨水或施工用水浸泡， 另一方面可以为后续工作创造良好的工作条件。
三、基础的施工顺序 1、多层混合结构民用房屋基础工程的施工顺序 基础工程施工阶段是指室内地坪（±0.00）以 下的所有工程施工阶段，施工顺序一般是： 挖土 作垫层 砌基础 铺设防潮层 回填土。 如果有地下障碍物、坟穴、防空洞、软弱地基 等问题，需先进行处理。如有桩基础，应先进行桩 基础的施工；如有地下室，则应在基础完成后或完 成一部分后，施工地下室墙，在做完防潮层后施工 地下室顶板，最后回填土。
第三节 混凝土灌注桩施工
• 混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然 后在孔内安放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。与预制 桩相比，具有施工噪声低、振动小、桩长和直径 可按设计要求变化自如、桩端能可靠地进入持力 层或嵌入岩层、挤土影响小、含钢量低等特点。 但成桩工艺较复杂、成桩速度较预制打入桩慢、 成桩质量与施工水平有密切关系。 一、混凝土灌注桩施工一般规定 • (1) 成孔。混凝土灌注桩的成孔方法很多，有锤击 沉管法成孔、振动沉管法成孔、静压沉管法成孔、 干作业法螺旋钻成孔、泥浆护壁法钻成孔、
二、处理方法
1）换填垫层法：换填垫层法是将地基中一定厚度的 软弱土层挖除，分层填筑中粗砂或砂砾石、灰土、 粘性土或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层 压实或振（夯）实至要求的密实度。 2）强夯法：强夯法属高能量夯击，它是用起重机械 将大吨位夯锤（一般80~300kN）起吊到6~30m高 度后，自由落下，给地基土以强大冲击能量的夯击， 在土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔 隙压缩，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水 通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时 效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压 缩性。强夯法是一种常用的深层地基处理方法。
• 地下梁板楼面结构施工和楼板下面的土方开挖。同 时可进行地上结构的施工。待地下室底板完成后， 再进行复合柱、复合墙的施工(见图2-76)。但在地 下室灌注混凝土结构底板之前，地面上的上部结构 允许施工的层数要经过计算确定。
• 2. 逆作法种类 • 因各工程的地质条件和四周环境之差异，逆作法 可有以下几种作法： • 1) 全逆作法：利用地下各层混凝土结构肋形楼板 对四周围护结构形成水平支撑（图2-76）。 • 2) 半逆作法：利用地下各层混凝土结构肋形楼板 中先期灌注的交叉格形肋梁，对围护结构形成框 格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次灌注肋 形楼板 四、挡土墙的施工 挡土墙的种类
3）振冲法：振冲法对不同性质的土层分别具有置换、 挤密、振动密实等作用。按振冲法地基加固机理 可分为置换法和密实法两类。在粘性土中，振冲 主要起置换作用，由填料形成的桩体与原粘性土 构成复合地基，称为振冲置换法。在砂性土中， 振冲主要起挤密、振密作用，称振冲密实法。 4）深层搅拌法深层搅拌法是利用水泥作为固化剂， 通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和 固化剂强制搅拌,固化剂和软土之间会产生一系列 物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳 定性和一定强度的地基，与天然地基形成复合地 基，从而提高地基承载力，增大变形模量。
图 2-76ห้องสมุดไป่ตู้
2.4 沉井基础
• 这种基础现采用较 少。由于它整体性 好、刚度大、传力 可靠，在大跨度和 深水地区修建桥梁 仍被采用。
• 泥浆护壁法冲击成孔、钢套管护壁法钻孔、混凝 土护壁法人工挖孔等。成孔施工必须确保位置准 确，孔身垂直，防止孔壁坍塌。垂直度偏差一般 不超过1%。 • (2) 钢筋笼制作、安装。钢筋笼制作时，要求主 筋环向均匀布置，箍筋一般采用螺旋箍，加劲箍 接头应采用搭接焊。分段制作钢筋笼时，其接头 宜采用焊接并应符合规范规定。 • (3) 混凝土配制与灌注。混凝土的配制必须满足 以下要求：混凝土强度等级不应低于设计要求。 粗骨料可选用卵石或碎石，其最大粒径对于沉管 灌注桩不宜大于50mm，并不得大于钢筋间最小 净距的1/3
第二节 预制桩施工
• 预制桩具有结构坚固耐久、桩身质量易于控制、 成桩速度快、承载力高，并能根据需要制成不同 尺寸、不同形状的截面和长度，且不受地下水位 的影响、不存在泥浆排放问题等特点。随着沉桩 噪音、振动、挤土等综合防护技术的发展，尤其 是静压设备发展，预制桩仍将是桩基工程中主要 桩型之一。
• 1、预制桩制作、运输和堆放
• 三、逆作法施工 • 1. 逆作法施工原理 • 逆作法施工是地面以下各层地下室自上而下施工， 借助于地下结构自身的能力对基坑产生支护作用， 来保证基坑土方开挖，利用地下各层混凝土结构 楼板的水平刚度和抗压强度，使各层楼板成为基 坑围护桩（墙）的水平支撑点，并利用基坑外不 同方向的土压力（包括被动土压力）的自相平衡 来抵消对抗壁围护桩（墙）的不利影响。 • 因此，逆作法施工一般是先施工地下建筑的四周 围护墙和建筑物内部按柱网轴线布置的中间支承 柱（亦称中柱桩），然后再自上而下进行
第四节 地基处理
一、概述 地基是指承托建（构）筑物基础的这一部分场地。建 （构）筑物的地基可能存在以下五类问题： • 1）强度及稳定性问题。 • 2）压缩及不均匀沉降问题。 • 3）渗漏水问题。 • 4）液化问题。 • 5）特殊土的特殊问题。 • 地基处理的目的就是利用换填、夯实、挤密、排水、 胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，改良 地基土的工程特性，以解决上述这五类问题。