土木工程施技术第五讲基础工程.docVIP

三、桩基础概述及本科课程回顾 1、桩的分类 2、预制桩施工 3、灌注桩施工 桩基础是一种适用性很强的基础形式，可应用于多种工程地质条件和多种类型的工程中。在桥梁工程、港口工程、近海石油钻井平台、高耸和高重建筑物、支档结构物等建筑工程中都大有用武之地。它发展迅速，不断有新的桩型、新的施工工艺、新的桩基设计理论和计算方法涌现，是现代化基础工程体系之一，也是基础施工工业化途径之一。 桩基础可以是单根桩，如柱下单桩的形式，但绝大多数情况下，桩基础是由多根桩组合而成。为了使所有单桩能够共同工作，常将桩群设在钢筋混凝土板或者梁下，以保证将荷载分配给各根桩，并使各桩具有基本相同的沉降。这种钢筋混凝土板横向结构称为承台。 桩基础施工较浅基础复杂，成本也较高，但在下列一些情况下，为了确保结构安全，必须采用桩基础，而且与其他深基础如沉井、沉箱、地下连续墙等相比，桩基础的应用范围最广，而且也是优先考虑的深基础方案。 (1) 地基上层具有软弱土层，不能承受由上部结构传递的荷载，而且软弱土层较厚，不便挖除或不宜采用地基处理等措施时，可采用桩将荷载传递到下面基岩，或者当基岩埋藏很深时传递到下面较好土层中。 (2) 在设计和建造承受风荷载、水压力、滑坡推力或地震荷载的支挡结构物和高层建筑的基础时，经常在承担上部结构传递的竖向荷载的同时承受水平荷载，因桩基础可通过弯曲来抵抗水平力，故桩基础是优选方案。 (3) 如果地基上层不是软弱土层而是膨胀土或湿陷性土等特殊土。随着含水量的增加和减少，膨胀土发生膨胀和收缩，其产生的膨胀压力会很大；湿陷性土随含水量增加而塌陷。在这种情况下，如果采用浅基础，结构可能发生严重的破坏，而桩基能穿过会发生膨胀、收缩或湿陷的土层，故用桩基础代替浅基础。 (4) 桥台和桥墩采用桩基，可避免采用浅基础时因河床冲刷较大，河道不稳定等导致其承载力的降低。 (5) 有些构筑物的基础，如输电线塔、近海(石油)平台和位于地下水位以下的筏基，承受着上拔力，采用桩基能抵抗上拔力。 从上面桩的应用场合可以看出：桩基础不仅是一种深基础，而且是处理软弱土、膨胀土和湿陷性土等特殊土地基的有效措施。 四、桩基础工程施工新技术 （参考书目：《现代建筑施工新技术》孟文清主编） （一）灌注桩后注浆施工（注浆桩，二十几年） 在成桩过程中，在桩底或桩侧预先布置管路和注浆装置，待桩身混凝土达到一定强度后，通过注浆管路利用高压注浆泵压入以水泥为主的浆液（或其他化学浆液如硅酸盐），对孔底和桩侧泥皮进行固化，桩端阻力及桩侧阻力相应提高，提高单桩承载力、减少沉降量。 1、按施工机具和注浆先后顺序的不同划分： 前处理注浆桩：借助于专用的钻机设备，在浇注混凝土桩体前，对桩端、孔壁进行压力注浆。下钻——灌注水泥浆（混凝土）并提升螺旋外管——拔钻清土——振沉钢筋笼——成桩。 后处理注浆桩：不需要专门的机具，按普通钻孔灌注桩造孔浇混凝土，然后待桩混凝土达到一定强度后，利用预埋的注浆设施对灌注桩桩底和桩周土进行注浆处理。 2、桩底注浆按施工工艺 闭式注浆工艺：将预制的弹性良好的腔体或压力注浆室随钢筋笼放入孔底，成桩后在压力作用下，浆液注入腔体内；随注浆压力和注浆量的增加，弹性腔体逐渐膨胀、扩张，在桩端土层中形成浆泡，浆泡逐渐扩大，压密沉渣和桩端土体，并用浆体取代部分桩端土层，在压密的同时，桩端土体及沉渣排出部分孔隙水；再进一步增加注浆压力和注浆量，水泥浆土体扩大扩大头逐渐形成，压密区范围也逐渐增大，直至达到设计要求为止。效果：扩径，对桩起到一定的预加应力作用，对土层起到压密作用。 开式注浆工艺：浆液通过注浆管（单根、双根或多根），经桩端的预留注浆空腔、预留注浆通道或预留的特殊注浆装置等，直接注入桩端土、岩体中，浆液与桩端沉渣和周围土体呈混合状态，呈现出渗透、填充、置换、劈裂等效应，在桩端显示出复合地基的效果。效果：对桩端土体进行加固，小部分水泥石固结于桩端，扩径效果很小。 3、桩底后注浆提高桩基承载力的机理 提高桩端阻力：桩端土体性质得以改善，其密实度、强度、刚度得到提高，从而提高桩底阻力；桩底扩大头的形成：加大了桩底的支撑面积；对桩底施加预应力：压力注浆过程中，压力对桩底施加向上的作用力，使桩身微微上抬，专题产生向下的负摩阻力，相当于在桩底施加了一个预应力。 提高桩侧摩阻力：改善桩-土界面特征，消除桩周泥皮的影响；增强了桩侧阻力的强化效应；增加桩周法向应力；产生桩侧负摩阻力。 4、桩底后注浆技术施工工艺： 钻机定位——钻孔——清孔——吊放钢筋笼（注浆管制作，绑扎预埋在钢筋笼旁）——灌注混凝土——成桩，桩基移位——注浆管开塞——调整注浆量、注浆压力、注浆速度达到控制标准要求——桩底高压灌注水泥浆液——停止注浆，封死进浆管口和出浆管口，卸下送浆管，终孔。 5、后注浆质