基礎(chǔ)工程教案

1、第一章 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)第四節(jié) 預(yù)制鋼筋混凝土樁及鋼管樁的施工技術(shù)一、鋼筋混凝土預(yù)制樁施工 靜力壓樁靜力壓樁是利用靜壓力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁方法，主要應(yīng)用于軟土地基。靜力壓拔樁機(jī) 1.適用于不能有噪聲和振動(dòng)影響臨近建筑物的軟土地區(qū)2.適用壓拔板樁、鋼板樁、型鋼樁和各鋼筋混凝土方樁3.宜用于軟土基礎(chǔ)及地下鐵道明挖施工中對(duì)周圍環(huán)境無噪聲，無振動(dòng)，樁配筋健單，短樁可接，便于運(yùn)輸。只適用松軟地基，且運(yùn)輸安裝不便預(yù)制鋼筋混凝土樁及鋼管樁的施工技術(shù)靜力壓樁特點(diǎn)是：施工時(shí)無噪聲、無振動(dòng)，適用于對(duì)噪聲有限制的市區(qū)內(nèi)作業(yè)；施工引起的土體隆起和水平擠動(dòng)比打入式樁小，適宜于精密儀器房、堤岸和地下管道多的地區(qū)內(nèi)施

2、工；由于避免了錘擊應(yīng)力，可減少鋼筋和水泥用量；壓樁過程中自動(dòng)記錄壓樁力，可以保證樁的承載力，并可避免錘擊過度而使樁身斷裂現(xiàn)象。但壓樁設(shè)備比較笨重，效率較低，壓樁力有限，單樁垂直承載力較低(目前未超過1 200kN)；對(duì)土體適應(yīng)性有一定局限；只限于壓直樁。壓樁施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)注意使樁保持軸心受壓，接樁時(shí)也應(yīng)保證上下接樁的軸線一致，并使接樁時(shí)間盡可能的縮短，否則，間歇時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)由于壓樁阻力過大導(dǎo)致發(fā)生壓不下去的事故。當(dāng)樁接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，不可過早停壓，否則，在補(bǔ)壓時(shí)也會(huì)發(fā)生壓不下去或壓入過少的現(xiàn)象。預(yù)制鋼筋混凝土樁及鋼管樁的施工技術(shù)靜力壓樁機(jī)依靠持續(xù)作用靜壓力，將樁壓入或拔出的樁工機(jī)械，成為靜力壓樁機(jī)。

3、靜力壓樁機(jī)分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式壓樁力由機(jī)械方式傳遞，液壓使用液壓缸產(chǎn)生的靜壓力來壓樁或拔樁。圖所示為ZYB400B型液壓靜力沉樁機(jī)構(gòu)組成圖，由駕駛室1、控制臺(tái)2、升降機(jī)構(gòu)3、壓樁機(jī)構(gòu)4、起重機(jī)5、機(jī)身6、橫移回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9、縱移機(jī)構(gòu)10、油箱11、泵站12、配重7、邊樁機(jī)構(gòu)8（選配）及液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。 駕駛室1焊接于泵站12上，控制臺(tái)板焊接于駕駛室內(nèi)前部。泵站內(nèi)裝45KW和55KW電機(jī)油泵組，為主機(jī)液壓系統(tǒng)提供壓力油，通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)樁機(jī)各工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制。由升降機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)縱移機(jī)構(gòu)10、橫移機(jī)構(gòu)9的離地、接地和機(jī)身的調(diào)平，為壓樁作準(zhǔn)備。壓樁機(jī)構(gòu)4通過四個(gè)夾樁油缸、一對(duì)主壓樁油

4、缸及一對(duì)副壓樁油缸實(shí)現(xiàn)夾樁與夾樁功能。起重機(jī)5用于吊裝和其它輔助吊運(yùn)工作。預(yù)制鋼筋混凝土樁及鋼管樁的施工技術(shù)ZYB400B型液壓靜力壓樁機(jī)工作時(shí)噪聲低、振動(dòng)小、無污染，與沖擊式施工方式比較，樁身不受沖擊應(yīng)力，損壞可能性小，施工質(zhì)量好，效率高 壓樁過程中，當(dāng)樁尖碰到夾砂層時(shí)，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力而使樁機(jī)上抬。這時(shí)可以最大的壓樁力作用在樁頂，采取停車再開、忽停忽開的辦法，使樁有可能緩慢下沉穿過砂層。如果工程中有少量樁確實(shí)不能壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高而相差不多時(shí)，可以采取截去樁頂?shù)霓k法。 壓樁與打樁相比，由于避免了錘擊應(yīng)力，樁的混凝土強(qiáng)度及其配筋只要滿足吊裝彎矩和使用期受力要求就可以，因而樁的

5、斷面和配筋可以減小，同時(shí)壓樁引起的樁周土體和水平擠動(dòng)也小的多，因此壓樁是軟土地區(qū)一種較好的沉樁方法。預(yù)制鋼筋混凝土樁及鋼管樁的施工技術(shù)二、鋼管樁施工鋼管樁是以無縫鋼管或焊接鋼管作為樁身材料，多采用錘擊法打入地基土層中的一種樁型。(一)鋼管樁的特點(diǎn)(1)抗錘擊性好，即沉樁過程中可承受強(qiáng)大的錘擊力，因此可獲得相當(dāng)大的垂直承載力，適合作為高重結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)樁或長(zhǎng)樁。 (2)水平承載力大，宜于作為受地震力、波浪力和土壓力等水平力的結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)樁。 (3)外徑的壁厚規(guī)格多，樁的尺寸選擇范圍廣。(4)施工靈活方便，即可根據(jù)持力層的標(biāo)高靈活更變樁長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)焊接可靠性高，樁基與上部結(jié)構(gòu)連接容易，樁的下端可采用開口

6、式以減少打樁的排土量，因而對(duì)鄰近的現(xiàn)有建筑物產(chǎn)生的影響小，吊輸方便。(5)費(fèi)用高，用作較短的摩擦樁或不承受水平力的樁時(shí)不經(jīng)濟(jì)。(6)打樁時(shí)噪音大，振動(dòng)高。 (7)采用大直徑開口樁時(shí)，閉塞效應(yīng)不夠好。閉塞效應(yīng)開口管樁沉入過程，樁端土一部分被擠向外圍，一部分涌入管內(nèi)形成“土塞”。土塞受到管壁摩阻力作用將產(chǎn)生一定壓縮，土塞高度及其閉塞程度與土性、管徑、壁厚及進(jìn)入持力層的深度等諸多因素有關(guān)。閉塞程度直接影響端阻發(fā)揮與破壞性狀及樁的承載力。稱此為“閉塞效應(yīng)”。(二)鋼管樁的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)鋼管樁的管材，一般選用普通碳素鋼或按設(shè)計(jì)要求選用。結(jié)構(gòu)分為：開口式、閉口式、半閉口式鋼管樁的停止錘擊的控制原則可按進(jìn)入持力

7、層兩倍樁徑深度后，一錘的貫入度小于2mm考慮。（一） 樁結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)步驟（二） 樁的選型1、類型及應(yīng)用特點(diǎn)2、在考慮建筑物荷載大小、地層情況、施工設(shè)備、對(duì)環(huán)境影響、已往經(jīng)驗(yàn)、工程造價(jià)、工期等多種因素的情況下綜合加以確定。3、高層建筑、大厚度軟基地層的普通建筑等一般采用鉆孔灌注樁；若基巖埋藏較淺、地下水較深時(shí)對(duì)于大荷載建筑物也可考慮采用人工挖孔樁；采用沉管樁及預(yù)制樁時(shí)則樁頭不能進(jìn)入基巖且持力層不能埋藏過深；條例允許時(shí)還可以采用夯擴(kuò)樁等，同一結(jié)構(gòu)單元宜避免采用不同類型的樁。4、的選擇還應(yīng)參考當(dāng)?shù)亓?xí)慣做法。如同樣的條件在某地可能主要使用沉管樁，而在他處可能常用預(yù)制樁。5、隨著時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，

8、樁基工程施工對(duì)周圍環(huán)境的影響愈來愈引起人們的關(guān)注，樁基正向高效、易控、安全、少污染方向發(fā)展。（三）確定持力層1、持力層是一個(gè)相對(duì)概念，它與建筑物要求（荷載大小、沉降量）、樁的直徑長(zhǎng)度、施工方法等密切相關(guān)。如粘土可以作為某些小荷載建筑物的持力層，而強(qiáng)風(fēng)化巖層則不能作為某些高層建筑物的持力層。2、密實(shí)的砂土層、卵礫石層、基巖等在不同情況下均可作為持力層使用，同時(shí)應(yīng)注意地層面起伏對(duì)樁承載力的不良影響。3、選擇持力層時(shí)還應(yīng)注意是否有軟弱下臥層以及其對(duì)建筑物穩(wěn)定、沉降的影響。（四）確定樁的尺寸1、樁的尺寸包括樁的直徑、長(zhǎng)度、樁底與樁頂?shù)臉?biāo)高、樁身截面與剖面形式等。2、樁的尺寸受制于建筑物荷載大小、地層、

9、樁的類型、施工設(shè)備條件等。如鉆孔灌注樁其樁徑、樁長(zhǎng)相對(duì)不受限制，還可以據(jù)需要將樁身設(shè)計(jì)成擴(kuò)大頭狀；而沉管灌注樁與預(yù)制樁等其常用樁徑有：250250，300300，350350，400400且樁長(zhǎng)一般在20米以內(nèi)。又如磨擦樁主要通過增加樁的長(zhǎng)度來提高樁的承載力，而端承樁則主要通過加大樁端的直徑來提高樁的承載力。3、樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于15d，碎石類土，不宜小于1d。當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，樁基以下硬持力層厚度不宜小于4d。樁頂標(biāo)高應(yīng)考慮承臺(tái)埋深及厚度。4、樁尺寸的確定還應(yīng)考慮施工難易、施工工期等。如相同條件下可以有設(shè)計(jì)成大直徑樁（樁數(shù)較少）及小直徑樁

10、（樁數(shù)多）兩種選擇方案，但到底選用哪一種還需結(jié)合工程造價(jià)以及工程施工難易程度考慮。樁的長(zhǎng)徑比。（見下表）鉆孔灌注樁常用口徑有鉆孔灌注樁常用口徑有600，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000等。等。（五） 計(jì)算單樁承載力(30min)1、承載力分基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值、設(shè)計(jì)值等。樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。一級(jí)建筑樁基應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等原位測(cè)試方法綜合確定；二級(jí)建筑樁基應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定。當(dāng)缺乏可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定；對(duì)三級(jí)建筑樁基，如無原位測(cè)試

11、資料時(shí)，可利用承載力經(jīng)驗(yàn)參數(shù)估算2、采用現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，同一條件下的試樁數(shù)量不宜小于總樁數(shù)的1%，且下應(yīng)小于3根，工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時(shí)不應(yīng)小于2根。試驗(yàn)及單樁豎向極限承載力取值按有關(guān)方法進(jìn)行。3、根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+qpkAp 式中 qsik樁側(cè)第I層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按表取值。 qpk極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按表取值。 Ap樁端面積。 Li 樁的第i段長(zhǎng)度。u樁身周長(zhǎng)。4、當(dāng)大直徑樁（d800mm）單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可按下式計(jì)算： Quk=

12、Qsk+Qpk= uSIqsikli+PqpkAp p、si大直徑樁端阻、側(cè)阻尺寸效應(yīng)系數(shù)5、樁基不超過3根的樁基，基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為： R=QSK/rS+QPK/rP當(dāng)根據(jù)靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為 ： R=QUK/rSP6、 對(duì)于樁數(shù)超過3根的非端承樁復(fù)合樁基，宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，其復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為： R=SQSK/rS+PQPK/rP+CQCK/rC當(dāng)根據(jù)靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，其復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值為：R=SPQUK/rSP+CQCK/rC QCK=qCKAC/n 當(dāng)承臺(tái)底面以下存在可液化

13、土、濕陷性黃土、高靈敏度軟土、欠固結(jié)土、新填土、或可能出現(xiàn)震陷、降水、沉樁過程中產(chǎn)生高孔隙水壓和土體隆起時(shí)，不考慮承臺(tái)效應(yīng)，即取C=0，S、P、SP取表中相應(yīng)值。QSK、QPK分別為單樁總極限側(cè)阻力和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值。 QCK相應(yīng)于任一復(fù)合基樁的承臺(tái)底地基土總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值。 qCK承臺(tái)底1/2承臺(tái)寬度范圍（5m）內(nèi)地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值。AC承臺(tái)底地基土凈面積。 QUK單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。S、P、SP、C分別為樁側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)、樁端阻群樁效應(yīng)系數(shù)、樁側(cè)阻端阻綜合群樁效應(yīng)系數(shù)、承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)。前三項(xiàng)可按表采用。C可用下式計(jì)算：C=CiACi/AC+CeACe/ACrS、rP、rSP、rC分別為樁側(cè)阻抗力分項(xiàng)系數(shù)、樁端阻抗力分項(xiàng)系數(shù)、樁側(cè)阻端阻綜合抗力分項(xiàng)系數(shù)、承臺(tái)底土阻力分項(xiàng)系數(shù)。按表采用。 7、 所有基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值的取值尚應(yīng)滿足樁身承載力計(jì)算要求。（六） 計(jì)算樁數(shù)與布樁中心受壓時(shí)：n=N/R；偏心受壓時(shí)：n=N/R n樁的數(shù)量。 N樁頂荷載。 樁基偏心受壓系數(shù)，常取1.11.4。在樁的數(shù)量確定之后，可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與荷載性質(zhì)，進(jìn)行樁的平面布置。通常樁的中心距宜取（34）d。若中心距過小，樁施工時(shí)相互擠土影響樁的質(zhì)量；反之，樁的中心距過大，則承臺(tái)尺寸過大，不經(jīng)濟(jì)。樁的最小中心距應(yīng)符合下表規(guī)定。對(duì)于大面積群樁，尤其是擠土樁，宜按表列值適當(dāng)加大。