土木工程施工教案精品课程第二章地基处理与桩基工程1

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第二章 地基处理与桩基工程

教学目的:通过本章学习使学生掌握预制桩和灌注桩等二种主要的桩基础的施工工艺流程。 教学要求：１.了解各种地基处理方法、原理及施工工艺；了解钢筋混凝土预制桩的预制、

起吊、运输及堆放方法。

2.熟悉土预制桩、灌注桩质量检验标准。

３。掌握锤击法施工的全过程和施工要点(打桩设备、打桩顺序、方法和质量控制)；泥浆护壁灌注桩和干作业成孔灌注桩的施工要点;套管成孔灌注桩施工工艺和质量控制方法。

教学重点：钢筋混凝土预制打入桩的施工;灌注桩(钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注

桩)施工工艺回填土施工方法及质量检验标准。

教学难点:钢筋混凝土预制桩沉桩工艺及质量控制方法；灌注桩施工工艺、常见质量缺陷及

预防处理.

教学方式:讲授法

参考资料:１.毛鹤琴.土木工程施工(第2版).武汉：武汉工业大学出版社,20０4

2。重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学.土木工程施工(上、下册）。 北京:中国建筑工业出版社，２０03

3.赵世强.土木工程施工实习手册.北京:中国建筑工业大学出版社，２00３ 4。姜卫杰.《土木工程施工》学习指导．武汉:武汉工业大学出版社 ，２000

教学过程及内容：

2.1 地基加固处理

2.1.１地基加固的原理:

１。原因:工程结构的荷载较大，地基土质又较软弱的,不能作为地基. ２.原理:将土质由松变实，将土的含水量由高变低。

3．方法：机诫碾压法、重锤夯实法、挤密法、化学加固法、预压固结法、深层搅拌法。 4．目的:提高地基的抗剪强度；降低地基的压缩性；改善地基的透水性；改善地基的动力特

性;改善特殊土的不良特性。

5.措施:改变建筑体形,简化建筑平面;调整荷载差异;合理设置沉降缝;采用轻型结构、柔性结构；加强房屋的整体刚度;对基础进行移轴处理,当偏心荷载较大时,可使基础轴线偏离柱的柱线整体刚度;施工中正确安排施工顺序和施工进度. 2。1．2地基加固的方法 ⒈换填

“挖”挖去软土,把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中(软土层不厚时用）。“填” 当软土层很厚,而又需大面积对地基进行加固处理时，可直接回填一层好土（一定厚度)，提高地基的承载能力,减小软土层的承压力.“换”挖与填相结合,即换土垫层法，此法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。 例如:砂垫层做法

①宽度的确定:Ｂ'=B+2H*ｔanθ

②材料要求:连砂石:石50％，最大粒径<５０mm ③施工方法：④质量检查：

⒉深层密实：采用爆破、强夯、挤压、振动等方法，使地基土在较大深度范围内得到密实。 （１)爆破法:是将炸药放在地面深处,爆炸产生的高强压力波使土的疏松结构液化,形成密


实结构（国外用）. (2)强夯法：

将几十吨的重锤，从几十米的高处自由落下,对土进行强力夯实。来源于重锤夯实,但不同于重量锺夯实，承载能力提高2－５倍压缩性,加固影响深度可达3０ｍ。 强夯加固机理：

动力密实、动力固结、动力置换。 ３、挤密法:

是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔内填入砂、石、土（或灰土、工灰)、石灰或其它材料,再加以振实而直径较大的桩体的方法. ⒊挤密桩属柔性桩 (1)分类

Ａ。碎(砂)石桩;

①方法:用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔,再将碎石或砂压入孔中,形成较大直径的密实桩体。

②加固原理：对松散砂土:挤密作用,排水减压作用，砂基预震效应;对粘性土：置换、排水固结、垫层． Ｂ、石灰桩:

分类：灰灌入法（石灰桩法）、粉灰搅拌法、石灰浆压力喷注法。 加固原理：桩间土:成孔挤密、膨胀挤密、脱水挤密、胶凝作用。 桩身:复合地基、桩土应力比２。5－5。0 Ｃ、水泥粉煤灰碎石桩(ＣＦG桩)

①概念:在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤、灰和少量水泥,加水拌合制成的一种具有 一定粘结强度的桩.

②优点:工艺简单，水泥用量少,受力特性与水泥搅拌桩类似。

③加固机理：机体的作用；挤密的作用;褥垫的作用（保证桩、土共同承担荷载;减少基底面的应力集中；褥垫厚度可以调整桩土荷载比）。

4.排水固结法：在地基中设置沙井（或塑排水板)等竖向排水体,然后进行加载预压，或利用建（构)筑物自身重量分级加载,使土体中的空水排出，逐渐固结,地基沉降，强度提高。可分为准载预压、真空预压、准载真空联合预压、塑料排水板. ５.化学固结法 1)定义：化学固结法是用水泥、粘土浆或其它化学浆液,通过灌注压入,高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒胶结起来，改善地基土的物理、力学性能的地基处理方法. 2）分类:灌浆法;水泥土搅拌法；高压喷射注浆．

2.2 桩基施工

2.2.1桩基础的组成和作用

桩基础是深基础应用最多的一种基础形式,它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成. 桩基础的构造要求:

⒈桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50ｍm，主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢)的30倍,钢筋直径(Ⅱ级钢的Ⅲ级钢)的３5倍。

⒉扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的１。5倍，不应大于桩身直径的3倍. ⒊桩底进入持力层的深度,根据地质条件,荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1—３倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土，岩溶以及震陷液化等影响,嵌岩灌注桩周边嵌及完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度,不宜小于0.5m.。


⒋预制桩的混凝土强度等级不应低于Ｃ30;灌注桩不应低于C２0;预应力桩不应低于C40。



桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上,或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。 ２。2.2桩基础的分类

⒈桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(如图)

(１）端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考.

(2）摩擦桩完全设置在软弱土层中,将软弱土层挤密实,以提高土的密实度和承载能力,上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主,贯入度可作参考.



⒉桩按施工方法分为预制桩和灌注桩

（１)预制桩:预制成桩→沉桩(用沉桩设备打入或压入）; （2）灌注桩:直接成孔（钻孔、挖孔)→安放钢筋笼→浇筑混凝土

2。2.３预制桩基础

根据沉桩方法分为：锤击沉桩法—以桩锤的冲击力将桩打入软土;静力压桩法—80~120t压桩机,适软弱土层。

一、预制桩的制作、运输和堆放 (一）制作 ⒈类型:

(1)方桩:(截面边长多为２50~550mm),如在工厂制作,长度不宜超过12m;如在现场预制，长度不宜超过30m。桩的接头不宜超过两个.

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