建筑工程中桩基的施工技术与应用.docx
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建筑工程中桩基的施工技术与应用
编号:
某某某某学院
2012届毕业生毕业论文(设计)
论文题目:
建筑工程中桩基的施工技术与应用
学生姓名:
所属系部:
建筑工程系
专业班级:
09工程监理班
指导教师:
定稿时间:
2012年5月
目录
目录-1-
摘要-2-
1.桩基的一般问题-3-
1.1基的实用与选择-3-
1.2基处理的一般原则-3-
2.注桩的施工技术-4-
2.1注桩-4-
2.2孔灌注桩-4-
2.3挖孔桩可以采用人工或机械挖掘开孔。
-5-
3.注桩工艺的发展-5-
4.施工方案-6-
4.1地质情况及施工准备工作-6-
4.2地下水情况-6-
4.3地条件-7-
4.4施工工艺流程-7-
5.桩基放样与开孔-7-
6.成孔灌注桩-8-
6.1成孔灌注桩顺序-8-
6.2分节挖土和出土-8-
6.3安装护壁钢筋和护壁模板-9-
6.4灌注护壁砼-9-
6.5桩孔抽水-10-
6.6遇砂砾层时的成孔方法-10-
结束语-11-
参考文献:
-12-
摘要
现代的建筑工程施工中,采取桩基础,即节省了施工工期,又保证了工程质量,并取得了相应的经济效益和社会效益。
本文就建筑工程施工中桩基的施工技术及发展应用进行简要论述。
随着现代科学技术的发展,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法,都有了很大的演进。
桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物特别是高层建筑,重型厂房和具有特殊要求的构筑物所广泛采用的基础形式。
关键词:
建筑桩基施工技术
1.桩基的一般问题
1.1基的实用与选择
对下列建筑工程要求情况,可以考虑选用桩基础方案:
不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其他重要建筑物。
重型工业厂房和荷载过大的建筑物,如仓库、粮仓等。
对烟囱、输电塔等高耸高结构建筑物,宜采用桩基以承受较大的上拔力和水平力,或用以防止结构物的倾斜。
对精密或大型的设备基础,需要减小基础振动、减弱基础振动对结构的影响,或应控制基础沉降和沉降速率。
软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物,或以桩基作为地震区结构抗震措施。
当地基上部软弱而下部太深处埋藏有坚实地层时,最宜采用桩基。
如果软弱土层很厚,桩端达不到良好地层,则应考虑桩基的沉降等问题;通过较好土层而将荷载传到下卧软弱层,则反而使桩基沉降增加。
总之,桩基设计应该注意满足地基承载力和变形这两项基本要求。
在工程实践中,由于设计或施工方面的原因,致使桩基不合要求,甚至酿成重大事故者已非罕见。
因此,做好地勘察,慎重选择方案,精心设计、精心施工,也是桩基工程施工必须遵循的准则。
1.2桩基处理的一般原则
当桩基发生质量问题后,若处理不及时,结果给工程留下隐患。
为了防止类似问题的发生,处理方法如下:
1.桩基处理前应具备的条件
①桩基事故的性质和范围要清楚。
②桩基处理的目的要明确,应有预定处理方案。
③参加的人意见基本一致,并确定处理方案。
④设计人员认可签字。
2.事故处理应满足的基本条件
①对事故处理方案要求安全可靠,经济合理,施工工期短,方法可靠。
②对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。
3.事故应及时处理,防止留下隐患
①成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度,岩石强度,沉渣厚度,桩孔垂直度等数据必须符合设计要求,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,建设单位代表、监理工程师签字认可后,方能灌注混凝土、移动钻机,防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。
②基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测设资料,发现质量上有争议问题,必须意见一致后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
4.应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响 如在事故处理中采取补桩时,会不会损坏混凝土强度还比较低的邻近桩。
5.选用最佳处理方案
桩基事故处理方法较多,但对方案要进行技术经济比较,选择安全可靠,经济合理和施工方便的方案。
1.2.1应具备的条件
事故性质和范围清楚;目的要明确,应有预定处理方案。
1.2.2应满足的基本条件
对事故处理方案要求安全可靠、经济合理。
对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。
1.2.3及时处理,防止留下隐患
桩成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据必须符合设计要求,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,方能灌注砼、移动钻机,防止类似问题产生造成不必要的浪费。
基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上问题,必须经研究后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
1.2.4事故处理对已完成工程质量和后续工程的质量和后续工程的影响
如在事故处理中采取补桩时,应考虑会不会损坏混凝土强度和较低的邻近桩。
2.注桩的施工技术
2.1注桩
沉管灌注桩可采用锤击振动、振动冲击等方法沉管开孔。
锤击沉管灌注桩的常用直径(指制桩尖的直径)为300mm-500mm,桩长常在20m以内,可打至硬粘土或中、粗砂层。
对直径340mm和480mm的桩,当锤的质量各为1t和2t一-3.5t时,单桩轴向承载力分别约为250KN--350KN和500KN--700KN。
这种施工设备简单,打桩进度快,成本低,但很容易产生缩颈(桩身截面局部缩小)、断桩、局部夹长、混凝土离析和强度不足等质量事故。
其原因是多方面的,缩颈常发生在软硬土层交界处,或软弱土层处。
因此,拔管的速度应该放慢,例如为0.8m/min;管内混凝土量应充足,应达到1.10--1.15。
2.2孔灌注桩
各种钻孔桩在施工时都要把桩孔位置的土排出地面,然后清孔底残渣,要放钢筋笼,最后浇灌混凝土。
直径为600mm或650mm钻孔桩,常用回转机具开孔,桩长为lOm--30m,单桩承载力为1MN--2MN。
目前,国内的钻(冲)孔灌注桩在钻进时下钢套筒,而是利用泥浆保护孔壁,以防现孔,常用桩径为800mm、1000mm、1200mm等,采用的承载力达3MN---9MN。
2.3挖孔桩可以采用人工或机械挖掘开孔。
人工挖土时,要挖深0.9m一1.Om时就浇灌或喷射的圈混凝土护壁,上下圈之间插筋连接。
达到所需深度时,再进行扩孔。
最后在护壁内安装钢筋笼和浇灌混凝土。
挖孔桩的直径不宜小于1m,深度为15m者,桩径应在1.2m一-1.4m以上,桩身长度宜限制在30m内。
建筑工程的建筑场地,如果浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求,而又不适宜采取地基处理措施时,就要考虑下部坚实层或岩层作为特力层的深基础方案了。
深基础主要有桩基础、沉进和地下连续墙等几种类型,但其中还是以历史悠久、广泛选用的桩基应用最为广泛。
3.注桩工艺的发展
近年来,我国广泛采用灌注桩,积累了不少设计和施工的经验,灌注桩基施工工艺技术也有长足的发展。
灌注桩在工作条件下的强度计算,原则上和钢筋混凝土预制桩相同。
灌注桩的混凝土强度等级,一般不得低于C15,骨料不大于40mm,坍落度一般采用50mm一70mm;以水下导管灌注混凝土,混凝土强度等级不得低于C20,骨料粒径应小于管内径的1/4,最大粒径不大于50mm,坍落度以160mm--200mm为宜。
当混凝土灌注桩径计算符合要求时,桩身可不配抗压钢筋。
桩顶伸入承台起连接作用的插筋,可视需要而定。
桩身按计算需要配筋者,对于轴心受压的桩,主筋的最小配筋率不宜小于0.2%,受变时不宜小于0.4%(均对非地震区而言)。
如用作抗拔桩时,钢筋应通长配置。
当为受变时,主筋长度一般取4.0/a,a为桩身变形系数(单位是1/m)。
当桩用上部为软弱土层或可液化土层时,主筋长度最好超过软弱土层或可液化土层的深度。
钢筋混凝土灌注桩的混凝土保护支,厚度一般不小于30mm(抗弯计算时取35mm),采用水下浇灌注混凝土者不得小于50mm。
主筋端部不设弯钩,以利钢套管或导管的提升。
箍筋宜采用焊接环或螺旋箍筋,直径一般不小于6mm,间距为20Omm--300mm。
当钢筋笼长度超过4m时,宜每隔2m左右设一道焊接加劲箍筋。
钢筋笼在钢套管内埋设者,箍筋宜放在主盘之内,且钢筋笼外径至少应比套管的内径小50mm;采用导管浇灌水下混凝土者,箍筋应放在钢筋笼之外,钢筋笼内径应比导管联接处的外径大100mm以上,其外径应比钻孔直径小100mm以上。
灌注桩混凝土浇注要把握这样几个要点:
砼的连续灌筑、砼的塌落度、导管的埋深等。
现代科学技术发展的成就,尤其是电子技术,计算机技术参加了土力学和基础工程学的领域研究,建筑工程基础的桩基施工工艺技术,也在不断发展提高,正向着现代化、机械化、自动化和标准化的方向迈进。
4.施工方案
本工程地处郑州市荥阳,基坑为一层地下室,基坑底标高-5.8m,属深基坑。
从基础外墙外边算起。
地上部分二十二层,是一幢办公楼,结构类型属框架结构。
4.1地质情况及施工准备工作
本场地地层自上而下为:
杂填土:
褐黄色,干-稍湿,松散~稍密,由少量建筑垃圾、生活垃圾及粘性土组成,属近期回填,未完成自重固结.层厚0.4-1.5米.耕植土:
层厚0.4-1.2米,褐黄色.粉质粘土:
层厚2.0—5.8米,灰黄色、褐黄色,稍湿,可塑状~硬塑状,切面光滑.干强度高,层厚2.0-5.8米。
粉土:
褐黄色,稍湿,稍密.干强度中等,韧性差.无光泽反应.层厚1.0~3.4米.粉砂层:
褐黄~灰黄色,湿~饱水,稍密~中密状,砾石成分以石英为主,粒径在2-3cm的颗粒质量占总质量的60%左右,最大达4-6cm.呈次圆状,泥质含量占20%左右.层厚1.3~4.7米.圆砾层:
灰黄色~黄褐色,湿~饱水,稍密~中密状,层厚7.5-10.2米全风化泥质粉砂岩层:
褐红色~紫红色;原岩结构\构造已基本破坏,已风化为土状,干强度中等,韧性差.层厚0.2-1.2米.强风化泥质粉砂岩层:
褐红色~紫红色;原岩结构\构造可见,节理裂隙十分发育,岩芯破碎,呈碎块状-短柱状;岩体基本质量差,岩石质量等级为V级,属软质岩.层厚0.6-3.1米.中风化泥质粉砂岩层:
褐红~紫红色;原岩结构构造清晰,节理裂隙较发育,岩芯完整,呈长柱状,质密坚硬,岩石质量较好,岩体基本质量等级为IV级,属软质岩.该层最大控制厚度13.01米.
4.2地下水情况
本区地貌属二级阶地,粉质粘土和粉土可视为相对隔水层,粉砂和圆砾为此场地内的主要含水层,其地下水类型属孔隙水,全风化泥质粉砂岩层,强风化泥质粉砂岩层和中风化泥质粉砂岩层含少量基岩裂隙水.场地地下水位随季节变化,补给来源为大气降水的补给,地下水水量相对较大.施工期间观测,初见水位埋深9.3-10.2米,标高为32.97-34.09米,稳定水位埋深为8.5-9.6米,标高为33.45-34.54米.故此场地水文地质条件较复杂,地下水对本工程基础施工影响较大.
4.3地条件
繁茂大厦南侧为两栋18层楼房,距地下室边线约15米,到主楼边线约25米,西北侧为2栋15层楼房,距地下室边线约7.3米,东侧为6层居民楼距地下室边线约10米。
东侧6层居民楼(地)基础在砾石层以上,南侧18层楼房基础为桩基,持力层为圆砾层。
本工程桩基开挖深度达15米,穿过8~10米地下水丰富的砂砾层,需大量抽水,可能会影响周边建筑物的沉降,造成无法估量的损失.在桩基施工时,必须先止水,后施工.请业主委托有资质的单位进行设计后再施工。
4.4施工工艺流程
平整→放线、定桩位→桩位复核→挖第一节桩孔土方→绑扎第一节护壁钢筋、支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架和排水与通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板,绑扎第二节护壁钢筋,支第二节模板,浇筑第二节砼护壁→重复第二节挖土、扎钢筋、支模、浇筑砼护壁工序,循环作业至设计深度→检验持力层土质符合设计要求后进行扩底→清理虚土、排除孔底积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇灌桩身砼(做砼试块)→桩基检测。
5.桩基放样与开孔
桩基放样宜一次性完成,而且要与桩基开孔相结合,开孔指在现场地面上修筑第一节孔圈护壁。
桩基放样时根据测量放线成果,找出桩基中心点,加以木桩确定中心,然后以该中心点为圆心,以桩半径加护壁厚尺寸的一半为半径画圆,确定桩孔的挖土范围。
开孔前,应从桩的中心位置向桩孔外引出四个桩中轴线(即二正交轴线)控制点,用牢固的木桩标定,经复核无误后,在桩径圆圈内开始挖土和绑扎护壁钢筋、安装护壁模板,在复核护壁模板直径、中心点位置无误后开始浇筑护壁砼。
第一节孔圈护壁的中心点应和桩位中心点重合,偏差不得大于20mm;二正交直径的差异不大于50mm;其上面的护壁应比下面的护壁厚75,并应高出现场地面200~250,以阻挡地面水流入桩孔内,防止地面上的泥土、石块和杂物进入桩孔内,并增大孔壁抵抗下沉的能力。
第一节护壁筑成后,再将桩孔中轴线控制点引回至护壁上,并进一步复核无误,作为今后确定地下各节护壁中心的测量基准点。
同时使用水准仪把相对水准标高标定在第一节孔圈护壁上,作为确定桩孔深度和桩顶标高的依据。
整个工地的开孔宜一次性完成,开孔工作完成后,还应作一次全面的测量校核工作,确定轴线和桩中心位置无误后再进行大面的桩孔开挖。
6.成孔灌注桩
6.1成孔灌注桩顺序
由于场内地下水位较高,而且根据建设单位提供的勘察资料,地下水丰富,以11#号、13#号、38#号、40号桩为工程桩作为降水井。
6.2分节挖土和出土
挖孔时,每孔配备两名工人,一人在孔内挖土,一人在孔口负责出土和传递工具。
以2人为一小组,共安排12个小组成孔,每一小组每天进行二个桩孔交替开挖作业,每天完成开挖桩的一节护壁的砼捣制,每节护壁高度为1m,整个工程桩孔分二批挖完。
开挖桩孔中距小于3倍桩径的相临桩时,必须进行跳挖。
挖孔时使用镐挖土,用铲将土装入胶桶,胶桶容量一般为0.1~0.2m3,采用简单的手摇绞车出土。
土方挖完后,要检查桩孔直径是否符合设计要求,井底作业人员可以使用长度为桩径加二倍护壁厚度的竹杆(或木杆)在桩孔上下作水平转动,若能自由移动,说明所挖的桩孔尺寸符合设计要求,可以绑扎护壁钢筋和安装护壁模板及浇筑护壁砼,否则需要修整桩孔护壁,直到竹杆能自由移动为止;井上检查人员则可以用两根相互垂直的钢筋制成桩径大小的圆环形,用绳吊到孔内上下伸缩,如畅通无阻,则说明桩孔尺寸符合要求。
桩孔开挖包括浇筑护壁钢筋混凝土,一天一节。
开挖工作宜连续进行,中途不宜停歇,否则孔底及四周土体经水浸泡容易发生坍塌。
挖出的土方应及时运至地面弃土区,不得堆放在孔口附近。
扩底部分采取先挖桩身圆柱体,再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。
6.3安装护壁钢筋和护壁模板
本工程桩身护壁的外壁为直立式,每节护壁形状是上部厚下部薄,即上部为150/200厚,下部为100/150厚,上节护壁的下部要求嵌在下节护壁的上部砼中,上下搭接长度为250,具体详见设计变更。
护壁钢筋加工严格按照设计图纸和施工规范要求进行,护壁中竖向钢筋端部宜弯成发夹式的钩并打入至挖土面内一定深度,以便与下一节护壁中的钢筋相联结。
挖孔护壁模板采用型号为∠75×5的角钢做骨架、1.5厚钢板做面板制成组合式通用钢模板,模板高度为1m,拆上节支下节,循环周转使用。
桩径为φ800~φ2200的模板,均由4-6块组成。
模板安装时采用U形卡连接,拼装合成后成为一个圆台体,上小下大,上下直径的差值等于75mm,上下设两半圆组成的钢圈顶紧,不另设支撑,且模板上部要留100mm高作砼浇筑口,拆模后用砖砌或混凝土堵塞。
拼装时,在最后两块模板的接缝处夹放一木条,以便拆模。
当护壁砼强度达到1MPa(即砼浇筑完24h)后即可拆模。
模板安装后应检查其直径是否符合设计要求,并保证任何二正交直径的误差不大于50mm,其中心位置可通过孔口设置的轴线标记处安放的十字架、在十字架交叉点悬吊锤球的方法来确定。
要求桩孔的垂直度偏差不大于桩长的0.5%;符合要求后,可用木楔打入土中稳定模板,防止浇捣砼时发生移动。
6.4灌注护壁砼
桩孔开挖后要尽快灌注护壁砼,且当天挖完当天一次性灌注完毕。
护壁砼采用商品砼C20浇筑,灌注砼前,可在模板顶部放置钢脚手板或半圆形的钢平台作临时性操作平台。
灌注砼时宜在桩孔内抽干水的情况下进行,并宜使用早强剂。
振捣砼不宜用振动棒,使用手锤敲击模板和用棍棒反复插捣来捣实砼。
护壁模板一般可在24h后拆除,正常情况下是在第二天下节桩孔土方挖完后进行。
拆模后若发现护壁有蜂窝、漏水现象,应马上加以堵塞或导流,防止桩孔外侧之水夹带泥砂流入孔内,在含水较大段安插泄水管。
6.5桩孔抽水
由于地下水比较丰富,在成孔作业中需要不断地抽水,但应注意大量的抽水容易发生流砂和坍孔,还会引起地面下沉,故应防止在施工过程中连续大量地抽水,所以成孔作业时的抽水,需要由有丰富经验的施工人员和操作工人来把握。
每一桩孔内须配置一台潜水泵抽水,孔内抽水宜连续进行,以避免地下水位频繁涨落,否则,会加速桩孔四周土体颗粒流失,造成护壁外面出现空洞,引起护壁下沉脱节。
6.6遇砂砾层时的成孔方法
根据地质勘察资料,本工程桩基中有可能出现砂砾层的最大厚度约为10.0m,挖至砂砾层,则必须采取以下技术安全措施:
减少每节护壁高度,每节护壁高度采用0.5m。
结束语
提高建筑质量,关键要改变目前建材品质,大力发展节能环保型建材产品。
未来要发展节能建筑,使建筑节能达到50%以上的水平,就要保证建筑材料具有健康、安全、环保的基本特征,以及轻质、高强和耐用、多功能的优良性能。
建筑材料还应符合节能、节地、利废三个条件,如:
建筑墙体使用高科技建材;对于围护结构,要做好节能设计,使用节能产品;在光源上,要充分利用自然光,还要尽可能采用太阳能,节约电能;在一定规模以上的社区中,设置中水系统等。
按照科学发展观的要求,提高建筑质量已不局限于建筑物本身。
发展绿色建筑、节能建筑是改善并提高建筑质量的重要措施。
建设健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间,在建筑全寿命周期内高效地利用资源,最低限度地影响环境,实现人与自然的和谐共生发展,是未来提高建筑质量的发展方向。
总之,创造一个保质保量合格的建筑产品是实施质量控制管理的结果,是工程参建单位根据工程的特点,通过工程各建设阶段的质量控制和管理才能得以实现的。
因此,切实抓好工程全过程的质量控制是实现最终质量目标的关键,强化各建设阶段的质量控制管理才能确保建筑工程质量达到预期的目标,满足人们生活和工作的需要。
参考文献:
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经济科学出版社,2002
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四川人民出版社,2002
[3]杨淑平.浅谈加强建筑工程质量控制[J].煤炭技术,2004(4).
[4]易军.我国工程项目管理现状的研究和探讨[J].江苏建筑。
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