各类型桩基础需岩土工程勘察服务的主要内容和方法经验.doc
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1、岩土工程勘察服务的一些主要内容和方法经验桩基础专题1、概述岩土工程勘察服务于工程建设的全过程。“利用工程地质的基本理论并结合当地的工程地质条件,解决实际的工程地质问题,是土朩工程师的历史责任和应尽的义务”。(上世纪九十年代及以前,我刚毕业的时候,当时就叫工程地质勘察,主要是查清楚地基的地质情况,对岩土评价较少,对后期的设计、施工基本是不参与的,勘察报告是比较纯粹的“地质”报告)1、服务很重要很必要一个单位综合势力除了进行野外勘探、试验并提交的勘察报告外(由于规范、程序越来越完善,这一点,很多单位都做得不错),更重要的是体现的服务上,服务主要是解决一些实际的问题,问题解决的好坏,更能体现竞争力(
2、替业主解决问题,让人印象深刻,与更多的相关人员交流,可以积累人脉关系,提高单位与个人的知名度)。同时,勘察人员参与工程建设的全过程,一方面能检验我们先期的勘察成果,及时发现问题,便于下次相类似工程不犯相同的错误,总结经验,提高勘察报告质量。同时熟悉与岩土相关的建设过程,拓展了知识面,从而能更好的理解各类岩土参数的适用条件。有了丰富的岩土工程知识和经验的前题,才有可能在岩土工程勘察时做到勘察工作量布置科学合理、工程地质条件清楚、反映问题全面、测试项目类型选择精准、所提参数符合实际、岩土评价到位、建议高明适用,对工程建设极具指导意义。桩基服务:首先介绍一下桩的类型及施工机械2桩型及桩机类型2.1型
3、钢及植桩机(型钢有工字钢、槽钢、拉森钢板桩等,主要用于基坑围护,钢管桩用于大型桥梁、码头、石油平台等水上项目较多,要求荷载大,便于大型打桩船施工)型钢振动植桩机振动锤液压夹桩器型钢静压植桩机静压植桩机应用于高级公寓扩建工程钢管桩钢管桩平台拉森钢板桩2.2预制桩及沉桩机械2.2.1预制桩类型:现浇预制方桩、预应力管桩(PC、PHC、PTC)(预应力管桩PC、高强度预应力管桩PHC、预应力薄壁管桩PTC,增强型预应力混凝土离心桩图集,2008浙G32,T-PC、T-PHC、T-PTC)增强型预应力混凝土离心桩预应力混凝土大直径管桩预应力混凝土大直径管桩及承台2.2.2沉桩类型:2.2.2.1 静压
4、法:采用滑轮组、液压机(静压法沉桩往往用于软土地区,采用桩架的重力,将桩压入土中)履带式静压打桩机(滑轮组、顶压)自行式液压静压打桩机(抱压)预制管桩桩头预制方桩及桩头(预制管桩大部分不用专门的桩头,呈开口式的,JGJ94-2008公式5.3.8-1中的“桩端土塞效应系数”,我们所提供的桩端承载力并未考虑的)2.2.2.2 锤击法:主要为柴油锤:分筒式柴油锤和导杆式柴油锤筒式柴油锤冲击式打桩机导杆式柴油锤冲击式打桩机2.2.2.2振动+静压法(设备与沉管桩相类似,在上世纪90年代,同一设备一般为打沉管灌注桩与预制桩两用,桩架相对较小,自重可以要求较小,对穿过薄层的密实的粉土、砂层效果物别好,因
5、振动使其液化,阻力大降低,随着预应力管桩,特别是薄壁型的广泛应用,抗剪强度较低,振动极易造成桩身产生裂纹,甚至断裂,现在使用较少。)2.3灌注桩及成桩机械(灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。)灌注桩施工机械使用范围及选用:灌注桩基础施工工艺过程繁多,在整个施工过程中,关键环节是钻孔。因此钻孔机械的选用尤为重要,其它工艺过程的机械随钻孔机械而进行配套。钻孔机械就是灌注桩基础施工的主导机械。钻孔机的种类有:旋转式钻孔机、冲击式钻孔机、冲抓钻机、套管钻机、潜水钻机等。各种钻机有其各自的工作特点和使用范围。灌注桩施
6、工机械使用范围2.3.1沉管灌注桩:(沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法,将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中,然后边浇注混凝土(或先在管内放入钢筋笼)边锤击或振动边拔管而成的桩。前者称为锤击沉管灌注桩及套管夯扩灌注桩,后者称为振动沉管灌注桩)1)振动+静压法:振动沉管灌注桩自行式沉管桩打桩机(静压+振动)沉管桩预制桩头2)锤击沉管灌注桩(锤击较静压穿透能力强,常用作夯扩桩)夯扩桩的成桩原理3)干取土沉管灌注桩(沉入钢管干取土灌注桩是适用于软土地区。主要用于基础与深基坑围护工程。干取土沉管灌注桩为弱挤土桩型,它既克服了钻孔灌注桩孔底沉渣、废泥浆弃置困难和水下砼施工质量难以
7、保证等缺点,又克服了沉管灌注桩挤土效应强而易对邻周环境造成不良影响,主要是为了解决挤土效应对周边建筑物的影响。)干取土沉管灌注桩施工2.3.2钻孔灌注桩钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。按成孔机械分类:冲击钻成孔、钻孔、冲抓成孔、旋挖成孔、人工挖孔。1)冲击钻成孔灌注桩冲击钻成孔机冲击钻钻头2)回转钻成孔灌注桩钻孔灌注桩施工反循环钻进成孔牙轮钻头三角合金钻头牙轮钻头、合金钻头*潜水钻成孔潜水动力装置由潜水电机通过减速器将动力传至输出轴,带动钻头切削岩土,工作时动力装置潜入孔底直接驱动钻头回转切削,钻杆不转只起连接传递抗扭、输送泥浆的作用。潜水钻机潜水钻机水下动力头3)冲抓钻成孔灌注桩
8、冲抓钻成孔示意图冲抓钻钻机4)旋挖钻成孔灌注桩中国南车TR400C型旋挖钻机旋挖钻头(TR400C型旋挖钻机在施工深度、可靠性和稳定性等方面均取得了突破。设计钻进深度105m、桩径3m,成为大口径、深基础桩基工程的理想选择)5)人工挖孔桩人工挖孔桩6)挤扩钻孔灌注桩挤扩钻孔灌注桩2.4搅拌桩及成桩机械水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂,是软基处理的一种有效形式,利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌,使水泥与土发生一系列物理化学反应,使软土硬结而提高基础强度。实际上主要是一种软基处理方法。(本次讲座仅介绍一下施工机械)根据搅拌轴的多少分为单轴和多轴,多轴主要有两轴和三轴,其中三轴搅拌桩机械功率
9、大、处理深度大,搅拌均匀性好,软土地区SMW功法一般使用三轴搅拌桩。 单轴深层水泥搅拌桩机双轴深层水泥搅拌桩机三轴深层水泥搅拌桩机(真的很高大,目前处理最大深度大65m)3各类型桩常遇需勘察人员解决的问题3.1型钢1)型钢主要用于基坑围护,土质边坡支护,作为永久性结构较少,我们勘察报告中几乎没有建议,因此遇到的问题较少。采用振动锤施工,穿透能力强,在软土地区,除塘坝、老厂区较厚的填土、多层填土,表层未能完全剥离外,一般沉桩问题不大。勘察时主要查明浅层埋藏物,在可疑的地方,除间距30m的钻孔外,根据需要采用麻花钻等小钻孔加密查浅层埋藏物。2)钢管桩一般用于码头和大型桥梁,采用大型打桩机,无论是锤
10、击法还是振动法,其能量大,钢管桩强度高,穿透力强,一般的砂、卵(砾石)因顶板起伏不太大,且易进入,因此不会遇到太大问题。但之所以要用价格昂贵的钢管桩,除了施工条件限制外(如风急浪大的海上钻井平台),往往是地层复杂,单桩承载力要求很高的场地,因此不可掉以轻心。(如在宁波镇海的化工码头位于镇海口小岛岩质海岸附近,基岩面起伏大,多分布块石,采用钢管桩内钻孔锚杆锚固、内灌注砼的桩型,很难判定岩面,有的沉管后采用冲除桩内土层,再采用水鬼潜水探摸的方法。) 3.2预制桩3.2.1预制(混凝土)桩静压法施工静压法施工对桩的强度要求最低,对桩的损伤最少,现浇预制方桩、预应力管桩(PC、PHC、PTC、T-PC
11、、T-PHC、T-PTC)静压法施工都是可行的,从成本考虑,一般薄壁型预应力管桩(PTC、T-PTC)使用较普遍,缺点是受地层影响沉桩难度较大,因此施工时需要桩架有足够的配重反力。一、须要了解的内容打试桩或施工时需处理问题时,我们首先必须要了解的内容:单桩设计承载力、桩径、桩长、节数、各节长度、连接方法;地层条件:持力层性质、持力层以上可能沉桩困难的土层(浅部塘渣的粒径、埋藏物、长桩较深部黏性土中的粉土、砂夹层很重要);施工参数:机架配重、压力表是否准确,设计一般有压桩力控制。二、必备的二点知识细粒土(黏性土):特别是高灵敏度的软黏土,其灵敏度有时高达510,在压桩时的土体扰动,仅有桩端是原状
12、,其强度低,侧壁的动摩阻力很,因此其压桩力要远小于静载试验承载力。通过隔时复压试验,得到饱和软黏土中静压桩承载力的增长曲线,前期增长快而后期较慢,25d时增长幅度在2.5倍以上,时间效应非常明显。粗颗粒土:这里指粉粒以上的土,与黏性土完全相反,瞬时的端阻力比静载时的承载力要高很多,一般要大于23倍以上,特别是粉细砂层,号称“铁板砂”,压桩时的超静孔隙水压力不易消散,一段时间消散后阻力会有惊人的降低。三、经常遇到的问题桩压不下去、桩太容易下沉,达不到压桩力控制指标、打好的桩承载力达不到设计要求四、解决常遇问题的方法及思路“桩压不下去”这是静压桩施工中最常遇到的问题,解决问题要从地质、设备、施工控
13、制三个方法去查找原因,其中可能的原因有:桩配重不够(配重不是越大越好,成本提高、行走不便、地基土承载力不够易造成桩架倾斜、挤土破坏已施工基桩(压力表、设备大小、压块多少、经验判断);功率不够、电压不足(很少碰到了);土层原因:要穿过粗颗粒硬层、很厚的硬土层(可塑以上,厚度5m以上)、夹有粉土、粉砂层的黏性土层(这是我们需要重视的,在勘察时由于取芯率低、编录不认真往往被忽略的的质量事故,静探曲线能很好地反映情况);桩头中带入大直径块石:塘渣粒径太大,沉桩前未清除,被桩头带入土中,在土层稍好时造成桩端面积太大,端阻力过大(从桩边孔隙可以判断);桩头碰到埋藏物:基础设备地基、古树、桩头碰到邻桩(在同
14、一承台,先施工的桩容易沉,后施工的桩沉不下去)、地下管线、地下工程等。总之桩沉不下是经常碰到的,而且原因太多,要多看、多分析,平常多积累,只有找到原因才能提出合理的解决办法。解决办法要比找到原因简单得多,无非是从进一步查明地层、调节设备配重、调节沉桩速率、复压、清除桩头大直径块石、机械成孔清除障碍物、拔桩重施工、补桩、更换沉桩方式、直至变更桩型。“桩太容易下沉,达不到压桩力控制指标”,这样的问题也是经常碰到的,这个问题主要有两个方面原因:一是设计教条,制定的压桩力指标太高不合理,监理(包括业主)没经验,实质是不懂地质,岩土施工经验没有,没弄清桩的承载力与压桩力间的关系(前述过,黏性土的压桩力要
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