(毕业论文)桩基础施工技术研究

(毕业论文)桩基础施工技术研究内容摘要：

同作用分析法的核心是结构的整体分析，研究结构整体的内力与变形。 理论研究表明，共同作用分析的结果与将上部结构、基础、地基三者相互割裂的计算结果显然是不同的。 由于结构荷载的作用，地基将产生变形，但地基的变形将受到基础的制约，基础的刚度不同，其制约的程度也不同。 基础随地基的变形而变形，但基础的变形同样受到上部结构的制约，上部结构的 刚度不同，其制约的程度也不同。 所以在共同作用分析法中，上部结构、基础和地基三者之间是相互影响、相互制约的关系。 7 采用共同作用分析方法是符合整体结构的实际工作状态的，因此，在实际工程的设计计算中应采用共同作用的分析方法，使设计更为合理、经济。 目前，共同作用分析方法难以推广的原因，一是受计算手段的限制。 二是一些计算参数较难确定。 三是尽管多数设计人员意识到共同作用分析的重要性，但由于缺乏成熟的计算理论和方法，他们仍喜欢采用纳入规范、简单而安全的理论来进行设计。 现在随着计算机与计算技术的迅速发展，大量建造高层建筑的 实践、日渐丰富的现场实测和试验室研究，可大大降低设计人员的劳动强度，己为采用共同作用分析方法指导实际工程和解决问题提供了可能性和现实性 (赵锡宏， 1989)。 《建筑地基基础设计规范 (GB5007 一 2020)》 条规定 :(软弱地基 )在设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用。 条规定 :桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的协同工作。 新的《建筑桩基技术规范》 (报批稿 ) 第 5 款规定 :对按变刚度调平设计的桩基，宜进行上部结构一承台一桩土共同作用工作分析。 《高层建筑箱形与筏形基础技术规范 (JGJ6 一 99)》 条规定 :箱形和筏形基础的设计与施工，应综合考虑整个建筑场地的地质条件、施工方法、使用要求以及与相邻建筑的相互影响，并应考虑地基基础和上部结构的共同作用。 规范都要求考虑上部结构的作用，但是没有统一的方法考虑。 通过大量的共同作用分析结果与工程实测的综合研究，使得人们对共同作用的机理有了一定的认识，虽然定量的阐述共同作用的机理还有相当的难度，但是仍有一些定性的特征，可以通过上部结构、地基、基础三者各自的刚度对其他二者比例关系的变化造成的影响来描述 (董建国等， 1997). 地基 刚度的影晌 地基的弹性模量与平均沉降成反比，它的变化对差异沉降的影响不显著，但对基础底板弯矩和筏基或箱基的分担建筑物的荷载却影响很大。 当地基变得软弱时，基础内力和挠曲增加，上部结构中内力发生变化。 相反，当地基刚度增加至相当大的程度时，上部结构的刚度对基础内力己没有什么影响，因为这时沉降和差异沉降己很小，不需要上部结构的刚度来帮助减小不均匀沉降。 同时，上部结构中的次应力也减小。 另外，基础与地基界面处的边界条件对基础的受力状况也有一定的影响。 进行共同作用分析时应该确定基础和地基两者界面处的边界条件，然而这是一 个比较困难的任务。 界面处往往显示出摩擦特性，由于土的抗剪刚度有限，形成的摩擦力也有限，一般不会超过土的抗剪强度。 同时，孔隙水压力的变化，可能改变压缩过程中的摩擦力大小和分布。 一般的说，粘着和摩擦总是减小基础的沉降，且对非常柔性的基础影响更大。 此外，除了要 8 确定界面上的摩擦条件外，还要规定界面脱离接触的条件。 一般而言，在竖向荷载作用下基础与地基总是较好的接触的，除非在基础受力很不良好的情况下 (发生较大的倾斜 )，可能脱开。 总之，基础与地基的摩擦条件和触离条件是非常复杂的。 螺纹灌注桩 基本原理 螺纹灌注桩又称全螺旋灌注桩，该桩成桩工艺是用带有钻进自控装置和特制螺纹钻杆的螺纹桩钻机钻进、提升、灌注混凝土、沉入钢筋笼，从而在土体中形成带螺纹的桩体 (专利号 , 和 )0 螺纹灌注桩属于国内外原创性桩型。 螺纹灌注桩适用范围 螺纹灌注桩适用于淤泥质钻土、私土、粉质粘土、粉土、砂土层和粒径小于 30 m m的卵砾石层及强风化岩等地层，对非均质含碎砖、混凝土块的杂填土层及粒径大于 30 m m的卵砾石层成孔困难 很大。 成孔成桩不受地下水的限制。 螺纹灌注桩桩型特点 螺纹桩的整个桩身均形成螺纹段，因其存在使土体抗剪强度大幅提高，从而使桩侧阻力也有较大提高。 另外螺纹桩在成孔过程中钻头对孔底有挤土作用，加之向钻杆空心管内泵压混凝土有较高的压力，从而使桩端阻力也有较大提高。 因此，在相同条件下，螺纹桩与普通长螺旋钻孔灌注桩 (直杆灌注桩 )相比，单桩极限承载力有显著提高。 螺纹桩属于挤土灌注桩，在成孔成桩时通过特制的螺纹钻杆对桩周土体螺旋状挤压，改善桩间土物理力学性能，从而有利于提高桩侧阻力和减小地基土沉降。 当然，在实际施工中需 将挤土效应控制在有利的状态下。 通过螺纹桩处理的复合地基可以消除可液化土层，从而有效地降低地震力对上部结构的影响。 螺纹桩施工工艺简便，在正确操作的前提下不存在清底、排土、泥浆护壁、塌孔、缩径和断桩等问题，桩身质量可靠，低噪声、低振动、无泥浆污染，属绿色环保桩型。 螺纹灌注桩施工程序与成桩工艺 施工程序与成桩工艺为 :①桩机就位。 按测量放线位置将螺纹桩机就位。 ②对中调平。 桩机调平并稳固，确保成孔垂直度。 ③钻孔至设计深度。 下钻过程中桩机自控系统严格控 9 制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转一周，下降一 个螺距，钻至设计深度，在土体中形成螺纹状段。 ④泵送混凝土。 钻头钻至设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提钻过程中自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度，保持同步和匹配，要求钻杆提升旋转一周，上升一个螺距。 与此同时将制备好的细石混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间。 ⑤停泵。 提钻时钻头到达离桩顶设计标高处一定位置可停止泵送混凝土，由钻杆内的混凝土充填至桩顶标高，并考虑灌注余量。 ⑥提出钻头。 待钻孔中心泵压混凝土形成桩体后，缓慢地提出钻头。 ⑦沉放钢筋笼。 钻杆拔出孔口前，先将孔口浮土清理干净，然后 将已吊起的钢筋笼竖直对准孔口，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，采用不完全卸载方式，使钢筋笼下沉至预定深度。 ⑧成桩，准备下一循环作业。 螺纹灌注桩施工特点 ①螺纹桩的施工方法与普通长螺旋钻成孔灌注桩的施工方法不同，它采用一次性挤压旋转成孔技术，在成孔的同时通过中空钻杆的钻头泵出混凝土，直接成桩。 ②螺纹桩的施工方法与钻孔压注桩 C FA 工法桩及后植入钢筋笼灌注桩施工方法有共同点，即用成孔设备钻成孔达到预定设计深度后，再用混凝土泵通过钻杆中心将混凝土压入到已钻成的桩孔中形成桩体，不同之处在于螺纹桩通过挤压方式形成桩孔 ，而后两类桩则通过非挤土钻孔方式形成桩孔。 ③螺纹桩的施工方法与德国宝峨公司的 FDP 挤土桩 (Full Displacement Pile)同属挤土灌注桩，但两者成孔方法和工艺不同。 FDP 桩采用橄榄形即锥形挤土体挤压成等直径桩体，而螺纹桩则采用挤压旋转成孔技术形成螺纹形桩体。 ④螺纹桩在钻杆下降和提升过程中，通过自控系统严格控制钻杆下降速度与旋转速度及提升速度与旋转速度，分别使两者匹配，确保螺纹桩体的形成。 ⑤挤压成孔、中心压灌混凝土护壁和成桩合三为一，从根本上排除了余土外运、泥浆污染和泥浆处理的问题，做到了绿色施 工。 ⑥由于钻机成孔后，用拖式泵将混凝土通过钻杆中心从钻头活门直接压人桩底，桩底无虚土。 泵压混凝土具有一定动压力，桩端和桩侧与桩身周围土壤结合紧密，无泥皮影响。 这就从根本上改善了基础桩的承载和变形性状。 特别对基础桩抗拔受力性能的改善起到了重要作用。 ⑦钢筋笼植入混凝土中有一定振捣密实作用，钢筋笼的钢筋与混凝土的握裹力能够充分保证，没有泥浆遗留减弱握裹力的可能。 螺纹灌注桩施工要点 成孔螺纹桩机当需穿越老乳土、厚层砂土、碎石土及塑性指数大于 25 的私土时，应进行试钻。 螺纹桩机定位后，应进行预检，钻头与桩位偏差不得大 于 20 mm，刚接触地面 10 时，下钻速度应缓慢。 钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常的声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。 混凝土配合比根据桩身混凝土的设计强度等级，通过试验确定混疑土配合比， 入 泵 混 凝土坍落度 180220 mm 为宜。 初凝时间应大于 1h。 水泥强度等级大于 为宜，其用量不得少于 300 kg/m3。 宜加粉煤灰和外加剂，采用 1 级粉煤灰，其用量不少于 75 kg/m3。 粗骨料可用卵石或碎石，最大粒径不宜大于 16 mm(当桩径为 400600 mm 时 )。 混凝 土泵送 混凝土泵应根据桩径选型，安放位置应与钻机的施工顺序相配合，泵管布置尽量减少弯道，泵与钻机的距离不宜超过 60 m。 首盘混凝土灌注前，应先用清水清洗管道，再泵送一定量的水泥砂浆润滑管道。 混凝土的泵送应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于 400 mm，以防吸进空气造成堵管。 混凝士输送泵管尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应垫实。 当气温高于 30℃时，应在输送泵管上覆盖隔热材制，每隔一段时间洒水湿润，以防管内混凝土失水离析，造成堵塞泵管。 钻 至设计标高后，应先泵入混凝土并停顿 1020 s 加压，再缓慢提升钻杆。 通过自控系统，匀速控制提杆速度，桩径 400 mm 的桩钻杆提升速度为 m/min,桩径 500 mm 的桩钻杆提升速度为 m/min。 钻进地下水以下的砂土层。