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文档简介
《建築施工技術》第1章土石方工程1.1概述1.2土方與土方調配量計算1.3土方工程施工要點1.4土方工程機械化施工1.5土方填築與壓實1.6土方工程品質標準與安全技術要求1.1概述
常見的土方工程包括場地平整;土方的開挖、填築和運輸及排水、降水和土壁邊坡和支護結構等;土方回填與壓實。
1.1.1土方工程的施工特點工程量大,施工工期長,勞動強度大;施工條件複雜且多位露天作業
1.1.2土的工程分類與現場鑒別方法按土的開挖難易程度分為八類,如表1.1。表中一至四類為土,五至八類為岩石。表1.1土的工程分類土的分類土的級別土的名稱密度(kg/m3)開挖方法及工具一類土(鬆軟土)Ⅰ砂土;粉土;沖積砂土層;疏鬆的種植土;淤泥(泥炭)600~1500用鍬、鋤頭挖掘,少許用腳蹬二類土(普通土)Ⅱ粉質粘土;潮濕的黃土;夾有碎石、卵石的砂;粉土混卵(碎)石;種植土;填土1100~1600用鍬、鋤頭挖掘,少許用鎬翻松三類土(堅土)Ⅲ軟及中等密實粘土;重粉質粘土;礫石土;幹黃土、含有碎石卵石的黃土;粉質粘土;壓實的填土1750~1900主要用鎬,少許用鍬、鋤頭挖掘,部分用撬棍四類土(砂礫堅土)Ⅳ堅硬密實的粘性土或黃土;含碎石、卵石的中等密實的粘性土或黃土;粗卵石;天然級配砂石;軟泥灰岩1900整個先用鎬、撬棍,後用鍬挖掘,部分用楔子及大錘五類土(軟石)Ⅴ硬質粘土;中密的葉岩、泥灰岩、白堊土;膠結不緊的礫岩;軟石灰岩及貝殼石灰岩1100~2700用鎬或撬棍、大錘挖掘,部分使用爆破方法六類土(次堅石)Ⅵ泥岩;砂岩;礫岩;堅實的葉岩、泥灰岩;密實的石灰岩;風化花崗岩;片麻岩及正長岩2200~2900用爆破方法開挖,部分用風鎬七類土(堅石)Ⅶ大理岩;輝綠岩;玢岩;粗、中粒花崗岩;堅實的白雲岩、砂岩、礫岩、片麻岩、石灰岩;微風化安山岩;玄武岩2500~3100用爆破方法開挖八類土(特堅土)Ⅷ安山岩;玄武岩;花崗片麻岩;堅實的細粒花崗岩、閃長岩、石英岩、輝長岩、角閃岩、玢岩、輝綠岩2700~3300用爆破方法開挖1.1.3土的基本性質
(1)土的天然含水量土的含水量ω是土中水的品質與固體顆粒品質之比的百分率,即式中:──土中水的品質──土中固體顆粒的品質。(2)土的天然密度和幹密度土在天然狀態下單位體積的品質,稱為土的天然密度。式中:m──土的總品質;V──土的天然體積單位體積中土的固體顆粒的品質稱為土的幹密度。式中:ms──土中固體顆粒的品質。
土的幹密度越大,表示土越密實。工程上常把土的幹密度作為評定土體密實程度的標準,以控制填土工程的壓實質量。土的幹密度與土的天然密度之間有如下關係:
(3)可松性自然狀態下的土經開挖後,其體積因鬆散而增大,以後雖經回填壓實,仍不能恢復其原來的體積。
──土在天然狀態下的體積(m3);
──土挖出後在鬆散狀態下的體積(m3);
──土經回填壓(夯)實後的體積(m3)(4)滲透性水流通過土中孔隙的難易程度,水在單位時間內穿透土層的能力稱為滲透系數,用k表示,單位為m/d。式中:──水在土中的滲透速度,m/d──水力坡度,即兩點水頭差與其水準距離之比;
──土的滲透係數,m/d。
1.2土方與土方調配量計算1.2.1基坑、基槽土方量計算1.2.2.1場地設計標高的確定1.2.2場地平整土方量計算1.2.2.1場地設計標高的確定1.2.2.2場地土方工程量計算
圖1.13場地邊坡平面圖1.2.3土方調配1.應力求達到挖、填平衡和運輸量最小的原則。
2.應考慮近期施工與後期利用相結合的原則。
3.盡可能與大型地下建築物的施工相結合。
4.調配區大小的劃分應滿足主要土方施工機械工作面大小(如鏟運機鏟土長度)的要求,使土方機械和運輸車輛的效率能得到充分發揮。
1.2.3.2土方調配區的劃分1.2.3.1土方調配原則1.用“最小元素法”編制初始調配方案2.最優方案判別法3.方案的調整1.2.3.3用“表上作業法”求解最優調配方案
1.3土方工程施工要點
兩側擋土板水準放置,用工具式或木橫撐借木楔頂緊,挖一層土,支頂一層適於能保持立壁的幹土或天然濕度的粘土類土,地下水很少,深度在2m以內1.3.2土方邊坡與土壁支撐1.3.1施工準備
擋土板水準放置,中間留出間隔,並在兩側同時對稱立豎枋木,再用工具式或木橫撐上下頂緊。適於能保持直立壁的幹土或天然濕度的粘土類土,地下水很少,深度在3m以內。擋土板水準連續放置,不留間隙,然後兩側同时对称立竖枋木,上下各頂一根撐木,端頭加木楔頂緊;適用於較鬆散的幹土或天然濕度的粘土類土,地下水很少,深度為3~5m擋土板垂直放置,連續或留適當間隙,然後每側上下各水準頂一根枋木,再用橫撐頂緊;適於土質較鬆散或濕度很高的土,地下水較少,深度不限溝槽上部設連續或水準支撐,下部設連续或垂直支撑;適於溝槽深度較大,下部有含水土層情況
不沿擋土位置預先打入鋼軌、工字鋼或H型鋼樁,間距1~1.5m,然後邊挖方,邊將3~6cm厚的擋土板塞進鋼樁之間擋土,並在橫向擋板與型鋼樁之間打入楔子,使橫板與土體緊密接觸適於地下水位較低,深度不很大的一般粘性或砂土層中應用
在開挖基坑的周圍打鋼板樁或鋼筋混凝土板樁,板樁入土深度及懸臂長度應经计算确定,如基坑寬度很大,可加水平支撑;适于一般地下水、深度和寬度不很大的粘性或砂土層中應用在開挖的基坑周圍打鋼板樁,在柱位置上打入暫設的鋼柱,在基坑中挖土,每下挖3~4m,裝上一層構架支撐體系,挖土在鋼構架網格中進行,亦可不預先打入鋼柱,隨挖隨接長支柱適於在飽和軟弱土層中開挖較大、較深基坑,鋼板樁剛度不夠時採用在開挖基坑的周圍,用鑽機鑽孔,現場灌注鋼筋混凝土樁,達到強度後,在基坑中間用機械或人工挖土,下挖1m左右裝上橫撐,在樁背面裝上拉杆與已設錨樁拉緊,然後繼續挖土至要求深度。在樁間土方挖成外拱形,使之起土拱作用。如基坑深度小於6m,或鄰近有建築物,亦可不設錨拉杆,採取加密樁距或加大樁徑處理適於開挖較大、較深(>6m)基坑,臨近有建築物,不允許支護,背面地基有下沉、位移時採用。
同擋土灌注樁支撐,但在樁頂不設錨樁錨杆,而是挖至一定深度,每隔一定距離向樁背面斜下方用錨杆鑽機打孔,安放鋼筋錨杆,用水泥壓力灌漿,達到強度後,安上橫撐,拉緊固定,在樁中間進行挖土,直至設計深度。如設2~3層錨杆,可挖一層土,裝設一次錨杆適於大型較深基坑,施工期較長,鄰近有高層建築,不允許支護,鄰近地基不允許有任何下沉位移時採用系將擋土灌注樁在平面佈置上由單排樁改為雙排樁,呈對應或梅花式排列,樁數保持不變,雙排樁的桩径d一般為400~600mm,排距L為(1.5~3)d,在雙排樁頂部設圈梁使其成为整体刚架结构。亦可在基坑每側中段設雙排樁,而在四角仍採用單排樁。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大,樁的內力和水平位移减小,提高護坡效果.適於基坑較深,採用單排混凝土灌注樁擋土,強度和剛度均不能勝任时使用在開挖的基坑周圍,先建造混凝土或鋼筋混凝土地下連續牆,達到強度後,在牆中間用機械或人工挖土,直至要求深度。對跨度、深度很大時,可在內部加設水準支撐及支柱。用於逆作法施工,每下挖一層,把下一層梁、板、柱澆築完成,以此作為地下連續牆的水準框架支撐,如此迴圈作業,直到地下室的底層全部挖完土,澆築完成。適於開挖較大、較深(>10m)、有地下水、周圍有建築物、公路的基坑,作為地下結構的外牆一部分,或用於高層建築的逆作法施工,作為地下室結構的部分外牆。在開挖基坑的周圍先建造地下連續牆支護,在牆中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位,用錨杆钻机在要求位置钻孔,放入錨杆,進行灌漿,待達到强度,裝上錨杆橫樑,或錨頭墊座,然後繼續下挖至要求深度,如設2~3層錨杆,每挖一層裝一層,采用快凝砂浆灌浆。適於開挖較大、較深(>10m)、有地下水的大型基坑,周圍有高層建築,不允許支護有變形、採用機械挖方、要求有较大空间、不允许内部设支撑时採用。在基坑周圍打板樁或設擋土灌注樁,在內側放坡挖中間部分土方到坑底,先施工中間部分結構至地面,然後再利用此結構作支承向板樁(灌注樁)支水準橫頂撐,挖除放坡部分土方,每挖一層支一層水準橫頂撐,直到設計深度,最後再建該部分結構。適於開挖較大、較深的基坑,支護樁剛度不夠,又不允許設置過多支撐時用。在基坑周圍打板樁或設擋土灌注樁,在內側放坡挖中間部分土方到坑底,並先施工好中間部分基礎,再從基礎向樁上方支斜顶撑,然後再把放坡的土方挖除,每挖一層,支一層斜撐,直至坑底,最後建該部分結構。適於開挖較大、較深基坑、支護樁剛度不夠、坑內不允許設置過多支撐時用。
深層攪拌水泥土樁是加固飽和軟土的一種新方法,最早用於加固軟土地基,近年來發展作為防滲牆及淺基坑的擋土支護樁。它由攪拌樁機將水泥和土強行攪拌,形成柱狀的攪拌水泥土樁,水泥土柱狀加固體連續搭接形成密封擋牆;兼具隔水作用的擋土支護樁通常佈置成格柵式要求相鄰樁搭接不小於20cm,格柵的截面置換率(加固土面積與總面積之比)為0.6~0.8。它適用於4~6m深的沿海地區如滬、江浙、閩、粵等的軟土地基基坑,採取卸荷方法最大可達7m。
利用深層攪拌水泥土樁的良好止水性能作帷幕,與灌注樁(鑽孔灌注樁、沉管灌注樁或人工挖孔灌注樁)的擋土性能結合起來,可以支護較深的基坑。同時基坑四周地下水被封閉,僅在基坑內降水排水,即可開挖土方。深層攪拌水泥土樁與擋土灌注樁結合支護是軟土、普通粘土及地下水位較高地區深基坑支護的主要方法,其應用是止水擋土支護結構中較廣泛的。它有懸臂樁和有錨樁兩類,前者一般適用深度7m以下的基坑,後者則可達18m的基坑深度。有錨樁是在樁後設柔性系杆(如鋼索、土錨杆等)或在樁前設剛性支撐(如鋼筋混凝土大樑、型鋼、鋼管)加以固定。鋼板樁是一種較老的基坑支護,適用於軟土、淤泥質土、鬆散砂土及地下水多地區。鋼板樁的種類很多,基本上分為平板與波浪形板樁兩類,每類中又有多種形式。平板樁(圖1.26槽鋼和圖1.27a一字型截面)承受軸向應力的性能良好,易打入地下,但長軸方向抗彎強度較小,常用於4m以下深度的較淺基坑或基槽,一般採用懸臂式板樁即依靠入土部分的土壓力來維持板樁的穩定或頂部設一道支撐或拉錨。圖1.26槽鋼鋼板樁截面型式
圖1.27常用鎖口的鋼板樁截面型式(a)一字型截面
波浪式板樁,尤其是“拉森”式鋼板樁(圖1.27b)抗彎性能都較好,施工應用較多。它有懸臂式板樁和有錨板樁兩類,前者一般適用深度10m以下的基坑,後者則可達16m的基坑深度。有錨板樁是在板樁牆後設柔性系杆(如鋼索、土錨杆等)或在板樁牆前設剛性支撐(如大型型鋼、鋼管)加以固定。當基坑特別寬大或基坑內不允許有剛性支撐阻攔時,則可設置柔性系杆。
圖1.27常用鎖口的鋼板樁截面型式
(b)U型截面在基坑開挖坡面,用機械鑽孔或洛陽鏟成,孔內放鋼筋並注漿,在坡面安裝鋼筋網,噴射C20厚80~200mm厚的混凝土,使土體、鋼筋與噴射混凝土面板結合,成為深基坑土釘支護,如圖1.30所示,基坑坡面可以豎直90°,也可是80°左右,土釘長度按計算確定。適宜於地下水位以上或經降水措施後的雜填土、普通粘土或非鬆散性的砂土,在我國北方、南方應用都較普遍。基坑深度一般在15m以下,國內資料表明土釘支護已做到18m。
圖1.30土釘實例
1.3.3施工排水與降水
1.3.3.1集水井降水1—井點管;2—濾管;3—總管;4—彎聯管;5—水泵房;6—原有地下水位線;7—降低後地下水位線;1.3.3.2井點降水圖1.24輕型井點降低地下水位全貌圖①水下挖土法;②打板樁法;③搶挖法;④地下連續牆法;⑤枯水期施工法;當基坑或溝槽寬度小於6m,且降水深度不超過5m時,可用單排線狀井點,佈置在地下水流的上遊一側,兩端延伸長度不小於坑槽寬度。如寬度大於6m或土質不良,則用雙排線狀井點,位於地下水流上游一排井點管的間距應小些,下游一排井點管的間距可大些。面積較大的基坑宜用環狀井點有時亦可佈置成U形,以利挖土機和運土車輛出入基坑。井點管距離基坑壁一般可取0.7~1.2m,以防局部發生漏氣。井點管間距一般為0.8m、1.2m、1.6m或2.0m、2.4m,由計算或經驗確定。井點管在總管四角部位適當加密。
──井點管埋設面至基坑底面的距離;
──降低後的地下水位至基坑中心底面的距離,一般取0.5~1.0m。
──水力坡度,實測單排井點1/4~1/5,雙排井點1/7,環狀井點1/10~1/12;
──基坑短邊方向井點管至基坑中心的水準距離。圖1.34環狀井點系統湧水量計算簡圖
(a)無壓完整井;(b)無壓非完整井
對於無壓完整井(圖1.34a)的環狀井點系統,湧水量計算公式為:
輕型井點系統設計實例
圖1.36井點管的埋設
(a)沖孔(b)埋管
圖1.37回灌井點佈置
(a)回灌井點佈置(b)回灌井點水位圖1—降水井點2—回灌井點3—原水位線4—基坑內降低後的水位線5—回灌後水位線
1.4土方工程的機械化施工
(1)推土機圖1.41液壓式推土機外形圖
1.4.1常用土方施工機械圖1.42
下坡推土法
圖1.43
槽形推土
圖1.44
並列推土
圖1.45
分批集中一次推送
(2)鏟運機
圖1.46G6-2.5型拖式鏟運機外形圖
圖1.47CL7型自行式鏟運機外形圖
圖1.49
跨鏟法
圖1.50
推土機助鏟
圖1.51
雙聯鏟運法
(3)挖土機圖1.52
正鏟挖土機開挖方式(a)側向開挖;(b)正向開挖
1—正鏟挖土機;2—自卸汽車圖1.53
正鏟一層通道多次開挖基坑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—為通道斷面及開挖順序
圖1.56履帶式機械傳動反鏟挖土機圖1.57液壓反鏟挖土機工作尺寸圖1.58反鏟挖土機開挖方式(a)溝端開挖;(b)溝側開挖
1—反鏟挖土機;2—自卸汽車;3—棄土堆圖1.60履帶式拉鏟挖土機圖1.61履帶式抓鏟挖土機
圖1.631—坡道;2—枕木垛
圖1.62
接力式挖土示意
1.4.2土方挖運機械選擇和機械挖土的注意事項
圖1.64基坑挖土方式(a)放坡開挖(b)直立壁無支撐開挖(c)直立壁內支撐開挖(d)直立壁土錨開挖
1.4.3基坑土方開挖方式盆式開挖順序圖1.66島式開挖及支撐的施工順序示意圖
表1.14基坑監控專案表基坑側壁安全等級一級二級三級監測專案支護結構水準位移應測應測應測周圍建築物、地下管線變形應測應測宜測地下水位應測應測宜測樁、牆內力應測宜測可測錨杆拉力應測宜測可測支撐軸力應測宜測可測立柱變形應測宜測可測土體分層豎向位移應測宜測可測支護結構介面上側向壓力宜測可測可測1.4.4.基坑支護工程的現場監測基坑類別圍護結構牆頂位移監控值圍護結構牆體最大位移監控值地面最大沉降監控值一級基坑353二級基坑686三級基坑81010表1.15基坑變形的監控值(單位:cm)1.5土方填築與壓實對填方土料應按設計要求驗收後方可填入。如設計無要求,按《施工手冊》要求如下:碎石類土、砂土(使用細、粉砂時應取得設計單位同意)和爆破石碴可用作表層以下的填料;含水量符合壓實要求的粘性土,可用作各層填料;碎塊草皮和有機質含量大於8%的土,僅用於無壓實要求的填方。含有大量有機物的土,容易降解變形而降低承載能力;含水溶性硫酸鹽大於5%的土,在地下水的作用下,硫酸鹽會逐漸溶解消失,形成孔洞影響密實性;因此前述兩種土以及淤泥和淤泥質土、凍土、膨脹土等均不應作為填土。1.5.1土料選擇與填築要求(1)碾壓法
圖1.69羊足碾
圖1.67光輪壓路機(a)兩軸兩輪;(b)兩軸三輪1.5.2填土壓實方法
圖1.70輪胎壓路機
圖1.71蛙式打夯機1—夯頭;2—夯架;3—三角膠帶;4—底盤(1)壓實功的影響(2)含水量的影響圖1.73土的幹密度與含水量關係
圖1.72土的密度與壓實功的關係
1.5.3填土壓實質量的影響因素
圖1.74壓實作用沿深度的變化
壓實機具分層厚度(mm)每層壓實遍數平碾250~3006~8振動壓實機250~3503~4柴油打夯機200~2503~4人工打夯<2003~41.6土方工程品質標準與安全技術要求項序專案允許偏差或允許值檢驗方法柱基基坑基槽挖方場地平整管溝地(路)面基層人工機械主控專案1標高-50±30±50-50-50水準儀2長度、寬度(由設計中心線向兩邊量)+200-50+300-100+500-150+100-經緯儀,用鋼尺量3邊坡設計要求觀察或用坡度尺檢查一般專案1表面平整度2020502020用2m靠尺和楔形塞尺检查2基底土性設計要求觀察或土樣分析注:地(路)面基層的偏差只適用於直接在挖、填方上做地(路)面的基層
1.6.1土方開挖、回填品質標準項序檢查專案允許偏差或允許值檢查方法樁基基坑基槽場地平整管溝地(路)面基礎層人工機械主控專案1標高-50±30±50-50-50水準儀2分層壓實係數設計要求按規定方法一般專案1回填土料設計要求取樣檢查或直觀鑒別2分層厚度及含水量設計要求水準儀及抽樣檢查3表面平整度2020302020用靠尺或水準儀1.7工程實踐案例【案例1.7.1】杭州天工藝苑工程地下室圍護綜合施工實錄
A-A
圖1.76攪拌樁連接方法
圖1.75地下室圍護結構平面圖
【案例1.7.2】某工程基坑支護事故
圖1.78支護樁設計和實際施工的開挖剖面及樁身、壓頂配筋圖第2章地基與基礎2.1地基處理及加固2.2樁基工程2.3樁承臺筏式基礎施工2.4工程實踐案例2.1地基處理及加固地基即指建築物基礎以下的土體,地基的主要作用是承托建築物的基礎;基礎直接建造在未經加固的天然土層上時,這種地基稱之為天然地基。若天然地基不能滿足地基強度和變形的要求,則必須事先要經過人工處理後再建造基礎,這種地基加固稱為地基處理。地基加固處理的原理是:將土質由松變實,將水的含水量由高變低。即可達到地基加固的目的。常用的人工地基處理方法有換填法、重錘夯實法、機械碾壓法、擠密樁法、深層攪拌法、化學加固法等2.1.1
換填法挖:挖去表面的軟土層,將基礎埋置在承載力較大的基岩或堅硬的土層上。填:軟土層很厚,而又需要大面積進行加固處理,則可在原有的軟土層上直接回填一定厚度的好土或砂石、礦石等。換:就是將挖與填相結合,即換土墊層法,施工時先將基礎下一定範圍內的軟土挖去,而用人工填築的墊層作為持力層,按其回填的材料不同可分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層等。(1)砂和砂石地基(墊層)
禁忌1:
用幹細砂或含泥量大的砂鋪設砂地基
現象、危害性:
幹細砂含水量低,孔隙率大,難以振搗,壓夯實;含泥量大的砂鋪設砂地基,阻塞排水通道,不利於下層地基孔隙水排出,兩者都造成地基承載力降低,變形大。
防治措施:
砂地基宜用顆粒級配良好,質地堅硬的中砂或粗砂。當用細砂應摻加25%—30%的粒徑20-50mm的卵石(或碎石),但要分佈均勻;或摻加一定比例的中、粗砂拌均,在最優含水量下分層鋪設,振搗或壓、夯實;砂含泥量應小於5%,兼作排水地基時,含泥量不得超過3%。
禁忌2
濕陷性黃土、膨脹土地基上用水撼法鋪設砂和砂石地基現象、危害性濕陷性黃土受水浸濕後土的結構迅速破壞而發生顯著附加下沉;膨脹土具有受水浸濕後膨脹,失水後收縮的特性。在這類地基上採用水撼法鋪設砂和砂石地基,使地基大量泡水,對前者將產生大量不均勻沉陷,使地基遭受破壞;對後者將反複產生不均勻的升降,同樣使地基遭受破壞產生嚴重的後果防治措施:應防止在濕陷性黃土地基和膨脹土地基上用水撼法施工砂和砂石地基。
禁忌3
人工級配砂石地基不拌合均勻鋪設現象、危害性人工級配砂石地基配合比例是通過試驗確定,如不拌合均勻鋪設,將使地基中存在不同比例的砂石料,甚至出現砂窩或石子窩,使密實度達不到要求,降低地基承載力,在荷載作用下產生不均勻沉陷。防治措施人工級配砂石料必須按體積比或重量比準確計量,用人工或機械拌合均勻,分層鋪填夯、壓實;不合要求的部位應挖出,重新拌合均勻,再按要求鋪填夯、壓密實。
禁忌4
地基底面標高不一時,不挖成階梯或斜坡搭接,不採取先深後淺的順序鋪設現象、危害性地基底面標高不同時,採取按原自然邊坡不挖成階梯或斜坡搭接,不按先深後淺的順序,不分層直接下料鋪設,在斜坡面處很難以夯壓密實,使斜坡處承載力不足,且易產生滑動,使地基產生不均勻下沉。防治措施地基底面標高不同時,邊坡應挖成階梯形(或平緩斜坡搭接,按先深後淺的順序分層鋪設,搭接處充分夯、壓密實。
禁忌5局部軟弱土層不處理就施工
現象、危害性在地基中存在局部軟弱土層,不經處理就直接在其上施工砂或砂石地基,將在該部位形成軟弱土夾層,降低地基強度,產生不均勻沉降。
防治措施將局部軟弱土層挖出,基底夯實後分層回填灰土或砂、砂石料,仔細夯壓實;如軟弱土層為厚度較小的淤泥或淤泥質土,可採取擠淤處理。在軟弱土面上填塊石、片石等,將其壓入以置換和擠出軟弱土,再在其上施工砂或砂石地基。
禁忌6鋪設的地基密實度差
現象、危害性地基鋪設後,鋪填的砂、砂石的幹品質密度或貫入度達不到設計要求和施工品質驗收規範的規定。造成原因有:砂、石質量不符合要求,砂石級配不良,鋪填不分層或分層過厚,導致無法夯、壓實,甚至不夯壓,鋪填時對砂、砂石的含水率控制不當等。從而使地基強度(承載力)降低、地基變形加大,甚至上部建築物開裂。
防治措施級配良好,施工時分段、分層進行,在下層密實度檢驗合格後,可進行上層施工。每層鋪築厚度和砂、砂石含水率控制不宜超過表中數值。分層厚度可用樣樁控制,其中夯實法適用於砂石地基。表2.1砂和砂石墊層每層鋪築厚度及最優含水量
振搗方式每層鋪築厚度(㎜)施工時最優含水量(℅)施工說明備註平振法200~25015~20用平板式振搗器往復振搗不宜用於細紗或含泥量較大的砂所鋪築的砂墊層插振法振搗器插入深度飽和(1)插入式振搗器(2)插入間距可根據機械振幅大小決定(3)不應插入下臥粘性土層(4)插入式振搗器插入完畢後所留的孔洞,應用砂填實水撼法250飽和(1)注水高度應超過每次鋪築面(2)鋼叉搖撼搗實,插入點間距為100㎜,鋼叉分四齒,齒的間距800㎜,長300㎜,木柄長90㎜,重40N濕陷性黃土、膨脹土地區不得使用夯實法150~2008~12用木夯或機械夯木夯重400N,落距400~500㎜一夯壓半夯,全面夯實適用於砂石地基碾壓法250~3508~1260~100KN壓路機往復碾壓(1)適用於大面積砂墊層(2)不宜用於3水位以下的砂墊層用砂墊層處理的上海機械學院動力館(2)灰土墊層禁忌1灰土早期泡水現象、危害性灰土鋪後或夯打完後不久,遭受雨淋或被水浸泡。主要雨天未及時進行基礎施工與基坑回填,或在灰土表面作臨時性覆蓋;在地下水位以下做灰土時,排水或降低地下水位的措施不當,造成灰土地基浸泡和疏鬆,強度、抗滲性下降。防治措施灰土地基打完後,應及時進行基礎施工和基坑(槽)回填,或在表面作臨時性覆蓋,防止日曬雨淋;在地下水位以下的基坑(槽)內施工時,應採取排水措施。夯實後的灰土3d內不得受水浸泡;尚未夯實或剛夯打完的灰土,如遭受雨淋浸泡,則應將積水和鬆軟灰土除去,並補填夯實。稍受浸濕的灰土,可在晾乾後再夯打密實。
禁忌2
灰土受凍脹、疏鬆、開裂現象、危害性
灰土早期受凍脹,成片疏鬆、開裂、脫落。主要原因是冬季在受凍的基層上鋪灰土或土料中夾有凍塊,或夯完後未進行覆蓋保溫,使灰土受凍脹、鼓裂、疏鬆,灰土間粘結力降低。造成灰土強度、整體性、抗滲性降低。防治措施
灰土冬季低溫下施工應在基層不凍的狀態下進行,土料應覆蓋保溫,凍土及夾有凍塊的土料不得使用;已熟化的石灰應在次日用完,以充分利用石灰熟化時的熱量;當日拌合的灰土應當日鋪填夯完,表面應用塑膠薄膜和草墊覆蓋嚴密保溫,以防灰土地基早期受凍降低強度。已受凍脹、鬆軟的灰土應除去或補填夯打密實。2.1.2強夯施工
強夯法具有施工速度快、造價低、設備簡單、能處理的土壤類別多等特點。施工時用起重機將很重的錘(一般為8t-40t)起吊至高處(一般為6m-30m),使其自由落下,產生的巨大衝擊能量和振動能量給地基以衝擊和振動,從而在一定範圍內提高地基土的強度,降低其壓縮性,達到地基受力性能改善的目的。強夯法適用於碎石土、砂性土、粘性土、濕陷性黃土和回填土。施工要點
施工前應進行試夯,試夯面積不小於10m×10m,對試夯前後的變化情況進行對比,以確定正式夯擊施工時的技術參數。場地應做好排水工作,地下水位高時應採取降低水位措施,冬季施工要採取防凍措施。夯點的佈置應根據基礎底面形狀確定,施工時按由內向外、隔行跳打原則進行,夯實範圍應大於基礎邊緣3m。
強夯壓實
2.1.3其他較常見的地基處理方法擠——擠密地基拌——攪拌法加固地基2.2樁基工程1-柱;2-承臺梁;3-承臺;4-樁;5-樁基持力層按樁的受力情況,樁可分摩擦型樁和端承型樁。(a)端承樁(b)摩擦樁
2.2.1鋼筋混凝土預製樁施工預製方樁預應力管樁較合理的打樁順序預應力混凝土管樁採用先張法預應力工藝先張法採用離心工藝成型離心成型的PC、PTC宜採用常壓蒸養
PHC宜採用常壓和高壓蒸養
壓樁流程(1)樁機就位(2)樁機調水準(3)吊樁、樁就位(4)樁身垂直度調整(5)壓入第一節樁(6)兩節樁的焊接(7)按試樁報告控制標準終壓2.2.3鋼筋混凝土灌注樁施工灌注樁是直接在施工現場的樁位上成孔,然後在孔內灌注混凝土或鋼筋混凝土而成。與預製樁相比,具有施工雜訊低,振動小、擠土影響小、無需接樁等優點。但成樁工藝複雜,施工速度較慢,質量影響因素較多。根據成孔工藝的不同,分為泥漿護壁鑽孔灌注樁、沉管灌注樁、爆擴成孔灌注樁和人工挖孔灌注樁。
分類(按成孔方法)(1)鑽孔灌注樁(2)沉管灌注樁(3)人工挖孔灌注樁(4)鑽擴或爆擴成孔灌注樁等2.2.3.1泥漿護壁鑽孔灌注樁
用鑽孔機械進行灌注樁成孔時,為防止塌孔,在孔內用相對密度大於1的泥漿進行護壁的一種成孔施工工藝。泥漿護壁鑽孔灌注樁按成孔工藝和成孔機械的不同,可分為衝擊成孔灌注樁、沖抓成孔灌注樁、回轉鑽成孔灌注樁和潛水鑽成孔灌注樁。其中以回轉鑽成孔灌注樁應用最多。回轉鑽機具有鑽頭回轉切削、泥漿迴圈排土、泥漿保護孔壁。施工時是一種濕作業方式;可用於各種地質條件。根據泥漿迴圈方式,分為正、反迴圈兩種施工方法。
泥漿護壁成孔用泥漿保護孔壁並排出土渣而成孔,適用地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風化岩層;以及地質情況複雜、夾層多、風化不均、軟硬變化較大的岩層。幹作業成孔適用於地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化岩層。
圖2-4迴旋鑽機工作示意圖圖2-5潛水鑽機工作示意圖1-座盤;2-斜撐;3-塔架;4-電機;5-捲揚機;1-鑽頭;2-鑽機;3-電纜;4-泥漿壓入或排出管;6-塔架;7-轉盤;8-鑽杆;5-滾輪;6-方鑽杆;7-電纜滾筒;8-捲揚機;9-捲揚機;9-泥漿輸送管10-鑽頭10-防暴開關;11-電流電壓表;12-起動開關潛水鑽機
1一鑽頭;2一潛水鑽機;3一電纜;4一護筒;5一水管;6一滾輪支點;7一鑽杆;8一電纜盤;9一捲揚機;10一控制箱⑴泥漿護壁成孔潛水鑽機成孔
潛水鑽機:一般條件下都可使用,鑽孔直徑可達1m,深度可達20~30m,最深可達50m。這是一种旋转式钻孔机械,其动力、变速机构和钻头连在一起,加以密封,因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。
⑵迴旋鑽機成孔
迴旋鑽機是由動力裝置帶動鑽機的迴旋裝置轉動,並帶動帶有鑽頭的鑽杆轉動,由鑽頭切削土壤。切削形成的土渣,通過泥漿迴圈排出樁孔。
迴旋鑽機
1一座盤;2一斜撐;3一塔架;4一電機;5一捲揚機;6一塔架;
7一轉盤;8一鑽杆;9一泥漿輸送管;10一鑽頭
⑶衝擊鑽成孔和沖抓錐成孔
圖2-6衝擊鑽成孔示意圖圖2-7雙繩沖抓錐施工佈置1-副滑輪;2-主滑輪;3-主杆;4-前拉索;1-鑽孔;2-護筒;3-沖抓錐;5-後拉索;6-斜撐;
7-雙滾筒捲揚機;4-開合鋼絲繩;5-吊起鋼絲繩;8-導向輪;9-墊木;
10-鋼管;11-供漿管;6-天滑輪;7-轉向滑輪;8-鑽架;12-溢流口;13-泥漿溜槽;9-橫樑;10-雙筒捲揚機;14-護筒回填土;15-鑽頭11-水頭高度;12-地下水位
衝擊鑽成孔主要用於在岩土層中成孔,成孔時將沖錐式鑽頭提升一定高度後以自由下落的衝擊力來破碎岩層,然後用掏渣筒來掏取孔內的渣漿。衝擊鑽機1一滑輪;2一主杆;3一拉索;4一斜撐;5一捲揚機;6一墊木;7一鑽頭泥漿護壁鑽孔灌注樁正迴圈施工法泥漿經鑽杆內腔流向孔底,將鑽頭切削破碎下來的鑽渣岩屑,經鑽杆與孔壁的環狀空間,攜帶至地面,如圖2-所示。該施工方法設備簡單輕便,適應狹小場地作業,操作簡易,配套設備、器具較少,工程費用低,應用範圍廣。但對於樁孔直徑較大(一般大於0.8m)、樁孔深度較深及易塌孔的地層,則效率較低、排渣能力較差,孔底沉渣多、孔壁泥皮厚;對含有卵石、礫石的地層不適用。正迴圈鑽機主要由動力機、泥漿泵、轉盤鑽架、鑽杆、水龍頭和鑽頭等組成。
泥漿由空心鑽杆內部注入,並從鑽杆底部噴出,攜帶鑽下的土渣沿孔壁向上流動,由孔口將土渣帶出流入沉澱池,經沉澱的泥漿流入泥漿池再注入鑽杆,由此進行迴圈。沉澱的土渣用泥漿車運出排放。適用於小直徑孔(直徑在0.8m以下)。
泥漿護壁鑽孔灌注樁反迴圈施工法通過泵吸或射流抽吸,或送入壓縮空氣,使鑽杆內腔形成負壓與充氣液樁形成壓差,使經過鑽杆與孔壁間的環空間隙流向孔底的泥漿,攜帶鑽頭切削下來的鑽屑,由鑽杆內腔高速返回地面泥漿池。由於泥漿上返速度快,排渣能力強,孔底水力流場合理,鑽頭始終處於新鮮土層或岩層面上切削、破碎,成孔效率高,排渣能力強,對孔壁的沖刷作用小,在孔壁上形成的泥皮相對較薄,成孔品質好。
泥漿由鑽杆與孔壁間的環狀間隙流入鑽孔,然後,由砂石泵在鑽杆內形成真空,使鑽下的土渣由鑽杆內腔吸出至地面而流向沉澱池,沉澱後再流入泥漿池。反迴圈工藝的泥漿上流的速度較高,排放渣土的能力強大。適用於大直徑孔。
圖2-10泵吸反迴圈示意圖圖2-11射流泵反迴圈示意圖1-轉盤;2-鑽杆;3-鑽頭;4-沉澱池;5-水龍頭排渣管;6-砂石泵
氣舉反迴圈是利用氣舉泵的工作原理實現沖洗液反迴圈的,如圖2-12。壓縮空氣通過供氣管路(可以是專門的風管,也可以是雙壁鑽杆的外環空間,圖示為後者)送至孔內氣水混合室,在這裏空氣膨脹、液氣混合,形成一種密度小於液體的液氣混合物,並在鑽杆內外重度差和壓氣動量的聯合作用下,沿鑽杆內孔上升,帶動孔內的沖洗液和岩屑一起向上流動,形成空氣、沖洗液和岩屑混合的三相流,三相流流往地面沉澱池,空氣逸散,鑽渣沉澱,沖洗液流回鑽孔。圖2-12氣舉反迴圈工作原理示意圖1-鑽頭;2-鑽杆;3-混合器;4-雙壁鑽杆;5-轉盤;6-氣水龍頭;7-風管;8-空氣壓機;9-沉澱池
1)泥漿護壁鑽孔灌注樁施工工藝流程
2)泥漿護壁鑽孔灌注樁主要施工工藝流程演示
護筒成孔鑽機
插導管澆砼成型
放鋼筋二次清孔一次清孔1埋設護筒2樁機就位3)泥漿護壁鑽孔灌注樁主要施工工藝流程介紹⑴鑽機定位在樁位復核正確,護筒埋設符合要求,護筒、地坪標高已測定的基礎上,鑽機才能就位。樁機定位要準確、水準、垂直、穩固,鑽機導杆中心線、迴旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。
⑵埋設護筒採用泥漿護壁鑽孔時,鑽孔前應先埋設護筒。護筒是保證鑽機沿著樁位垂直方向順利工作的輔助工具,另外,它還可以保護孔口不致因鑽頭起落而破壞,提高樁孔內的泥漿水頭,以防止塌孔。在施工中,護筒頂面還可作為鑽孔深度、鋼筋籠下放深度、混凝土面位置及導管埋深的測量基準。⑵埋設護筒用4~8mm厚的鋼板製作,內徑大於鑽頭直徑100mm,埋入深度一般1~1.5m。起定位、保護孔口、存儲泥漿的作用。護筒中心與樁位中心的偏差不得大於50mm。在護筒頂部應開設1~2個溢漿口。施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上。。護筒埋設施工要點①護筒一般由鋼板卷製成,鋼板厚度採用4~8mm,護筒內徑宜比設計樁徑大100mm,其上部宜開設1~2個溢流孔。②護筒埋置深度一般情況下,在粘性土中不宜小於lm;砂土中不宜小於1.5m;其高度尚應滿足護筒內泥漿面高度大於地下水位高度的要求。淤泥等軟弱土層應增加護筒埋深;護筒頂面宜高出地面300mm。護筒內徑應比鑽頭直徑大100㎜。③旱地、築島處護筒可採用挖坑埋設法,護筒底部和四周回填黏性土並分層夯實;水域護筒設置應嚴格注意平面位置、豎向傾斜,護筒沉入可採用壓重、振動、錘擊並輔以護筒內取土的方法。④護筒埋設完畢後,護筒中心豎直線應與樁中心重合,除設計另有規定外,平面允許誤差為50mm,豎直線傾斜不大於1%。⑤護筒連接處要求筒內無突出物,應耐拉、壓、不漏水。應根據地下水位漲落影響,適當調整護筒的高度和深度,必要時應打入不透水層。⑶泥漿護壁鑽孔灌注樁正反迴圈鑽進成孔①為了保證鑽孔的垂直度,應符合下列規定:潛水鑽的鑽頭上應有不小於3倍直徑長度的導向裝置;利用鑽杆加壓的正迴圈回轉鑽機,在鑽具中應加設扶正器。②在鬆軟土中鑽進,應根據泥漿補給情況控制鑽進速度;在硬土層或岩層中地層鑽進速度以鑽機不發生跳動為宜。在砂礫、砂卵、卵礫層石地層中鑽進時,可採用間斷鑽進、間斷回轉的方法來控制鑽進速度。③開始鑽孔和加接鑽杆時,應先停鑽,將鑽具提高孔底,維持沖洗液迴圈,以清洗孔底,並將管道內的鑽渣攜出排淨,然後停泵加接鑽杆。鑽杆連接應擰緊上牢,防止螺栓、螺母、擰卸工具等落入孔內。④鑽進時如孔內出現坍孔、湧砂等異常情況,應立即將鑽具提離孔底,控制泵量,保持沖洗液迴圈,吸除坍落物和湧砂;同時向孔內輸送性能符合要求的泥漿,保持水頭壓力以抵制繼續湧砂和坍孔。恢復鑽進後,泵排量不宜過大以防吸坍孔壁。⑷泥漿護壁鑽孔灌注樁第一次清孔
第一次清孔:在鑽孔深度達到設計要求時,對孔深、孔徑、孔的垂直度等進行檢查,符合要求後進行第一次清孔;清孔根據設計要求,施工機械採用換漿、抽漿、掏渣等方法進行。以原土造漿的鑽孔,清孔可用射水法,同時鑽機只鑽不進,待泥漿相對密度降到1.1左右即認為清孔合格;如注入製備的泥漿,採用換漿法清孔,至換出的泥漿密度小於1.15~1.25時方為合格。⑸泥漿護壁鑽孔灌注樁鋼筋籠製作—木卡板成形法
用2~3cm厚的木板製成兩塊半圓卡板。按主筋位置,在卡板邊緣鑿出支托主鋼筋的凹槽,槽深等於主筋直徑的一半。製作鋼筋籠時,每隔3m左右放一塊卡板,把主筋納入凹槽,用繩紮好,再將螺旋筋或箍筋套入,並用鉛絲將其與主筋綁紮牢固。然後,鬆開卡板與主筋的綁繩,卸去卡板,隨即將主筋同螺旋筋或箍筋點焊,一般螺旋筋與主筋之間要求每一螺距內的焊點數不少於1個,相鄰兩焊點的平面投影相隔儘量接近90°,以保證鋼筋籠的剛度。卡板構造如圖2-13所示。圖2-13卡板圖
圖2-14木支架圖2-15鋼管支架成形法示意圖
1-主筋;2-橫木條;3-斜木條;4-支柱;1-箍筋;2-主筋;3-螺旋筋;4-平杆5-固定支架;
6-鐵釘;7-箍筋;8-螺栓5-鋼管支架⑹泥漿護壁鑽孔灌注樁鋼筋籠製作與安放鋼筋籠製作:鋼筋籠外徑和垂直度,主筋搭接、縱橫筋交叉點的焊接品質必須符合設計要求,這樣可避免安裝鋼筋籠時刮傷孔壁,可大大降低沉渣厚度,有效防止塌孔的發生。檢查鋼筋籠保護層厚度。可採用圓柱形砂漿墊塊或設置3~4根導向鋼筋或定位鋼筋環,若用墊塊則沿鋼筋籠每隔2m放置一組,一般每組設置4個,按90°均勻安放。鋼筋籠安放:鋼筋籠的吊裝應3點起吊,保持籠軸線重合。入孔時,始終需保持垂直狀態,對準孔位徐徐輕放,保持穩定。圖2-16綁紮混凝土預製塊
圖2-17焊接鋼筋“耳朵”
(7)泥漿護壁鑽孔灌注樁二次清孔圖2-17導管接頭示意圖
(a)錐形法蘭罩示意圖;(b)導管螺紋接頭示意圖
1-導管;2-卡簧;3-插口管;4-螺母;5-O形密封圈;6-承口管;7-導管
鑽孔灌注樁澆注混凝土前,對已成孔的中心位置、孔深、孔徑、垂直度、孔底沉渣厚度等進行認真檢查。樁的類型孔底沉渣允許厚度(mm)端承樁≤50摩擦端承樁、端承摩擦樁≤100摩擦樁≤300①抽漿法抽漿清孔比較徹底,適用於各種鑽孔方法的摩擦樁、支承樁和嵌岩樁。但孔壁易坍塌的鑽孔使用抽漿法清孔時,操作要注意,防止坍孔。空氣吸泥機清孔。空氣吸泥機清孔原理與氣舉反迴圈原理相同,但以灌注水下混凝土的導管作為吸泥管。高壓風管可設在導管內也可設在導管外,圖2-18是風管設在導管內的情形,在圖2-18中,若在中間某節導管上設一風嘴(10),輸氣軟管(7)在導管外與風嘴(10)相連就為外風管式吸泥機清孔。
圖2-18內風管吸泥清孔圖2-19吸泥泵導管清孔1-高壓風管入水深;2-彎管和導管接頭;3-焊在1-補水;2-特製彎管;3-軟管;4-離心吸泥泵;彎管上的耐磨短彎管;4-壓縮空氣;5-排渣軟管;5-排渣;6-灌注水下混凝土導管6-補水;7-輸氣軟管;8-鋼管9-孔底沉渣;10-風嘴
②換漿法正迴圈鑽進,用正迴圈清孔的第二次清孔是在安放鋼筋籠和灌漿導管後進行;導管就位後在導管上裝上配套蓋頭,以大泵量嚮導管內壓入相對密度1.15左右的泥漿,把孔底部在下鋼筋籠和灌漿導管過程中再次沉澱的鑽渣和仍然懸有鑽渣的相對密度較大的泥漿換出,孔底沉渣厚度和孔內泥漿相對密度均達到清孔標準後清孔結束,立即開始灌注水下混凝土。③掏渣法衝擊、沖抓鑽進過程中,沖碎的鑽渣一部分被擠入孔壁,大部分則靠掏渣筒清除。要求用手摸掏渣筒中的泥漿中無大的顆粒為止,並使泥漿相對密度降到1.1-1.25。清孔底沉渣時,還可先向孔底投入一些泡過的散碎粘土,通過衝擊錐低衝程地反復拌漿,使孔底沉渣懸浮後掏出。降低泥漿相對密度的方法是掏渣後用水管插到孔底注水,用水流將泥漿沖稀,達到要求的標準後停止清孔。⑺泥漿護壁鑽孔灌注樁水下灌注混凝土
隔水栓分軟、硬兩類,硬隔水栓一般採用強度等級為C20的混凝土製作,宜製成圓柱形,其高度宜比直徑大,其直徑宜比導管內徑小。橡膠墊圈厚,直徑比導管內徑大。使隔水栓應有良好的隔水性能,保證順利出水。隔水栓構造如左圖2-20所示。另外,採用隔水滑閥、隔水底蓋也可起到與隔水栓相同的作用。軟隔水栓一般採用充氣球膽,但只適合於大直徑樁使用。
水下灌注混凝土的施工程式是:安設導管→設隔水栓使其與導管內水面貼緊並用鐵絲懸吊在導管下口→灌注首批混凝土→剪斷鐵絲使隔水栓下落→連續灌注混凝土,提升導管→拔出護筒。隔水栓或導管法灌注水下混凝土的施工程式如圖2-21所示。圖2-22導管插入深度不同時混凝土拌合物的擴散情況(a)插入深度不夠時;(b)正常深度時2.2.3.2套管成孔灌注樁套管成孔灌注樁易產生的品質問題及處理①斷樁:斷樁一般發生在地面以下軟硬土層的交接處,並多數發生在粘性土。砂石和松土中很少出現。產生斷樁的主要原因有:樁距過小,受鄰樁施打時擠土造成的影響;軟硬土層間傳遞水準力大小不同,對樁產生剪應力;混凝土終凝不久,強度弱,受振動和外力擾動;拔管時速度過快,混凝土來不及下落,周圍的土迅速回縮,形成斷樁。避免斷樁的措施有:布樁不宜過密,樁間距宜大於3.5倍樁徑;合理制定打樁順序和樁架行走路線以減少振動的影響;採用跳打法施工,跳打應在相鄰成形的樁達到設計強度的60℅以上進行;認真控制拔管速度,一般以1.2-1.5m/min為宜。如已查出斷樁,應將斷樁段拔出,將孔清理乾淨後,略增大面積或加上箍筋後,再重新澆築混凝土。②縮頸:縮頸的樁又稱瓶頸樁,樁身局部直徑小於設計直徑。產生的主要原因是:在含水率很高的軟土層中沉樁管時,土受擠壓產生很高的空隙水壓,拔管後擠向新灌的混凝土而造成樁徑截面縮小;拔管速度過快,混凝土流動性差或混凝土裝入量少,混凝土出管時擴散差也造成縮頸現象。預防措施:施工時每次應向樁管內儘量多裝混凝土,使之有足夠的擴散壓力;嚴格控制拔管速度。處理方法是:若樁輕度縮頸,可採用反插法,局部縮頸可採用半複打法,樁身多處縮頸可採用複打法。吊腳樁:是指樁底部混凝土隔空或混凝土中混進泥砂而形成鬆軟層。其形成的原因是預製樁尖品質差,沉管時被破壞,泥砂、水擠入樁管。處理方法:將樁管拔出,糾正樁尖或將砂回填樁孔後重新沉管2.2.6樁基檢測與驗收
成樁的品質檢驗有兩類基本方法,一類是靜載荷試驗法,另一類為動測法。⑴靜載試驗法①試驗目的及方法靜載試驗的目的:模擬實際荷載情況,採用接近於樁的實際工作條件,通過靜載加壓,得出一系列關係曲線,確定單樁的極限承載力,綜合評定確定其允許承載力,作為設計依據;或對工程樁的承載力進行抽樣檢驗和評價。荷載試驗有多種,通常採用的是單樁豎向抗壓靜載試驗、單樁豎向抗拔靜載試驗和單樁水準靜載試驗。
2.2.6.1樁基檢測②試驗要求預製樁在樁身強度達到設計要求的前提下,對於砂類土,不應少於7天;對於粉土和粘性土,不應少於15天;對於淤泥或淤泥質土,不應少於25天,待樁身與土體的結合基本趨於穩定,才能進行試驗。灌注樁應在樁身混凝土強度達到設計等級的前提下,對砂類土不少於10天;對一般粘性土不少於20天;對淤泥或淤泥質土不少於30天,才能進行試驗。在同一條件下的試樁數量不宜少於總樁數的1%,且不應少於3根,工程總樁數在50根以內時不應少於2根。⑵動測法動測法,又稱動力無損檢測法,是檢測樁基承載力及樁身品質的一項新技術,作為靜載試驗的補充。①試驗方法動測法是相對靜載試驗法而言;它是對樁土體系進行適當的簡化處理,建立起數學-力學模型,借助於現代電子技術與量測設備採集樁-土體系在給定的動荷載作用下所產生的振動參數,結合實際樁土條件進行計算,所得結果與相應的靜載試驗結果進行對比,在積累一定數量的動靜試驗對比結果的基礎上,找出兩者之間的某種相關關係,並以此作為標準來確定樁基承載力。②與靜載試驗比較一般靜載試驗可直觀地反映樁的承載力和混凝土的澆築品質,數量可靠。但試驗裝置複雜笨重,裝、卸、操作費工費時,成本高,測試數量有限,並且易破壞樁基。動測法試驗,儀器輕便靈活,檢測快速;單樁試驗時間僅為靜載試驗的1/50左右;數量多,不破壞樁基,相對也較準確,可進行普查;費用低,單樁測試費約為靜載試驗的1/30左右,可節省靜載試驗錯樁、堆載、設備運輸、吊裝焊接等大量人力、物力。目前,國內用動測法的試樁工程數目,已占工程總數的70%左右,試樁數約占全部試樁數的90%,有效地填補了靜載試樁的不足。③承載力檢驗單樁承載力的動測方法種類較多,國內有代表性的方法有:動力參數法、錘擊貫入法、水電效應法、共振法、機械阻抗法、波動方程法等,其中常用的方法有動力參數法和錘擊貫入法。④樁身品質檢測在樁基動態無損檢測中,國內外廣泛使用的方法是應力波反射法,又稱低(小)應變法。原理是根據一維杆件彈性波反射理論(波動理論),採用錘擊振動力法檢測樁體的完整性,即以波在不同阻抗和不同約束條件下的傳播特性來判別樁身品質。
⑴混凝土灌注樁鋼筋籠品質檢驗標準(表2.5)項序檢查專案允許偏差或允許值檢查方法主控專案1主筋間距±10用鋼尺量2長度±100用鋼尺量一般專案1鋼筋材質檢驗設計要求抽樣送檢2箍筋間距±20用鋼尺量3直徑±10用鋼尺量
混凝土灌注樁鋼筋籠品質檢驗標準(mm)表2.5灌注樁的平面位置和垂直度的允許偏差表2.6序號成孔方法樁徑允許偏差(mm)垂直度允許偏差(%)樁位允許偏差(mm)1~3根、單排樁基垂直於中心線方向和群樁基礎的邊樁條形樁基沿中心線方向和群樁基礎的中間樁1泥漿護壁鑽孔樁±50/6,且不大於100/4,且不大於150±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注樁-20701501001503幹成孔灌注樁-20
701504人工挖孔樁混凝土護壁+5050150鋼套管護壁+501002001)主控專案①樁位:見表2.6及說明。②孔深:全數測量。檢測方法用鑽杆成孔的,在一次清孔前用鑽杆入孔長度來量測計算,在二次清孔後用重錘測,孔深要求只深不淺,允許偏差值是+300mm。③樁體質量檢驗:檢驗數量和方法根據設計規定,若設計無規定時,可按《建築工程基樁檢測技術規範》JGJ/T106-2002選用,對甲級設計等級和地質條件複雜的檢驗數量不應少於樁總數的30%,且不應少於20根;其他樁基工程的抽驗數不應少於樁總數20%且不少於10根。2.2.6.2樁基驗收④樁身混凝土強度:單樁混凝土灌注量小於50m3的,每樁一組試件,大於50m3的每50m3留置一組試件,全數檢查混凝土試件報告;對樁體質量檢驗中有缺陷的樁可用鑽芯取樣送檢的方法檢驗,可以對樁身強度和樁體完整性有一個全面的評價。⑤承載力:檢驗方法和檢驗標準按《建築工程基樁檢測技術規範》JGJ/T106-2002規定進行,檢測數量和檢測方法設計有要求時按設計要求實施。如設計沒有規定時,應採用靜載荷試驗方法,檢驗樁數不少於總數的1%,且不應少於3根,當樁總數少於50根時,不應少於2根。2)一般專案
①垂直度:檢驗時間、方法、數量見前⑵中②條說明,記錄在單樁成孔班報表上。
②樁徑:檢驗方法、數量見前⑵中③條說明,記錄在工程樁竣工平面圖上。
③泥漿相對密度(粘土或砂性土中):泥漿相對密度控制在範圍內,在二次清孔後全數檢測,取泥漿距孔底處取樣,密度數據記錄在灌注混凝土前隱蔽工程驗收記錄上。
④泥漿面標高:應高於地下水位內,目測護筒內泥漿面的標高,從成孔開始至灌注混凝土前全程監控,發現泥漿面標高不足時應立即補足以防坍孔。泥漿面標高數據記錄在制樁不同階段的品質記錄中,例如開孔通知單,成孔班報表,鋼筋籠沉放下灌注導管、二次清孔後的隱蔽工程驗收記錄、水下混凝土灌注記錄等表式中。⑤沉渣厚度:端承樁≤50mm,摩擦樁≤150mm。全數檢測,水下混凝土灌注樁用沉渣儀或重錘測量,記錄在二次清孔後隱蔽工程驗收記錄。
⑥混凝土坍落度:水下混凝土灌注樁混凝土坍落度要求控制在範圍內,每根樁最少檢測一次,坍落度有變化時重測,數據應按混凝土灌注深度記錄在水下混凝土灌注記錄表中。
⑦鋼筋籠安裝深度:鋼筋籠分節制作檢驗合格後,在樁孔口分節安裝,樁頂標高比場地標高低500mm以內的,按前⑴的1)中②條關於鋼筋籠長度計算方法計算鋼筋籠沉放深度,偏差值控制在±100mm內;若樁頂標高比場地低以上,需要焊接鋼筋籠吊筋的應把吊筋計算在內,算出鋼筋籠沉放深度,記錄在每根樁鋼筋籠沉放隱蔽工程驗收記錄中。
⑧混凝土充盈係數:檢查每根樁混凝土的實際灌注量必須大於理論計算量。
⑨樁頂標高:應在挖土完成後,把樁頂浮漿層和劣質樁體鑿除後,用水準儀對每根樁的樁頂標高進行測量,樁頂標高偏差應控制在範圍內,不允許樁頂標高比混凝土墊層面低,每根樁的樁頂標高記錄在樁位竣工平面圖中。⑷混凝土灌注樁品質驗收記錄①樁設計圖紙、施工說明和地質資料。②當地無成熟經驗時必須提供試成孔資料。③材料合格證和到施工現場後復試試驗報告。④灌注樁從開孔至混凝土灌注的各工序施工記錄。⑤隱蔽工程驗收記錄。⑥單樁混凝土試件試壓報告。⑦樁體完整性測試報告;樁承載力測試報告。⑧混凝土灌注樁鋼筋籠品質檢驗記錄。⑨灌注樁平面位置和垂直度檢驗記錄;混凝土灌注樁品質檢驗記錄。⑩混凝土灌注樁竣工樁位。第3章砌築工程3.1砌體工程的基本知識3.2砌築砂漿原材料3.3磚砌體工程3.4砌塊砌體工程3.5石砌體工程3.6配筋砌體工程3.7框架填充牆施工品質與要求3.8工程實踐案例3.1.1砌體工程常見的術語混水牆清水牆包心砌法通縫3.1砌體工程的基本知識
3.1.2砌體材料(1)磚1)常見的普通粘土磚尺寸為240㎜×115㎜×53㎜。抗壓強度分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強度等級。2)煤渣磚尺寸為240㎜×115㎜×53㎜。抗壓強度分為MU20、MU10、MU7.5四個強度等級。3)燒結多孔磚的外形為矩形體,其長、寬、高尺寸有兩種290×240(190)×180mm和175×140(115)×90mm兩種。抗壓強度分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強度等級。4)燒結空心磚的外形為矩形體,在與砂漿的接合面上設有增加結合力的深度1mm以上的凹線槽。
(2)砌築砂漿砂漿一般採用水泥砂漿和混合砂漿。水泥砂漿的塑性和保水性較差,但能夠在潮濕環境中硬化,一般多用於含水量較大的地基土中的地下砌體。混合砂漿則常用於地上砌體。使用時砂漿必須滿足設計要求的種類和強度等級、砂漿的強度等級,中華人民共和國國家標準《砌體結構設計規範》GB50003—2001(2001年3月1日執行)中規定。砂漿的強度等級有:M15、M10、M7.5、M5和M2.5五個等級。砂漿稠度應符合下表一規定。表一砌築砂漿稠度3.1.3施工準備工作與作業條件(1)施工前準備工作1)砂漿的準備(砂漿種類的選擇)2)磚的準備,提前1~2天澆水淋濕,含水量控制在(10~15%)3)施工機具的準備垂直和水準運輸機械、砂漿攪拌機、砌築工具4)材料運輸5)安設活動腳手架6)砌磚工程(2)作業條件(3)普通黏土磚的基本工藝流程與方法要點工藝流程:抄平--放線--擺磚--立皮數杆--砌磚--清理
3.2.1原材料要求(1)水泥進場使用前,應分批對其強度、安定性進行複驗。檢驗批應以同一生產廠家、同一編號為一批。當在使用中對水泥品質有懷疑或水泥出廠超過三個月(快硬矽酸鹽水泥超過一個月)時,應復查試驗,並按其結果使用。不同品種的水泥,不得混合使用。(2)砂漿用砂不得含有有害雜物。砂漿用砂的含泥量應滿足下列要求:
1)對水泥砂漿和強度等級不小於M5的水泥混合砂漿,不應超過5%;
2)對強度等級小於M5的水泥混合砂漿,不應超過10%;
3)人工砂、山砂及特細砂,應經試配能滿足砌築砂漿技術條件要求。3.2砌築砂漿原材料
4)配製水泥石灰砂漿時,不得採用脫水硬化的石灰膏;
5)拌制砂漿用水,水質應符合國家現行標準《混凝土拌合用水標準》JGJ63的規定
6)砌築砂漿應通過試配確定配合比。當砌築砂漿的組成材料有變更時。其配合比應重新確定。砌築砂漿的強度等級宜採用M20、M15、M10、M7.5、M5M2.5。
7)磨細生石灰粉:磨細生石灰粉的品質指標應符合要求。
8)水:水質應符合現行行業標準《混凝土拌合用水標准》JGJ-63的規定。9)砂漿現場拌制時,各組分材料應採用重量計量。10)砌築砂漿應採用機械攪拌,自投料完算起,攪拌時間應符合下列規定:
①水泥砂漿和水泥混合砂漿不得少於2min;
②水泥粉煤灰砂漿和摻用外加劑的砂漿不得少於3min;
③摻用有機塑化劑的砂漿,應為3--5min。11)砂漿應隨拌隨用,水泥砂漿和水泥混合砂漿應分別在3h和4h內使用完畢;當施工期間最高氣溫超過30℃時,應分別在拌成後2h和3h內使用完畢。注:對摻用緩凝劑的砂漿,其使用時間可根據具體情況延長。3.2.2砂漿技術條件水泥砂漿拌產合物的密度不宜小於1900kg/m3;水泥混合砂漿拌合物的密度不宜小於1800kg/m3;砌築砂漿稠度、分層度、試配抗壓強度必須同時符合要求。3.2.3砌築砂漿配合比計算與確定(1)砂漿試配強度
fm,0=f2+0.645σ(2)水泥砂漿配合比選用(3)配合比試配、調整與確定
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