《地基與樁工程》課件

地基與樁工程探討地基和樁工程在建筑行業(yè)的重要性,為設(shè)計(jì)師和建造者提供專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)。掌握地基和樁基施工技術(shù),可確保建筑物的穩(wěn)固性和安全性。課程導(dǎo)言課程概述本課程深入探討了地基與樁工程的核心知識(shí),包括地基的重要性、分類(lèi)、承載力計(jì)算等內(nèi)容,以及樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工工藝。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生將掌握地基與樁基礎(chǔ)工程的基本理論和設(shè)計(jì)方法,了解現(xiàn)場(chǎng)施工的關(guān)鍵技術(shù)。課程安排課程將從地基工程入手,逐步深入討論,最后詳細(xì)介紹樁基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí),幫助學(xué)生全面理解地基與樁工程。地基工程的重要性建筑物支撐地基是建筑物的根基,承擔(dān)著支撐整個(gè)建筑物的重任。合理的地基設(shè)計(jì)能確保建筑物的安全穩(wěn)定。交通設(shè)施支持公路、鐵路等交通設(shè)施的建設(shè)都離不開(kāi)穩(wěn)固的地基工程,確保了車(chē)輛與行人的安全通行。水利設(shè)施保障水壩、管線(xiàn)等水利工程也需要可靠的地基作為基礎(chǔ),保障了水利設(shè)施的安全運(yùn)行。地基概述定義地基是建筑物和其他工程結(jié)構(gòu)物直接或間接承受荷載的基礎(chǔ)土層。它是工程建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。功能地基的主要功能是傳遞建筑物的荷載,確保工程建筑物整體的安全可靠。同時(shí)還要具備一定的承載能力和沉降控制。影響因素地基的承載能力和沉降特性受到土質(zhì)條件、地下水位、荷載類(lèi)型等多方面因素的影響。需要綜合評(píng)估。地基的分類(lèi)按承載能力分類(lèi)包括強(qiáng)承載型地基和弱承載型地基。前者具有較高的承載能力,可直接承受建筑物荷載;后者承載能力較弱,需進(jìn)行地基處理。按沉降特性分類(lèi)可分為均勻沉降型地基和不均勻沉降型地基。前者沉降量小且均勻,后者沉降量大且不均勻,需要采取補(bǔ)救措施。按地基材料分類(lèi)包括天然地基、人工地基和復(fù)合地基。天然地基直接利用原狀土層,人工地基通過(guò)填充或夯實(shí)改良土層,復(fù)合地基結(jié)合兩種方式。按地基形式分類(lèi)主要有淺基礎(chǔ)型地基和深基礎(chǔ)型地基。前者基礎(chǔ)埋設(shè)較淺,后者基礎(chǔ)樁基深入地層以增加承載能力。土質(zhì)特性及其檢測(cè)1粒度分析確定土壤顆粒的大小分布2塑性指數(shù)評(píng)估土壤的可塑性和可壓縮性3滲透系數(shù)測(cè)量土壤的水通過(guò)能力4抗剪強(qiáng)度分析土壤的承載能力通過(guò)一系列科學(xué)檢測(cè),可以全面了解土壤的物理化學(xué)特性,為地基設(shè)計(jì)和施工提供重要依據(jù)。從粒度分析到滲透系數(shù),每一項(xiàng)檢測(cè)都能反映出土壤的不同性質(zhì),幫助工程師選擇最合適的地基處理方式。土體應(yīng)力分析10kPa土體自重應(yīng)力地下土層受其自重作用產(chǎn)生的應(yīng)力。30kPa靜水壓力應(yīng)力地下水對(duì)土層產(chǎn)生的垂直向應(yīng)力。20kPa附加應(yīng)力建筑物荷載引起的土體附加應(yīng)力。土體應(yīng)力分析是地基承載力和沉降計(jì)算的基礎(chǔ)。準(zhǔn)確分析土體應(yīng)力分布對(duì)于合理設(shè)計(jì)地基非常關(guān)鍵。我們需要分析土體的自重應(yīng)力、靜水壓力應(yīng)力以及建筑物附加的外荷載應(yīng)力。只有全面掌握這些應(yīng)力情況,才能進(jìn)一步評(píng)估地基的承載能力和沉降情況。地基承載力計(jì)算不同類(lèi)型的地基具有不同的承載力特性,需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的地基類(lèi)型。砂性土地基和粘性土地基承載力相對(duì)較低,而級(jí)配砂石地基承載力較高。選擇合適的地基類(lèi)型對(duì)建筑工程至關(guān)重要。地基沉降計(jì)算地基沉降的計(jì)算是確保建筑物穩(wěn)固性的關(guān)鍵。通過(guò)考慮地基土體特性、荷載大小等因素,可以預(yù)測(cè)建筑物基礎(chǔ)在長(zhǎng)期使用中的沉降量。影響因素土質(zhì)特性荷載大小地下水位地基施工方法說(shuō)明土體的壓縮性、透水性等建筑物及附加荷載地下水位高低夯實(shí)、挖填等通過(guò)科學(xué)分析和計(jì)算,可以得出預(yù)期沉降量,為地基設(shè)計(jì)提供依據(jù),確保建筑物長(zhǎng)期穩(wěn)定。地基處理方法土壤改良通過(guò)攪拌、壓實(shí)、注入等方法改善土壤性質(zhì),提高承載力?；A(chǔ)加固采用鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),提升整體承載能力。樁基施工在軟弱土層上打設(shè)樁基,將荷載傳遞至堅(jiān)實(shí)土層。場(chǎng)地排水通過(guò)管道、溝渠等設(shè)施排出地下水,避免地基受潮軟化。場(chǎng)地勘察與評(píng)價(jià)地質(zhì)勘探對(duì)場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)、巖土性質(zhì)、地下水情況等進(jìn)行全面勘探和調(diào)查。荷載分析根據(jù)建筑物的尺寸、結(jié)構(gòu)形式和使用功能,合理預(yù)測(cè)和計(jì)算場(chǎng)地可能承受的荷載。地基承載力通過(guò)試驗(yàn)和分析確定場(chǎng)地土壤的承載力,為地基選型提供依據(jù)。沉降評(píng)估預(yù)測(cè)并評(píng)估建筑物在建設(shè)和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的沉降量和沉降速度。場(chǎng)地平整和土方開(kāi)挖1場(chǎng)地勘察首先需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行仔細(xì)勘察,了解地形地貌、地質(zhì)情況,以便后續(xù)制定合理的開(kāi)挖方案。2平整場(chǎng)地根據(jù)勘察結(jié)果,使用推土機(jī)等裝備對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整,修整障礙物和凹凸不平的地面,為后續(xù)施工創(chuàng)造平坦的基礎(chǔ)。3土方開(kāi)挖根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用合理的機(jī)械和人工開(kāi)挖方式,對(duì)不需要保留的土層進(jìn)行有序清除,并妥善堆放。場(chǎng)地排水排水系統(tǒng)規(guī)劃合理規(guī)劃場(chǎng)地排水系統(tǒng),包括地表排水和地下排水,確保雨水及時(shí)有效地排出,避免積水造成的危害。滲水機(jī)制根據(jù)地質(zhì)條件選擇合適的排水方式,如滲井、管道引流等,確保場(chǎng)地內(nèi)的地下水能夠被正常排出。雨水回收利用在排水設(shè)計(jì)中考慮雨水的循環(huán)利用,如用于綠化灌溉或其他非飲用用途,提高水資源利用效率?；靥钆c夯實(shí)1清理表面清除雜物、植被、有機(jī)質(zhì)等。2分層回填按照設(shè)計(jì)要求分層回填土方。3夯實(shí)壓實(shí)使用壓路機(jī)、沖擊夯等設(shè)備進(jìn)行夯實(shí)?；靥钔练绞墙ㄖ┕さ闹匾h(huán)節(jié)之一。首先要清理場(chǎng)地表面,去除雜物和植被。然后按照設(shè)計(jì)要求分層回填,每層采用機(jī)械夯實(shí)壓實(shí),確保地基承載力和穩(wěn)定性。這一過(guò)程需要嚴(yán)格控制回填材料的質(zhì)量和壓實(shí)度。場(chǎng)地加固方法注漿加固通過(guò)在地基中注入水泥漿液或化學(xué)注漿液來(lái)提高土體強(qiáng)度和抗變形能力的方法。適用于松散砂土和軟土地基。深層攪拌法將水泥或其他加固劑與原地土壤進(jìn)行深層攪拌，形成高強(qiáng)度的攪拌樁體，增強(qiáng)土體強(qiáng)度。適用于軟硬土地基。換填法將不良土質(zhì)掌握并用良好土質(zhì)進(jìn)行換填的方法。可有效改善軟弱地基的承載力和變形特性。樁基礎(chǔ)概述基礎(chǔ)形式樁基礎(chǔ)是一種常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式,可通過(guò)將荷載傳遞到深層土層來(lái)承載上部結(jié)構(gòu)。適用情況當(dāng)?shù)乇硗翆硬贿m合直接承載建筑物時(shí),可采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工。主要類(lèi)型按鋼筋混凝土、預(yù)制混凝土及鋼管等不同材質(zhì)劃分,樁基礎(chǔ)有多種類(lèi)型可選。特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)樁基礎(chǔ)具有承載力強(qiáng)、變形小、適用性廣等特點(diǎn),可有效保障建筑物的安全穩(wěn)定。樁的分類(lèi)與特點(diǎn)樁的分類(lèi)樁根據(jù)材料可分為木樁、鋼樁、混凝土樁等。根據(jù)成樁工藝分為灌注樁、預(yù)制樁、鉆孔灌注樁等。承載能力樁的承載能力取決于其結(jié)構(gòu)形式、材料強(qiáng)度、樁長(zhǎng)等因素。灌注樁和預(yù)制樁具有較高的承載能力。施工特點(diǎn)不同樁型有各自的施工工藝和設(shè)備要求。灌注樁依靠現(xiàn)場(chǎng)澆筑,預(yù)制樁需要吊裝和打入。樁的承載能力計(jì)算樁的承載能力計(jì)算是地基與樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)分析樁基礎(chǔ)受力情況,運(yùn)用相關(guān)計(jì)算方法準(zhǔn)確估算樁的垂直和水平承載能力,可確保樁基安全可靠。靜力承載能力計(jì)算根據(jù)樁體尺寸、材料強(qiáng)度和周?chē)临|(zhì)特性,采用極限承載力理論計(jì)算樁的端部和摩阻力承載能力動(dòng)力承載能力計(jì)算通過(guò)打樁動(dòng)力測(cè)試和分析,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式推算出樁的動(dòng)力承載能力試樁驗(yàn)算在實(shí)際工程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁,檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性樁的沉降計(jì)算5mm最大沉降單樁最大允許沉降量10mm最大傾斜角單樁最大允許傾斜角度30M影響范圍樁群沉降影響范圍半徑20%差異沉降相鄰樁基之間最大允許差異沉降計(jì)算樁基的沉降量是構(gòu)建安全可靠的建筑基礎(chǔ)的關(guān)鍵。主要包括單樁沉降、樁群沉降和差異沉降的計(jì)算。通過(guò)對(duì)地基土性質(zhì)、荷載大小等因素的分析,確定允許的最大沉降量和傾斜角度,避免超限而造成結(jié)構(gòu)破壞。樁基施工工藝1前期準(zhǔn)備制定詳細(xì)的施工方案，準(zhǔn)備必要的機(jī)械設(shè)備和材料。2基坑開(kāi)挖根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基坑開(kāi)挖，保證基底平整、清潔。3樁身施工采用合適的樁種和施工工藝，保證樁身質(zhì)量。4樁基檢測(cè)進(jìn)行樁基靜載試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，保證樁基安全可靠。樁基施工工藝包括前期準(zhǔn)備、基坑開(kāi)挖、樁身施工和樁基檢測(cè)等步驟。在每個(gè)階段都需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制和安全管理，確保整個(gè)施工過(guò)程的順利進(jìn)行。灌注樁施工場(chǎng)地準(zhǔn)備仔細(xì)勘察場(chǎng)地情況,確定地基、土質(zhì)狀況,制定合理的施工方案。清理場(chǎng)地,建立必要的臨時(shí)設(shè)施。鋼筋籠制作根據(jù)樁體尺寸和承載力要求,制作符合設(shè)計(jì)要求的鋼筋籠。確保鋼筋質(zhì)量,焊接牢固。樁孔開(kāi)挖使用專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)備,對(duì)樁孔進(jìn)行鉆孔開(kāi)挖。掌握合適的鉆進(jìn)速度,確?？撞圪|(zhì)量。混凝土灌注將預(yù)制好的鋼筋籠吊裝入樁孔,并澆筑高強(qiáng)度混凝土?？刂坪脻仓俣群透叨?避免混凝土segregation。養(yǎng)護(hù)與檢測(cè)對(duì)新澆筑的灌注樁進(jìn)行養(yǎng)護(hù),確保其強(qiáng)度和質(zhì)量。并進(jìn)行必要的檢測(cè),確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。預(yù)制樁施工1樁頭準(zhǔn)備對(duì)預(yù)制樁樁頭進(jìn)行修整和加固2吊裝就位利用起重機(jī)將預(yù)制樁吊運(yùn)到指定位置3灌注樁基在預(yù)制樁樁基部澆筑混凝土4錨固連接采用鋼筋籠將預(yù)制樁與樁基連接預(yù)制樁施工分為幾個(gè)主要步驟:首先,需要對(duì)預(yù)制樁的樁頭進(jìn)行修整和加固處理;然后,利用起重機(jī)將預(yù)制樁吊運(yùn)到指定位置并就位;接下來(lái),在樁基部分澆筑混凝土;最后,采用鋼筋籠將預(yù)制樁與樁基進(jìn)行可靠的錨固連接。這些步驟確保了預(yù)制樁安全可靠地連接到地基之上。打樁機(jī)械設(shè)備液壓打樁錘利用液壓驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生高頻沖擊力的打樁設(shè)備,適用于大直徑和長(zhǎng)樁的施工。振動(dòng)打樁機(jī)通過(guò)振動(dòng)作用將樁身快速插入地下,效率高、噪音低,可應(yīng)用于各種地質(zhì)條件。柴油打樁錘利用柴油機(jī)產(chǎn)生的沖擊力進(jìn)行打樁,適用于各種地質(zhì),操作簡(jiǎn)單、成本較低。電動(dòng)打樁機(jī)使用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的打樁設(shè)備,環(huán)保節(jié)能、易操作,適合城市施工環(huán)境。樁基質(zhì)量控制及時(shí)檢測(cè)對(duì)樁基工程進(jìn)行全程監(jiān)控和檢測(cè),確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。承載能力驗(yàn)證通過(guò)實(shí)施樁基承載力試驗(yàn),準(zhǔn)確評(píng)估樁基的實(shí)際承載能力。質(zhì)量缺陷排查采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)樁基工程中存在的質(zhì)量問(wèn)題。樁基試驗(yàn)與檢測(cè)載荷試驗(yàn)通過(guò)實(shí)際加載測(cè)量樁基的承載能力和沉降特性,確保樁基達(dá)到設(shè)計(jì)要求。聲波測(cè)試?yán)寐暡ㄌ綔y(cè)技術(shù),檢測(cè)樁身完整性,發(fā)現(xiàn)缺陷并確保樁基質(zhì)量。靜力觸探通過(guò)測(cè)定桿尖阻力和側(cè)摩阻力,評(píng)估樁基的承載力和沉降特性。鉆孔探測(cè)對(duì)樁基進(jìn)行鉆孔檢測(cè),了解樁身內(nèi)部結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)可能存在的缺陷。地基與樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則整體安全原則設(shè)計(jì)應(yīng)確保整個(gè)建筑物及其基礎(chǔ)整體具有足夠的承載能力和穩(wěn)定性,滿(mǎn)足承重和抗震要求。經(jīng)濟(jì)性原則在滿(mǎn)足安全性前提下,應(yīng)盡量減少投資成本,提高工程經(jīng)濟(jì)性。選擇合適的基礎(chǔ)類(lèi)型和構(gòu)造很重要。環(huán)境協(xié)調(diào)原則基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)與場(chǎng)地環(huán)境相協(xié)調(diào),不能對(duì)周邊環(huán)境造成不利影響。注重節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)。便利性原則設(shè)計(jì)應(yīng)考慮后期使用、維修和加固的便利性,以滿(mǎn)足工程建設(shè)和使用的需求。地基與樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)地基與樁基礎(chǔ)時(shí)需要考慮具體工程環(huán)境和特點(diǎn)。比如針對(duì)高層建筑可采用摩擦樁和組合樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而對(duì)于工藝廠房則常采用淺基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)。同時(shí)還需要分析場(chǎng)地土質(zhì)情況、水文地質(zhì)條件等，因地制宜選擇最佳方案。此外,設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注重基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和合理性,確保上部建筑物荷載能夠可靠傳遞至地基,并減小沉降變形。同時(shí)還要考慮施工工藝的可行性,以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。工程案例分析我們將分析一個(gè)著名的建筑工程案例,深入了解其地基與樁基礎(chǔ)的處理方法。該工程位于大城市中心,場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜,需要針對(duì)性的地基處理措施。通過(guò)學(xué)習(xí)這個(gè)成功案例,我們可以掌握實(shí)際工程中地基與樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)。該工程采用了深層水泥土攪拌樁加固場(chǎng)地的方法,有效提高了地基承載力,并采用灌注樁作為主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和土力學(xué)分析,合理選擇了樁長(zhǎng)和樁徑,確保了工程質(zhì)量和安全。整個(gè)施工過(guò)程中也重視了樁基檢測(cè)和驗(yàn)收工作。常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案在地基與樁工程施工過(guò)程中,常會(huì)出現(xiàn)一些常見(jiàn)的問(wèn)題,需要采取合理的解決措施。比如,泥漿施工時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)泥漿性能不穩(wěn)定的情況,可以通過(guò)調(diào)整泥漿配比、提高泥漿穩(wěn)定性來(lái)解決。再如,打樁過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)樁身受損的問(wèn)題,可以采用低振動(dòng)打樁技術(shù)或預(yù)先分層開(kāi)挖等措施來(lái)減小震動(dòng),保護(hù)樁身完整性。此外,施工過(guò)程中還可能會(huì)遇到地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥土承載能力不足等問(wèn)題,