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第二节地基处理比萨斜塔地基质量问题地基性能的要求：具有足够的强度；具有足够的整体性和均一性；具有足够的耐久性；具有足够的抗渗性。地基如不能满足上述要求，采取加固处理措施。软土地基的处理方法一般有置换法、排水法、挤实法、固结法、桩基、沉井、地下连续墙等。岩基有：灌浆、锚固、地下连续墙等。一、置换法置换法：用粗砂、砾石、灰土、石屑、煤渣以及经检验合格的工业废料等置换软弱土层。置换的垫层起土壤应力扩散层的作用，以减少垫层下土层所承受的压力和基础的沉降量，同时，加速了周围软弱土层的固结。换上的土料要分层夯实。置换的方法有：1）挖除置换法：直接挖除软弱土层，换以好的土料压实，置换的厚度为2～3m以内时，较为经济；堆土软弱层置换部分2）强制挤出置换法：直接在软弱土基上填充好的置换材料，在其荷重作用下，软弱土层发生滑动破坏，使软弱土有控制地向指定方向流动。适用软土层较薄及大规模的置换场合，如施工用道路等。置换好土软弱层原地基面挤出部分砂砾层砂砾层软弱层二、排水法1、水平排水法（砂垫层法）在软基的表面铺一层0.5～1.0m的粗砂或有级配的砂砾石层作为排水通道，在垫层上堆土或加其他荷载、大气压加载（设排水管，铺不透气薄膜，抽气），加速土体的固结。软弱层软弱层镇压层堆土LL堆土最终下层线滑动面2、垂直排水加压载的方法1）采用垂直排水井（砂井直径20～100cm，间距一般为1.0～2.5m）是加速固结的一个有效方法。软地基处理砂井法施工的程序是：（1）铺砂垫层；（2）砂井成型（成孔、灌砂）；（3）压载施工。排水系统加压系统丹尼尔.莫兰（Daniel.E.Moran）最早（1925年）将垂直砂井用于土的深层加固，1926年获得专利。SandDrains砂井长度：根据现场各种因素定。（土层厚、有无透水层、压缩层厚度、承压水、稳定控制、沉降控制量等）一般10~25m。排水固结法的应用范围用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解决两个问题沉降问题稳定问题2）塑料多孔排水板：实质是以一种特制多孔板来代替砂井的方法，其原理和排水砂井相同，其施工速度为砂井的3倍，费用仅为砂井的一半左右。塑料板是用聚氯乙烯（PVC）等高分子材料制成，厚1.8～2.2mm，宽为100mm，由特制的插板机插入土中。三、挤实法为了加快土壤固结，可采用打砂桩或石灰桩，它不仅能加快土壤固结，同时通过挤压可提高基础土壤的密实度。对砂填料而言，还起排水砂井的作用，对生石灰填料而言，还起化学加固作用，当填料压入粘性土地基中，尚可起复合地基作用。施工方法：1、振动水冲法：振冲造孔，以砂砾和碎石回填（主要设备：振冲器）；2、振动挤实法：是将钢套管打至预定深度，灌砂，一面上提套管使砂子排到孔中，一面振动套管，将砂子振实并挤压到四周土壤中，形成砂桩；3、强力夯实法；4、用木桩打入，深1.5～2.0m，间距0.5～1.0m，再灌砂，成桩。四、水泥搅拌桩固结法是在土粒之间注以某些胶凝材料，利用这些材料水化产物的粘结性能改变土壤的构造，以提高土壤的承载力。胶凝材料常用水泥。按施工方法不同可分为粉喷和浆喷，水泥掺入量一般为10～20%，土体经水泥搅拌后形成复合地基—水泥土。其抗压强度为0.3～4.0MPa，比天然地基的抗压强度提高10～100倍。（1）水泥搅拌桩施工工艺流程单头深层搅拌桩机多头深层搅拌桩机（2）水泥搅拌桩施工质量控制①预先控制：组织技术工人学习有关技术规范；进行技术交底。②过程控制：明确专人负责现场施工记录和各工序间的协调，确保按施工方案实施。明确质检人员跟班旁站，抽查和监督施工质量。③操作质量控制：a、在桩架上，用明显标记标明每米刻度和达到相应桩长的终止位置。b、预搅：软土应完全预切碎，以利于水泥浆均匀搅拌。c、按经计算确定的每根桩所需水泥量和水量配制水泥浆。d、水泥浆不离析。e、压浆阶段不允许发生断浆现象。f、保证垂直度。五、桩基础桩基是将其上部结构传来的荷重传递到地层深处的持力层，以增大天然地基的承载力，减少沉降量，使地基稳定的目的。一）桩的分类按材料来分：砂桩、钢筋混凝土预制桩、预应力钢筋混凝土桩、钢板桩等。按施工方法分：种类很多，如打入法、静力压桩法、水冲法、灌注桩。按受力来分：摩擦桩与端承桩。二）桩的打设打入桩是靠各种打桩机的桩锤或其它撞击部分到桩顶所产生的冲击能而将桩沉入土中的一种沉桩方法，打桩是一种关键施工过程。一般打入桩，桩尖不大于0.6m，入土深度不超过40m。（一）打桩的机械及其选择打桩用的机械设备主要包括桩锤、桩架及动力装置三部分。（二）打桩前的准备工作1、控制网布置2、确定桩位和打桩顺序打桩的顺序，以自中央向边沿打设和分段打设为最好。如桩距小于4倍桩径，为避免相互发生影响，采取跳打的方式。如同一工程中桩基埋设的标高不同，或桩的规格不同时，打桩的顺序还应遵循先深后浅，先长后短，先大后小的原则。3、设置标尺和水准点。4、垫木、桩帽。（三）打桩施工步骤1、准备工作：包括桩的预制、吊位；2、桩架就位：依据控制网定位，一般新人准备两个桩架流水作业；3、定锤吊桩：桩锤、桩帽、桩身中心线在同一轴线上，尽量避免偏心；4、桩的施打—重锤低击，低提重打；5、控制。（四）打桩过程应注意事项1、选择合理的打桩顺序；2、打桩前进行全面检查；3、桩开始打入时，应轻击慢打，每次的锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤击的冲击能量；4、一经开打中途最好不要停止；5、做好记录，观察打桩过程是否正常。三）预应力高强混凝土管桩1、PHC桩的制作和运输一般委托具有专业资质的管桩厂进行制作，管桩混凝土达到设计强度，质量检验合格，即可出厂运送至施工现场。管桩吊运采用装用的U型卡具，装车后，用钢丝绳固定，并用手动葫芦将钢丝绳张紧，同时设置防止滚动的楔形块。现场堆放选择坚实的场地，底部设置木楞，堆高不等超过3层。2、管桩的打设打桩送桩杆四）钻孔灌注桩原理：用成孔机械成孔，然后用泥浆护壁，使孔壁不坍塌，再用清水稀释泥浆，清孔，最后下钢筋笼，浇筑水下混凝土，再凿桩头即成。桩孔成型方法有干作业成孔和泥浆护壁成孔两种。泥浆护壁成孔灌注桩施工程序如下：（一）准备工作1、准备场地：场地平整，安装施工平台。2、埋置护筒：其作用：1）固定桩位，并作钻孔导向；2）保护孔口，防止孔口土层坍塌；3）隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁。振设护筒海上安设护筒3、制备泥浆作用：①在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔；②泥浆向孔外土层渗透，在钻进过程中，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位；③泥浆比重大，具有挟带钻渣作用。泥浆的稠度应适当。4、安装钻机或钻架（二）钻机成孔1．旋转钻进成孔，利用钻具的旋转切削土体钻进，并在钻进的同时常采用循环泥浆方法护壁排渣，继续钻进成孔。1）分类：按泥浆循环程序不同分为正循环、反循环两种。2）适用范围：适用于较细、软的土层，如各种塑性状态的粘性土、砂土、夹少量粒径小于100～200mm的砂卵石土层。在软岩中也曾使用。3）注意事项成孔的关键为钻进速度及泥浆比重，保证不坍孔；另外，不要造成孔形扭歪或孔斜。A、在钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作用，防止坍孔。B、在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度，调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生，泥浆稠度随孔深而加大，1.05～1.1～1.2～1.3，但最大不超过1.6，注意钻杆钻进的抖动情况。C、钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以避免塌孔，若坍孔严重应回填重钻。D、钻孔过程应加强对桩位，成孔情况的检查工作，终孔时应对桩位、孔径、形状、深度（超深0.3～0.5m）、倾斜度及孔底土质等情况进行检查，合格后进行清孔。其他成孔方法探孔器（三）清孔1、清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土的质量，保证桩的承载力。2、清孔的方法有：换浆清孔、掏渣清孔、抽浆清孔。3、清孔要求：清孔一要降低泥浆浓度至规范要求，二要清孔前后的孔底沉积物不超过规定厚度。（四）下钢筋笼1、预先焊成钢筋骨架；2、整体或分段吊孔就位。下笼时间与清孔结束最好不超过3小时，下钢筋笼的注意问题：1）不能碰到孔壁；2）控制保护层，钢筋笼外侧用水泥砂浆块控制钢筋保护厚度。控制钢筋混凝土保护层的砂浆块（五）灌注水下混凝土1、目前，我国多采用直升导管法灌注水下混凝土。2、对混凝土材料要求：坍落度在18～22cm范围内，每m3混凝土水泥用量不少于350kg，水灰比宜用0.5～0.6，并可适当提高含砂率，使混凝土有较好和易性。为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜粒径5～30mm，最大粒径不应超过40mm。3、注意事项：（1）为保证混凝土质量，防止出现泥浆夹层，下料导管口应始终埋在混凝土内至少1m深度，另为加强密实，也可采用翻插的方式，将导管提起0.5m，再插下0.3m，使桩的承载力增强。（2）混凝土拌合必须均匀，尽可能缩短运距和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。（3）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成。（4）混凝土面高程应高出桩顶设计高程至少500mm，以便凿除，确保桩顶的质量，灌注桩的实际浇筑混凝土量不少于计算体积。（六）凿桩头与水接触，强度差，需凿去0.3～0.5m。灌注桩的质量检测有如下几种检测方法：1、每根桩必须留取不少于一组试块，当配合比有变化时，应留试块检验。2、采用低应变动力法对所有灌注桩进行桩身的完整性检测3、采用静载荷试验检测单桩竖向承载力的桩数应不少于总桩数的1％，其允许承载力均符合施工图纸规定。