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第二章地基与基础一、地基与基础基本概念二、地基与基础的设计要求三、地基的分类四、基础五、基础的材料与埋置深度六、常见基础的形式七、桩基检测一、地基与基础基本概念基础：是建筑物的重要组成部分，是位于建筑物的地面以下的承重构件，承受着建筑物的全部荷载，并将这些荷载连同自重传给地基。地基：是基础下面承受建筑物总荷载的土壤层，不是建筑物的组成部分。地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变是随着土层的深度增加而减小，在达到一定深度以后可以忽略不计。二、地基与基础的设计要求(1)对地基强度的要求。建筑物的建造地址尽可能选在地基土的地力较高且分布均匀的地段，如岩石、碎石类等，应优先考虑采用天然地基。(2)地基变形方面的要求。要求地基有均匀的压缩量，以保证有均匀的下沉。地基土质不均匀会给基础设计增加困难。若地基处理不当将会使建筑物发生不均匀沉降，而引起墙身开裂，甚至影响建筑物的使用。(3)地基稳定方面的要求。要求地基有防止产生滑坡、倾斜方面的能力，必要时(如有较大的高差)应加设挡土墙，以防止滑坡变形的出现。(4)基础强度与耐久性的要求。基础是建筑物的重要承重构件，对整个建筑的安全起保证作用。因此，基础所用的材料必须具有足够的强度，才能保证基础能够承担建筑物的荷载并传递给地基。三、地基的分类1地基土的分类岩土：是整体或者具有节理裂缝的岩层，地基的承载力高。碎石土：抗冲刷能力强，含水率增加是不影响其物理性质。砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过50%。粉土：塑性指数小于10，性质存在于砂土和粘性土之间粘性土：粘性土的粘性和塑性都比较大，种类多。人工填土：是经过人工堆填而成的。2地基的分类（1）天然地基天然地基指的是指天然土层具有足够的承载力，不需要人工加固处理便可直接承受建筑物荷载的地基。（2）人工地基常用的方法：换填法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、孔内深层强夯法、单液硅化法和碱液法等。四、基础1根据基础的埋置深度分类浅基础：埋置深度小于5m深基础：埋置深度大于5m或大于基础宽度2根据基础的刚度分类刚性基础：也称为无筋扩展基础柔性基础：也称为扩展基础五、基础的材料与埋置深度1基础的材料砖基础毛石基础素混凝土基础灰土基础2基础的埋置深度基础的埋置深度基础埋深的影响因素2）荷载的大小和性质3）工程地质条件5）冰冻线的因素4）地下水位影响1）建筑的自身特点6）相邻建筑物的基础埋深六、常见基础的形式根据受力特点、使用材料及构造形式的不同，基础有多种分类方式，其中按构造形式分类情况如下：构造形式条形基础独立基础筏板基础箱型基础桩基础浅基础当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形、圆柱形和多边形等形式的独立式基础。独立基础1柱下独立基础当地基较为软弱、柱荷载或地基压缩性分布不均匀时，若采用独立基础可能产生较大的不均匀沉降，这时常将同一方向上若干柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础。特点：这种基础抗弯刚度大，因而具有调整不均匀沉降的能力。施工周期快，造价经济（一般摊销在住宅建筑面积约为70-100元/平米），在材料设备提前准备及下料到位前提下，3天内可完成基础施工。2柱下条形基础筏型基础又叫满堂基础，是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁连接起来，下面再整体浇注底板，由底板、梁等整体组成的一种基础。特点：整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降，而且其基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。3筏板基础地基承载力不均匀、地基土层软弱、淤泥层较厚（10米以上等）及高（新）回填地基适用该类型基础。多用于别墅、多层结构中，若为高层等对地基承载力要求较高的上部结构，可配合强夯工程使用。适用范围施工特点及主控内容等同于主体底板施工，按照大体积混凝土浇筑控制其质量，应考虑均匀布置内置降温水管。由于底板混凝土使用抗渗混凝土，在浇筑完毕后，常规养护时间不少于15天，亦可配合保温法在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯末、湿砂等）加快养护时间，控制在10天内。工期特点一般基础垫层较厚，垫层施工工期在2-10天左右，筏板施工工期根据面积约5-20天（我司别墅筏板基础施工周期约在5-7天）。箱型基础是由钢筋混凝土的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙构成的封闭箱体，基础中部可在内隔墙开门洞作地下室。4箱型基础特点：这种基础抗弯刚度大、整体性好，具有调整不均匀沉降的能力。适用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。箱型基础是由钢筋混凝土的底板、顶板、外墙和内隔墙组成的有一定高度的整体空间结构。与筏板基础相比，有更大的抗弯刚度，只能产生大致均匀的沉降或整体倾斜，从而基本上消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性。箱型基础埋深较大，基础中空，从而使开挖卸去的部分土重抵偿了上部结构传来的荷载，因此，与一般实体基础相比，它能显著减小基底压力，降低基础沉降量。此外，还有较好的抗震性能。人工挖孔桩是用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，直径一般在800毫米以上（考虑工人的施工空间），桩上设置承台，再用承台梁拉结起来，使各个桩的受力均匀分布。该型基础承载力能满足普通高层住宅要求，其成桩质量好控制。5人工挖孔桩适合基岩地质好，尤其是基岩埋深较浅的地质（不超过10米），一般设计为嵌岩型桩，但安全隐患大。（按地方要求不同，通常在深度超过16米以上需进行专家论证。适用范围用电情况主要为风镐、水钻等开挖设备，50个桩全工作面一起开挖用电量在150KW左右。工期特点工期较快，不需要大型设备，在劳动力满布的情况下每天可完成一模基础开挖（正常情况下一模为1米，对于不利地质亦有可能为0.3-0.5米）。成本情况未浇筑前的综合单价为，（成孔+护壁）=300~400元/m3。人工挖孔桩施工要点1挖孔前，桩位应定位放样准确，定位后先对基础开挖区域砌筑砖井圈，安装护壁模板必须用桩心点校正模板位置，并由专人负责。2第一节井圈护壁应符合下列规定：•1）井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于2mm；•2）井圈顶面应比场地高出150—200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100—150mm。3遇有局部或厚度不大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土涌砂时，护壁施工宜按下列方法处理：•1）每节护壁的高度可减小到300-500mm，并随挖、随验、随浇注混凝土；•2）采用钢护筒或有效的降水措施；可以用2mm后钢板卷成筒状，随人工成孔的深度下沉。另外，亦可采用一些“土办法”，如采用填塞稻草等具备绑定作用的材料。•1）上下节护壁钢筋的搭接长度不得小于50mm；•2）每节护壁均应在当日连续施工完毕；•3）护壁混凝土必须保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂；•4）护壁模板的拆除宜在24h之后进行；•5）发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故；•6）同一水平面上的井圈任意直径极差不得大于5mm，椭圆桩除外。4修筑护壁应遵守下列规定5挖至设计标高时，孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐藏工程验收，验收合格后，应立即封底和浇注桩身混凝土。人工挖孔桩施工要点人工挖孔桩施工注意事项重点提示合理安排施工顺序桩孔施工，先浅后深较浅桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，能减少深孔施工时的压力。含水土层施工，先四周后中间四周桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。7对于开挖深度较大的人工挖孔桩，每次下人前，先将麻雀等鸟类放入至坑底，三分钟后取出，确认其状态正常后方可下人；对挖深较大的桩孔，须保持向孔内持续送风。6灌注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当高度超过3m时，应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m，混凝土宜采用插入式振捣器振实。6锤击管桩•早期的锤击桩采用的是钢筋混凝土预制实心桩，这种桩挤土量大，引起土体隆起，对周围环境造成很大影响,所以只适用于郊外空地施工。为减少挤土效应对周围环境的危害，预应力钢筋混凝土管桩、钢管桩、H型钢桩等应运而生。原理•锤击桩就是利用各种桩锤的反复跳动冲击力和桩体的自重，克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力，将桩体沉到设计标高的一种施工方法。特点•该工法振动大、噪声高、扰民严重，在N30的砂层中沉桩困难；同时，它也存在着施工简单、施工质量易控制、工期短、在相同土层地质条件下单桩承载力最高、造价低等优点。重锤管桩CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，就是长螺旋钻孔灌注桩；由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩；CFG桩是一种低强度混凝土桩，其与桩间土一起，通过褥垫层形成桩复合地基共同工作，具有较好的技术性能和经济效果。其特别适宜于钻孔桩、静压桩不适宜的易坍塌、扩缩颈、流砂、怕扰动底层，但对于较硬岩层穿透力较差，不适用。7长螺旋钻孔灌注桩测量放线及复核桩机就位垂直度控制钻孔至设计深度泵送CFG桩混合料拌和CFG桩混合料混合料注满后，按规定速度边泵送边提升钻杆至地表（拔管）终孔移位施工下一根桩清除弃土工艺流程控制要点•1、CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点是：需充分利用桩间土的承载力，施工中应减少扰动土体原状结构而使土体强度降低，应根据地质情况合理地选用施工机械。•2、采用正确的打桩顺序。例如，在饱和软土中成桩，为避免新打桩挤压己打桩，应采用隔桩跳打施工方案；当满堂布桩时，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。•3、严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，故施工时，成桩的提拔速度宜控制在每分钟2-3m。•4、设置保护桩长。每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m的混合料。•5、控制好混合料的坍落度。大量工程实践表明，坍落度的大小对CFG桩施工质量影响最为显著，坍落度宜控制在160-200mm。主要方法•1、小应变试验——桩身结构完整性；•2、大应变试验——桩的承载力和桩身结构完整性；•3、静载试验——桩的承载力•（另外还有声波透射和钻芯检测法，这里不做介绍）六、桩基检测基本原理：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。检测结果分为四类：Ⅰ类桩身完整；Ⅱ类桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥；Ⅲ类，桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响；Ⅳ类：桩身存在严重缺陷。•检测目的：检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。•检测用时：一栋楼半天时间完成。•检测原理：反射波在桩身中传递波峰波谷的情况来看桩的完整性。•检测仪器：桩完整性检测仪。•出检测报告时间：快。小应变检测实景检测前先破桩头，保证上部浮浆清理完成（一般为80~100cm桩长）基本原理：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力的时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定，该法可用于断桩检测。标准配置：•1、RSM-PDT主机1台；•2、高应变前放电压型加速度计1对；•3、高应变应变环1对；•4、高应变测试电缆1根，20米长。2大应变检测大应变检测准备大应变检测进行中基本原理：在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力。（常见竖向施加荷载值为单桩设计承载力的两倍）•1、目的：测量实际工作条件下工程桩极限承载力。•2、试验设备：油压千斤顶。•3、检测数量：总桩数的1%，且不少于三组。①锚桩横梁反力装置；•4、提供反力装置分类：②压重平台反力装置；③锚桩压重联合反力装置。3静载试验静载试验中