地基处理与桩基工1

地基处理与桩基工程本章提要本章内容包括地基、桩基两部分。重点阐述了地基加固的原理和方法；系统介绍了钢筋混凝土预制桩沉击法施工工艺和质量要求；着重分析了灌注桩施工中常易产生的质量问题的原因和预防处理的措施；简要概述了静力沉桩、振动沉桩、射水沉桩、成孔灌注桩、爆扩桩等的工艺原理、优缺点及适用范围。学习要求(1)了解地基加固的方法，掌握地基加固的原理和拟定加固方案的原则。(2)了解钢筋混凝土预制桩的构造，静力沉桩、振动沉桩和射水沉桩的施工方法；重点掌握锤击法的施工工艺，桩锤的选择，打桩顺序与土质和桩距的关系，产生桩锤回跃、贯入度变化和浮桩的原因，保证质量的技术措施。(3)了解各类成孔灌注桩的工艺原理和施工要点，重点分析灌注桩常易产生质量事故的原因及预防、处理的方法。2．1地基加固处理2．1．1地基加固的原理当工程结构的荷载较大，地基土质又较软弱(强度不足或压缩性大)，不能作为天然地基时，可针对不同情况，采取各种人工加固处理的方法，以改善地基性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。地基加固的原理是：“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。工程实践中各种加固方法，诸如机械碾压法、重锤夯实法、挤密桩法、化学加固法、预压固结法、深层搅拌法等均是从这一加固原理出发。但须指出，在拟定地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理，绝不能单纯对地基进行加固处理，否则，不仅会增加工程费用，反而难以达到理想的效果。其具体的措施有：(1)改变建筑体形，简化建筑平面。(2)调整荷载差异。(3)合理设置沉降缝沉降缝位置宜设在：①地基不同土层的交接处，或地基同一土层厚薄不一处；②建筑平面的转折处；③荷载或高度差异处；④建筑结构或基础类型不同处；⑤分期建筑的交界处；⑥局部地下室的边缘；⑦过长房屋的适当部位。(4)采用轻型结构、柔性结构。(5)加强房屋的整体刚度，如采用横墙承重方案或增加横墙；增设圈梁，减小房屋的长高比；采用筏式基础、筏片基础、箱形基础等。(6)对基础进行移轴处理，当偏心荷载较大时，可使基础轴线偏离柱的轴线。(7)施工中正确安排施工顺序和施工进度，如对相邻的建筑，应先施工重、高(即荷载重、高度大)的建筑，后施工轻、低(即荷载轻、高度小)的建筑；对软土地基则应放慢施工速度，以便使地基能排水固结，提高承载力。否则，施工速度过快，将造成较大的孔隙水压力，甚至使地基发生剪切破坏。2．1．2地基加固的方法根据地基加固的原理，可采取不同的加固方法。这些加固方法，可归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”七个字。2．1．2．1“挖”就是挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中。此种方法当软土层不厚时，利用坚硬的土层作天然地基，甚为经济。2．1．2．2“填”当软土层很厚，而又需大面积对地基进行加固处理时，则可在软土层上直接回填一层一定厚度的好土以提高地基的承载力，减小软土层的承压力。2。1．2．3“换”换就是将挖与填相结合，即换土垫层法。此法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。它是将基础下面一定范围内的软由土层挖去，而代之以人工填筑的垫层作为持力层。垫层材料有砂石、碎石、三合土(石灰’砂’碎砖(石)＝1：2：4)、灰土(石灰：土＝3；7)，矿渣、素土等，分别称砂石地基、三合土地基、粉煤灰地基。换土垫层可提高持力层的承载力，减小软土层的承压力，加速软土层排水固结，且减少基础沉降量。图2．1为砂石垫层做法，垫层厚H一般为0．5～2．5m，不宜大于3m、小于o．5m。采用换土垫层能有效地解决中小型工程的地基处理问题，其优点是能就地取材，施工简便，工期短，造价低。2．1．2．4“夯”就是利用打夯工具或机具(如本人、石硪、铁硪、蛙式打夯机、火力夯、电力夯、重锤夯、强力夯等)夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力。其中强力夯是用起重机械将大吨位夯锤(一般不小于8t)起吊到很高处(一般不小于6m)，自由落下，对土体进行强力夯实。其作用机理是用很大的冲击能(一般为500一800kJ)，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，土体迅速固结。适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固，但强力夯所产生的振动对现场周围已建成或在建的建筑物及其他设施有影响时，不得采用，必要时，应采取防震措施。强夯法有效加固深度H(m)，可用下列公式估算：2．1．2．5“压”就是利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。为了在较短时间内取得较好的预压效果，要注意改善预压层的排水条件，常用的方法有砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法和真空预压法。(1)砂井堆载预压法