地基处理与基础工程

第二章地基处理与基础工程第一节地基处理及加固•地基：是指建筑物基础底部下方一定深度与范围内的土层。•建筑物对地基的基本要求是：不论是天然地基还是人工地基，均应保证其有足够的强度和稳定性，在荷载作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；不产生过大的沉降或不均匀沉降变形，以确保建筑物的正常使用。•在软弱地基上建造建筑物或构筑物，利用天然地基不能满足设计要求，需对地基进行人工处理，以满足结构对地基的要求。任何建筑物都必须有可靠的地基和基础。建筑物的全部重量最终都通过基础传递给地基，所以对地基的处理及加固就成为基础工程施工中的一项重要内容•一、影响建筑物的地基的因素•强度及稳定性；•压缩与不均匀沉降；•地下水流失、潜蚀和管涌、液化；•失稳和震陷。•二、地基处理的原则局部地基处理：将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。软土地基加固。总之，应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源等情况下使之满足工程设计要求。三、地基处理方案的选择的步骤1、根据建筑物的结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑物的影响等因素初选处理方案。2、对初选的地基处理方案进行技术经济分析和比较定出最佳的方案。3、对已选定的方案在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工。四、常用的人工地基处理方法（一）、换土地基当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土地基来处理软弱地基。施工工艺过程：挖软弱层→回填→夯实适用范围：淤泥；淤泥质土；湿陷性黄土；素填土；杂填土。1、砂地基和砂石地基2、灰土地基灰土地基是将基础下部一定厚度的软土层挖走，然后用按一定体积比配合的石灰和黏土拌合均匀，在最优含水量的情况下分层夯实或压实而成。适用于加固深1-4m厚的软弱土、沉陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。（二）强夯地基•强夯法是利用起重机械将重达80～400KN的夯锤吊起,自由下落的落距为6～30m，是一种对土体进行强力夯实的地基加固方法。•强夯适用于碎石土、砂土、粘性土、湿陷黄土及杂填土地基的深层加固。1、机具设备夯锤、起重设备和脱钩装置。2、强夯施工的技术参数击点布置正方形或梅花形网格。间距一般为5～15m。夯击遍数根据地基土的性质来确定，一般为2～5遍，粗颗粒土夯击遍数宜少些，前几遍采取“间夯”，最后遍采取“满夯”。（三）重锺夯实法•重锺夯实法是利用起重机械将重物提升到一定高度后自由下落，重复夯打击实地基土表面，从而使浅层地基受到压密加固。•重锤夯实法适合于处理离地下水位0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷黄土、杂填土和分层填土的地基。•重锤夯实的锤重15～30KN,落距为2.5～4.5m,一般需夯击6～10遍,加固深度为1.2m左右.•重锺夯实•重锺夯实（四）振冲法1、机具设备主要设备有振冲器、起重机械、水泵及供水管道、加料设备和控制设备等。2、施工要点⑴定位⑵成孔⑶清孔⑷振密•碎石桩制桩步骤（四）、深层搅拌法原理：深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。固化剂：水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的7％～15％，水泥砂浆的配合比为1：1或1：2。施工工艺：深层搅拌机定位→预搅下沉→制浆→喷浆搅拌→复搅下沉→提升→关机→清洗→移动至下一根桩质量检验（六）、高压喷射处理方法原理：就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液或水成为200Mpa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体。施工工序：钻机就位→钻孔→插管→喷浆→拔管冲洗五、局部地基处理（一）古墓、坑穴的处理将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。常用回填材料：砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm。软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接。2.1（二）砖井、枯井、土井的处理方法当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用2∶8或3∶7灰土分层回填夯实至槽底。对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁。2.3（三）、局部范围内(硬物)的处理当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于1.5m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1：2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做落深基础。（四）、橡皮土的处理概念：当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”。处理方法：避免直接夯拍，采用晾槽或掺石灰粉的办法降低含水量后压实。若施工中已出现橡皮土，则应将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。第二节浅埋式钢筋砼基础施工•浅基础:埋置深度小于基础宽度,或埋置深度小于5m,建造在自然地基上,可用一般的方法施工的基础。•浅基础按受力特点可分为刚性基础和柔性基础。•刚性基础有：灰土基础、三合土基础、碎石基础和混凝土基础等。•柔性基础主要是钢筋混凝土基础。•一、刚性基础施工（一）砖基础施工(见第三章）（二）毛石基础施工（见第三章）（三）混凝土和毛石混凝土基础施工1、素混凝土基础施工要点⑴混凝土浇注前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等应符合设计要求。⑵基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等应清理干净。⑶素混凝土基础施工质量检查：施工过程中的质量检查：原材料质量、配合比、坍落度；养护后的质量检查：混凝土强度、外观质量、构件轴线、标高、截面尺寸。2、毛石混凝土基础施工要点⑴选用坚实、未风化的石料，尺寸不应大于所浇注部位最小宽度的1/3，并不得大于300mm。⑵毛石混凝土的厚度不宜小于400mm，所掺用的毛石数量不得超过基础体积的25％。⑶混凝土应连续浇完，施工缝应留在混凝土与毛石交接处，毛石露出混凝土面一半，并按有关要求进行接缝处理。二、钢筋混凝土浅基础施工（一）独立基础与条形基础1、构造要求2、施工工艺与施工要点基坑验槽→混凝土垫层→弹线→支模→扎钢筋（包括插筋）→浇混凝土→养护（不少于7天）3、施工要点①验槽后应立即灌注垫层混凝土以保护基底,垫层混凝土宜用表面振动器振捣,要求表面平整。②垫层达到一定强度后，在垫层上弹线、支模、绑扎钢筋，并确保钢筋保护层符合要求。③在浇灌混凝土前，清除杂物，湿润模板。④基础混凝土宜分层连续浇筑。阶梯形基础的每一台阶内应分层浇捣，每浇筑完一台阶应稍停0.5～1小时。⑤锥形基础的斜面模板应随混凝土浇捣分段支设并顶压紧，严禁斜面部分用铁锹拍实不支模。⑥基础上有插筋时应确保插筋位置正确。（二）杯形基础（用于装配式钢筋砼柱基础）1、构造要求2、施工要点①混凝土应按台阶分层浇筑，对高杯口基础的高台阶部分按整体分层浇灌。②杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块楔形板；也可用木料制成芯模，按设计位置和标高支设牢固。③浇筑杯口混凝土时，应注意四侧要对称均匀进行。④基础浇筑完毕，混凝土初凝后终凝前用倒链将芯模取出。⑤高杯口基础施工。（三）片筏基础适用于有地下室或地基承载能力较低而上部荷载较大的基础。一般可分为梁板式和平板式两类。1、片筏基础的构造片筏基础2、施工工艺：施工准备（降低地下水位等）→基坑开挖→两种情况铺垫层→扎底板、梁钢筋、柱插筋→浇底板混凝土→支梁模板→浇梁混凝土底板和梁模板一次支好，混凝土一次浇筑3、施工要点①注意施工排水，当地下水位较高时应根据实际情况采取基坑排水、降水措施。②应根据工程结构特征、现场施工条件、工期要求等制定合理的施工方案，施工质量和控制应按现行规范的要求执行。③筏形混凝土基础应一次连续浇筑完成，不宜留施工缝。必须留施工缝时应留垂直缝于次梁中部的1/3跨度范围内，且设置止水带并按施工缝处理。④砼浇筑方向应平行于次梁长度方向，平板式应平行于基础长边方向。⑤在基础底板预埋沉降观测点，定期观测，加强养护。（四）、箱形基础由钢筋砼底板、顶板、侧墙及一定数量的纵横墙构成的封闭箱体。适用于上部结构分布不均匀的高层建筑物的基础。第三节桩基础工程•当地基较好时一般建筑物或构筑物多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果地基土较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也软弱，或上部荷载较大，或对沉降有严格要求的建筑物、构筑物以及桥梁基础等，则往往需采用深基础。•第三节桩基础工程•深基础的类型•桩基础（最常用）•墩基础•地下连续墙•沉井基础•沉箱基础•一、桩基础的作用和分类•1、桩基的组成与作用•桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。•桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。2．种类1）按受力性质分：摩擦桩端承桩2）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土…3）按成桩方法分：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩4）按承台的位置分：高承台桩基、低承台桩基（常用）5）按制作方法分：预制桩、灌注桩待作承台的灌注桩桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。二、钢筋混凝土预制桩施工钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。（一）、施工准备1.场地平整及周边障碍物处理。2.定桩位及埋设水准点。依据施工图设计要求，把桩基定位轴线的位置在施工现场准确地测定出来，并做出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。3.桩帽、垫衬和送桩设备机具准备。（二）、桩的制作、运输、堆放1.预制桩的制作场地管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。预制桩制作(视频)2.预制桩的模板制作模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结。钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工见下图。钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工3.预制桩的钢筋骨架制作钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置（如图所示）应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合下