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地基与基础工程4.1地基处理4.2浅基础4.3桩基础本章内容本章小结知识点：地基处理、浅基础、桩基础。学习重点：软土地基的处理，浅基础的施工方法，预制桩施工顺序确定、质量事故产生的原因和预防措施；沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施。地基与基础工程4.1地基处理一、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、地基处理的方法局部地基处理软土地基加固三、地基处理的原则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。2.1.1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。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。2.1.2软土地基加固常用的方法：换填法灰土挤密桩法深层搅拌桩法高压喷射注浆法一、换填法1、施工工艺过程：挖软弱层→回填→夯实2、适用范围淤泥淤泥质土湿陷性黄土素填土杂填土3、材料要求砂土灰土4、施工要点施工前先验槽、清松土、打底夯两遍。分层铺填，厚度200～300mm，灰土用机械打夯或碾压；砂土用振动碾压。灰土垫层不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝，上下缝距不得小于500mm，接缝处夯实。灰土夯实后3d内不得泡水。土料的施工含水量控制在最优含水量范围内。二、灰土挤密桩法原理：首先在基础地面形成若干个桩孔，再将灰土分层填入并压实，以提高地基的承载力或水稳性。适用范围：用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。三、振冲法原理：利用振动和水冲加固土体的方法。适用范围：振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20KPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土。振冲密实法适用于处理砂土和粉土。施工工艺：定位→成孔→清孔→填料→振实施工要点振冲置换法振冲密实法质量检验四、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6、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。高压喷射注浆法的工艺类型及特点施工工序：钻机就位→钻孔→插管→喷浆→拔管冲洗质量检验标准4.2浅基础按建材分类砖基础：毛石基础：素混凝土基础：毛石混凝土基础：灰土基础：三合土基础：钢筋混凝土基础扩展式基础：刚性基础4.2浅基础•从基底面积发展过程分•A：单独基础：•B：条形基础：•C：联梁基础；•D：交叉梁基础：•E：片筏基础：•F：箱形基础：按基础的结构形式分类A：单独刚性基础：倒置的两边外伸的悬臂梁;在靠近柱边或断面高度突变处容易产生弯折破坏；基础具有一定的高度，使弯折点产生的拉应力不超过材料的抗拉强度•取决于建筑材料•B≤b0+2Htg,对建材为标准•砖的，墙厚一般为240mm、•370mm、490mm等。b0bHB应用：刚性基础按刚性角设计的宽、高一般具有足够的刚度，不需要再做抗弯、抗剪检算。且材料易得，施工简单、运用广泛。高度大、体积大、用料多，自重大，一般适合于6层和6层以下（三合土不宜超过4层）的一般民用建筑物和轻型厂房。刚性角：b／H≤tg(俗称大放脚)B：扩展式(柔性)独立基础•1、一般为钢筋砼基础•2、适用于柱载荷较大或有偏心作用、地基土层较软弱、地下水位较高、基础埋深又受到一定限制等情况。不受刚性角的限制。•3、基础内部配置一定数量的钢筋，依靠钢筋承受拉应力，基础可以产生一定的弯曲而不破坏。•4、初步厚度确定：•H≈(L—a)m•m为经验系数，一般取0.3~0.5独立基础钢筋砼独立基础控制锥体斜面坡度正确，斜面模版碎混凝土浇筑分层支设，严禁斜面部分不支模。扩展式基础断面的类型：•阶梯形锥台形杯口形壳体形•每级台阶300～500，垫层厚度100，两边伸出100，垫层混凝土C15以上75用于混合房屋的承重墙下，由素砼垫层、砼底板、大放脚组成。墙下钢筋砼条基•C：十字交叉梁条形基础：•1、当单向条形基础的基底仍不能承受上部结构载荷的作用，可以把纵横柱基础均连在一起，成为十字交叉条形基础。可承受10层以下的民用住宅。•2、地梁一般设在建筑物的纵向，可增加建筑物的纵向基础刚度。柱下条形基础常用于框架结构的基础。当基础压缩性很高且载荷较大时，为增加建筑物基础的整体性，可在纵横墙向均设置柱下条形基础而成为十字交叉条形基础。•3、条形基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋，应有2～4根通长配置，且其面积不得少于纵向钢筋总面积的1/3。•4、柱下条形基础的混凝土强度等级一般采用C20。D：筏板基础：•1、一般为等厚度的钢筋混凝土板，整个基础连成一块，适应于土层均匀软弱具有较硬表层的地基。•2、分为平板式：等厚度的钢筋混凝土平板，厚度0.5～2.5m，•分不埋式(四周加边梁)和潜埋式(一般做架空地板)•梁板式：柱距较大时，纵横向柱间设置连接横梁，多层建筑每层增加50mm•3、墙下筏板基础垫层厚度一般为100mm，筏板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座应尚分别0.15%、0.10%有配筋率的钢筋连通。平板式梁板式筏式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。筏形基础地下室筏型基础示意图240600510018005100600240砖墙窗井窗井钢筋混凝土板厚300防水层素混凝土垫层筏形基础浅基础工程——筏板基础浅基础工程——筏板基础浅基础工程——筏板基础浅基础工程——筏板基础E：箱形基础•1、由钢筋混凝土顶板、底板、纵横交叉梁的隔墙组成的空间结构。•2、地基软弱、载荷很大、上部结构对变形有严格的限制。隔热、隔潮层。在箱基内设置非承重内墙可以利用空间又可以利用空气夹层解决“结露”或者“渗漏”现象•3、施工技术复杂、基坑降水对相邻建筑物的影响、深基坑支护技术H(1/8～1/12)H≥300mm≥200mm200~300mm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。F：壳体基础•1、可用于一般工业与民用房屋柱基和筒形构造物(烟囱、水塔、料仓、高炉等)基础。很适用于软弱地基及需要大尺寸的扩展基底的情况。•2、可分为M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳。•3、节省建材、造价低。•4、基坑开挖复杂、壳体施工技术高，计算理论未臻完善。但是施工时不必支模，土方挖运量较少。4.2浅基础•正圆锥壳：•r1:r2≥0.40•M型组合壳：•0.35≤r1:r2≤0.55•内球外锥组合壳：•0.50≤r1:r2≤0.65r1r1r1r２r２r２4.3桩基础按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1)；按制作方法分为预制桩和灌注桩；预制桩按沉桩方法不同分为：打入桩、水冲沉桩、振动沉桩、静力压桩等；灌注桩按成孔方法不同分为：钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩等；按桩体形状不同分为：方桩和圆桩；按构造不同分为：实心桩和空心桩。桩的分类4.3桩基础•4.3.1桩的分类•一、按承载的性质分•端承桩：穿过软弱土层，而达到坚硬土层的桩。以桩尖阻力承•担全部荷载，控制以贯入度为主。•摩擦桩：悬浮于软弱土层的桩。以桩身于土层的摩阻力承担全•部荷载。桩尖进行持力层深度或桩尖标高为参考。•二、按桩制作工艺分•预制桩•现场灌注桩1、按承载性质不同①端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。②摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。4.3桩基础1、钢筋混凝土实心桩钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形。桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200×200mm~600×600mm。截面边长不宜小于200mm。预应力混凝土预制桩的截面边长不宜小于300mm。钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在25~30m以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过2个。4.3.2钢筋混凝土预制桩施工4.3.2钢筋混凝土预制桩施工一、预制桩的制作预制桩的制作工艺过程：现场制作场地压实、整平→场地地坪浇筑→支模→扎钢筋→浇混凝土→养护至30％强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋→浇间隔桩混凝土→制作第二层桩→养护至70％强度起吊→达100％强度后运输、堆放。预制桩制作方法：砼强度等级不宜低于30MPa。浇筑应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。制作偏差应符合规范的规定。钢筋混凝土预制桩制作－钢筋、模板施工钢筋混凝土预制桩制作－混凝土浇筑钢筋混凝土实心桩由桩尖、桩身和桩头组成材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30（30N/mm2)。预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40，主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为4~8根，直径12~25mm；不宜小于Φ14，箍筋直径为6~8mm，间距不大于200mm，打入桩桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。二、打桩前的准备整平场地，清理障碍。定位放线，设置水准点。检查预制桩质量。确定打桩顺序，进行技术和安全交底。检查打桩设备和起重工具，在桩架上设定标尺。对周围建筑物做好防护措施。试桩2、打桩顺序的确定条件选择：打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。方案：根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图所示。当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图2.7(c))，或由中间向四周施打(图2.7(b))。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图2.7(a))。3、打桩顺序的确定根据基础的设计标高和桩的规格，宜