《精编》地基与基础工程

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1、第2章地基与基础工程 建筑工程施工专业 土木工程施工 课程 2 1地基处理 学海导航 2 2浅基础施工 2 3深基础施工 2 4地基处理施工质量验收与安全技术 教学目标 了解地基局部处理和软土地基加固的方法 熟悉常见浅基础的构造并掌握其施工要点 掌握预制桩和灌注桩的施工方法 了解地下连续墙 箱形基础的基本构造 教学要求 地基的局部处理 在施工过程中如发现局部地基土质过软或过硬 应设法使建筑物各部位沉降尽量趋于一致 软土地基的加固 在软弱地基上建造建筑物或构筑物 利用天然地基有时不能满足设计要求 需要对地基进行人工处理 提高其承载力 减小沉降 以满足结构对地基的要求 2 1地基处理 一 地基局部

2、处理 1 软松土坑 填土 墓穴 淤泥 的处理在基槽范围内 当软松土坑的范围较小时 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 图1松土坑的处理 图1松土坑的处理 2 土井 砖井的处理若井内填土已较密实 可将井的砖圈拆除至槽底以下1m 或更多些 在此拆除范围内用2 8或3 7灰土分层夯实至槽底 井内填土不密实时 可用大块石将下面软土挤紧 再选用上述办法回填处理 若井内不能夯填密实时 则可在井的砖圈上加钢筋混凝土盖封口 上部再回填处理 图2砖井 土井的处理 图2砖井 土井的处理 3 局部范围内 硬物 的处理当桩基或部分基槽下有基岩

3、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 图3局部的硬土处理 图4褥垫层示意图 4 橡皮土的处理当地基为粘性土 且含水量较大并趋于饱和时 夯拍后会使地基土变成踩上去有种颤动感觉的 橡皮土 因此 要避免直接夯拍 这时 可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量 如已出现橡皮土 可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧 或将颤动部分的土挖除 填以砂土或级配砂石 图5橡皮土 5 流砂的处理当发生流砂现象时 可采取抢挖法或打钢板桩法处理 抢挖法 就是对于仅有轻微流砂现象的基坑可组织分段抢挖 即使挖土速度超过冒砂速度 挖到标高后

4、 立即抛入大石块填压 以平衡动水压力 打钢板桩法 就是将钢板桩打入地底以下一定深度 不仅可以支护坑壁 而且使地下水从坑外渗入坑内的渗流路程增长 从而降低水力坡度 减小了动水压力 二 软土地基加固 1 地基换填将基础以下一定深度 宽度范围内的土层挖去 然后用灰土 砂或砂石等回填 并经分层夯实至密实 以起到提高地基承载力 减少沉降 加速软弱土层的排水固结 防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用 换填法适用于淤泥 淤泥质土 湿陷性黄土 素填土 杂填土等浅层的地基处理 1 砂地基和砂石地基施工方法 用砂或砂石等回填 并经分层夯实至密实 质量检查 灌砂法或灌水法 动力触探试验 复合地基载荷试验 2 灰土地基施

5、工方法 用石灰和粘性土拌和均匀 然后分层夯实而成 质量检查 用环刀取样 测定其干密度 并换算成压实系数 图6地基换填 2 重锤夯实地基将1 5 3t重锤提升到一定高度后 自由下落 夯击基土表面 一般为8 12遍 使浅层地基受到压密加固 加固深度一般为1 2m 适用于处理离地下水位0 8m以上稍湿的粘性土 砂土 杂填土和分层填土 1 施工要点 现场进行试夯 选定夯锤重量 底面直径和落距 确定最后下沉量及相应的最少夯击遍数和总下沉量 基槽 坑 的夯实范围应大于基础底面 每边应比设计宽度加宽0 3m以上 一夯压半夯 夯实完后 应将基槽 坑 表面修整至设计标高 2 质量检查 检查施工记录 除应符合试夯

6、最后下沉量的规定外 并应检查基槽 坑 表面的总下沉量 以不小于试夯总下沉量的90 为合格 图7重锤夯实地基 3 强夯地基强夯法属高能量夯击 将8 40t的夯锤从6 30m的高处自由下落 利用其产生的巨大冲击能使土中出现冲击波和很大的应力 迫使土颗粒重新排列 排除孔隙中的气和水 从而提高地基强度 其影响深度一般在10m以上 1 施工要点 施工前应试夯 确定正式施工的各项参数 锤重 落距 夯击点布置 夯击遍数 加固范围 每夯击一遍完成后 应测量场地平均下沉量 然后用土将夯坑填平 方可进行下一遍夯击 2 质量检查 强夯法施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验 对于碎石土和砂土地基 其间隔时间

7、应大于7d 低饱和度的粉土和粘性土地基应大于15d 一般可采用标准贯入 静力触探 动力触探或土工实验等方法 图8强夯地基 4 灰土挤密桩法灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔 然后将灰土填入并分层夯实 以提高地基的承载力或水稳性 灰土挤密桩法适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 处理深度宜为5 15m 1 材料要求 土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土 粒径不大于15mm 石灰宜用新鲜的生石灰 其颗粒粒径不得大于5mm 2 构造要求1 灰土挤密桩处理地基的宽度应大于基础的宽度 2 桩孔直径宜为300 600mm 并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定 桩孔宜按等边三角形布

8、置 3 灰土的体积配合比宜为2 8或3 7 压实系数 c不应小于0 97 3 施工要点1 灰土挤密桩的施工 应按设计要求和现场条件选用沉管 振动 锤击 冲击或爆扩等方法进行成孔 使土向孔的周围挤密 2 成孔施工时地基土宜接近最优含水量 当含水量低于12 时 宜加水增湿至最优含水量 桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5 桩孔垂直度偏差不应大于1 5 3 向孔内填料前 孔底必须夯实 然后用素土或灰土在最优水量状态下分层回填夯实 每层回填厚度为250 400mm 其压实系数及填料质量应符合有关规范要求 4 基础地面以上应预留200 300mm厚的土层 待施工结束后 将表层挤松的土挖除或分层夯压密实

9、 5 雨季或冬季施工 应采取防雨 防冻措施 防止灰土受雨水淋湿或冻结 4 质量检验1 施工结束后 对灰土挤密桩处理地基的质量 应及时进行抽样检验 对一般工程 主要应检查桩和桩间土的干密度 承载力和施工记录 对重要或大型工程 除应检测上述内容外 尚应进行载荷试验或其它原位测试 2 抽样检查的数量不应少于桩孔总数的2 不合格处应采取加桩或其他补救措施 图9灰土挤密桩 5 振冲法振冲法又称振动水冲法 是以起重机吊起振冲器 启动潜水电机带动偏心块 使振动器产生高频振动 同时起动水泵 通过喷嘴喷射高压水流 在边振边冲的共同作用下 将振动器沉到土中的预定深度 经清孔后 从地面向孔内逐段填入碎石 使其在振动

10、作用下被挤密实 达到要求的密实度后即可提升振动器 如此反复直至地面 在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基 提高地基承载力 减少沉降 是一种快速 经济有效的加固方法 振冲法根据加固机理和效果可分为振冲置换法和振冲密实法两类 1 振冲置换法 振冲置换法是利用振冲器或沉桩机 在软弱粘性土地基中成孔 再在孔内分批填入碎石或卵石等材料制成桩体 桩体和原来的粘性土构成复合地基 从而提高地基承载力 减小压缩性 碎石桩的承载力和压缩量在很大程度上取决于周围软土对碎石桩的约束作用 如周围的土过于软弱 对碎石桩的约束作用就差 振冲置换法适用于不排水抗剪强度不小于20KPa的粘性土 粉土 饱和黄土和

11、人工填土地基 对不排水剪切强度小于20KPa的地基 应慎重对待 图10振冲置换法 2 振冲密实法 振冲密实法的原理是依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化 砂粒重新排列 孔隙减少 使砂层挤压加密 振冲密实法适用于粘粒含量小于10 的粗砂 中砂地基 振冲法施工过程应注意控制密实电流值 留振时间和填料量 并做好记录 质量检查 振冲地基的质量检验应抽取振冲总桩数的3 5 在桩体中心进行动力触探试验 桩间土可用静力触探 动力触探 标准贯入试验或土工试验进行检验 应选取桩体质量较差的3个点进行复合地基载荷试验 图11振冲挤密法 6 深层搅拌法利用水泥 石灰等材料作为固化剂 通过深层搅拌机械在地基深处就地

12、将软土和固化剂 浆液 强制搅拌 利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应 使软土硬结 施工过程为 定位 预搅下沉 制备水泥浆 喷浆 搅拌和提升 重复上 下搅拌 清洗 质量检查 深层搅拌施工完毕后 应在15d以后进行质量检验 抽取总搅拌桩数的1 且不少于3根进行复合地基载荷试验 图12深层搅拌法 7 地基压浆将含有胶结材料的浆液或化学溶液 通过压浆泵 灌浆管均匀地注入岩土体中 以填充 渗透和挤密等方式 驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体 并填充其位置 硬化后将土体胶结成一个整体 压浆分类 水泥压浆 所用的浆液是以水泥作为胶结材料 硅化压浆 采用硅酸钠 水玻璃 溶液或以这种化学溶液为主 同

13、时灌入氯化钙等附加剂 施工要点 1 加固地基前 应通过试验确定压浆段长度 压浆孔距 压浆压力等有关技术参数 2 压浆应连续一次压入不得中断 3 灌浆完后 拔出灌浆管 留孔用1 2水泥砂浆或砂砾石填塞密实 4 压浆次序一般把射管一次沉入整个深度后自下而上分段连续进行 直至孔口为止 施工过程 1 按规定位置用钻机或手钻钻孔到要求的深度 2 用压力水冲洗孔内污物和石料碎屑 3 在孔内插入射管 并密封四周 4 压浆 先从稀浆开始 逐渐加浓 质量检查 注浆施工完毕后 应在15d以后进行质量检测 注浆加固后的地基按如下方式检测 1 对一 二级建筑 可采用动力触探进行检测 2 除以上检测外 应选取3点进行复

14、合地基载荷试验 试验宜在加固层顶面进行 图13地基压浆 浅基础 根据使用材料性能不同可分为刚性基础 无筋扩展基础 和柔性基础 扩展基础 刚性基础又称无筋扩展基础 一般由砖 石 素混凝土 灰土和三合土等材料建造的墙下条型基础 或柱下独立基础 图1 其特点是抗压强度高 而抗拉 抗弯 抗剪性能差 适用于六层和六层以下的民用建筑和轻型工业厂房 2 2浅基础 图1 刚性基础的截面尺寸有矩形 阶梯形和锥形等 墙下及柱下基础截面形式如图2所示 为保证刚性基础内的拉应力及剪应力不超过基础的允许抗拉 抗剪强度 一般基础的刚性角及台阶宽高比应满足设计及施工规范要求 图2 刚性角可用h d表示 h为基础放宽部分高度

15、 d为基础挑出墙外宽度 在确定刚性材料基础断面尺寸时 必须考虑刚性角问题 刚性角的取值为 砖基础h d一般取1 5 2 0 混凝土基础取1 0 一 砖基础 砖基础用普通烧结砖与水泥砂浆砌成 砖基础砌成的台阶形状称为 大放脚 有等高式和不等高式两种 图3 等高式大放脚是两皮一收 两边各收进1 4砖长 不等高式大放脚是两皮一收与一皮一收相间隔 两边各收进1 4砖长 图3 大放脚的底宽应根据计算确定 各层大放脚的宽度应为半砖宽的整数倍 在大放脚的下面一般做垫层 垫层材料可用3 7或2 8灰土 也可用1 2 4或1 3 6碎砖三合土 为了防止土中水分沿砖块中毛细管上升而侵蚀墙身 应在室内地坪以下一皮砖

16、处设置防潮层 防潮层一般用1 2水泥防水砂浆 厚约20mm 砖基础施工注意 1 基槽 坑 开挖 应设置好龙门桩及龙门板 标明基础 墙身和轴线的位置 2 大放脚的形式 当地基承载力大于150KPa时 采用等高式大放脚 即两皮一收 否则应采用不等高式大放脚 即两皮一收与一皮一收相间隔 基础底宽应根据计算而定 3 砖基础若不在同一深度 则应先由底往上砌筑 在高低台阶接头处 下面台阶要砌一定长度 一般不小于基础扩大部分的高度 的实砌体 砌到上面后与上面的砖一起退台 4 砖基础接槎应留成斜槎 如因条件限制留成直槎时 应按规范要求设置拉结筋 图4砖墙基础 二 砌体基础 在石料丰富的地区 可因地制宜利用本地资源优势 做成砌石基础 基础采用的石料分毛石和料石两种 一般建筑采用毛石较多 价格低廉 施工简单 毛石分为乱毛石和平毛石 用水泥砂浆采用铺浆法砌筑 灰缝厚度为20 30mm 毛石应分匹卧砌 上下错缝内外搭接 砌第一层石块时 基底要坐浆 石块大面向下 基础最上一层石块 宜选用较大平面较好的石块砌筑 如图5 图5砌石基础 三 钢筋混凝土条形基础 墙下或柱下钢筋混凝土条形基础较为常见 工程中柱下基础底面