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1、第2章 地基与基础,（时间：2次课，4学时）,第2章 地基与基础,本章学习要求：掌握地基加固的原理和加固方案的拟定原则，了解地基加固的方法。了解钢筋混凝土预制桩的构造，了解预制桩成桩的施工方式。掌握钻孔灌注桩的工艺原理和施工要点，了解各类成孔灌注桩的施工方式。掌握地下室筏板式基础的施工过程和施工要点。,第2章 地基与基础,2.1 地基处理及加固 2.2 桩 基 工 程 2.3 桩承台筏式基础施工 2.4 工程实践案例 2.5 本章学习小结 2.6 复习思考题,2.1 地基处理及加固,2.1.1 换填法 2.1.2 强夯施工 2.1.3 其他较常见的地基处理方法,2.1 地基处理及加固,地基即指
2、建筑物基础以下的土体，地基的主要作用是承托建筑物的基础；地基虽不是建筑物本身的一部分，但与建筑物的关系非常密切。地基问题处理恰当与否，不仅影响建筑物的造价，而且直接影响建筑物的安危。基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基不能满足地基强度和变形的要求，则必须事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。地基加固处理的原理是：将土质由松变实，将水的含水量由高变低。即可达到地基加固的目的。常用的人工地基处理方法有换填法、重锤夯实法、机械碾压法、挤密桩法、深层搅拌法、化学加固法等。,2.1.1 换填法,当建筑物的地基土比较软弱、不能满足上部荷载对地基强度和
3、变形的要求时，常采用换填来处理。具体实践中可分以下几种情况。(1)挖：就是挖去表面的软土层，将基础埋置在承载力较大的基岩或坚硬的土层上，此种方法主要用于软土层不厚、上部结构荷载不大的情况。(2)填：当软土层很厚，而又需要大面积进行加固处理时，则可在原有的软土层上直接回填一定厚度的好土或砂石、矿石等。(3)换：就是将挖与填相结合，即换土垫层法，施工时先将基础下一定范围内的软土挖去，而用人工填筑的垫层作为持力层，按其回填的材料不同可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。换填法适用于淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻涨土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等的地基处理。换土垫层
4、的处理深度应根据建筑物的要求，由基坑开挖的可能性等因素综合决定，一般多用于上部荷载不大，基础埋深较浅的多层民用建筑的地基处理工程中，开挖深度不超过3m。,2.1.1 换填法,1砂和砂石地基(垫层)砂和砂石地基(垫层)是采用级配良好、质地坚硬的中粗砂和碎石、卵石等，经分层夯实，作为基础的持力层，以提高基础下地基强度，降低地基的压应力，减少沉降量，加速软土层的排水固结作用。砂石垫层应用范围广泛，施工工艺简单，用机械和人工都可以使地基密实，工期短，造价低；适用于3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，不适用于加固湿陷性黄土和不透水的粘性土地基。1)材料要求砂石垫层材料，宜采用级配良好、质地坚硬的中
5、砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等，含泥量不应超过5%，且不含植物残体、垃圾等杂质。若用作排水固结地基，含泥量不应超过3%；在缺少中、粗砂的地区，若用细砂或石屑，因其不容易压实，而强度也不高，因此在用作换填材料时，应掺入粒径不超过50mm，不少于总重30%的碎石或卵石并拌和均匀。若回填在碾压、夯、振地基上时，其最大粒径不超过80mm。2)施工技术要点(1)铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物等清理干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等，应将其填实后再做垫层。(2)垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺实
6、时，接头应做成斜坡或阶梯搭接，每层错开0.5m1.0m，并注意充分捣实。(3)人工级配的砂石材料，施工前应充分拌匀，再铺夯压实。,2.1.1 换填法,(4)砂石垫层压实机械首先应选用振动碾和振动压实机，其压实效果、分层填铺厚度、压实次数、最优含水量等应根据具体的施工方法及施工机械现场确定。如无试验资料，砂石垫层的每层填铺厚度及压实边数可参考表2.1。分层厚度可用样桩控制。施工时，下层的密实度应经检验合格后，方可进行上层施工。一般情况下，垫层的厚度可取200mm300mm。(5)砂石垫层的材料可根据施工方法的不同控制最优含水量。最优含水量由工地试验确定，也可参考表2.1选择。对于矿渣应充分洒水，
7、湿透后进行夯实。(6)当地下水位高出基础底面时，应采取排、降水措施，要注意边坡稳定，以防止塌土混入砂石垫层中影响质量。(7)当采用水撼法施工或插振法施工时，应在基槽两侧设置样桩，控制铺砂厚度，每层为250mm。铺砂后，灌水与砂面齐平，以振动棒插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为准，直至完成。垫层接头应重复振捣，插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实。在振动首层垫层时，不得将振动棒插入原土层或基槽边部，以避免使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。(8)垫层铺设完毕，应及时回填，并及时施工基础。(9)冬期施工时，砂石材料中不得夹有冰块，并应采取措施防止砂石内水分冻结。3)质量检验砂石垫层的施工质量检验，应
8、随施工分层进行。检验方法主要有环刀法和贯入法。,2.1.1 换填法,2.1.1 换填法,续表,2.1.1 换填法,2.1.1 换填法,2土垫层灰土垫层是将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，用按一定体积配合比的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实(或压实)。灰土垫层的材料为石灰和土，石灰和土的体积比一般为37或28。灰土垫层的强度随用灰量的增大而提高，但当用灰量超过一定值时，其强度增加很小。灰土地基施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适用于加固处理1m3m厚的软弱土层。1)材料要求(1)土料土料可采用就地基坑(槽)挖出来的粘性土或塑性指数大于4的粉土，但应过筛，其颗
9、粒直径不大于15mm，土内有机含量不得超过5%。不宜使用块状的粘土和粉土、淤泥、耕植土、冻土。(2)石灰应使用达到国家三等石灰标准的生石灰，使用前生石灰消解34天并过筛，其粒径不应大于5mm。2)施工技术要点(1)铺设垫层前应验槽，基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等，应将其填实后再做垫层。(2)灰土在施工前应充分拌匀，控制含水量，一般最优含水量为16%左右，如水分过多或不足时，应晾干或洒水湿润。在现场可按经验直接判断，方法是：手握灰土成团，两指轻捏即碎，这时即可判定灰土达到最优含水量。(3)灰土垫层应选用平碾和羊足碾、轻型夯实机及压路机，分层填铺夯实。每层虚铺厚度可见表2.2。,2.1.1
10、换填法,2.1.1 换填法,2.1.1 换填法,2.1.2 强夯施工,强夯法具有施工速度快、造价低、设备简单、能处理的土壤类别多等特点。施工时用起重机将很重的锤(一般为8t40t)起吊至高处(一般为6m30m)，使其自由落下，产生的巨大冲击能量和振动能量给地基以冲击和振动，从而在一定的范围内提高地基土的强度，降低其压缩性，达到地基受力性能改善的目的。是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。强夯法适用于碎石土、砂性土、粘性土、湿陷性黄土和回填土。1施工机具强夯施工的主要机具和设备有起重设备、夯锤、脱钩装置等。(1)起重设备起重机是强夯施工的主要设备，施工时宜选用起重能力大于100kN的
11、履带式起重机，为防起重机起吊夯锤时倾翻和弥补起重量的不足，也可在起重机臂杆端部设置辅助门架 (如图2.1所示)。,2.1.2 强夯施工,图2.1 辅助门架强夯施工,2.1.2 强夯施工,2.1.2 强夯施工,2.1.2 强夯施工,2施工要点施工前应进行试夯，试夯面积不小于10m10m，对试夯前后的变化情况进行对比，以确定正式夯击施工时的技术参数。场地应做好排水工作，地下水位高时应采取降低水位措施，冬季施工要采取防冻措施。夯点的布置应根据基础底面形状确定，施工时按由内向外、隔行跳打原则进行。夯实范围应大于基础边缘3m。3注意事项施工前应进行场地调查，查明施工范围内有无地下设施和各种地下管道等。强
12、夯前应平整场地，地下水位较高时，可在场地内铺垫一层0.5m2m厚度的粗颗粒砂砾石、碎石、矿渣等(不宜用砂)，用以支承机械设备。当强夯施工时产生的振动对临近的建筑物和设备会产生影响时，应挖防振沟，并设置相应的监测点。注意现场安全，非强夯施工人员，不得进入夯点30m内，现场操作人员，当夯锤起吊后，应迅速撤离10m以外，以免飞石伤人。4质量检查现场测试方法有标准贯入、静力触探、动力触探等，选用两种或两种以上的测试数据综合确定。检验的数量：每单位工程不少于3处；1000m2以上工程，每100m2至少应有一点，3000m2以上，每300m2至少应有一点；每一个独立基础下不少于1点；基槽每20米应有1点。
13、对于复杂场地或重要的建筑物应增加检测点数。,2.1.3 其他较常见的地基处理方法,1压压实地基压即指将地基压实，压实主要是用压路机等机械对地基进行碾压，使地基压实排水固结，也可在地基范围的地面上，预先堆置重物预压一段时间，以增加地基的密实度，提高地基的承载力，减少沉降量。2挤挤密地基挤主要是用沉管、冲击或爆炸等方法在地基中挤土，形成一定直径的桩孔，然后向桩孔内夯填灰土、砂石、石灰和水泥粉煤灰等，形成灰土挤密桩、砂石挤密桩、石灰挤密桩和水泥粉煤灰挤密桩。成孔时，桩孔部分的土被横向挤开，形成横向挤密，与换土垫层相比，不需大量开挖和回填，施工的工期短，费用低，处理深度较大，桩体与挤密土共同组成人工复
14、合地基，是深层地基加密处理的一种方法。3拌搅拌法加固地基施工时以旋喷法或搅拌法加固地基，是以水泥土或水玻璃、丙凝等作为固化剂，通过特制的搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，使喷入软土中的固化剂与软土充分拌合在一起，在固化剂和软土之间产生一系列物理和化学变化，使土体固结，增加地基的强度，减少沉降，形成复合地基。,2.2 桩 基 工 程,2.2.1 钢筋混凝土预制桩施工 2.2.2 静力压桩 2.2.3 钢筋混凝土灌注桩施工 2.2.4 静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工 2.2.5 人工挖孔灌注桩 2.2.6 桩基检测与验收,2.2 桩 基 工 程,
15、当天然地基上的浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础，它由桩和桩顶的承台组成，是深基础的一种形式。(1)按桩的受力情况，桩可分为摩擦型桩和端承型桩，如图2.4所示。端承桩是由桩的下端阻力承担全部或主要荷载，桩尖进入岩层或硬土层；摩擦桩是指桩顶荷载全部由桩侧摩擦力或主要由桩侧摩擦力和桩端的阻力共同承担。(2)按桩的施工方法可分成预制桩和灌注桩。预制桩是在构件预制厂或施工现场制作(木桩、钢筋混凝土方桩、预应力混凝土管桩等)，施工时用沉桩设备将其沉入土中，灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土、钢筋混凝土而成。(3)按成桩方式可分成挤土桩(挤土灌注
16、桩、挤土预制桩)，非挤土桩(人工挖孔桩、干作业法桩、泥浆护壁法桩、套筒护壁法桩)，部分挤土桩(部分挤土灌注桩、预钻孔打入式预制桩、螺旋成孔桩)等。,2.2 桩 基 工 程,2.2.1 钢筋混凝土预制桩施工,钢筋混凝土预制桩主要有实心桩和预应力管桩两种，沉桩方式有锤击式、振动式和静力压桩式。以锤击式最为普遍。1钢筋混凝土预制桩制作、起吊、运输和堆放(1)预制桩制作预制桩较短的(10m内)可在预制厂加工，较长的因不便运输，一般在施工现场露天制作(长桩可分节制作)。方形桩边长通常为200mm450mm，在现场预制时采用重叠法预制，重叠层数不宜超过4层，预应力管桩都在工厂内采用离心法制作，直径为300
17、mm550mm。预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊，同一截面内主筋接头不得超过50%，桩顶1m内不应有接头，钢筋骨架的偏差应符合有关规定。桩的混凝土强度等级应不低于C30，浇筑时从桩顶向桩尖进行，应一次浇筑完毕，严禁中断。制作完后应洒水养护不少于7d，上层桩制作应待下层桩的混凝土强度达到设计强度的30%才可进行。(2)预制桩起吊、运输和堆放桩身强度达到设计强度的70%方可起吊，达到100%才能运输。桩在起吊和搬运时，必须做到吊点符合设计要求，如无吊环，且设计又无要求，则应符合最小弯矩原则，按图2.5所示的位置起吊。起吊时应平稳并不得损坏。桩的堆放场地应平整、坚实。垫木与吊点的位置应相同，并保持在同一平面内。 同桩号的桩应堆放在一起，而桩尖均向一端。多层垫木上下对齐，最下层的垫木要适当加宽。堆放层数一般不宜超过4层。,
