地基处理

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1、第2章 地基处理 与桩基工程,第4讲 地基处理 第5讲 砼灌注桩施工 第6讲 砼预制桩施工,邵阳学院 杨宗耀（教授级高工）,【教学要求】掌握地基处理的原理、目的和基本原则,了解常用地基处理方法的工艺原理、施工要点和质量检验方法；了解各类灌注桩的工艺原理和施工要点；了解预制桩的构造，掌握锤击沉桩、静力沉桩、振动沉桩和射水沉桩的施工方法；了解桩基工程质量控制和检测验收的方法。,【教学重点】 预制桩的沉桩方法、沉桩顺序、贯入度控制和质量控制方法，灌注桩常见质量问题的原因及预防、处理方法。,【教学难点】预制桩沉桩施工质量控制；灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。,【时间安排】 本章共3讲、6学时。,第

2、2章 地基处理与桩基工程,第4讲 地基处理,1 换填垫层法 2 预压法 3 强夯法 4 振冲法 5 挤密法 6 水泥土搅拌法 7 高压旋喷法,邵阳学院 杨宗耀 （教授级高工）,第2章 地基处理与桩基工程,2011年5月,引 言,当上部结构的荷载较大，地基土质又较软弱，不能作为天然地基时，为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法称为地基处理。,第4讲 地基处理,共70页 第1页,“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。工程实践中的各种加固方法均是从这一加固原理出发。,共70页 第2页,地基处理原理,真空预压 使土的含水量由高变低！,引 言

3、,强力夯实 让土质由松变实！,提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。,地基处理的目的,坚实稳定的建筑地基 在可靠地基上建造的基础,引 言,共70页 第3页,软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。,引 言,地基处理的对象,特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。,吹填土的施工现场,淤泥质土 湿陷性黄土 膨胀土,共70页 第4页,地基处理的基本原则,拟定地基处理方案时，应考虑上部结构、基础和地基的共同作用，进行技术经济论证，选用处理地基或加

4、强上部结构与处理地基相结合的方案。其具体措施有：改变建筑体形，简化建筑平面；调整荷载差异；合理设置沉降缝；采用轻型结构、柔性结构；加强房屋的整体刚度；偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理；施工中正确安排施工顺序和施工进度。,引 言,共70页 第5页,地基处理的方法众多，分类方法也不统一。归纳起来无非是“挖”、“换”、“压”、“夯”、“挤”、“拌” 、“喷”七个字。,地基处理常用方法的分类,引 言,排水 固结法,真空预压法,换土 垫层法,机械碾压法,重锤夯实法,平板振动法,灰土挤密桩,堆载预压法,降水预压法,电渗排水法,强夯法,强夯法,强夯置换法,挤密法,砂石挤密桩,石灰挤密桩,化学 加固法,振冲

5、碎石桩,C F G 桩,深层搅拌法,粉体喷射搅拌法,高压旋喷桩,共70页 第6页,挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实、形成垫层的地基处理方法。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。,1 换填垫层法,砂石垫层剖面图,垫层厚度：根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，换填垫层的厚度不宜1m，也不宜3m。垫层底面宽度：应满足基础底面应力扩散的要求，垫层顶面每边超出基础底边不宜300mm。,1.1 垫层厚度及宽度,砂石垫层施工,第4讲 地基处理,共70页 第7页,垫层填料：砂石(最大粒径50mm)、粉质粘土(有机含量不超过5%) 、灰土(粘土与石灰体积比2:8

6、或3:7) 、粉煤灰、矿渣或其它工业废渣。称为砂石地基、三合土地基或粉煤灰地基等。,1.2 垫层材料,1 换填垫层法,土工合成材料：当设计采用土工合成材料与地基土构成加筋垫层时，应采用抗拉强度较高、受力时伸长率45%、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫等土工合成材料。,土工格栅 土工格室 三维土工网垫,共70页 第8页,铺填厚度：垫层的施工方法、分层铺填厚度，每层压实遍数等宜通过试验确定。垫层的分层铺填厚度一般取200300mm。,1.3 换填垫层法施工,三合土垫层施工,基坑排水：除采用水撼法施工砂垫层外，换填垫层不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位措施。含水量：粉质粘土和

7、灰土垫层土料宜控制在最优含水量(击实试验确定或按当地经验取用)20%的范围内。,施工顺序：垫层底面如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。,1 换填垫层法,共70页 第9页,分段施工：粉质粘土及灰土垫层不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层的缝距不得500mm。灰土应拌合均匀并当日铺填夯压，3d内不得受水浸泡。,1.3 换填垫层法施工,加筋材料铺设：铺设时将土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；切忌曝晒或裸露；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法。,砂石垫层的三边冲击碾分层压实,粘土垫层的振动碾分层压实,砂石垫层上的土工格栅铺设,共70页

8、 第10页,1.4 换填垫层的质量检验,垫层的施工质量检验须分层进行。,1 换填垫层法,1.4.1 检验方法,粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层采用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；砂石、矿渣垫层采用重型动力触探检验。设计压实系数所对应的贯入度应通过现场试验确定或采用环刀法、灌砂法、灌水法或其它方法检验。,静力触探 轻型动力触探 园锥重型动力触探,共70页 第11页,1.4.2 取样数量,环刀法：大基坑每50100m2不少于1个点,基槽每1020m不少于1个点，每个独立柱基不少于1个点。取样点位于每层厚度的2/3深度处。贯入仪、动力触探：每分层检验点的间距应小于4m。,1

9、.4 换填垫层的质量检验,环刀法测定换填地基土的湿密度 瑞雷面波法检测换填地基承载力,瑞雷波(面波)检测是测试 地基、复合地基标贯值和 承载力的无损检测新技术,共70页 第12页,是为提高软弱地基的承载力、减少建筑物建成后的沉降,预先对拟建地基进行堆载或真空预压,使软弱地基土固结的地基处理方法。亦称排水固结法。,2 预压法,排水固结法,水平排水体,竖向排水体,塑料排水带,排水系统,加压系统,降水预压法,真空预压法,堆载预压法,砂垫层,袋装砂井,普通砂井,电渗排水法,第4讲 地基处理,适用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。,共70页 第13页,2.1 堆载预压法,通过在场地加载预压，使土

10、体中的孔隙水沿排水板排出，地基土压密、沉降、固结，地基发生沉降，强度逐步提高。预压荷载超过拟建建筑物荷载的称为超载预压；预压荷载等于拟建建筑物荷载的称为等载预压。,加载预压,2 预压法,加载预压施工现场,加载预压施工现场,共70页 第14页,砂井法堆载预压示意图,分级加载：前一级荷载作用下地基基本固结后，再施加下一级荷载，直至达到设计荷载为止。,加载过快 地基会失稳,加水预压,土方堆载预压,2.1 堆载预压法,共70页 第15页,砂井的实际灌砂量计算值的95%；砂袋灌砂宜用干砂，并灌制密实。塑料排水带和袋装砂井施工时，平面井距偏差井径，垂直度偏差1.5%，深度不得小于设计要求。塑料排水带和袋装

11、砂井砂袋埋入砂垫层中的长度500mm。,当软土层厚度不大且固结速率能满足工期要求时，可不设置排水竖井。对深厚软粘土地基应设置砂井或排水带等排水竖井。,2 预压法,2.2 砂井的施工,袋装砂井埋设完毕,袋装砂井施工机械,袋装砂井施工,袋装砂井大样,共70页 第16页,是在软土地基表面铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，以大气压作为预压荷载，通过对覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜内抽真空，而使地基固结的地基处理方法。,2.3 真空预压法,吹填造地进行时,软弱的吹填地基,真空预压法原理示意图,2 预压法,共70页 第17页,袋装砂井埋设完毕,真空预压是在负超静水压力下排水固结，又称为负压固结。真空预压法处理

12、地基必须设置排水竖井。,2.3 真空预压法,共70页 第18页,测量放线清理平整场地铺设砂垫层打塑料排水板布设真空管、真空泵开挖密封沟埋设监测仪器铺设真空膜连接真空设备抽气加载满足卸载标准后停抽卸载资料整理竣工验收,真空预压施工流程,2.3 真空预压法,共70页 第19页,2.3 真空预压法,壮观的袋装砂井埋设现场,袋装砂井 埋设完毕,工人们进行 袋装砂井的埋设,共70页 第20页,袋装砂井与排水横管连接,2.3 真空预压法,共70页 第21页,静压式插板机 进行塑料排水带埋设施工,塑料排水带插入地基中不得扭曲。排水带接长时应采用滤膜内芯带平搭接的方法连接，搭接长度大于200mm,2.3 真空

13、预压法,插设速度不宜过快!套管将排水板带送至预定深度后,留振3-5S,共70页 第22页,塑料排水带埋设完毕,2.3 真空预压法,共70页 第23页,真空预压法覆盖封闭膜,密封膜为抗老化好、韧性好、抗穿刺性能 强的不透气材料。密封膜热合时宜采用双 热合缝的平搭接，搭接宽度15mm,密封膜铺设三层，周边采用挖沟埋 膜、平铺并用粘上覆盖压边、围捻 沟内及膜上覆水等方法进行密封,2.3 真空预压法,共70页 第24页,真空预压法的排气进行时 覆水真空预压法的排气进行时,抽气设备采用射流真空泵，空抽时须达到95KPa以上的真空吸力，真空泵的设置以一套设备可抽真空面积为10001500m2为宜,但每块预

14、压区应至少设置两台真空泵。,真空预压法加载时可一次连续抽真空至最大压力。,2.3 真空预压法,共70页 第25页,2.4 预压法的质量检验,2 预压法,施工监测：堆载预压施工过程要进行地基竖向变形、侧向位移和孔隙水压力的监测；真空预压工程除进行地基变形、孔隙水压力的监测外，尚应进行膜下真空度和地下水位的量测。竣工检验：竖向变形和平均固结度应满足设计要求；地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不少于3点。,原位十字板剪切试验 地基竖向变形监测 孔隙水压力监测,共70页 第26页,2.5 真空预压法的新发展,低位真空预压法,高真空击密法,覆水真空预压法,

15、覆水真空预压法,2 预压法,共70页 第27页,3 强夯法,强夯法进行软土地基处理,是用起重机反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。适用于处理碎石土、砂土、素填土、杂填土和低饱和度的粉性土。但强夯产生的振动对已建成或在建的建筑物有影响时，不得采用。,强夯可提高地基土的强度,降低土的压缩性,改善土的抗液化条件,强夯法施工前应在现场有代表性的场地上进行试夯，其有效加固深度和夯点的夯击次数应根据现场试夯得到的数据或当地经验确定。,第4讲 地基处理,共70页 第28页,夯锤一般重1040t，通常采用钢板外壳内灌砼。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取2540KPa。,钢板砼组合夯锤 夯锤宜设置若干上下贯通的气孔,可减小 夯锤起吊时的吸力(夯锤吸力可达3倍锤重),长园柱夯锤 短园柱夯锤 园锥形夯锤,园锥形夯锤底 面积小，会形 成很深的夯坑,3 强夯法,3.1 夯锤,