地基处理与基础工程课件

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1、本章重点： 地基的分类 地基加固的原理 打桩的质量控制 灌注桩产生质量事故的原因及预防、处理方法 基础的分类,地基处理与基础工程,1 地基的定义及分类 定义：基础之下，承受基础传来荷载并产生应力、应变的土层。 分类：天然地基：土层坚硬，不需人工改良加固的 地基。（岩石、碎石、砂土、粉土、粘土）。 人工地基：土层软弱，需人工改良加固的地基。 人工地基的分类： 压实法 换土法 桩 基 端承桩：软弱土层浅，通过桩尖承力的桩。 摩擦桩：软弱土层较深，通过桩身与土层摩擦力来传力的桩。,1. 地基的分类,1 什么时候需要加固地基? 当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层 或虽然土层较好，但上部

2、荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，可以对土层进行加固。,2.地基加固处理,2 地基加固的原理 1)地基加固原理： “将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”。 2) 拟订加固方案 在拟订地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理，决不能单纯的进行加固处理，否则，不仅会增加工程费用，反而难以达到理想的效果。,3 地基加固的方法 七字方法：挖、填、换、夯、压、挤、拌 一、“挖” 就是挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩上或坚硬的土层中。这种方法当软土层不厚时，利用坚硬的土层作为天然地基，甚为经济。

3、二、“填” 当软土层很厚时，而又需大面积对地基进行加固处理时，则可在软土层上直接回填一层一定厚度的好土，以提高地基的承载力减小软土层的承压力。,地基处理中挖去岩石上的软土层,三、“换” 换就是将挖与填相结合，它是将基础下面一定范围内的软弱土层挖去，而代之以人工填筑的垫层作为持力层。 这种方法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。 垫层材料有砂石，碎石，三合土（石灰：砂：碎砖（石）1：2：4），三七灰土，矿渣，素土等。 素土：指碎石土、砂土、粉土、粘性土等,10.2.3 换土垫层法,当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。,“换”

4、的两种常用方法,（一）灰土垫层地基 灰土垫层具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。 适用加固深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。,砂垫层地基,（二）砂垫层地基 砂垫层地基是用夯（压）实的砂或砂石垫层替换基础下部一定厚度的软土层，以起到提高基础下地基承载力，减少沉降，加速软土层的排水固结作用。 适用处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜用于加固湿陷黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。,四、“夯”,利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载

5、力。,“夯”的两种常用方法,（一）重锤夯实地基 重锤夯实是利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。 适用范围：地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土的加固处理。 缺点：振动 锤表面夯实的加固深度一般为1.22.0m。,重锤夯实地基,1. 机具设备 1.1 夯锤 夯锤形状宜采用截头圆锥体，可用C20钢筋混凝土制成。其底部可采用20mm厚钢板，以使重心降低。 锤重为1.5-3.0t， 落距一般采用2.5-4.5m。,重锤夯实地基,1.2 起重机 有摩擦式卷扬机的履式起重机 打桩机 悬臂式桅杆起重

6、机 龙门式起重机,重锤夯实地基,1.3 施工要点 1）最优含水量塑限含水量2 现场简易测定：以手捏紧后，松手土不散，易变形而不挤出，抛在地上即呈碎裂为合适 2） 夯打顺序： 大面积基坑或条形基槽内：一夯挨一夯 独立柱基础基坑内：先周边后中间或先外后里的跳打法,先周边后中间,先外后里,独立柱基础基坑内夯打顺序,（二）强夯地基,强夯法是用起重机械将8-40t的夯锤吊起，从6-30m的高处自由下落，对土体进行强力夯实的地基加固方法。 强夯法与重锤夯实法的区别：强夯法属于高能量夯击，是用巨大的冲击能，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，降低其压缩性。

7、,强夯地基,适用范围：碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土地基的深层加固。 优点：地基经强夯加固后，承载能力可以提高2-5倍，压缩性可降低200-1000%。是一种效果好、速度快、节省材料、施工简便的地基加固方法。 缺点：是施工时噪音和振动很大，离建筑物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。,强夯地基,1. 机具设备 1.1 夯锤： 夯锤重：8-40t 材料：首选铸钢或铸铁， 次选钢板外壳内浇筑钢筋混凝土。 夯锤底面：圆形（常用）或方形 锤的底面积大小：取决于表面土质， 对砂土一般为2-4m2，粘性土为3-4m2，淤泥质土为4-6m2。 夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔，以减少

8、夯击时空气阻力。,强夯地基,1.2 起重机：一般采用自行式起重机。起重能力取大于1.5倍锤重，并需设安全装置，防止夯击时臂杆后仰。,五、“压”,利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。注意要形成良好的排水系统。 主要方法：砂井堆载预压法、袋袋砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法和真空预压法。,振动压路机,六、“挤”,就是先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管

9、。 适用于松软饱和地基，其原理就是挤密土壤，排水固结，以提高地基的承载力，所以也叫挤密桩。,七、“拌”,利用高压射流切削土壤，旋喷浆液（水泥浆、水玻璃、丙凝等），搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。 方法：旋喷法和深层搅拌法,深层搅拌水泥粉喷桩施工,近年来新兴起了深层搅拌水泥粉喷桩（简称粉喷桩），可作为软土地基改良加固方法和重力式支护结构。 施工时，以钻头在桩位搅拌后将水泥干粉用压缩空气输入到软土中，强行拌合，使其充分吸收地下水并与地基土发生理化反应，形成具有水稳定性、整体性和一定强度的柱状体，同时桩间土得到改善，从而满足建筑基础的设计要求。 其桩径一般为500、600、700

10、mm，桩长可达18m。,桩基施工,1.土木工程中什么情况下需采用桩基础 ？ 深部土层软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式。 墩基础，沉井基础，沉箱基础和地下连续墙。,2. 桩基础组成：由桩和桩顶承台组成,桩基础,按受力 性质分,端承桩,摩擦桩,按材料分,钢筋砼桩,预应力钢筋砼桩,复合地基桩,按制作 方法分,预制桩,现浇桩,人工成孔灌注桩,机械成孔灌注桩,摩擦桩,端承摩擦桩,摩擦端承桩,端承桩,木桩,钢桩,钻孔灌注桩,冲孔灌注桩,挖孔灌注桩,沉管灌注桩,爆扩桩,3. 桩的类型,2.2.1 钢筋混

11、凝土预制桩,特点：能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快,对周围环境影响较大。 分类： 实心桩：方桩 尺寸200200mm500500mm 长度：27m以内 管桩：空心圆桩 直径：400500mm 施工程序：预制、运输、堆放、沉桩。,1.桩的预制,制作方法:并列法、间隔法、重叠法、翻模法等 对于重叠法重叠层数不宜超过四层,层与层之间应涂刷隔离剂，上层桩或临桩的灌筑,应在下层桩或临桩混凝土达到设计强度30%以后方可进行. 注意事项：钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋的连接宜采用对焊,接头应错开，桩尖用钢制.钢骨架的偏差应符合有关规定，混凝土宜采用机械搅拌,机械振捣,由桩顶向桩尖连续浇筑捣实,一次完

12、成,严禁中断,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,2.桩的起吊,当桩的砼达到设计强度的70%方可起吊， 桩吊点位置的确定（原则：弯矩最小）,3.桩的运输,当桩的砼达到设计强度100%方可运输 打桩前，桩从制作处运到现场前以备打桩，并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。 桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。,4. 桩的堆放,桩堆放时，地面必须平整、坚实，垫木间距应根据吊点确定，各层垫木应位于同一垂直线上，最下层垫木应适当加宽，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。,预制桩沉桩施工,预制桩沉桩施工方法：

13、1、锤击法 2、静力压桩 3、振动法 4、水冲法,锤击沉桩也称打入桩，是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中，锤击沉桩是混凝土预制桩最常用的沉桩方法。 优点：该法施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高。 缺点：施工时有噪音污染和振动，对于城市中心和夜间施工有所限制,（一）锤击法,打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。 （1）桩锤 桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。 用锤击沉桩时，力求采用“重锤轻击”。,1、锤击法施工机械设备,（2）桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩捶能沿着所要求方

14、向冲击的打桩设备。 常用的桩架： 多功能桩架； 履带式桩架。,1、锤击法施工机械设备, 多功能桩架：沿轨道行驶，可作360回转 优点：可适应各种预制桩，也可用于灌注桩施工 缺点：是机构较庞大，现场组装和拆迁比较麻烦 履带式桩架：以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。 优点：性能比多能桩架灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。,1、锤击法施工机械设备,多功能桩架,履带式桩架,（3）动力装置 动力装置的配置取决于所选的桩锤，包括起动桩锤用的动力设施。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。,1、锤击法施工机械设备,打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；

15、平整施工场地；定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。 桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。,2、打桩前的准备工作,1、确定打桩顺序的原因 土体挤密，偏移 变位 浮桩 2、什么时候尤需确定打桩顺序 当桩的中心距小于4倍桩径时，打桩顺序尤为重要 3、打桩顺序 由一侧向单一方向进行，自中间向两个方向对称进行 ，自中间向四周进行,3、打桩顺序的确定,由一侧向单一方向进行,自中间向四周进行,自中间向两个方向对称进行,3、打桩顺序的确定,打桩质量包括两个方面的内容: 一是能否满足贯入度或标高的设计要求； 二是打

16、入后的偏差是否在施工及验收规范允许范围以内。 摩擦桩的入土深度控制：以标高为主，最后贯入度作为参考 端承桩的入土深度控制：以最后贯入度为主，标高作为参考,4、打桩的质量控制,打入预制桩第一节桩体,打入预制桩电焊接桩,打入预制桩末节桩体,1）打桩时，引起桩区及附近地区的土体隆起和水平位移，邻桩相互挤压导致桩位偏移。 2）如在已有建筑群中施工，打桩还会引起临近已有地下管线、地面交通道路和建筑物的损坏和不安全。,5、打桩的公害,措施： 挖防振沟、砂井排水（或塑料排水板排水）、预钻孔取土打桩、采取合理打桩顺序、控制打桩速度等。,5、打桩的公害,套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理,1、断桩： 原因：桩距过近，打邻近桩时受挤压；或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成。 处理：桩距3.5倍桩径。 如不能满足时，则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩,套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理,2、缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。 原因:是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水