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1、第八章第八章 地基处理地基处理第一节 土基处理第二节 岩石地基处理概概 述述任何水工建筑物都是建造在一定的地层上的。任何水工建筑物都是建造在一定的地层上的。v承受建筑物荷载的地层称为承受建筑物荷载的地层称为地基地基v建筑物向地基传递荷载的下部结构称为建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础基础实践表明，大部分水工建筑物的破坏或失事是由于实践表明，大部分水工建筑物的破坏或失事是由于地基缺陷或基础设计不妥而造成的。地基缺陷或基础设计不妥而造成的。水工地基处理的目的水工地基处理的目的加强地基承载力加强地基承载力控制地基沉陷和不均匀沉陷控制地基沉陷和不均匀沉陷防止地基发生渗透变形防止地基发生渗透变形第一
2、节第一节 土基处理土基处理工程地基按地层的性质分为两类：工程地基按地层的性质分为两类：v岩基岩基v软基（土基和砂砾石地基）软基（土基和砂砾石地基）开挖开挖是地基处理中最常用的方法。是地基处理中最常用的方法。一、土基处理的基本方法一、土基处理的基本方法土基处理的目的土基处理的目的处理的方法处理的方法提高地基的承载能力提高地基的承载能力土基加固土基加固：预压、打桩、置：预压、打桩、置换等换等改善地基的防渗性能改善地基的防渗性能截渗处理截渗处理：防渗墙、帷幕灌：防渗墙、帷幕灌浆、垂直铺塑、深层搅拌桩浆、垂直铺塑、深层搅拌桩二、土基加固二、土基加固桩基础简称桩基础简称桩基桩基，是提高土基承载能力最有效
3、的方，是提高土基承载能力最有效的方法之一。法之一。v桩基础桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。v桩基础的作用桩基础的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。力和密实度。桩基础分类桩基础分类按基桩数量分：按基桩数量分：v单桩基础单桩基础：只用一根桩来承受和传递上部结构的荷载。：只用一根桩来承受和传递上部结构的荷
4、载。v群桩基础群桩基础：有：有2根或根或2根以上基桩组成的桩基础。根以上基桩组成的桩基础。按承台位置的高低分：按承台位置的高低分：v高承台桩基础高承台桩基础：承台底面高于地面，它的受力和变形不同：承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。v低承台桩基础低承台桩基础：承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工：承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。程中。桩基础分类桩基础分类按桩的传力方式分：按桩的传力方式分：v端承桩端承桩：穿过软弱土层而达到坚：穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构硬土层或岩层上的桩，上部
5、结构荷载主要由岩层阻力承受。荷载主要由岩层阻力承受。v摩擦桩摩擦桩：完全设置在软弱土层中，：完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受。基土之间的摩擦阻力共同承受。桩基础分类桩基础分类按桩身的材料不同按桩身的材料不同：v钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩：可以预制也可以现浇。：可以预制也可以现浇。v钢桩钢桩：钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较：钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前
6、只在少数重点工方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。程中使用。v木桩木桩：目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材：目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。临时工程中使用。v砂石桩砂石桩：主要用于地基加固，挤密土壤。：主要用于地基加固，挤密土壤。v灰土桩灰土桩：主要用于地基加固。：主要用于地基加固。桩基础分类桩基础分类桩按施工方法分桩按施工方法分v预制桩预制桩：在工厂或施工现场用不同的建筑材料制成的各种：在工厂或施工现场用不同的建筑材料制成的各种形状的桩。根据沉入土中的方法，可分形状的桩。根据沉入土中的方法，可分打入桩打入桩、水冲沉桩水冲沉桩、振动
7、沉桩振动沉桩和和静力压桩静力压桩等。等。v灌注桩灌注桩：是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混：是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩钻孔灌注桩、挖孔灌注桩挖孔灌注桩、冲孔灌注桩冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩及及爆扩成孔灌爆扩成孔灌注桩注桩等。等。桩基础分类桩基础分类按桩的直径分：按桩的直径分：v小桩（小桩（d250mm）v中等直径桩（中等直径桩（250mmd800mm）v大直径桩（大直径桩（d800mm）桩基础分类桩基础分类（一）混凝土及钢筋混凝土灌（一）混凝土及钢筋混凝土灌注桩施工注桩施
8、工灌注桩灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比与预制桩相比，具有不受地层变化限制，不需要接，具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点特点。成桩技术成桩技术：非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土：非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩。灌注桩。1.钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩钻孔灌注桩是指先把桩孔位置处的土排出地面，消是指先把桩孔位置处的土排出地面，消除孔内残渣，然后安放钢筋笼并浇灌混凝土形成桩
9、。除孔内残渣，然后安放钢筋笼并浇灌混凝土形成桩。钻孔机械设备钻孔机械设备钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩施工工艺钻孔机械设备钻孔机械设备目前常见的钻孔机械有：目前常见的钻孔机械有：v全叶螺旋钻孔机全叶螺旋钻孔机v回转钻孔机回转钻孔机v潜水钻机潜水钻机v钻扩机钻扩机v全套管钻机全套管钻机(即贝诺特钻机即贝诺特钻机)。全叶螺旋钻孔机全叶螺旋钻孔机用于地下水位以上的黏土、粉土、中密以上的砂土用于地下水位以上的黏土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔孔径为或人工填土土层的成孔，成孔孔径为300mm800mm，钻孔深度，钻孔深度812m。配有多种钻头，以适。配有多种钻头，以适应不同的土层应不同的
10、土层。回转钻孔机回转钻孔机 设备性能可靠，噪音振动小，钻进效率高，钻孔质设备性能可靠，噪音振动小，钻进效率高，钻孔质量好。该机的最大钻孔直径可达量好。该机的最大钻孔直径可达2.5m，钻进深度可，钻进深度可达达50100m。适用于碎石类土、适用于碎石类土、砂土、黏性土、粉土、强风化岩、砂土、黏性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩层等多种地质条件。软质与硬质岩层等多种地质条件。潜水钻机潜水钻机 适用于黏性土、黏土、淤泥、淤泥质土、砂土、强适用于黏性土、黏土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中。风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中。潜水钻潜水钻钻扩机钻扩机 钻扩机是钻孔扩底灌
11、注桩的成孔机械。钻扩机是钻孔扩底灌注桩的成孔机械。全套管钻机全套管钻机 钻孔直径最大可达钻孔直径最大可达2.5m，钻孔深度可达，钻孔深度可达40m，拔管能力最大，拔管能力最大达到达到5000kN。优点：优点：v除了岩层以外，任何土层均适用；除了岩层以外，任何土层均适用；v挖掘时可确切地分清持力层土质，因此可随时确定混凝土桩的深度；挖掘时可确切地分清持力层土质，因此可随时确定混凝土桩的深度；v在软土中，由于有套管护壁，不会引起塌方；在软土中，由于有套管护壁，不会引起塌方；v可钻斜孔，用于斜桩。可钻斜孔，用于斜桩。不足之处是：机身庞大沉重，套管上拔时所需反力大，由于不足之处是：机身庞大沉重，套管上
12、拔时所需反力大，由于套管的摆动使周围地基扰动而松散。套管的摆动使周围地基扰动而松散。钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩施工工艺 钻孔灌注桩是先成孔，然后吊放钢筋笼，再浇灌混钻孔灌注桩是先成孔，然后吊放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。凝土而成。依据地质条件不同，分为依据地质条件不同，分为干作业成孔干作业成孔和和泥浆护壁泥浆护壁(湿湿作业作业)成孔成孔两类。两类。干作业成孔干作业成孔成孔时若无地下水或地下水很小，基本上不影响工成孔时若无地下水或地下水很小，基本上不影响工程施工时，称为干作业成孔。主要适用于北方地区程施工时，称为干作业成孔。主要适用于北方地区和地下水位低的土层和地下水位低的土层。施工工艺流程施工
13、工艺流程：场地清理：场地清理测量放线定桩位测量放线定桩位桩机桩机就位就位钻孔取土成孔钻孔取土成孔清除孔底沉渣清除孔底沉渣成孔质量检成孔质量检查验收查验收吊放钢筋笼吊放钢筋笼浇筑孔内混凝土。浇筑孔内混凝土。泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过是利用泥浆护壁，钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。施工工艺施工工艺流程流程：测定桩位：测定桩位埋设护筒埋设护筒泥浆制备泥浆制备成孔成孔清孔清孔吊放钢筋笼吊放钢筋笼水下浇筑混凝
14、土水下浇筑混凝土在有地下水、流砂、砂夹层及淤泥等土层中钻孔时，在有地下水、流砂、砂夹层及淤泥等土层中钻孔时，要先在测定桩位上埋设护筒。要先在测定桩位上埋设护筒。v护筒一般由护筒一般由35mm厚钢板做成，其直径比钻头直径大厚钢板做成，其直径比钻头直径大1020cm，以便钻头提升操作。，以便钻头提升操作。护筒作用护筒作用：v导向作用导向作用：使钻头能沿着桩位的垂直方向工作；：使钻头能沿着桩位的垂直方向工作；v提高孔内泥浆水头，提高孔内泥浆水头，防止塌孔防止塌孔；v保护孔口，保护孔口，防止孔口破坏防止孔口破坏。钻孔同时在护筒中灌入一定密度的黏土泥浆或膨润钻孔同时在护筒中灌入一定密度的黏土泥浆或膨润土
15、泥浆，用以衬护孔壁，避免出现塌孔现象。土泥浆，用以衬护孔壁，避免出现塌孔现象。成孔方法成孔方法回转钻成孔：国内灌注桩施工中最常用的方法之一回转钻成孔：国内灌注桩施工中最常用的方法之一潜水钻成孔：潜水电钻同样使用泥浆护擘成孔。潜水钻成孔：潜水电钻同样使用泥浆护擘成孔。冲击钻成孔：冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头冲击钻成孔：冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲锤又称冲锤)提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔。排出碎渣成孔。抓孔：该法成孔直径为抓孔：该法成孔直径为450600mm，成孔深度，成孔深度10m左右，适用于有坚硬夹杂物的黏土、砂卵石土和左
16、右，适用于有坚硬夹杂物的黏土、砂卵石土和碎石类土。碎石类土。清孔清孔钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。沉降。方法方法可用压缩空气喷翻泥浆，同时注入清水，被稀可用压缩空气喷翻泥浆，同时注入清水，被稀释的泥浆便夹杂着沉渣逐渐流出孔外。清孔时应保释的泥浆便夹杂着沉渣逐渐流出孔外。清孔时应保持护筒中的水位高出地下水位持护筒中的水位高出地下水位1.5m，防止塌孔。，防止塌孔。吊放钢筋笼吊放钢筋笼 钢筋笼主筋净距必须大于钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径，加劲箍宜倍的骨料粒径，加劲箍宜设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于35mm(水水下混凝土不得小于下混凝土不得小于50mm)。为了防止钢筋笼变形，可在钢筋笼上每隔为了防止钢筋笼变形，可在钢筋笼上每隔2m设置一设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔道加强箍，并在钢筋笼内每隔34m装一个可拆卸装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆除。的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆除。吊放钢筋笼时
