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1、基坑安全事故及防范措施第2章地基处理与桩基工程2. 1地基处理与加固为了满足结构的安全和正常使用，地基必须具有满足要求的承载力和变形，对于不能满足要求的地 基，除改变基础的形式外，常用的一种方式是对地基进行处理与加固。2.1.1 换土垫层法做法：挖去软弱土层，回填砂垫层/碎石垫层/砂石垫层/灰土垫层，并夯实；适用范围：荷载不大的软弱建筑物地基；1）砂垫层和砂石垫层做法：挖去软弱土层，回填砂或碎石，分层夯实；适用范围：适用于处理透水性强的软弱粘性土地基,不宜用于加固湿陷性黄土以及不透水粘土地基；构造要求承载力0 厚度：根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处的软弱土层的容许承 载
2、力；0宽度：考虑应力扩散和垫层侧面土的容许承载力；材料要求强度、密实、排水；垫层材料应使用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石。砂砾中石子含量不应大 于50%，石子最大粒径不宜大于50mm，不得含有草根等有机物，含泥量不应超过5%，如作排水层，含 泥量不超过3%。施工要点：0验槽；0砂、石材料应按级配拌合均匀；0分层铺设和夯实；0若地下水位高于基坑（槽）底，采用排水或降水措施；质量检查0环刀取样法；0贯入度测定法；2）灰土垫层做法：挖去软弱土层，回填灰土（按一定体积比配合的石灰和粘性土）层，并在最优含水量情况下 分层夯实；构造要求承载力0厚度：确定方法同“砂垫”层；0宽度：一般
3、为灰土顶面基础砌体宽度加2.5倍灰土层厚度之和；材料要求0石灰应使用生石灰（块状），使用前12天消解熟化并过筛，颗粒不应大于5mm，不得夹有半熟化的生石灰块粒，含水不得过多；0土粒可尽可能采用挖槽土，凡有机质含量不大的粘性土都可使用，但不得使用表面耕植土、冻土，土料应过筛，粒径不宜大于15mm；施工要点：0施工前应该先验槽（消除松土，回填孔洞和软弱土层）；0施工时，将灰土拌合均匀，并控制其含水量；灰土拌好后及时铺好夯实，不得隔日夯打；0铺灰应分层夯筑，每层厚度可以参考教材P63；0质量检查0环刀取样法；0贯入度测定法；2.1.2重锤夯实法做法：将夯锤用机械提升后放开，利用夯锤自由下落时得冲击能
4、来夯实土层；适用范围：处理离地下水位以上的稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基（若 土层含水量过大，会形成橡皮土）；当夯击对邻近建筑有影响，或地下水高于有效夯实深度时，不宜使用， 夯击基土表面一般为812遍；机具设备及其要求：0 起重设备：摩擦式卷扬机、履带式起重机、打桩机、龙门式起重机等；0 夯锤：形状截头圆锥体，制作砼，底部设置钢板，重量、直径、落距一一1530kN、1.01.5m、2.54.0m，顶面单位静压1520kPa；施工要点：0试夯一选定夯锤重量、直径和落距一确定最后下层量、夯击遍数和总下沉量；0重锤分层夯实地基时，每层得铺设厚度应相当于锤底直径；0 基坑（槽）的
5、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；0夯实前坑（槽）底面应高出设计标高，预留土的层的厚度应根据试夯时的总下沉量再加50100mm确定；0夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内；0质量检查检查施工记录：最后下沉量和总下沉量;0选点夯击检查；2.1.3 强夯法做法：强夯是用起重机械将80300kN的夯锤吊至630m的高处自由落下，给地基以巨大的冲击力 和振动，迫使土颗粒重组，排除孔隙中水与气体，从而对土体进行强力夯实的一种加固方法。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；机具设备：起重机械、夯锤和脱钩装置；施工要点质量检查缺点：施工中噪声大，
6、以影响周边建筑。2.1.4 振冲法原理：振冲法是利用振动和水加固土体的方法，它利用机械在地基中制造一群以石块、砂砾等散粒 材料组成的桩体一一碎石桩，这些桩与原地基土一起构成所谓的复合地基，使地基承载力提高，沉降和沉 降差减少；分类：振冲置换法适用不排水、抗剪强度小的粘性土、粉土、饱和黄土等；振冲密实法一一适用于粘土颗粒含量小于10%的粗砂、中砂地基；机具设备：振冲器（带潜水电机）、起重设备、水泵及供水管道、加料设备（翻斗车、手推车）和 控制设备（控制电流设备）；施工要点0振冲试验确定成孔水压和水量、成孔速度、填料方法、密实电流值、填料量、留振时间；0施工前，应按设计图纸定出冲孔中心位置并编号；
7、0振冲流程定位、成孔、清孔、填料和振密，成桩:桩顶部约1m范围内的桩体密实度难以保证，一般挖除后另做垫层、或振动碾压）；质量与控制0振冲法加固土体，在施工中用密实电流、填料量、留振时间来控制；0桩位偏差不得大于0.2倍的桩孔直径；0待桩完成半个月（砂土）或一个月（粘性土）后方可进行荷载实验。2.1.5 地基局部处理及其他加固方法简介地基局部处理一一松土坑的处理、砖井和土井的处理、局部软硬土的处理；其它加固方法一一挤密砂桩法、沉层搅拌法、堆载预压法、化学加固法；浅埋式钢筋砼基础施工载体：采用天然地基、或加固处理后的地基（深层搅拌桩）；特点：造价低、施工简便；常用形式：板式基础、杯形基础、筏式基础
8、、箱形基础；2.1.6 板式基础类型：钢筋砼独立基础、墙下条形基础、柱下条形基础；适用范围：竖向荷载较小、地基承载力较高、水平荷载和力矩荷载较小；构造要求0几何上锥形基础边缘高度h200mm，阶梯形基础的每阶高度hl为300500mm；0垫层上厚度一般为100mm,砼等级为C10；0 配筋上受力钢筋最小直径为8mm，间距不宜大于200mm；0保护层没有垫层，不宜小于35mm，有垫层，不宜小于70mm；0插筋上施工要点0验槽：去掉基坑（槽）局部软弱土层，回填灰土或砂砾，清除基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、垃圾和杂物；0在一定强度后的砼垫层上弹线、支模；0铺设钢筋网片（钢筋网片低与砼垫层顶之间用与砼
9、保护层同厚度的水泥砂浆垫塞，使位置正确）；0清楚模板上的垃圾、泥土等，模板用水润湿；0分层浇筑（注意模板的铺设，具体见教材P7172,分阶梯形基础和锥形基础）；0基础上的插筋应固定，防止位置偏差；2.1.7 杯形基础做法：基础中预留凹槽（杯口），然后插入预制柱，定位和临时固定后，在空隙中灌细石砼；应用范围：一般用作钢筋砼预制柱的基础，常出现在厂房施工中；形式：单杯口基础、双杯口基础、高杯口基础；构造要求0插入深度h1 （取值见教材P72）；0基础的杯底厚度和杯口厚度（取值见教材P72）；0按大小偏心、轴心和的值来对杯壁配筋；施工要点0砼分层浇筑；杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块楔形
10、板;浇筑砼时，四周四侧对称均匀进行，避免杯口模板偏移;0将杯口内侧表面砼凿毛；2.1.8 筏式基础组成：钢筋砼底板、梁；适用范围：竖向荷载较大、地基承载力较低（相对于板式基础）；优点：整体刚度大，使各柱沉降较为均匀；类型：梁板式、平板式；计算图式：倒置的梁板楼盖、倒置的无梁楼盖；构造要求0材料砼强度等级不宜低于C20；0 几何钢筋保护层不小于35mm，底板厚度不宜小于200mm，梁顶高出底板不小于300mm，梁宽不小于250mm，底板下设厚度为100mm的C10砼垫层；施工要点0保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工（降水）；0在垫层上绑扎板、梁的钢筋和柱的插筋；0当底板强度达到25%时，在底
11、板上支模浇筑梁砼；0养护2.1.9 箱形基础组成：钢筋砼底板、顶板、外墙、隔墙；优点：整体性好、刚度大、调整不均匀沉降能力大；减小基地处原有的自重应力；适用范围：上部荷载大且分布不均匀、平面形状简单、对不均匀沉降敏感的设备基础和高层建筑物 等；2.2桩基础工程当浅层土层无法满足建筑物对地基的变形和承载力要求时，便得利用下部土层或坚实得土层、岩 层作为持力层；深基础的类型：桩基础、墩基础、深井基础和地下连续墙；2.2.1 桩基础的作用、组成和分类桩基一般由桩和连接桩和上部结构的承台组成。承台的作用是把上部结构的荷载传递到桩上，桩 的作用是把分配到的荷载传递到深层坚实的土层上和桩周的土层上；承台按
12、与地面的相对位置不同，一般分为低承台（承台底面位于地面以下，常见于一般的房屋建筑 中），高承台（承台底面位于地面以上，常见于桥梁和港口工程中）；分类：0按承载性质分：摩擦型桩（摩擦桩和端承摩擦桩）、端承型桩（端承桩、摩擦端承桩）；0按适用功能分：水平抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合荷载桩；0按桩身材料分：砼桩、钢桩、木桩；0按成桩方法分：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩；0按桩制作过程分：预制桩和现场灌注桩；2.2.2预制钢筋砼桩的施工工艺钢筋砼预制桩的制作短桩多在预制厂生产；长桩在打桩现场随近或现场一角直接制作；过长的桩可以分段制作，分段接 长；现场重叠法制作要点叠浇层数不超过4层；采用间隔
13、法；砼应连续浇筑，不留施工缝；桩的主筋搭接应采用对焊；施工工艺流程现场布置一场地地基处理、整平、浇筑砼一支模一绑扎钢筋、安设吊环一浇砼一养护至30%设计强 度拆模一支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋浇筑间隔桩砼一同法间隔重叠制作第二层桩一养护至70% 强度起吊一养护至100%设计强度运输、打桩；制作方法0多采用工具式模板（木模板，钢模板），支在坚实的地坪上；0重叠法生产，但是不宜超过四层；0钢骨架可以采用绑扎或点焊，骨架主筋宜采用对焊或搭接焊，主筋的接头位置应相互错开；0桩尖一般采用粗钢筋或钢板制作，并与钢骨架焊接在一起；0 砼强度不宜小于C30，浇筑时从桩顶连续浇筑到桩尖，不能中断；预制桩的起
14、吊，运输和堆放起吊：起吊时应达到强度标准值的70%，吊点应在按设计规定之处（见教材P79），吊索与桩间应 加衬垫；吊点的设计是根据最大正弯矩等于最大负弯矩得出的；运输：运输时，桩的强度应达到强度标准值的100% ；运输用平板拖车；堆放：预制桩堆放场地应平整、坚实；点木与吊点的位置应相同，各垫木应上下对齐；堆放层数应 小于4层；预制桩打桩施工打桩前的准备1）清楚障碍高空、地上、地下；2）平整场地在建筑物基线以外46m范围内的整个区域，或桩机进出场地及移动路线上；3）打桩试验了解桩的沉入时间、最终沉入度、持力层的强度、桩的承载力等；4）抄平放线在打桩现场设置水准点（至少2个），用做抄平场地标高和检
15、查桩的入土深度； 按设计图纸要求定出桩基础轴线和每个桩位；5）定桩位用小木桩或白灰点法标出桩位，或用设置龙门板拉线法定出桩位（此法可以避免 挤土使白灰点或小木桩发生位移而产生的误差）；6）确定打桩顺序影响打桩工程的速度和桩基质量（挤土效应），教材P78页列出了集中打 法；预制桩的打设预制桩的打桩方法：锤击法、振动法、水冲法等；1）锤击沉桩打桩设备（见教材P80图例）：0桩锤一一落锤、蒸气锤、柴油锤和液压锤（书上列举了各种锤的适用范围和优缺点）；0桩架一一作用使吊装就位、悬吊桩锤和支撑桩身，并在打桩过程中引导桩锤和桩的方向；优多能桩架和履带式桩架两种；桩锤和桩架的选用0动力装置打桩工艺（1）吊装就位
