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1、第一章 地基与基础工程第一节 基本概念地基与基础工程是建筑工程中重要的分部工程（九大分部工程：地基与基础、主体结构、建筑装饰装修、建筑给排水及采暖、建筑电气、智能建筑、通风与空调、电梯。见建筑工程施工质量验收统一标准GB503002001）。基础：建筑物在地面以下并将上部全部荷载传递至地基的构件或结构。基础的埋置深度：基础底面至地面的竖起距离。地基：承受到基础荷载影响的那部分地层。持力层：地基是有一定深度和范围的，当地基由两层及两层以上土层组成时，通常将直接与基础底面接触的土层称为持力层。下卧层：地基承受的建筑荷载是随着土体深度的加深而慢慢减小的。到一定深度后土体承受的荷载就可以忽略不计了，这
2、时我们就把持力层往下的土体叫做下卧层了。下卧层承受的荷载虽然可以忽略，但是如果下卧层是软弱下卧层（承载力显著低于持力层的高压缩性土层）的话，就要进行处理，比如下卧层是淤泥质土，那么我们就要考虑计算下卧层承载能力。如果计算不能承受，那么要考虑地基处理，或者考虑设计桩基础。见插图地基必须满足下列二方面的要求：1、地基的土体必须稳定（不开裂、滑动和塌陷），具有一定的承载力。2、地基的变形（沉降和不均匀沉降）不超过建筑物的容许变形值。一、基础按埋深可分为两类：1、浅基础：埋置深度一般认为小于5米的基础，如柱下独立基础等；2、深基础：当浅层土质不良，需要利用深处良好地层的承载力时，往往做成深基础，如桩基
3、础，沉井和地下连续墙等。二、地基按是否经处理可分为：1、天然地基：开挖基坑后可以直接修筑基础的地基。2、人工地基：那些不能满足要求而需要事先进行人工处理的地基。第二节 地基处理人工基础的处理方法有换填垫层，碾压夯（振）实，土（砂）桩挤密、振动水冲，排水固结和胶结加固等。见插图一、换填垫层法（一）换填法施工材料要求1 素土：一般用黏土或粉质黏土，土料中有机物（会腐烂形成空隙，减低地基的承载力）含量不得超过5 % ，土料中不得含有冻土或膨胀土，土料中含有碎石时，其粒径不宜大于50mm （土石混杂，碎石粒径过大会造成地基承载力不均匀）。2 灰土：是土料与石灰按一定的比例（体积配合比，一般宜为2 :
4、8 或3 : 7）配合的混合物。3 砂：砂中不得含有杂草，树根等有机物，含泥量应小于5 。4 砂石：采用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物，最大粒径不大于50mm ，不得含有植物残体，有机物垃圾等杂物。5 粉煤灰垫层：粉煤灰是燃烧煤的发电厂煤燃烧产生的混杂有大量不燃物的高温烟尘。主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。6 工业废渣俗称干渣：（工业废渣是指工业生产过程产生的固体废物。）（二）换填法施工质量控制1施工质量控制要点施工前应验槽，将积水、淤泥清净，待其干燥后方可铺土换填。（1）湿陷性黄土：土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。未浸水时一般强度较高，压缩性小，浸水后土
5、的结构破坏而发生显著下沉变形，强度迅速降低。西北地区,特别是黄河河床沿岸的新黄土,湿陷性特征很明显,黄土遇水后,基本不抗剪力。湿陷性黄土地基一般采用灰土垫层法，灰土挤密桩和强夯法等加固。进行换填加固时，不得选用砂石，土料中不得夹有砖、瓦和石块等可导致渗水的材料。（2）当用灰土换填时，灰土拌好后及时铺好夯实，随拌随用。夯实后的灰土三天内不得受水浸泡，防止日晒雨淋。（3）垫层施工应通过击实试验（密实度试验）来确定最优含水量。分层铺垫厚度，每层压实遍数和机械碾压速度应根据选用不同材料及使用的施工机械通过压实试验确定。2 施工质量检验要求（1）施工前应检查原材料，如土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程度。
6、（2）施工过程中应检查分层铺设厚度，分段施工时上下两层的搭接长度，夯实时含水量，夯压遍数等。（3）每层施工结束后检查灰土地基的压实系数，一般为0.930.95；逐层用贯入仪检验。压实系数检验可用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。检验的数量分层检验的深度按 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002规定执行。3 质量保证资料检查要求（1）检查地质勘察资料与地基验槽是否吻合，当不吻合时，要进一步搞清地质情况，由设计采取进一步加固的说明。（2）确定施工四大参数的试验报告和记录：a 最优含水量的试验报告。由击实试验（密实度试验）确定。b 分层需铺厚度，每层压实遍数，机械碾压运行速度的记录。c 每层垫
7、层施工时的检验记录和检验点的图示。二、强夯法见插图该方法将80400kN重锤从640m处自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。地基经强夯加固后，承载能力提高25倍；叠压缩性可降低200%1000%，其影响深度在10m以上。强夯法常用来加固碎石土、砂土、粘性土、杂填土、湿隐性黄土等各类地基土。 用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程作用要求，做好强夯前后试验结果对比分析，确定正式施工的各项参数： (1)有效加固深度：既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。 (2)单击夯击能：单击夯击能等于锤重落距。 (3)最佳夯击能： (4)夯击遍数：夯击遍数应根
8、据地基土的性质由设计或试验确定，也可以采用试夯后确定的沉降量来控制。地基土渗透系数低，含水量高，需分34遍夯击，反之可分两遍夯击，最后再以低能量“搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。如夯位错位或坑底倾斜过大，宜用砂土将坑底整平，才能进行下一次夯击，每夯击一遍完成后，应测量场地平均下沉量，再进行下一遍夯击。最后一遍的场地平均下沉量，必须符合要求。强夯后，基坑应及时修整，浇筑混凝土垫层。 (5)间歇时间：是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业。 (6)夯点布置和夯点间距：为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按等边三角形或正方形布置夯击点
9、，这样布置比较规整，也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，其具体放大范围，可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。1、施工要点：强夯应分段从边缘夯向中央。夯完一遍后，用推土机整平场地，再夯下一遍。按先深后浅的原则进行施工。强夯施工应做好记录。2、质量检查：施工前应检查夯锤重量、尺寸、落锤控制手段、排水设施及被夯地基的土质。施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围。施工结束后，检查被夯地基的强度或进行荷载试验。检查点数每一独立基础至少有一点，基槽每20延米有1点，整片地基50100m取一点。强夯后的土体强度随间歇时间的增加而增加，检验强夯效果的测试工作，宜在强
10、夯之后14周进行，而不宜在强夯结束后立即进行测试工作，否则测得的强度偏低。强夯地基质量检验标准详建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）。 三、胶结加固法（又叫化学加固）利用胶结剂、加固料或化学溶液，通过压力灌注或搅拌混合等方式，将土颗粒胶结起来，从而使地基得到加固。（一）、灌浆法，用来灌注入土的浆液有水泥和化学材料两种，化学浆液的种类多，常用的有以水玻璃（为硅酸钠溶液状态，南方多称水玻璃，北方多称泡花碱）、丙烯酸胺等为主要材料的浆液。浆液灌注入土时可加压、无压或用直流电导入。浆液以渗透和填充等方式挤出和置换土粒间或岩石裂隙中的水和空气，浆液凝固后时把土粒或裂隙胶结起来。压
11、力灌浆法用于加固建筑物地基；纠正建筑物的倾斜；防止堤坝或钢板桩渗漏；固定流砂等。水泥浆液的材料以水泥为主，视需要可加入速凝剂（如氯化钙、三乙醇胺等）或缓凝剂等。无压水泥浆主要用于砂、砾石和岩石大裂隙；而孔隙小的粘性土则不易灌进。四、挤密桩法见插图（一）灰土挤密桩桩身直径一般为300600，深度为515m，平面布置多呈等边三角形、正方形或梅花形等排列，其间距和排距由设计确定，通常按有效挤密范围，桩距（S）一般约为2.53倍桩直径，排距约为0.866D。1、施工要点施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。一般采取先将基坑挖好，预留2030c
12、m土层，然后在坑内施工灰土桩，基础施工前再将已搅动的土层挖去。桩的成孔方法可选用沉管（振动或锤击）法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等。桩的施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔一两个孔进行，以免因振动挤压造成相邻孔产生缩孔或塌孔。成孔达到要求深度后，应立即夯填灰土，填孔前应先清底夯实、夯平。夯击次数不少于8次。桩孔内灰土应分层回填夯实，每层回填厚度为250400，一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。施打时，逐层下料，逐层夯实。桩顶施工标高应高出设计标高约150，挖土时将高出部分铲除。2、质量检查施工前应对土及灰土的质量、桩孔位置作检查。施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水
13、量等作检查。施工结束后应对成桩的质量作检查。建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）随机抽样检查的数量，应不少于桩孔数的2%，同时每台班至少应抽查1根。抽查可用下财两种方法：用轻便触探方法检查，锤击数以不小于试夯时达到的数值为合格。用铬阳铲在桩孔中心挖土，然后用环刀取出夯击土样，測定其干密度；必要时，可通过开剖桩身，从基底开始沿桩身深度每米取夯实土样。（二）砂石桩法施工技术砂石桩孔内的填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等含泥量不大于5 % ，粒径不大于50mm 。砂石桩法施工质量控制1 砂、石桩孔内填料量可按砂石桩理论计算桩孔体积乘以充盈系数来确定，设计桩的间
14、距在施工前进行成桩挤密试验，试验桩数宜选79根，试桩后检验加固效果符合设计要求为合格，如达不到设计要求时，应调整桩的间距改变设计重做试验，直到符合设计要求，记录填石量等施工参数作为施工过程控制桩身质量的依据。2 桩孔内实际填砂石量（不包括水重），不应少于设计值（通过挤密试验确认的填石量）的95 。3 施工结束后，将基础底标高以下的桩间松土夯压密实。（三）水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Graval Pile）简称CFG桩是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。五、深层搅拌法见插图有湿法和干法二种施工方法。深层搅拌使用深层搅拌机，以水
15、泥浆或石灰浆作为固化剂，在土层中强行与软土拌和，使软土硬结成水泥（或石灰）土桩（柱）体或连成地下桩排。起承载和防渗作用。施工程序见图9-14 ，先由两组向内旋转的叶片带动搅拌机下沉，而在叶片提升时压出水泥浆并加以重复搅拌。生石灰粉体喷射技术，属于“干法”施工的深层搅拌法。（一）深层搅拌法施工技术要求1 软土的固化剂：一般选用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥的掺入量一般为被加固湿土重的1015。2 外掺剂：湿法施工用早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或水玻璃等。（二）深层搅拌法施工质量控制1 湿、干法施工都必需做工艺试桩，把灰浆泵（喷粉泵）的输浆（粉）量和搅拌机提升速度等施工参数通过成桩试验使之符合设计要求，以确定搅拌桩的水泥浆配合比，每分钟输浆（粉）量，每分钟搅拌头提升速度等施工参数。以决定选用一喷二搅或二喷三搅施工工艺。2 为了保证桩端的质量，当水泥浆液或粉体到达桩端设计标高后，搅拌头停止提升，喷浆或喷粉30秒 ，使浆液或粉体与己搅拌的松土充分搅拌固结。3 水泥土搅拌桩作为工程桩使用时，施工时设计停灰面一般应高出基础底面标高300 500mm , （基础埋深大用300mm ，基础埋深小用500mm )
