第二章地基与基础工程.ppt

第2章地基处理与桩基工程 第1讲基坑验槽第2讲地基加固处理第3讲桩基施工 2 1基坑验槽 当基坑 槽 挖至设计标高后 应组织勘察 设计 监理 施工方和业主代表共同检查坑底土层是否与勘察 设计资料相符 是否存在填井 填塘 暗沟 墓穴等不良情况 这称为验槽 验槽的方法以观察为主 辅以夯 拍或轻便勘探 第4讲基坑验槽及地基加固处理 基坑验槽基坑验槽 共41页第1页 2 1 1观察验槽 观察验槽的内容包括 检查基坑 槽 的位置 断面尺寸 标高和边坡等是否符合设计要求 检查槽底是否已挖至老土层 地基持力层 上 是否继续下挖或进行处理 对整个槽底土进行全面观察 土的颜色是否均匀一致 土的坚硬程度是否均匀一致 有无局部过软或过硬 土的含水量情况 有无过干过湿 在槽底行走或夯拍 有无振颤现象或空穴声音等 挖掘探查 拉线检查 共41页第2页 1基坑验槽 夯 拍验槽是用木夯 蛙式打夯机或其他施工工具对干燥的基坑进行夯 拍 对潮湿和软土地基不宜夯 拍 以免破坏基底土层 从夯 拍声音判断土中是否存在土洞或墓穴 对可疑迹象 应用轻便勘探仪进一步调查 夯 拍验槽 观察验槽应重点注意柱基 墙角 承重墙下受力较大的部位 仔细观察基底土的结构 孔隙 湿度 含有物等 并与设计勘察资料相比较 确定是否已挖到设计的土层 对于可疑之处应局部下挖检查 共41页第3页 1基坑验槽 2 1 2轻便勘探验槽 轻便勘探验槽是用钎探 轻便动力触探 手摇小螺纹钻 洛阳铲等对地基主要受力层范围的土层进行勘探 或对上述观察 夯或拍发现的异常情况进行探查 基坑底层基土质量钎探检查 共41页第4页 1基坑验槽 钎探验槽 钎探是用锤将钢钎打入坑槽底以下土层内的一定深度 根据锤击次数和入土难易程度来判断土地软硬情况及有无土洞 枯井 墓穴和软弱下卧层核对基槽土质和地下水情况 步骤 1 绘制钎探点布置图2 准备锤和钢钎3 按钎探顺序号进行钎探施工4 要求大钎时用力一致 落锤高度一致5 结束后应从上而下逐步分析钎探情况6 钎探后的孔用砂填实 轻 重型动力触探仪 动力 静力触探一体履带车系统 地基钎探施工现场地基钎探施工现场 共41页第5页 1 3轻便勘探验槽 无法验槽的情况 基槽底面与设计标高相差太大基槽地面坡度较大 高差悬殊槽底有明显的机械车痕 槽底土扰动明显槽底有明显机械开挖 未加人工清除的沟槽 铲齿痕迹现场没有详勘阶段的岩土工程勘察报告或附有结构设计总说明的施工图阶段的图纸 2 2地基加固处理 当结构的荷载较大 地基土质又较软弱 强度不足或压缩性大 不能作为天然地基时 可采取人工加固处理的方法改善地基性质 提高承载力 增加稳定性 减少地基变形和基础埋置深度 第4讲基坑验槽及地基加固处理 2 2 1地基加固的原理 共41页第6页 2 1地基加固的原理 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41页第7页 地基加固原理 地基碾压加固 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 共41页第8页 2 1地基加固的原理 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 2 1地基加固的原理 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 共41页第9页 吹填土的施工现场 淤泥质土湿陷性黄土膨胀土 地基加固处理的综合措施 拟定地基加固处理方案时 应考虑地基与上部结构共同工作的原则 从地基处理 建筑和结构设计 施工方案方面均采取相应措施 绝不能单纯对地基进行处理 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 共41页第10页 2 1地基加固的原理 地基加固处理的方法很多 归纳起来无非是 挖 填 换 夯 压 挤 拌 七个字 2地基加固处理 2 2 2地基加固的方法 当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的要求 而软弱土层的厚度不大时 挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中 最为经济 共41页第11页 挖去厚度不大的软土层 当软土层较厚 承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时 可在软土层上直接回填一定厚度的好土 以提高地基持力层的承载力 减小软土层的承压力 在软土层上回填好土 2 2地基加固的方法 共41页第12页 软土层较厚时 将基础下面一定范围内的软土挖去 代之以人工填筑的垫层作持力层 采用砂石 三合土 矿渣 素土等材料换土的地基分别称为砂石地基 三合土地基 粉煤灰地基 换填法 砂石地基施工 砂石垫层剖面图 2 2地基加固的方法 共41页第13页 二土桩置换法 1散体材料桩砂石桩 石灰桩2胶结掺和料桩水泥粉煤灰碎石桩水泥土桩高压喷射注浆桩 土桩置换法 1 砂和砂石地基 垫层 禁忌1 用干细砂或含泥量大的砂铺设砂地基现象 危害性 干细砂含水量低 孔隙率大 难以振捣 压夯实 含泥量大的砂铺设砂地基 阻塞排水通道 不利于下层地基孔隙水排出 两者都造成地基承载力降低 变形大 防治措施 砂地基宜用颗粒级配良好 质地坚硬的中砂或粗砂 当用细砂应掺加25 30 的粒径20 50mm的卵石 或碎石 但要分布均匀 或掺加一定比例的中 粗砂拌均 在最优含水量下分层铺设 振捣或压 夯实 砂含泥量应小于5 兼作排水地基时 含泥量不得超过3 禁忌2人工级配砂石地基不拌合均匀铺设现象 危害性人工级配砂石地基配合比例是通过试验确定 如不拌合均匀铺设 将使地基中存在不同比例的砂石料 甚至出现砂窝或石子窝 使密实度达不到要求 降低地基承载力 在荷载作用下产生不均匀沉陷 防治措施人工级配砂石料必须按体积比或重量比准确计量 用人工或机械拌合均匀 分层铺填夯 压实 不合要求的部位应挖出 重新拌合均匀 再按要求铺填夯 压密实 禁忌3地基底面标高不一时 不挖成阶梯或斜坡搭接 不采取先深后浅的顺序铺设现象 危害性地基底面标高不同时 采取按原自然边坡不挖成阶梯或斜坡搭接 不按先深后浅的顺序 不分层直接下料铺设 在斜坡面处很难以夯压密实 使斜坡处承载力不足 且易产生滑动 使地基产生不均匀下沉 防治措施地基底面标高不同时 边坡应挖成阶梯形 或平缓斜坡搭接 按先深后浅的顺序分层铺设 搭接处充分夯 压密实 禁忌4局部软弱土层不处理就施工现象 危害性在地基中存在局部软弱土层 不经处理就直接在其上施工砂或砂石地基 将在该部位形成软弱土夹层 降低地基强度 产生不均匀沉降 防治措施将局部软弱土层挖出 基底夯实后分层回填灰土或砂 砂石料 仔细夯压实 如软弱土层为厚度较小的淤泥或淤泥质土 可采取挤淤处理 在软弱土面上填块石 片石等 将其压入以置换和挤出软弱土 再在其上施工砂或砂石地基 禁忌5铺设的地基密实度差现象 危害性地基铺设后 铺填的砂 砂石的干质量密度或贯入度达不到设计要求和施工质量验收规范的规定 造成原因有 砂 石质量不符合要求 砂石级配不良 铺填不分层或分层过厚 导致无法夯 压实 甚至不夯压 铺填时对砂 砂石的含水率控制不当等 从而使地基强度 承载力 降低 地基变形加大 甚至上部建筑物开裂 防治措施级配良好 施工时分段 分层进行 在下层密实度检验合格后 可进行上层施工 每层铺筑厚度和砂 砂石含水率控制不宜超过表中数值 分层厚度可用样桩控制 其中夯实法适用于砂石地基 用砂垫层处理的上海机械学院动力馆 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 提高土壤的密实度和承载力 2 2 2 4夯实法 平板振动夯进行地基夯实冲击夯进行软土压实施工 2 2地基加固的方法 共41页第14页 第11章地基处理 非饱和土的夯实过程 就是土中的气相 空气 被挤出的过程 其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起 是一种较常采用的地基处理方法 它是用起重机械将大吨位夯锤 一般不小于8t 起吊到高处 一般不小于6m 后 自由落下 对土体进行强力夯实 强夯施工中 2 2地基加固的方法 强夯适用于粘性土 湿陷性黄土及人工填土地基的加固 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 共41页第15页 强夯法施工 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 吊起夯锤 自动脱钩装置 起重机配三角架起吊 夯锤下落瞬间 起重机配龙门架起吊 夯坑 2 2地基加固的方法 共41页第16页 夯锤一般重10 25t 大吨位锤通常采用钢板外壳内灌砼 也可用局部钢板浇筑砼组合锤 锤底面积宜按土的性质确定 锤底静压力值可取25 40KPa 夯锤中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 夯锤上气孔 长园柱夯锤短园柱夯锤园锥形夯锤 园柱形夯锤高宽比过大 容易偏锤 要慎用 园锥形夯锤底面积小 会形成很深的夯坑 2 2地基加固的方法 共41页第17页 在夯坑内回填块 碎石 强行夯入并排开软土 形成砂石桩与软土的复合地基 称之为强夯置换 或动力置换 强夯挤淤 强夯置换 2 2地基加固的方法 强夯置换施工碎石被夯入深坑中起出并清理夯锤 共41页第18页 在冲击动能作用下 地面会立即产生沉降 一般夯击一遍后 其夯坑深度可达0 6 1 0m 夯坑底部形成一层超压密硬壳层 承载力可比夯前提高2 3倍 夯击点布置及间距 等边三角形或正方形布置夯击点 工业厂房可根据柱网来布置夯击点 夯距通常为5 15m 2 2 2 5 压 预压法分为 真空预压法和加载预压法预压法也称为排水固结法 排水固结法 在地基中设置沙井 或塑排水板 等竖向排水体 然后进行加载预压 或利用建 构 筑物自身重量分级加载 使土体中的空水排出 逐渐固结 地基沉降 强度提高 可分为准载预压 真空预压 准载真空联合预压 塑料排水板 适用范围 适用于处理淤泥与淤泥质土冲填土等饱和黏性土地基排水板 袋装砂井 排水系统 加压系统 排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的 是在软土地基表面先铺设砂垫层 埋设垂直排水竖井 再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝 薄膜四周埋入土中 通过埋设的排水竖井 用真空装置进行抽气 抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压 使土体内部与排水竖井之间形成压力差 压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出 从而使土体固结 真空预压法 吹填施工 软弱的吹填地基 2 2地基加固的方法 共41页第21页 真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结 又称为负压固结 按照竖向排水体的不同 真空预压法又可分为普通砂井 袋装砂井和塑料排水带 袋装砂井施工袋装砂井施工机械袋装砂井埋设完毕 袋装砂井 2 2地基加固的方法 共41页第22页 真空预压法 堆载预压法 在饱和软土地基上施加荷载后 孔隙水被缓慢排出 孔隙体积随之减少 地基发生固结变形 土体的密实度和强度提高 加载预压 堆载预压法包括加压系统和排水系统 按堆载材料分为自重预压 加载预压和加水预压 按加压程序可分为单级加荷和多级加荷 加水预压 2 2地基加固的方法 共41页第20页 加载预压法 袋装砂井 多孔单一结构型塑料排水板 复合结构塑料排水板 塑料排水板 塑料排水板施工 施工后的塑料排水板 袋装砂井埋设完毕 2 2地基加固的方法 共41页第23页 袋装砂井与排水横管连接 插板机在进行塑料排水带施工 2 2地基加固的方法 塑料排水带埋设完毕 共41页第26页 真空预压法 覆盖封闭膜 真空预压法 排气进行时 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 覆水真空预压法 2 2地基加固的方法 共41页第29页 用带桩靴的工具式桩管打入土中 挤压土壤形成桩孔 拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或石灰 素土 灰土等填充料进行捣实 其原理是挤密土壤 排水固结 提高地基的承载力 俗称 挤密桩 包括碎 砂 石桩 石灰桩 灰土桩 CFG桩等 2 2 2 6深层挤密法 施工完的灰土桩 灰土桩施工现场 2 2地基加固的方法 共41页第30页 CFG桩 CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩 由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔 将碎石 石屑 砂 粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩 CFG桩的适用范围很广 在砂土 粉土 粘土 淤泥质土 杂填土等地基均有大量成功的实例 CFG桩破桩头施工现场 CFG桩施工现场 CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基 2 2地基加固的方法 共41页第31页 又称振冲碎石桩 是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层 在软弱地基中成孔后 再将碎石从桩管投料口处投入桩管内 然后边击实 边上拔桩管 形成密实碎石桩 并与桩间土体形成复合地基 挤密碎石桩 碎石桩施工流程图 边击实 边拔管 碎石桩施工全景 2 2地基加固的方法 共41页第32页 干法振冲碎石桩 底部给料 法国公司 2 2地基加固的方法 振冲碎石桩施工 待验收的碎石桩 共41页第33页 2 2 2 7 拌 水泥搅拌法分为 深层搅拌法和粉体搅拌法适用范围 适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土 粉土 饱和黄土 素填土 粘性土以及无流动地下水的饱和松散土等地基 SMW工法桩 SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺 以多轴型钻掘搅拌机钻掘 在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌 各施工单元之间采取重叠搭接施工 在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材 形成一道具有一定强度和刚度的 连续完整的 无接缝的地下墙体 2 2地基加固的方法 共41页第35页 清除钻头上的余泥 形成一道地下连续墙 型钢补强材 导沟 三轴型钻掘搅拌机 水泥浆液