建筑工程地基处理与基础工程

本章重点：地基加固的原理钢筋混凝土预制桩、沉管灌注桩的施工打桩的质量控制灌注桩产生质量事故的原因及预防、处理方法第二章地基处理与基础工程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。2.1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。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。

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

“换”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1.2～2.0m。

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。重锤夯夯实地地基1.2起重机机有摩擦擦式卷卷扬机机的履履式起起重机机打桩机机悬臂式式桅杆杆起重重机龙门式式起重重机重锤夯夯实地地基1.3施工要要点1）最优优含水水量＝＝塑限限含水水量±2％现场简简易测测定：：以手捏捏紧后后，松松手土土不散散，易易变形形而不不挤出出，抛抛在地地上即即呈碎碎裂为为合适适2）夯打顺顺序：：大面积积基坑坑或条条形基基槽内内：一夯挨挨一夯夯独立柱柱基础础基坑坑内：：先周边边后中中间或或先外外后里里的跳跳打法法先周边边后中中间先外后后里独立柱柱基础础基坑坑内夯夯打顺顺序（二））强夯夯地基基强夯法法是用用起重重机械械将8-40t的夯锤锤吊起起，从从6-30m的高处处自由由下落落，对对土体体进行行强力力夯实实的地地基加加固方方法。。强夯法法与重重锤夯夯实法法的区别：强夯夯法属属于高能量量夯击击，是用用巨大大的冲冲击能能，使使土中中出现现冲击击波和和很大大的应应力，，迫使使土颗颗粒重重新排排列，，排除除孔隙隙中的的气和和水，，从而而提高高地基基强度度，降降低其其压缩缩性。。强夯地地基适用范范围：碎石石土、、砂土土、粘粘性土土、湿湿陷性性黄土土及杂杂填土土地基基的深深层加加固。。优点：：地基经经强夯夯加固固后，，承载载能力力可以以提高高2-5倍，压压缩性性可降降低200-1000%。是一一种效效果好好、速速度快快、节节省材材料、、施工工简便便的地地基加加固方方法。。缺点：：是施工工时噪音和和振动动很大，，离建建筑物物小于于10m时，应应挖防防震沟沟，沟沟深要要超过过建筑筑物基基础深深。强夯地地基1.机具设设备1.1夯锤：：夯锤重重：8-40t材料：：首选铸钢或或铸铁铁，次选钢板外外壳内内浇筑筑钢筋筋混凝凝土。夯锤底底面：：圆形（（常用用）或或方形形锤的底底面积积大小小：取决于于表面面土质质，对砂土土一般般为2-4m2，粘性土土为3-4m2，淤泥质质土为为4-6m2。夯锤中中宜设设置若若干个个上下下贯通通的气孔，以减减少夯夯击时时空气气阻力力。强夯地地基1.2起重机机：一般采采用自行式式起重重机。起重重能力力取大大于1.5倍锤重重，并并需设设安全全装置置，防防止夯夯击时时臂杆杆后仰仰。1.3脱钩装装置：：五、““压””利用压压路机机、羊羊足碾碾、轮轮胎碾碾等机机械压压地基基土壤壤，使使地基基压实排排水固固结。也可可采用用预压压固结结法，，即先先在地地基范范围的的地面面上，，堆置置重物物预压压一段段时间间，使使地基基压密密，以以提高高承载载力，，减少少沉降降量。。注意意要形形成良良好的的排水水系统统。主要方方法：：砂井井堆载载预压压法、、袋袋袋砂井井堆载载预压压法、、塑料料排水水带堆堆载预预压法法和真真空预预压法法。六、““挤””就是先先用带带桩靴靴的工工具式式桩管管打入入土中中，挤挤压土土壤形形成桩桩孔，，然后后拔出出桩管管，再再在桩桩孔中中灌人人砂石石或石石灰、、素土土、灰灰土等等填充充料进进行捣捣实，，或者者随着着填充充料的的灌入入逐渐渐拔出出桩管管。适用于松软软饱和和地基基，其其原理理就是是挤密密土壤壤，排排水固固结，，以提提高地地基的的承载载力，，所以以也叫叫挤密密桩。。七、““拌””利用高高压射射流切切削土土壤，，旋喷喷浆液液（水水泥浆浆、水水玻璃璃、丙丙凝等等），，搅拌拌浆土土，使使浆液液和土土壤混混合，，凝结结成坚坚硬的的柱体体或土土壁。。方法：：旋喷法法和深层搅搅拌法法深层搅搅拌水水泥粉粉喷桩桩施工工近年来来新兴兴起了了深层层搅拌拌水泥泥粉喷喷桩（（简称称粉喷桩桩），可可作为为软土土地基基改良良加固固方法法和重重力式式支护护结构构。施工时时，以以钻头头在桩桩位搅搅拌后后将水泥干干粉用压缩缩空气气输入入到软软土中中，强强行拌拌合，，使其其充分分吸收收地下下水并并与地地基土土发生生理化化反应应，形形成具具有水水稳定定性、、整体体性和和一定定强度度的柱柱状体体，同同时桩桩间土土得到到改善善，从从而满满足建建筑基基础的的设计计要求求。其桩径径一般般为500、600、700mm，桩长可达18m。第二节桩桩基施工1.土木工程中中什么情况况下需采用用桩基础？深部土层软弱，或建（构构）筑物的的上部荷载较大，而且且是对沉降有严格要求求的高层建建筑、地下下建筑以及及桥梁基础础等，则需需采用深基基础。桩基基础是一种种常用的深基础形式。墩基础，沉沉井基础，，沉箱基础础和地下连连续墙。2.桩基础组成成：由桩和和桩顶承台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筋砼桩复合地基桩桩按制作方法分预制桩现浇桩人工成孔灌灌注桩机械成孔灌灌注桩摩擦桩端承摩擦桩桩摩擦端承桩桩端承桩木桩钢桩钻孔灌注桩桩冲孔灌注桩桩挖孔灌注桩桩沉管灌注桩桩爆扩桩3.桩的类型2.2.1钢筋混凝土土预制桩特点：能承受较较大的荷载载、坚固耐耐久、施工工速度快,对周围环境境影响较大大。分类：实心桩：方方桩尺寸寸200×200mm－500×500mm长度：27m以内管桩：空心心圆桩直直径：400－500mm施工程序：预制、运运输、堆放放、沉桩。。1.桩的预制制作方法:并列法、间间隔法、重叠法、翻模法等等对于重叠法法重叠层数数不宜超过过四层,层与层之间间应涂刷隔隔离剂，上上层桩或临临桩的灌筑筑,应在下层桩桩或临桩混混凝土达到到设计强度度30%以后方可进进行.注意事项：：钢筋混凝土土预制桩的的钢筋骨架架的主筋的的连接宜采采用对焊,接头应错开开，桩尖用用钢制.钢骨架的偏偏差应符合合有关规定定，混凝土土宜采用机机械搅拌,机械振捣,由桩顶向桩桩尖连续浇浇筑捣实,一次完成,严禁中断钢筋混凝土土预制桩制制作－钢筋筋、模板施施工钢筋混凝土土预制桩制制作－混凝凝土浇筑2.桩的起吊当桩的砼达达到设计强强度的70%方可起吊，，桩吊点位置置的确定（原则：弯弯矩最小））3.桩的运输当桩的砼达达到设计强强度100%方可运输打桩前，桩桩从制作处处运到现场场前以备打打桩，并应应根据打桩桩顺序随打打随运以避免二次搬搬运。桩的运输方方式，在运运距不大时时，可用起重机吊运；当运运距较大时时，可采用用轻便轨道小小平台车运输。4.桩的堆放桩堆放时，，地面必须须平整、坚坚实，垫木间距应根据吊点确定，各层层垫木应位位于同一垂垂直线上，，最下层垫垫木应适当当加宽，堆堆放层数不不宜超过4层。不同规格格的桩，应应分别堆放放。预制桩沉桩桩施工预制桩沉桩桩施工方法法：1、锤击法2、静力压桩桩3、振动法4、水冲法锤击沉桩也也称打入桩桩，是利用用桩锤下落落产生的冲冲击能量将将桩沉入土土中，锤击击沉桩是混混凝土预制制桩最常用用的沉桩方方法。优点：该法施工速速度快，机机械化程度度高，适应应范围广，，现场文明明程度高。。缺点：施工时有噪噪音污染和和振动，对对于城市中中心和夜间间施工有所所限制（一）锤击击法打桩设备包包括桩锤、、桩架和动动力装置。。（1）桩锤桩锤是对桩桩施加冲击击，将桩打打入土中的的主要机具具。桩锤主主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用用最多的是是柴油锤。用锤击沉桩桩时，力求求采用“重锤轻击”。1、锤击法施施工机械设设备（2）桩架桩架是支持持桩身和桩桩锤，在打打桩过程中中引导桩的的方向，并并保证桩捶捶能沿着所所要求方向向冲击的打打桩设备。。常用的桩架架：多功能桩架架；履带式桩架架。1、锤击法施施工机械设设备①多功能能桩架：沿沿轨道行驶驶，可作360°回转优点：可适应各种种预制桩，，也可用于于灌注桩施施工缺点：是机构较庞庞大，现场场组装和拆拆迁比较麻麻烦②履带式式桩架：以以履带式起起重机为底底盘，增加加立柱和斜撑用以打桩。。优点：性能比多能能桩架灵活活，移动方方便，可适适应各种预预制桩施工工，目前应应用最多。。1、锤击法施施工机械设设备多功能桩架架履带式桩架架（3）动力装置置动力装置的的配置取决决于所选的的桩锤，包括起动桩桩锤用的动动力设施。当选用蒸蒸汽锤时，，则需配备备蒸汽锅炉炉和卷扬机机。1、锤击法施施工机械设设备打桩前应做做好下列准准备工作：：清除妨碍碍施工的地地上和地下下的障碍物物；平整施施工场地；；定位放线线；设置供供电、供水水系统；安安装打桩机机等。桩基轴线的的定位点及及水准点，，应设置在在不受打桩桩影响的地地点，水准点设置不少于于2个。在施工过过程中可据据此检查桩桩位的偏差差以及桩的的入土深度度。2、打桩前的的准备工作作1、确定打桩桩顺序的原原因土体挤密，，偏移变变位浮桩桩2、什么时候候尤需确定定打桩顺序序当桩的中心心距小于4倍桩径时，，打桩顺序序尤为重要要3、打桩顺序序由一侧向单单一方向进进行，自中中间向两个个方向对称称进行，，自中间向向四周进行行3、打桩顺序序的确定由一侧向单单一方向进进行自中间向四四周进行自中间向两两个方向对对称进行3、打桩顺序序的确定打桩质量包包括两个方方面的内容:一是能否满满足贯入度或标标高的设计要求求；二是打入后后的偏差是否在施工工及验收规规范允许范范围以内。。摩擦桩的入入土深度控控制：以标高为主主，最后贯贯入度作为为参考端承桩的入入土深度控控制：以最后贯入入度为主，，标高作为为参考4、打桩的质质量控制打入预制桩桩－第一节节桩体打入预制桩桩－电焊接接桩打入预制桩桩－末节桩桩体1）打桩时，，引起桩区区及附近地地区的土体体隆起和水水平位移，，邻桩相互互挤压导致致桩位偏移移。2）如在已有有建筑群中中施工，打打桩还会引引起临近已已有地下管管线、地面面交通道路路和建筑物物的损坏和和不安全。。5、打桩的公公害措施：挖防振沟、、砂井排水水（或塑料料排水板排排水）、预预钻孔取土土打桩、采采取合理打打桩顺序、、控制打桩桩速度等。。5、打桩的公公害（二）静力力压桩静力压桩是是利用静压压力将桩压压入土中，，施工中虽虽然仍然存存在挤土效效应，但没没有振动和和噪音，适适用于软弱弱土层和邻邻近有怕振振动的建（（构）筑物物的情况。。静力压桩机机有机械式式和液压式式之分，目目前使用的的多为液压压式静力压压桩机，压压力可达5000kN。静力压桩机机（三）振动动法沉桩振动法是利利用振动锤锤沉桩，将将桩与振动动锤连接在在一起，振振动锤产生生的振动力力通过桩身身带动土体体振动，使使土体的内内摩擦角减减小、强度度降低而将将桩沉入土土中。该方方法在砂土中施工效率率较高。振动锤1—振动器；2—弹簧3—竖轴；4—横梁；5—起重环；6—吸振；（四）水冲冲法沉桩（（射水沉桩桩）射水沉桩方方法往往与与锤击（或或振动）法法同时使用用，具体选选择应视土土质情况而而定。必须注意，，不论采取取任何射水水施工方法法，在沉入入最后阶段段1~1.5m至设计标高高时，应停停止射水，，用锤击或振动动沉入至设计计深度，以以保证桩的的承载力。。2.2.2钢筋混凝土土灌注桩何谓灌注桩桩就地成孔安安放放钢筋笼灌灌注混凝土土根据成孔工工艺不同，，分为干作业成孔孔的灌注桩桩泥浆护壁成成孔的灌注注桩套管成孔的的灌注桩爆扩成孔的的灌注桩等等灌注桩能适适应各种地地层的变化化，无需接接桩，施工工时无振动动、无挤土土、噪音小小，宜在建建筑物密集集地区使用用。但其操作要要求严格，，施工后需需较长的养养护期方可可承受荷载载，成孔时时有大量土土渣或泥浆浆排出灌注桩的特特点1）干作业成孔孔灌注桩2）泥浆护壁成成孔灌注桩桩3）套管成孔灌灌注桩4）爆扩成孔灌灌注桩5）挖孔灌注注桩灌注桩的分分类（根据成孔孔工艺的不不同）干作业成孔孔灌注桩干作业成孔孔灌注桩适适用于地下水位较较低、在成孔深深度内无地地下水的土土质，勿需需护壁可直直接取土成成孔。目前常用用螺旋钻机机成孔，亦亦有用洛阳铲成孔的。。步履式螺螺旋钻机机1螺旋钻机机2、洛阳铲铲洛阳铲是是100多年前由由洛阳的的盗墓贼发明的。。目前，洛阳铲已不再是是考古界界的专有有工具，，在建筑筑、公路路、铁路路、矿山山等领域域里都发发挥了重重要作用用。特别别是在地地基灌桩桩和地质质勘探等等方面，，洛阳铲铲已是必必不可少少的工具具。泥浆护壁壁成孔灌灌注桩泥浆护壁壁成孔是用成孔孔机械成成孔，在在成孔过过程中由由泥浆保保护孔壁壁并排出出土渣。。适用范围围：不论地下下水位高高或低的的土层皆皆适用。。多用于于含水量量高的软软土地区区。泥浆作用用：具有保护护孔壁、、防止塌塌孔、排排出土渣渣以及冷冷却与润润滑钻头头的作用用。泥浆浆一般需需专门配制制，当在粘土中成孔时时，也可可用孔内内钻渣原原土自造造泥浆泥浆护壁壁成孔灌灌注桩成孔机械械有1）回转钻钻机2）潜水钻钻机3）冲击钻钻其中以回回转钻机机应用最最多。回转钻机机成孔1）回转钻钻机成孔孔工作原理理：动力装置置回回转装装置转动动钻钻杆转转动由由钻钻头切削削土壤（（切削形成成的土渣渣，通过过泥浆循循环排出出桩孔）分类：正循环回回转钻机机反循环回回转钻机机：携带土渣渣量较大大（对孔孔深大于于30m的端承型型桩，宜宜采用反反循环））回转钻机机成孔施施工过程程埋设护筒筒钻孔第一次清清孔吊放钢筋筋笼第二次清清孔灌注混凝凝土钻孔灌注注桩-护筒埋设设钻孔灌注注桩－钻钻孔钻孔灌注注桩-钢筋笼吊吊装钻孔灌注注桩－混混凝土浇浇筑钻孔灌注注桩-泥浆运输输车辆潜水钻机机成孔2）潜水钻钻机成孔孔潜水钻机机是一种种旋转式式钻孔机机械，其其动力、、变速机机构和钻钻头连在在一起，，加以密密封，因因而可以以下放至至孔中地地下水位位以下进进行切削削土壤成成孔。用用正循环环工艺输输入泥浆浆，进行行护壁和和将钻下下的土渣渣排出孔孔外潜水钻机机成孔，，亦需先先埋设护护筒，其其他施工工过程皆皆与回转转钻机成成孔相似似。潜水钻机机冲击钻成成孔3）冲击钻成成孔冲击钻主主要用于于在岩土层中成孔，，成孔时时将冲锥锥式钻头头提升一一定高度度后以自自由下落落的冲击击力来破破碎岩层层，然后后用掏渣筒来掏取孔孔内的渣渣浆还有一种种冲抓锥，锥头内内有重铁铁块和活活动抓片片，下落落时松开开卷扬机机刹车，，抓片张张开，锥锥头自由由下落冲冲入土中中，然后后开动卷卷扬机拉拉升锥头头，此时时抓片闭闭合抓土土，将冲冲抓锥整整体提升升至地面面卸土，，依次循循环成孔孔。冲击钻机冲抓锥套管成孔孔灌注桩套管成孔孔灌注桩是是利用锤击打桩桩法和振动打桩桩法，将带有有桩靴的的钢套管沉入土中中，然后后灌注混混凝土并并拔管而而成。分类：1）锤击灌灌注桩2）振动灌灌注桩锤击灌注注桩适用范围围：一般粘性性土、淤淤泥质土土、砂土土和人工工填土地地基。施工过程程：就位、沉沉套管、、开始灌灌注混凝凝土、下下钢筋骨骨架继续续浇注混混凝土、、拔管成成型。复打扩大大灌注桩桩混凝土桩桩靴（桩桩尖）振动灌注注桩振动灌注注桩利用用激振器器或振动动冲击锤锤沉管。。激振器器又称振振动锤，，由电动动机带动动装有偏偏心块的的轴旋转转而产生生振动。。适用范围围：除宜用于于一般粘粘性土、、淤泥质质土、砂砂土和人人工填土土地基，，还适用于稍稍密及中中密的碎碎石土地地基振动灌注注桩施工工方法单打法、、反插法法、复打打法套管成孔孔灌注桩桩常出现现的质量量问题及及处理1、断桩：：原因：桩距过近近，打邻邻近桩时时受挤压压；或因因混凝土土终凝不不久就受受振动和和外力作作用所造造成。处理：桩距>3.5倍桩径。。如不能满满足时，，则应采采用跳打法或相隔一一定技术术间歇时间后再再打邻近近的桩套管成孔孔灌注桩桩常出现现的质量量问题及及处理2、缩颈：：是指桩身身某处桩桩径缩减减，小于于设计断断面。原因:是在含水水率很高高的软土土层中沉沉管时，，土受挤挤压产生生很高的的空隙水水压，拔拔管后挤挤向新灌灌的混凝凝土，造造成缩颈颈。处理：施工时应应严格控控制拔管管速度，，并使桩桩管内保保持不少少于2m高的混凝凝土，以以保证有有足够的的扩散压压力，使使混凝土土出管压压力扩散散正常。套管成孔孔灌注桩桩常出现现的质量量问题及及处理3、吊脚桩桩：是指