(桩基础工程)补充内容地基处理与加固

第二章桩基础工程建筑工程技术专业目前一页\总数五十八页\编于十六点万丈高楼平地起，基础作为建筑物的最下面部分，承受着建筑物的全部荷载，并将这些荷载传递给地基。载荷较小的建筑物，一般采用天然地基。随着我国高层建筑的普及，深基础被广泛用于建筑施工中。

思考：

（1）基础的形式有哪些？

（2）如何进行基础施工？

引例

知识点：

建筑物荷载较小，建筑层数低，土质条件好，多采用浅基础。浅基础造价低，施工简便，常用的形式有扩展基础、筏板基础、杯形基础、箱形基础等。

当浅层土层的地基承载力无法满足上部结构传来的荷载要求时，常采用深基础，深基础的常见形式有：桩基础、深井基础、地下连续墙等.建筑工程技术专业目前二页\总数五十八页\编于十六点本章学习内容建筑工程技术专业目前三页\总数五十八页\编于十六点学习目标1.了解地基加固的方法2.熟悉桩基础施工机械3.掌握现浇钢筋混凝土柱下独立基础的施工工艺4.掌握预制管桩基础施工工艺能对常规基础施工进行技术交底；会编制常规桩基础施工方案；会判定桩基础施工质量的好坏；能组织基础验收；能针对地基与基础工程施工现场可能发生的安全事故采取应对措施。建筑工程技术专业目前四页\总数五十八页\编于十六点学习重、难点学习重点：1.现浇钢筋混凝土柱下独立基础施工工艺2.预制钢筋混凝土管桩基础施工工艺学习难点：1.编制预制钢筋混凝土管桩基础施工方案建筑工程技术专业目前五页\总数五十八页\编于十六点第11讲：（补充1）地基处理与加固本讲讲授目的：介绍建筑工程等领域中各种常用的和最新的地基处理技术的施工工艺方法，提高学生解决工程实际问题的能力。建筑工程技术专业目前六页\总数五十八页\编于十六点思考提问：建筑工程技术专业目前七页\总数五十八页\编于十六点本讲讲授内容一、典型案例二、特殊土分类与地基三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前八页\总数五十八页\编于十六点一、典型案例比萨斜塔(LeaningTowerofPisa)意大利比萨斜塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部，高度29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，1272年复工，经6年时间建完第7层，高48m，再次停工中断82年。1360年再次复工，至1370年竣工，前后历经近200年。该塔共8层，高55m，全塔总荷重145MN，相应的地基平均压力约为50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉降差1.8m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5度，成为危险建筑。

建筑工程技术专业目前九页\总数五十八页\编于十六点比萨斜塔(LeaningTowerofPisa)建筑工程技术专业目前十页\总数五十八页\编于十六点苏州虎丘塔苏州虎丘塔建于公元959－961年，为七级八角形砖塔，塔底直径1366m，塔身高47.5m,塔重63000kN。1978年，塔顶位移2.3m,塔的重心偏离基础轴线0.924m。1978年6月开始对地基加固，1983年5月完成，地基沉降趋于稳定。建筑工程技术专业目前十一页\总数五十八页\编于十六点加拿大特朗斯康谷仓（TransconaGrainElevator）加拿大Transcona谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m,高31.00m。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。谷仓1911年动工，1913年秋完成。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重的42.5%。1913年9月装谷物，至31822m3时，发现谷仓1小时内沉降达30.5cm，并向西倾斜，24小时后倾倒，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，倾斜27度。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒仓却安然无恙，后用388个50t千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降4m。事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻近建筑地基352kPa的承载力，事后1952年的勘察试验与计算表明，基础下埋藏有厚达16m的软粘土层，该地基的实际承载力为193.8～276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。建筑工程技术专业目前十二页\总数五十八页\编于十六点加拿大特朗斯康谷仓（TransconaGrainElevator）建筑工程技术专业目前十三页\总数五十八页\编于十六点其余案例加拿大某容量为2500t的饲料筒仓，建于粘土地基上。在首次使用时，填料太快，由于地基土层尚未充分固结，地基发生破坏。墨西哥城某建筑，可清晰地看见其发生的沉降及不均匀沉降。该地基土层为深厚的湖相沉积层，天然含水量高达650％，液限500％，塑性指数350，孔隙比15，具有极高的压缩性。砂土液化造成建筑物严重倾斜或倾倒。建筑工程技术专业目前十四页\总数五十八页\编于十六点特殊土：指特殊土（膨胀土、湿陷性黄土、红粘土、多年冻土等）地基、山区地基以及地震区地基等。二、特殊土分类与地基目前十五页\总数五十八页\编于十六点1.膨胀土膨胀土是土中粘粒成分主要有亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘土。二、特殊土分类与地基目前十六页\总数五十八页\编于十六点膨胀土危害◆危害：膨胀土通常强度较高、压缩性低目前十七页\总数五十八页\编于十六点膨胀土对建筑物的危害膨胀土对建筑物的损坏，主要由有不均匀变形所引起。当最大胀缩变形超过1.5cm,就会引起墙体开裂。房屋开裂的特点以低层砖木结构民房最为严重；目前十八页\总数五十八页\编于十六点膨胀土胀缩变形的主要内外因素内因：①矿物及化学成分：膨胀土中含大量蒙特土和伊利土，亲水性强，胀缩变形大②粘土颗粒含量③土的密度④含水量⑤土的结构外因：①气候条件②地形外貌③周围树木④日照程度目前十九页\总数五十八页\编于十六点膨胀土地区建筑工程措施（1）建筑措施建筑体型应力求简单；屋面排水宜采用外排水；散水设计要求；室内地面设计；（2）结构措施基础形式；承重砌体结构；设置圈梁；设置构造柱；目前二十页\总数五十八页\编于十六点膨胀土地基处理根据土的胀缩等级、当地材料及施工工艺等，进行综合技术经济比较后确定处理方法，常用换土、砂石垫层与土性改良（美国用石灰浆灌入法加固膨胀土地基）等方法。必要时采用桩基础。此外，在施工中宜采用分段快速作业法，防止基坑（槽）暴晒或泡水，验槽后，应及时浇混凝土垫层。当基础施工出地面后，基坑应及时分层回填完毕。目前二十一页\总数五十八页\编于十六点2.湿陷性黄土地基黄土在一定压力下受水浸湿后，结构迅速破坏，并产生显著的附加沉陷，具有这种性质的黄土称为湿陷性黄土。特性：湿陷性黄土具有与一般粘性土不同的特性，主要是具有大孔隙和湿陷性。二、特殊土分类与地基目前二十二页\总数五十八页\编于十六点黄土湿陷性的原因：★外因：主要为建筑物本身的上下水道漏水、大量降雨渗入地下，以及附近修建水库、渠道蓄水渗漏，引起黄土的湿陷。★内因：黄土没有层理，有肉眼可见大孔隙；黄土中含有大量多种可溶盐，受水浸湿后被溶化，途中胶结力大为减弱，导致土粒变形。黄土为欠压密土，薄膜水增厚，在压密过程中起润滑作用建筑工程技术专业目前二十三页\总数五十八页\编于十六点

湿陷性黄土地基处理当湿陷性黄土地基的压缩变形、湿陷变形或强度不能满足设计要求时，应针对不同的土质条件和建筑物的类别，采取相应的措施。目前二十四页\总数五十八页\编于十六点

建筑工程的设计措施＊地基处理措施：消除地基的全部或部分湿陷量；或采用深基础、桩基础穿透全部湿陷性土层。＊结构措施：减小建筑物的不均匀沉降，或使结构适应地基的变形。目前二十五页\总数五十八页\编于十六点在建筑物布置、场地排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料和接口等方面，应采取措施防止雨水或生产、生活用水的渗漏。在检漏防水措施的基础上，应提高防水地面、排水沟、检漏井等设施的材料标准，如增设卷材防水层，采用钢筋混凝土排水沟等。

防水措施目前二十六页\总数五十八页\编于十六点湿陷性黄土地基常用的处理方法名称适用范围一般可处理(或穿透)基底下的湿陷性土层的厚度（m）垫层法地下水位以上，局部或整片处理1~3夯实法强夯Sr<60%的湿陷性换土，局部或整片处理3~6重夯1~2挤密法地下水位以上，局部或整片处理5~15桩基础基础荷载大，有可靠的持力层《30化学加固法一般用于加固地下水位以上的已有建筑物地基可消除地面下6m以下全部土层的湿陷性目前二十七页\总数五十八页\编于十六点3.红粘土地基颜色：褐红、紫红、棕红及黄褐色。土层厚度：因受基岩起伏影响，往往在水平距离仅1米，厚度突变达4~5米，极不均匀。状态与裂隙：沿深度状态上部硬，下部软。因胀缩交替变化，裂隙发育，破坏了土体的完整性。位于斜坡、陡坎上的竖向裂隙，可能形成滑坡。二、特殊土分类与地基目前二十八页\总数五十八页\编于十六点红粘土地基的评价1、红粘土的表层，通常呈坚硬-硬塑状态，强度高，压缩性低，可充分利用表层红粘土作为天然地基持力层。2、红粘土的底层，接近下卧基岩面附近尤其在基岩面低洼处，因地下水积聚，常呈软塑或流塑状态，该处红粘土强度较低，压缩性较高，为不良地基。3、红粘土下卧基岩起伏不平并存在软弱土层，容易引起地基不均匀沉降。目前二十九页\总数五十八页\编于十六点4.冻土地基建筑物冻害的防治措施1、换填法2、保温法3、排水隔水法4、结构措施1）、采用深基础，埋于当地冻深以下；2）、锚固式基础，深桩基础与扩大基础；3）、回避式基础：包括架空法、埋入法、隔离法。二、特殊土分类与地基目前三十页\总数五十八页\编于十六点地基处理的对象软弱土地基工程特性特殊土的工程特性地基处理的目的地基处理的原则基本知识三、常见地基处理与加固目前三十一页\总数五十八页\编于十六点地基处理的对象：软弱地基和特殊土地基。软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其它高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。

特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基

三、常见地基处理与加固目前三十二页\总数五十八页\编于十六点软弱土地基工程特性（微观特性）：物理力学特性软土的天然孔隙比大：e>1天然含水量高：w≥wl压缩系数高渗透系数小抗剪强度低灵敏度高具有明显的流变性三、常见地基处理与加固目前三十三页\总数五十八页\编于十六点软弱土地基工程特性（宏观特性）：工程特性软土地基的地基承载力低建筑物沉降历时长建筑物的沉降和差异沉降较大三、常见地基处理与加固目前三十四页\总数五十八页\编于十六点特殊土的工程特性：软土的特征：高含水量和高孔隙性、渗透性弱、压缩性高、抗剪强度低、较显著的触变性和蠕变性。湿陷性黄土特征：在干燥时具有较高的强度，而遇水后即使在其自重作用下也会发生剧烈而大量的沉陷(称为湿陷性)。红粘土的特征：天然含水量和孔隙比很大，高塑性、但其强度高、压缩性低，不具有湿陷性，工程性能良好。膨胀土的特性：粘粒含量多、含水量小、孔隙比小、膨胀率大三、常见地基处理与加固目前三十五页\总数五十八页\编于十六点

基于软土地基和特殊土的上述工程特性，所以在该类地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。因此在软土地基上建造建筑物，要求对软土地基进行处理。三、常见地基处理与加固目前三十六页\总数五十八页\编于十六点地基处理的目的地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件，主要有：

1.改善剪切特

2.改善压缩特性

3.改善透水特性

4.改善动力特性

5.改善特殊土的不良地基特性

三、常见地基处理与加固目前三十七页\总数五十八页\编于十六点

水平向增强体复合地基主要包括由各种加筋材料，如土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基。竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。

地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。复合地基

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。

三、常见地基处理与加固目前三十八页\总数五十八页\编于十六点桩体如按成桩所采用的材料可分为：散体土类桩——如碎石桩、砂桩等；水泥土类桩——如水泥土搅拌桩、旋喷桩等；混凝土类桩——树根桩、CFG桩等。桩体如按成桩后的桩体的强度（或刚度）可分为柔性桩——散体土类桩属于此类桩；半刚性桩——水泥土类桩；刚性桩——混凝土类桩。三、常见地基处理与加固目前三十九页\总数五十八页\编于十六点地基处理的原则：

技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。三、常见地基处理与加固目前四十页\总数五十八页\编于十六点地基处理分类建筑工程技术专业目前四十一页\总数五十八页\编于十六点案例工程概况加固机理及处理方法地基处理效果三、常见地基处理与加固目前四十二页\总数五十八页\编于十六点工程概况浙江省金华市某宿舍楼，建筑在冲填土的暗浜范围内，通过勘察表明，场地内有一池塘，塘底淤泥未挖除，冲填龄期达45年以上并且处于欠固结状态，地基承载力标准值在60-80kPa，往往在较低的压力下，地基就产生较大的下沉，使沉降长期不能稳定。三、常见地基处理与加固目前四十三页\总数五十八页\编于十六点加固机理及处理方法换填法基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。三、常见地基处理与加固目前四十四页\总数五十八页\编于十六点地基处理方案及效果

采用砂垫层对该软弱地基进行处理。砂采用中、粗砂，卵石的含量大约为10左右，每回夯填30cm厚，采用蛙式夯，撼砂深度为100cm，竣工后沉降量为7.5cm，地基承载力大大提高，经测试可达106.3kPa，大于设计值100kPa，满足工程要求。工程完成后两年内沉降量在10~12cm内，效果良好。三、常见地基处理与加固目前四十五页\总数五十八页\编于十六点应用推广

换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。换土垫层按其回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。三、常见地基处理与加固目前四十六页\总数五十八页\编于十六点换土垫层法(换填法)将基础底面的软弱土层挖去质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并予以分层压实可以将上部荷载扩散至下面的下卧层作用三、常见地基处理与加固目前四十七页\总数五十八页\编于十六点1.换土垫层法的作用1、提高地基承载力2、减少沉降量3、加速软弱土层的排水固结4、消除湿陷性黄土的湿陷性5、消除膨胀土的胀缩作用6、防止冻胀（一）换土垫层法的作用及适用范围三、常见地基处理与加固目前四十八页\总数五十八页\编于十六点2.换土垫层法的适用范围换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理，多用于多层或低层建筑的条形基础、独立基础、地坪、料场及道路工程。三、常见地基处理与加固一方面要满足基础底面应力扩散的要求垫层的宽度另一方面应防止垫层向两边挤动目前四十九页\总数五十八页\编于十六点常用的计算方法是扩散角法，一般可根据当地经验确定或按下式计算垫层材料：（1）砂石：应为级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入碎石或卵石，最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性的黄土地基，不得选用砂石等透水材料。三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前五十页\总数五十八页\编于十六点垫层材料（2）粉质黏土：土料中有机质含有量不得超过5%。不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不得大于50mm。用于湿陷性黄土地基的素土垫层，土层中不得夹有砖、瓦和石块三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前五十一页\总数五十八页\编于十六点垫层材料(3）灰土：体积配合比宜为2：8或3：7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂土，不得含有松软杂质，并应过筛，其粒径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其粒径不得大于5mm。（4）工业废渣：应质地坚硬、性能稳定和无腐蚀性，最大粒径及级配通过实验确定。

三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前五十二页\总数五十八页\编于十六点施工要点：

(1)机械碾压法

机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大的工程。

三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前五十三页\总数五十八页\编于十六点(2)重锤夯实法

重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。重锤夯实法的主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，吊车的起重能力一般应大于锤重的三倍。采用脱钩夯锤时，起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。夯锤宜采用圆台形，锤重宜大于2t，锤底面单位静压力宜为15～20kPa。夯锤落距宜大于4m。三、常见地基处理与加固建筑工程技术专业目前五十四页\总数五十八页\编于十六点(3)平板振动法

平板振动法是使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种方法。

振动