第三章 建筑施工技术 地基处理与基础施工.ppt

1、,地基处理与基础施工,第一节 地基处理,基础建筑物与土壤直接接触的部分，是建筑物的重要组成部分,是地面以下的承重构件，它承受着建筑物的上部荷载，并将这些荷载传给地基。,地基支承基础的的土体或岩体，不是建筑物的组成 部分。,地基与基础的区别？,地基失稳,流沙,地基强度不够失事的谷仓,加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。,上海莲花河畔楼房倒塌事故,2009年6月上海莲花河畔13层在建楼房倒塌,事故示意图,事故示意图,浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故,2005

2、年5月9日上午7时10分，浙江萧甬铁路余姚西至驿亭区间，由于地方一砖瓦厂取土，造成铁路地基土体移位，路堤发生整体下沉事故,150米左右的铁轨已经全部悬空，路基塌陷了10多米。在铁轨南面，15米高的路堤整体下沉，沿路的绿化带和路堤下的马路往南位移了至少5米。马路约两百米左右路段下沉超过1米，缝隙超过半米。,事故原因为一砖瓦厂取土，造成铁路地基土体移位，路堤发生整体下沉。地方相关部门说，事故地段地处软土地基，地质情况比较复杂，事故原因有待进一步调查确定。 地基处理措施:先修因移位而塌陷的公路，再通过公路运石方，把下陷后悬空的铁路填平，同时稳固拱起来的流泥土，保证土层不再流动。,1、 地基加固的原理

3、,原理：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。,地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固.,“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 。,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。,2、地基处理的目的,坚

4、实稳定的建筑地基 在可靠地基上建造的基础,3、地基处理的对象, 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。, 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。,吹填土的施工现场,淤泥质土 湿陷性黄土 膨胀土,（3）古墓、坑穴的处理,将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。 常用回填材料：砂、砂砾石、天然土、37或28的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm。 软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成12踏步与两端

5、相接。,（4）砖井、枯井、土井的处理,当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用28或37灰土分层回填夯实至槽底。,4、地基处理的方法,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。,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。,挖去厚度不大的软土层,1、“挖”,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

6、土层的承压力。,在软土层上回填好土,2、“填 ”,换填法：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。,3、“换”,预压法排水固结法：利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间,使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。,4、“压”,砂井堆载预压法,加载预压,加水预压,真空预压法排气进行时,5、“夯”,夯实法：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。,平板振动夯进行地

7、基夯实 冲击夯进行软土压实施工,强夯法施工,强夯法,6、“拌”,深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达812m。 施工过程：定位沉入到底部喷浆搅拌（上升）重复搅拌（下沉）重复搅拌（上升）完毕,水泥土搅拌法分为深层搅拌法和粉体喷搅拌法,7、“挤”,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。,深层挤密法

8、,振冲法,第二节 浅基础施工,钢筋混凝土材料筑造的基础。与刚性基础相比较，也称为“柔性基础”。,柔性基础,特点,抗弯和抗剪性能良好。 不受基础台阶宽高比的限制，适宜“宽基浅埋”。,基本形式,柱下钢筋砼独立基础、墙下钢筋混凝土条形基础,柱下单独基础,墙下单独基础,1 独立基础,联合基础,若地基软弱而荷载较大，仅采用扩展基础，有可能造成基础边缘互相接近甚至重叠。可采用柱下条形基础。,2 柱下条形基础,基本形式,联合基础 相邻柱基相连； 条形基础 同一排柱基相连； 交叉条形基础条形基础纵横两方向交叉连接。 联梁基础 一方向为条形基础，另一方向为联梁。,特点,结构特征优良、承载能力大。 十字交叉梁具有

9、良好的调整不均匀沉降的能力。,柱下条形基础,墙下扩展条形基础,交叉基础间加设联梁组成的交梁基础,十字交叉条形基础（交梁基础）,3 筏形基础,柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋混凝土基础。 特点：整体性好，减少相对沉降。但若地基软弱太显著时，可能造成挠 曲或倾斜。,当筏板基础太厚时，采用空心的空间受力体系。 结构组成：由顶板、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构。 特点：具有很大的空间刚度和整体性，能有效地调整基础的不均匀沉降，防止建筑物开裂，且埋深大，具有补偿性和抗震性，空间部分还可设计成地下室、地下车库或地下设备层等。,4 箱形基础,箱基础的结构组成,柱下单独基础 墙下单独基

10、础,十字交叉梁,梁板式筏形基础,箱形基础,柱下条形基础,浅 基 础 型 式 总 结,联合基础,5 壳体基础,由正圆锥形及其组合形式构成的基础形式。 特点：使径向内力转变为压应力。节省材料 缺点：施工技术难度大，新规范已去掉。,6 岩层锚杆基础,将钢筋锚杆等材料插入基岩，并采 用灌浆处理，与岩石连成整体的基 础形式。 适用情况 承受受拉或受水平力较大的建筑、 构筑物基础。 技术要求 岩石锚杆基础对锚杆材料、锚杆插 入岩石及上部结构的长度、灌浆等 都有明确的要求，以确保锚杆基础 与岩石有效地连成整体。,锚杆在高塔中的应用,第三节 柱基础施工,桩基础:由承台和埋置于土中的桩杆组成，通过承台和桩杆能将

11、建筑物的荷载全部或部分传给地基土体或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的构件。,Q1 什么是桩基础？,Q2 什么时候需要用到桩基础？,分类方式,Q3 怎么对桩基础进行分类？,按桩基数量分类,按桩身材料分类,按截面尺寸分类,访谈结果与析,按承台作用位置分类,低承台桩基：桩身全部埋置于土中，承台底面与土体接触，常用于一般的工业与民用建筑中,高承台桩基：桩身露出地面而承台底面位于地面以上，常用于海洋和港湾等水域工程结构中,穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受。,端承桩,摩擦型桩,设置在软弱土层中，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受。,按承载性

12、状分类1,桩,按承载性状分类2,摩擦型桩,纯摩擦桩,端承摩擦桩,端承桩,端承桩,摩擦端承桩,按成桩工艺分类,桩,预制桩,灌注桩,借助于专用机械设备将预 先制作好的具有一定形 状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中去的桩型。,在桩位处成孔，然后放入 钢筋骨架，再浇筑混凝土 而成的桩。,第一节 预制桩施工,一、预制桩的制作、运输、堆放 预制桩的制作工艺过程：现场制作场地压实、整平场地地坪浇筑支模扎钢筋浇混凝土养护至30强度拆模支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋制作第二层桩养护至70强度起吊达100强度后运输、堆放。 预制桩制作方法：砼强度等级不宜低于30MPa。浇筑应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。

13、制作偏差应符合规范的规定。,预制桩,施工工艺,起吊：,要求：砼强度等级70%； 吊点位置：符合设计。,正负弯矩相等原则,预制桩,施工工艺,运输和堆放：,要求：砼强度等级100%； 宜采用随打随运，减少二次搬运； 堆放层数4层，垫木间距同吊点位置，且上下一致。,预制桩的堆放：堆放场地应平整坚实。垫木间距由吊点确定，且上下对齐，堆放层数不宜超过4层 。,预应力混凝土空心管桩的制作过程,编笼、滚焊,上料,合模,离心成型,高压蒸养,二、打桩前的准备,整平场地，清理障碍。 定位放线，设置水准点。 检查预制桩质量。 确定打桩顺序，进行技术和安全交底。 检查打桩设备和起重工具，在桩架上设定标尺。 对周围建筑

14、物做好防护措施。 试桩,预制桩,预制桩的沉桩工艺,施工工艺,锤击沉桩 静力压桩 振动沉桩 水冲沉桩,预制桩,1.锤击沉桩,施工工艺,是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中。,打桩机具：,桩锤、桩架、动力装置,桩锤：,落锤、蒸汽锤、柴油锤、液压锤、振动锤。,桩架：,作用：悬吊桩锤、固定桩身、为桩锤导向。 种类：（按行走方式）滚筒式、轨道式、步履式、履带式 高度确定：,预制桩,施工工艺,预制桩,施工工艺,多功能桩架,履带式桩架,预制桩,施工工艺,打桩施工：,准备工作：,三通一平 材料机具 打桩试验 确定打桩顺序：,根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种

15、。 当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打，或由中间向四周施打。 当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设。,预制桩,施工工艺,根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。,预制桩,施工工艺,打桩施工工艺：,桩架就位 吊桩就位 检查桩垂直度 扣桩帽 打桩,打桩方法：,重锤低击,对桩顶的冲击能量小，动量大，桩顶不易损坏，大部分能量用于克服桩身摩擦力与桩尖阻力；落距小，打桩速度快，效率高；另外，桩身反弹小，反弹张力波产生的拉应力不致使桩身被拉坏。,动画视频,现场视频,预制桩,施工工艺,预制桩,施工工艺,预制桩

16、,施工工艺,打桩质量控制：,满足贯入度及桩尖设计标高要求 桩位偏差在允许范围之内,接桩：,焊接接桩、浆锚法、法兰接桩,打桩常见问题： 桩顶破碎、桩身断裂、桩身位移、扭转、倾斜、桩身严重回弹等,预制桩,施工工艺,2静力压桩：,是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，将桩逐节压入土中。,特点：,节约钢筋、砼，降低造价，无噪音、无振动，对周围环境影响小。,适用范围：,软土地基、城市中心、建筑物密集处、精密工厂扩建等。,压桩机械：,机械式、液压式,施工方法：,分段压入 L6m 硫磺胶泥接桩,预制桩,施工工艺,预制桩,施工工艺,预制桩,施工工艺,预制桩,施工工艺,全液压式静力压桩机压桩示意图,预制桩,施工工

17、艺,3振动沉桩：,是利用振动箱的振动力将桩沉入土中。,原理：,偏心块 力传桩 桩传土 土松 f 沉桩,适用范围：,粘土、松散砂土、软土，更适合打钢板桩。,预制桩,施工工艺,振冲桩方法,振冲桩方法,表 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准,二、 预制桩的施工,续,灌注桩,干作业成孔 泥浆护壁成孔 套管成孔 爆扩成孔 人工挖孔,灌注桩,施工工艺,干作业螺旋钻孔灌注桩：,300600mm 820m,适用范围：地下水位较低，土质为填土层、粘性土层、粉土层、 砂土层和粒径不大的砾砂层。,施工工艺：确定成孔顺序 桩机就位 成孔 钢筋笼 浇砼 桩承台,钻头的类型：锥式钻头、平底钻头、耙式钻头。,成孔方法：长螺旋、

18、短螺旋（正转钻进、反转提土）,动画视频,灌注桩,施工工艺,3.挤扩支盘灌注桩 钻扩桩仅将等截面钻孔灌注桩的底部扩大，扩支盘桩不仅在底部，而且在中间若干处将等截面钻孔灌注桩扩大，形成若干支盘的灌注桩。挤扩支盘灌注桩又称“多级扩盘桩”“多支盘钻孔灌注桩”、“挤扩多支盘DX灌注桩”，简称“DX”桩或支盘桩。,构造,主要机具挤扩支盘桩成型机,成桩工艺 支盘桩的主桩施工与钻孔桩毫无区别,而承力盘和分支则是通过支盘成型机在主桩桩孔内挤扩成空腔后,充填混凝土而成的。 支盘桩的适应性强，可用于不同地质条件下的桩孔施工，其成桩工艺，有四种： ）泥浆护壁成孔工艺（地下水位较高时） ）干作业成孔工艺（当地下水位较深

19、时） ）水泥注浆护壁成孔工艺（干作业孔壁易坍塌时） ）重锤捣扩成孔工艺（浅层软土、多层建筑）,工艺流程,灌注桩,施工工艺,泥浆护壁钻孔灌注桩：,泥浆的作用：护壁、携渣、冷却、润滑。,施工工艺：测定桩位 埋设护筒 桩基就位 成孔 清孔 钢筋笼 浇砼,成孔机械：回转钻机、冲击钻、潜水钻机、冲抓锥成孔,泥浆循环：正循环、反循环。,水下浇筑砼：导管,正潜转钻孔灌注桩,反潜转钻孔灌注桩,灌注桩,施工工艺,正循环回转钻机成孔工艺原理图,由空心钻杆内部通入泥浆或高压水，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入泥浆池。,1-钻头；2-泥浆循环方向；3-沉淀池；4-泥浆池； 5-泥浆泵

20、；6-水龙头；7-钻杆；8-钻机回转装置,灌注桩,施工工艺,反循环回转钻机成孔工艺原理图,反循环工艺的泥浆上流的速度较高，能携带较大的土渣。,1-钻头；2-新泥浆流向；3-沉淀池；4-砂石泵； 5-水龙头；6-钻杆；7-钻杆回转装置；8-混合液流向；,回转钻机,钻头: 有柱头钻头和扩底钻头,对于扩大头桩，至设计标高后换扩大钻头,埋设护筒,泥浆制备 通过孔内的水头高度所形成的对孔壁的静压力来保护孔壁，泥浆与孔壁形成的泥皮，阻止孔外水向孔内渗流，起到护壁的作用。,钻进施工,清孔:一般用清水清孔，钻机只钻不进，待泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格。 吊放钢筋笼:清孔后，尽快吊放钢筋笼,混凝土灌注：

21、采用导管法水下混凝土灌注方法施工,灌注桩,施工工艺,套管成孔灌注桩：,成孔方法：锤击沉管、振动沉管 、夯压沉管,适用范围：一般粘性土、淤泥质土、砂土、人工填土地基, 稍密及中密的碎石土地基。,单打法 复打法：目的：提高桩的质量或使桩径扩大，提高桩的承载能力。 要求：二次沉管的轴线一致； 必须在第一次灌注的砼初凝以前全部完成。 反插法：钢管提升0.5m，再下插0.3m,反复进行。,灌注桩,施工工艺,就位,沉管,浇筑,成型,边拔边浇,放入钢筋笼 继续浇筑,沉管灌注桩施工过程,常遇问题及处理方法：,断桩,缩颈桩,吊脚桩,桩距过小；桩身未终凝受到振动；土层间水平力不同,土层含水量较大；拔管速度过快,水

22、或泥沙进入桩管；拔管时桩靴未脱或活瓣未张开,（1）颈缩 现象：桩身的局部直径小于设计要求的现象。 原因： 拔管后新灌注的混凝土桩局部范围受挤压形成颈缩。 当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。 处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。,（2）断桩,现象：桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。 原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。 处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺

23、序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。,（3）吊脚桩,现象：桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上。 原因： 地下水压力大。 预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内。 由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。 处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。,（4）混凝土灌注过量,现象：灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以

24、上。 原因： 孔底有洞穴 在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。 处理方法：施工前详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型,四、爆扩灌注桩,步骤：成孔放炸药灌砂及压爆混凝土引爆成扩大头检查置筋灌筑混凝土。 炸药用量：依扩大头径及土质而定，可用计算、试验、查表三法。,爆扩桩施工工艺,钻孔 (直径5060mm),放炸药管,扩孔清土,放炸药包 灌混凝土,爆扩大头,放入钢筋骨架,灌注混凝土,爆扩桩基础构造示意图,施工工艺,人工挖孔桩：,适用范围：土质较好、地下水位较低的粘土、亚粘土、含少量砂卵石的粘土 层等。,构造要求：8002000mm。 最大3500mm。 扩底：1.33.0d， 最大4500mm。 护壁厚度：,支护方法：,现浇砼、喷射砼、波纹钢模