第2章 地基处理与桩基础; 地基基本概念 （复习内容） 地基是指建筑物基础底部下方一定深度与范围内的土层。 持力层是建筑物基础底面直接接触的土层。 持力层以下的土层称为下卧层。 低于持力层强度的下卧层称为软弱下卧层。 一般把地层中由于承受建筑物全部荷载，而引起的应力和变形不能忽略的那部分土层，称为该建筑物的地基。 经处理达到设计要求的地基称为人工地基 反之则称为天然地基。 ; 建筑物对地基的基本要求： 均应保证其有足够的强度和稳定性； 荷载作用下地基不发生剪切破坏或丧失稳定 不产生过大沉降或不均匀的沉降变形。 地基选择原则：先浅后深、先天然后人工。 地基处理的概念： 为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。 ;地基处理方案的选择 （选择内容） ①初步选定几种地基处理方案。 ②从技术经济分析和权衡比较，选择最佳的地基处理方法。必要时也可选择两种或多种地基处理措施组成综合处理方案。 ③现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检查设计参数和处理效果。; 地基处理的方法 （选择内容） （一）地基处理原理 简称：换、拌、挤、排，压，灌。 （1）换土 （2）拌入置换 （3）挤密（振密） （指水平方向！） （4）排水固结 （5）强夯和重锤夯实 （指垂直方向！） （6）灌浆 ;（二）地基处理的方法 (1)换土垫层法 换 (2)强夯法 压 (3)强夯置换法 换与压 (4)振冲法 挤 (5)砂石桩法 挤 (6)水泥粉煤灰碎石桩法 挤 (7)夯实水泥土桩法 挤与压 (8)水泥土搅拌法 拌 (9)高压喷射注浆法 灌 (10)石灰桩法 挤与压; 一、换填法 原理：先将基础下一定范围内承载力低的软土层挖去，然后回填强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。 1.砂地基和砂石地基 具有施工工艺简单、工期短、造价低等优点。适用于处理透水性强的软弱黏性土地基，但不宜用于湿陷性黄土地基和不透水的黏性土地基，以免聚水而引起地基下沉和降低承载力。;（1）材料要?? 所用砂石料不得含有机杂物，含泥量不应超过5%，兼作排水地基时，含泥量不宜超过3%，碎石或卵石最大粒径不宜大于50mm。 （2）构造要求 地基厚度一般不宜大于3m，也不宜小于0.5m。一般情况下地基的宽度应沿基础两边各放出200～300mm，如果侧面地基土的土质较差时，还要适当增加。;（3）施工要点 ①验槽与清理。 ②施工应按“先深后浅” 进行。分层铺筑；接头应做成斜坡或阶梯形搭接，每层错开0.5～1.0m，并注意充分夯实。 ③材料应按级配拌合均匀，再铺填捣实。 ④分层铺筑，分层夯实，控制每层铺筑厚度。 ⑤采取排水或降低地下水位的措施，使基坑（槽）保持无积水状态。如用水撼法或插入振动法施工时，应有控制地注水和排水。 ⑥不得采用夹有冰块的砂石作地基。;（4）质量检查 ① 环刀取样法 用容积不小于200cm3的环刀压入垫层的每层2/3深处取样测定其干密度。 ② 贯入测定法 检验前先将垫层表面的砂刮去30mm左右，再用贯入仪、钢筋或钢叉等检验砂垫层的质量。 钢筋贯入法所用钢筋的直径为20㎜，长1.25m，垂直举离砂垫层表面700mm处自由下落，或用水撼法使用的钢叉举离砂层面500mm自由下落，测其贯入深度。;2.灰土地基 将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积比配合的石灰和黏性土拌合均匀，在最优含水量条件下分层回填夯实或压实而成。适用于处理1～4m厚的软弱土层。 （1）材料要求 土料宜采用黏性土及塑性指数大于4的粉土，但不得含有有机杂质或耕植土。其粒径不得大于15mm。 用作灰土的熟石灰应消解3～4天并过筛，粒径不得大于5mm。;（2）构造要求 地基宽度 = 基础砌体宽度 + 2.5倍灰土厚度。 （3）施工要点 ①验槽，清理。 ②灰土拌合均匀，并控制其含水量。 ③铺灰应分段分层夯筑，控制每层虚铺厚度和每层灰土的夯打遍数。 ④灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层灰土的接缝距离不得小于500mm，接缝处的灰土应注意夯实。 ⑤夯实后的灰土，在3天内不得受水浸泡。 ⑥冬期施工不得采用冻土或夹有冻土的土料。;（4）质量检查 质量检查宜用环刀取样，测定其干密度。质量标准可按压实系数λc鉴定。 二、强夯地基 用起重机械将重锤（一般8～30t）吊起从高处（一般6～30m）自由落下，给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度，并降低地基压缩性的加固方法。 该法具有效果好、速度快、节省材料、施工简便，但施工时噪声和振动大。 适用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土及填土地基等的加固处理。;1.机具设备 （1）起重机械 履带式起重机。直接用钢丝绳悬吊夯锤时，起重能力大于夯锤3～4倍；采用自动脱钩装置，大于1.5倍锤重。 （2）夯锤 可用钢材制作，或用钢板为外壳，内部焊接钢筋骨架后，浇筑C30混凝土制成。 锤底面有圆形和方形。锤底面积取决于表层土质，对砂土一般3～4m2，黏性土或淤泥质土不宜小于6m2。夯锤宜设置若干上下贯通的气孔，以减少夯击时空气阻力。 （3）脱钩装置 脱钩装置应具有足够强度，且施工灵活。;2.施工要点 ①强夯施工前，确定正式施工时的技术参数。 ②确保机械通行、施工，又便于强夯产生的孔隙水压力消散。 ③一般以各个夯击点的夯击数为施工控制值，也可采用试夯后确定的沉降量控制。夯击时，落锤应保持平稳，夯位准确。 ④每夯击一遍后应测量平均下沉量，然后填平，方可进行下一遍夯击。最后一遍的下沉量必须符合要求。 ⑤强夯施工最好在干旱季节进行。 ⑥强夯施工时做好详细的现场记录。 ⑦施工完毕后，静置一段时间待内部应力消散后，才能进行下一步施工。;3.质量检查 应检查施工记录及各项技术参数，并应在夯击过的场地选点作检验。 一般??采用标准贯入、静力触探或轻便触探等方法，符合试验确定的指标时，即为合格。 检查点数，每个建筑物的地基不少于3处，检测深度和位置按设计要求确定。; 三、重锤夯实地基 与强夯相比施工方法类似，但夯锤重量和提升高度小于强夯，故加固效果不如强夯。仅能形成一层较为均匀的硬壳层。 具有施工简便；费用较低，但布点较密，夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限等特点。 适用于处理地下水位以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基。 ; 1. 机具设备 （1）起重机械 其起重能力：当采用自动脱钩时，大于夯锤的1.5倍；当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，大于夯锤的3倍。 （2）夯锤 形状宜采用截头圆锥体，用C20钢筋混凝土制作，其底部可填充废铁并设置钢底板以使重心降低。 锤重宜为1.5～3.0t，底直径1.0～1.5m，落距一般为2.5～4.5m。; 2.施工要点 ①施工前应在现场试夯，选定夯锤重量、底面直径和落距，以便确定最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量。最后下沉量系指最后二击平均每击土面的夯沉量。通过试夯可确定夯实遍数，一般试夯约6～10遍，施工时可适当增加1～2遍。 ②采用重锤夯实分层填???地基时，每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜，夯击遍数由试夯确定，试夯层数不宜少于两层。 ③夯实范围应大于基础底面，每边应比设计宽度加宽0.3m以上，以便于底面边角夯打密实。; ; ; ; ; ; ; ; ; ;砂桩地基施工原理; ;水泥土搅拌桩地基施工效果; ;真空预压地基施工现场; 八、高压喷射注浆法（注浆地基） 利用化学溶液或胶结剂，通过压力灌注或搅拌混合等措施，而将土粒胶结起来的地基处理方法。适用于局部加固新建或已建的建(构)筑物基础、稳定边坡以及防渗帷幕等，也适用于湿陷性黄土地基，对于粘性土、素填土、地下水位以下的黄土地基，经试验有效时也可应用，但长期受酸性污水浸蚀的地基不宜采用。 按照注浆材料主要分为水泥注浆和硅化注浆。而硅化注浆的主要材料是硅酸盐（水玻璃）和其他高分子材料组成。;高压喷射注浆法施工原理; 九、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）地基 简称CFG桩（Cement Fly-ash Gravel Pile）,是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的一种桩体，作为地基中增强体。CFG桩加固软弱地基主要有桩体作用和挤密作用。 一般采用振动式沉管打桩机锤，施工顺序为：桩机就位→沉管至设计深度→停振下料→振动捣实后拔管→留振→振动、拔管、复打。 具体施工方法和要求详见后续内容。;? 桩基工程; ; ; ; ; ; ; ; ; 2.运输 预制桩混凝土强度达到设计值的100%后方可运输。 桩的运输方式：对现场预制桩，运距不大时，可在桩下垫以滚筒，用卷扬机拖动桩前进；运距较大时，可采用平板拖车运输；严禁在场地上直接拖拉桩体方式代替装车运输。 3.堆放 桩堆放时，地面必须平整、坚实，垫木位置应与吊点保持在同一横断面平面上，各层垫木应上下对齐，堆放层数不宜超过四层。; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;水冲沉桩施工图; （5）螺旋沉桩法 – “旋” ; ; 钢管桩沉桩也可采用锤击、振动、静力压桩和水冲等方法。 施工工艺流程：钢桩制作→场地清理→测设桩位→桩机就位→吊桩插桩→桩尖对中、调直→压桩→接桩→再压桩→停止压桩→送桩或截桩→质量检验。 与混凝土预制桩施工类似！; ; ; 2.施工准备和一般规定 （1）场地准备 ①为方便施工，灌注桩施工前应拆除场地内地下构筑物，迁移高架电线和地下管线； ②桩基施工用的临时设施，如供水、供电、道路、排水、临时房屋等必须在施工前准备就绪； ③施工场地应进行平整处理； ④基桩轴线的控制点和水准基点应设置在不受施工影响的地方。; ; ; ; ; ;螺旋钻孔机;机动洛阳铲 （增加内容）; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 灌注混凝土时，先在漏斗中贮藏足够的混凝土，剪断隔水栓提吊钢丝后，混凝土在自重作用下同隔水栓一起冲出导管下口，并将导管底部埋入混凝土内，埋入深度应控制在0.8m以上。然后连续灌注混凝土，相应地不断提升导管和拆除导管，提升速度不宜过快，应保证导管底部位于混凝土面以下2～6m。当灌注接近桩顶部位时，应控制最后一次灌注量，使得桩顶的灌注标高高出设计标高0.5～0.8m，以满足凿除桩顶部泛浆层后桩顶标高能达到其设计值。; ;（1）锤击沉管灌注桩 1）施工机械设备 利用落锤、蒸汽锤或柴油锤将钢管打入土中。其施工机械设备包括：桩架、钢制桩管、桩锤、活瓣桩尖或预制钢筋混凝土（或钢制）桩尖组成。;活瓣桩尖图; ; ; ; 单打法沉管灌注桩有时易出现颈缩和断桩现象。颈缩是桩身某部位进土，致使桩身截面缩小；断桩常见于地面下1～3m内软硬土层交界处，是由打邻桩使土侧向外挤造成。因此，常采用复打法扩大灌注桩桩径，并可提高桩的承载力。 ②复打法 在单打法施工完毕并拔出桩管后，立即在原桩位上再次埋设桩尖，进行第二次沉管，使第一次灌注的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后灌注混凝土，拔管成桩。施工中应注意前后两次沉管轴线应重合，复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;桩基垂直度检测其他方法; 1.孔径检测 一般采用声波孔壁测定仪及伞形、球形孔径仪和摄影(像)法等测定。 声波孔壁测定仪：用来检测成孔形状和垂直度。测定仪由声波发生器、发射和接收探头、放大器、记录仪和提升机构组成。 井径仪：由测头、放大器和记录仪三部分组成，可检测直径为0.08～0.6m、深数百米的孔，当把测量腿加大后，最大可检测直径1.2m的孔。 井径仪四条腿靠弹簧弹力张开，如果孔壁是软弱土层，应注意腿端易插入土中引起检测误差。;;3.孔底沉渣厚度检测 （1）垂球法 垂球法是最常用的简单测定孔底沉渣厚度方法。一般根据孔深、泥浆比重，采 用质量为1～3㎏的钢、铁、铜制锥、台、桩体垂球，顶端系上测绳，把球慢慢沉入孔内，凭人的手感判断沉渣顶面位置，其施工孔深和量测孔深之差即为沉渣厚度。;（2）电容法 电容法沉渣测定原理是当金属两极板间距和尺寸固定不变时，其电容量和介质的电解率成正比关系，水、泥浆和沉渣等介质的电解率有较明显差异，从而由电解率的变化量测定沉??厚度。 （3）声纳法 声纳法测定沉渣厚度的原理是以声波在传播中遇到不同界面产生反射而制成的测定仪。;其他方法：通过测定电阻率变化;4.桩基础检验 （1）单桩承载力检测 按桩的受力可分为单桩竖向抗压静载试验和单桩竖向抗拔静载试验。 按检测方法可分为静载法和高应变法。 （2）桩身完整性检测 通常采用低应变法。 低应变法是利用低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做低幅振动，利用振动和波动理论判断桩身缺陷。 ; ;单桩竖向承载力静载试验数据读取（目前可由计算机自动记录）;高（大）应变动力检测;桩身完整性检测通常采用低（小）应变法;成孔质量检测; 5.桩基验收资料 （选择内容） 工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等； 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况； 桩位测量放线图，包括工程复核签证单； 成桩质量检查报告； 单桩承载力检测报告； 基坑挖至设计标高的桩基竣工平面图及桩顶标高图。; 四、桩基工程安全技术 （选择内容） 锤击法施工时，场地平整、压实，地下无障碍物。在基坑和围堰内沉桩，要配备排水设备。桩锤安装时，应将桩锤运到桩架正前方2m以内，不得远距离斜吊。用桩机吊桩时，必须在桩上拴好溜绳，严禁人员处于桩机与桩之间。起吊2.5m以外的预制桩，应将桩锤落在下部，待桩吊近后，方可提升桩锤。严禁吊桩、吊锤、回转或行驶同时进行。卷扬机钢丝绳应经常处于油膜状态，防止硬性摩擦，钢丝绳使用及报废标准应按有关规定执行。遇有大雨、雪、雾和六级以上大风等恶劣气候，应停止作业。当风速超过七级或有强台风时，应将桩机顺风停置，并增加缆风绳，必要时，应将桩架眠放至地面。施工现场电器设备外壳必须保护接零，开关箱与用电设备实行“一机一闸一保险”。 ; 钻孔法施工时，应检查有否发生卡杆现象，起吊钢丝是否牢固，卷扬机刹车是否完好，信号设备是否明显。钻孔桩的孔口必须加盖。成桩附近严禁堆放重物。施工过程应随时查看桩机施工附近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜或下沉。每根桩的施工应连续进行，如因故停机，应及时提上钻具，保护孔壁，防止造成塌孔事故。 ; 人工挖孔法施工时，井下应设通风设施，工人下井时应携带有害气体测定仪，电气设备要装安全漏电保护开关等。井下照明应采用安全矿灯或12V以下的安全照明电压。对易坍孔土层采取可靠的护壁措施。经常检查桩孔护壁施工质量和变形情况。对运土吊筐经常检查其质量，并检查吊绳是否扎牢，以防掉土、掉石砸伤井下施工人员。对挖土施工作业的设备应经常检查，摇把质量、滑轮、吊绳等应定期检查，防止断落、脱落等可能发生的事故。井口护圈应高出井口面200mm，并防止物件掉入桩孔砸伤井下人员。;本章结束！
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