地基處理與基礎工程值得擁有-PPT課件

1、本章重點：地基加固的原理鋼筋混凝土預制樁、沉管灌注樁的施工 打樁的質量控制灌注樁產(chǎn)生質量事故的原因及預防、處理方法 第二章 地基處理與基礎工程1 什么時候需要加固地基?當土層的承載能力較差，如淤泥、沖填土及其它軟弱土層或雖然土層較好，但上部荷載甚大時，為使地基具有足夠的堅固性和穩(wěn)定性，可以對土層進行加固。 2.1 地基加固處理2 地基加固的原理1)地基加固原理： “將土質由松變實”，“將土的含水量由高變低”。2) 擬訂加固方案 在擬訂地基加固處理方案時，應充分考慮地基與上部結構共同工作的原則，從地基處理、建筑、結構設計和施工方面均應采取相應的措施進行綜合治理，決不能單純的進行加固處理，否則，不

2、僅會增加工程費用，反而難以達到理想的效果。 3 地基加固的方法七字方法：挖、填、換、夯、壓、擠、拌 一、“挖” 就是挖去軟土層，把基礎埋置在承載力大的基巖上或堅硬的土層中。這種方法當軟土層不厚時，利用堅硬的土層作為天然地基，甚為經(jīng)濟。二、“填”當軟土層很厚時，而又需大面積對地基進行加固處理時，則可在軟土層上直接回填一層一定厚度的好土，以提高地基的承載力減小軟土層的承壓力。 三、“換” 換就是將挖與填相結合，它是將基礎下面一定范圍內的軟弱土層挖去，而代之以人工填筑的墊層作為持力層。 這種方法適用于軟土層較厚，而僅對局部地基進行加固處理。 墊層材料有砂石，碎石，三合土（石灰：砂：碎磚（石）1：2：

3、4），三七灰土，礦渣，素土等。素土：指碎石土、砂土、粉土、粘性土等 “換”的兩種常用方法（一）灰土墊層地基灰土墊層具有一定的強度、水穩(wěn)定性和抗?jié)B性，施工工藝簡單，取材容易，費用較低，是一種應用廣泛、經(jīng)濟、實用的地基加固方法。適用加固深1-4m厚的軟弱土、沉陷性黃土、雜填土等，還可用作結構的輔助防滲層。 砂墊層地基（二）砂墊層地基砂墊層地基是用夯（壓）實的砂或砂石墊層替換基礎下部一定厚度的軟土層，以起到提高基礎下地基承載力，減少沉降，加速軟土層的排水固結作用。適用處理3.0m以內的軟弱、透水性強的粘性土地基；不宜用于加固濕陷黃土地基及滲透系數(shù)小的粘性土地基。四、“夯”利用打夯工具或機具夯擊土壤，

4、排出土壤中的水分，加速土壤的固結，以提高土壤的密實度和承載力。 “夯”的兩種常用方法（一）重錘夯實地基重錘夯實是利用起重機械將夯錘提升到一定高度，然后自由落下，重復夯擊基土表面，使地基表面形成一層比較密實的硬殼層，從而使地基得到加固。適用范圍：地下水位以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土的加固處理。缺點：振動錘表面夯實的加固深度一般為1.22.0m。 重錘夯實地基1. 機具設備 1.1 夯錘夯錘形狀宜采用截頭圓錐體，可用C20鋼筋混凝土制成。其底部可采用20mm厚鋼板，以使重心降低。錘重為1.5-3.0t，落距一般采用2.5-4.5m。重錘夯實地基1.2 起重機有摩擦式卷揚機的

5、履式起重機打樁機懸臂式桅桿起重機龍門式起重機重錘夯實地基1.3 施工要點1）最優(yōu)含水量塑限含水量2 現(xiàn)場簡易測定：以手捏緊后，松手土不散，易變形而不擠出，拋在地上即呈碎裂為合適2） 夯打順序：大面積基坑或條形基槽內：一夯挨一夯獨立柱基礎基坑內：先周邊后中間或先外后里的跳打法 先周邊后中間先外后里獨立柱基礎基坑內夯打順序（二）強夯地基強夯法是用起重機械將8-40t的夯錘吊起，從6-30m的高處自由下落，對土體進行強力夯實的地基加固方法。強夯法與重錘夯實法的區(qū)別：強夯法屬于高能量夯擊，是用巨大的沖擊能，使土中出現(xiàn)沖擊波和很大的應力，迫使土顆粒重新排列，排除孔隙中的氣和水，從而提高地基強度，降低其壓

6、縮性。強夯地基適用范圍：碎石土、砂土、粘性土、濕陷性黃土及雜填土地基的深層加固。優(yōu)點：地基經(jīng)強夯加固后，承載能力可以提高2-5倍，壓縮性可降低200-1000%。是一種效果好、速度快、節(jié)省材料、施工簡便的地基加固方法。缺點：是施工時噪音和振動很大，離建筑物小于10m時，應挖防震溝，溝深要超過建筑物基礎深。 強夯地基1. 機具設備1.1 夯錘： 夯錘重：8-40t 材料：首選鑄鋼或鑄鐵， 次選鋼板外殼內澆筑鋼筋混凝土。夯錘底面：圓形（常用）或方形錘的底面積大?。喝Q于表面土質， 對砂土一般為2-4m2，粘性土為3-4m2，淤泥質土為4-6m2。 夯錘中宜設置若干個上下貫通的氣孔，以減少夯擊時空氣

7、阻力。 強夯地基1.2 起重機：一般采用自行式起重機。起重能力取大于1.5倍錘重，并需設安全裝置，防止夯擊時臂桿后仰。1.3 脫鉤裝置：五、“壓”利用壓路機、羊足碾、輪胎碾等機械壓地基土壤，使地基壓實排水固結。也可采用預壓固結法，即先在地基范圍的地面上，堆置重物預壓一段時間，使地基壓密，以提高承載力，減少沉降量。注意要形成良好的排水系統(tǒng)。主要方法：砂井堆載預壓法、袋袋砂井堆載預壓法、塑料排水帶堆載預壓法和真空預壓法。 六、“擠”就是先用帶樁靴的工具式樁管打入土中，擠壓土壤形成樁孔，然后拔出樁管，再在樁孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料進行搗實，或者隨著填充料的灌入逐漸拔出樁管。適用于松軟飽

8、和地基，其原理就是擠密土壤，排水固結，以提高地基的承載力，所以也叫擠密樁。 七、“拌” 利用高壓射流切削土壤，旋噴漿液（水泥漿、水玻璃、丙凝等），攪拌漿土，使?jié){液和土壤混合，凝結成堅硬的柱體或土壁。方法：旋噴法和深層攪拌法深層攪拌水泥粉噴樁施工近年來新興起了深層攪拌水泥粉噴樁（簡稱粉噴樁），可作為軟土地基改良加固方法和重力式支護結構。施工時，以鉆頭在樁位攪拌后將水泥干粉用壓縮空氣輸入到軟土中，強行拌合，使其充分吸收地下水并與地基土發(fā)生理化反應，形成具有水穩(wěn)定性、整體性和一定強度的柱狀體，同時樁間土得到改善，從而滿足建筑基礎的設計要求。其樁徑一般為500、600、700mm，樁長可達18m。第二

9、節(jié) 樁基施工 1.土木工程中什么情況下需采用樁基礎 ？深部土層軟弱，或建（構）筑物的上部荷載較大，而且是對沉降有嚴格要求的高層建筑、地下建筑以及橋梁基礎等，則需采用深基礎。樁基礎是一種常用的深基礎形式。墩基礎，沉井基礎，沉箱基礎和地下連續(xù)墻。 2. 樁基礎組成：由樁和樁頂承臺組成 樁基礎按受力性質分端承樁摩擦樁按材料分鋼筋砼樁預應力鋼筋砼樁復合地基樁按制作方法分預制樁現(xiàn)澆樁人工成孔灌注樁機械成孔灌注樁摩擦樁端承摩擦樁摩擦端承樁端承樁木樁鋼樁鉆孔灌注樁沖孔灌注樁挖孔灌注樁沉管灌注樁爆擴樁3. 樁的類型2.2.1 鋼筋混凝土預制樁 特點：能承受較大的荷載、堅固耐久、施工速度快,對周圍環(huán)境影響較大。

10、分類： 實心樁：方樁 尺寸200200mm500500mm 長度：27m以內 管樁：空心圓樁 直徑：400500mm施工程序：預制、運輸、堆放、沉樁。 1.樁的預制制作方法:并列法、間隔法、重疊法、翻模法等對于重疊法重疊層數(shù)不宜超過四層,層與層之間應涂刷隔離劑，上層樁或臨樁的灌筑,應在下層樁或臨樁混凝土達到設計強度30%以后方可進行.注意事項：鋼筋混凝土預制樁的鋼筋骨架的主筋的連接宜采用對焊,接頭應錯開，樁尖用鋼制.鋼骨架的偏差應符合有關規(guī)定，混凝土宜采用機械攪拌,機械振搗,由樁頂向樁尖連續(xù)澆筑搗實,一次完成,嚴禁中斷 鋼筋混凝土預制樁制作鋼筋、模板施工鋼筋混凝土預制樁制作混凝土澆筑2.樁的起

11、吊 當樁的砼達到設計強度的70%方可起吊，樁吊點位置的確定（原則：彎矩最?。?3.樁的運輸 當樁的砼達到設計強度100%方可運輸打樁前，樁從制作處運到現(xiàn)場前以備打樁，并應根據(jù)打樁順序隨打隨運以避免二次搬運。樁的運輸方式，在運距不大時，可用起重機吊運；當運距較大時，可采用輕便軌道小平臺車運輸。 4. 樁的堆放 樁堆放時，地面必須平整、堅實，墊木間距應根據(jù)吊點確定，各層墊木應位于同一垂直線上，最下層墊木應適當加寬，堆放層數(shù)不宜超過4層。不同規(guī)格的樁，應分別堆放。預制樁沉樁施工預制樁沉樁施工方法：1、錘擊法 2、靜力壓樁3、振動法4、水沖法錘擊沉樁也稱打入樁，是利用樁錘下落產(chǎn)生的沖擊能量將樁沉入土中

12、，錘擊沉樁是混凝土預制樁最常用的沉樁方法。優(yōu)點：該法施工速度快，機械化程度高，適應范圍廣，現(xiàn)場文明程度高。缺點：施工時有噪音污染和振動，對于城市中心和夜間施工有所限制 （一）錘擊法打樁設備包括樁錘、樁架和動力裝置。 （1）樁錘樁錘是對樁施加沖擊，將樁打入土中的主要機具。樁錘主要有落錘、蒸汽錘、柴油錘和液壓錘，目前應用最多的是柴油錘。 用錘擊沉樁時，力求采用“重錘輕擊”。 1、錘擊法施工機械設備（2）樁架樁架是支持樁身和樁錘，在打樁過程中引導樁的方向，并保證樁捶能沿著所要求方向沖擊的打樁設備。常用的樁架： 多功能樁架； 履帶式樁架。 1、錘擊法施工機械設備 多功能樁架：沿軌道行駛，可作360回轉

13、 優(yōu)點：可適應各種預制樁，也可用于灌注樁施工缺點：是機構較龐大，現(xiàn)場組裝和拆遷比較麻煩 履帶式樁架：以履帶式起重機為底盤，增加立柱和斜撐用以打樁。優(yōu)點：性能比多能樁架靈活，移動方便，可適應各種預制樁施工，目前應用最多。1、錘擊法施工機械設備多功能樁架履帶式樁架（3）動力裝置動力裝置的配置取決于所選的樁錘，包括起動樁錘用的動力設施。當選用蒸汽錘時，則需配備蒸汽鍋爐和卷揚機。 1、錘擊法施工機械設備打樁前應做好下列準備工作：清除妨礙施工的地上和地下的障礙物；平整施工場地；定位放線；設置供電、供水系統(tǒng)；安裝打樁機等。 樁基軸線的定位點及水準點，應設置在不受打樁影響的地點，水準點設置不少于2個。在施工

14、過程中可據(jù)此檢查樁位的偏差以及樁的入土深度。 2、打樁前的準備工作1、確定打樁順序的原因 土體擠密，偏移 變位 浮樁2、什么時候尤需確定打樁順序 當樁的中心距小于4倍樁徑時，打樁順序尤為重要 3、打樁順序由一側向單一方向進行，自中間向兩個方向對稱進行 ，自中間向四周進行 3、打樁順序的確定由一側向單一方向進行自中間向四周進行 自中間向兩個方向對稱進行 3、打樁順序的確定打樁質量包括兩個方面的內容: 一是能否滿足貫入度或標高的設計要求； 二是打入后的偏差是否在施工及驗收規(guī)范允許范圍以內。摩擦樁的入土深度控制：以標高為主，最后貫入度作為參考端承樁的入土深度控制：以最后貫入度為主，標高作為參考4、打

15、樁的質量控制打入預制樁第一節(jié)樁體打入預制樁電焊接樁打入預制樁末節(jié)樁體1）打樁時，引起樁區(qū)及附近地區(qū)的土體隆起和水平位移，鄰樁相互擠壓導致樁位偏移。2）如在已有建筑群中施工，打樁還會引起臨近已有地下管線、地面交通道路和建筑物的損壞和不安全。5、打樁的公害措施：挖防振溝、砂井排水（或塑料排水板排水）、預鉆孔取土打樁、采取合理打樁順序、控制打樁速度等。5、打樁的公害（二）靜力壓樁 靜力壓樁是利用靜壓力將樁壓入土中，施工中雖然仍然存在擠土效應，但沒有振動和噪音，適用于軟弱土層和鄰近有怕振動的建（構）筑物的情況。靜力壓樁機有機械式和液壓式之分，目前使用的多為液壓式靜力壓樁機，壓力可達5000kN。靜力壓

16、樁機（三）振動法沉樁 振動法是利用振動錘沉樁，將樁與振動錘連接在一起，振動錘產(chǎn)生的振動力通過樁身帶動土體振動，使土體的內摩擦角減小、強度降低而將樁沉入土中。該方法在砂土中施工效率較高。 振動錘1振動器；2彈簧3豎軸；4橫梁；5起重環(huán)；6吸振；（四）水沖法沉樁（射水沉樁） 射水沉樁方法往往與錘擊（或振動）法同時使用，具體選擇應視土質情況而定。必須注意，不論采取任何射水施工方法，在沉入最后階段11.5m至設計標高時，應停止射水，用錘擊或振動沉入至設計深度，以保證樁的承載力。2.2.2 鋼筋混凝土灌注樁 何謂灌注樁就地成孔 安放鋼筋籠 灌注混凝土根據(jù)成孔工藝不同，分為 干作業(yè)成孔的灌注樁 泥漿護壁成

17、孔的灌注樁 套管成孔的灌注樁 爆擴成孔的灌注樁等灌注樁能適應各種地層的變化，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。但其操作要求嚴格，施工后需較長的養(yǎng)護期方可承受荷載，成孔時有大量土渣或泥漿排出 灌注樁的特點 1）干作業(yè)成孔灌注樁 2）泥漿護壁成孔灌注樁 3）套管成孔灌注樁 4）爆擴成孔灌注樁 5）挖孔灌注樁灌注樁的分類（根據(jù)成孔工藝的不同）干作業(yè)成孔灌注樁 干作業(yè)成孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內無地下水的土質，勿需護壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機成孔，亦有用洛陽鏟成孔的。 步履式螺旋鉆機1 螺旋鉆機2、洛陽鏟洛陽鏟是100多年前由洛陽的盜墓賊發(fā)明的。目前

18、，洛陽鏟已不再是考古界的專有工具，在建筑、公路、鐵路、礦山等領域里都發(fā)揮了重要作用。特別是在地基灌樁和地質勘探等方面，洛陽鏟已是必不可少的工具。泥漿護壁成孔灌注樁 泥漿護壁成孔是用成孔機械成孔，在成孔過程中由泥漿保護孔壁并排出土渣。適用范圍：不論地下水位高或低的土層皆適用。多用于含水量高的軟土地區(qū)。泥漿作用：具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當在粘土中成孔時，也可用孔內鉆渣原土自造泥漿 泥漿護壁成孔灌注樁成孔機械有1）回轉鉆機2）潛水鉆機3）沖擊鉆其中以回轉鉆機應用最多。 回轉鉆機成孔 1）回轉鉆機成孔 工作原理：動力裝置 回轉裝置轉動 鉆桿轉動 由

19、鉆頭切削土壤（切削形成的土渣，通過泥漿循環(huán)排出樁孔）分類： 正循環(huán)回轉鉆機 反循環(huán)回轉鉆機：攜帶土渣量較大（對孔深大于30m的端承型樁，宜采用反循環(huán)） 回轉鉆機成孔施工過程埋設護筒鉆孔第一次清孔吊放鋼筋籠第二次清孔灌注混凝土鉆孔灌注樁-護筒埋設鉆孔灌注樁鉆孔鉆孔灌注樁-鋼筋籠吊裝鉆孔灌注樁混凝土澆筑鉆孔灌注樁-泥漿運輸車輛潛水鉆機成孔 2）潛水鉆機成孔 潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機械，其動力、變速機構和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進行切削土壤成孔。用正循環(huán)工藝輸入泥漿，進行護壁和將鉆下的土渣排出孔外 潛水鉆機成孔，亦需先埋設護筒，其他施工過程皆與回轉鉆機成孔相似。 潛水

20、鉆機沖擊鉆成孔3）沖擊鉆成孔 沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內的渣漿 還有一種沖抓錐，錐頭內有重鐵塊和活動抓片，下落時松開卷揚機剎車，抓片張開，錐頭自由下落沖入土中，然后開動卷揚機拉升錐頭，此時抓片閉合抓土，將沖抓錐整體提升至地面卸土，依次循環(huán)成孔 。沖擊鉆機沖抓錐套管成孔灌注樁套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法和振動打樁法，將帶有樁靴的鋼套管沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成。分類： 1）錘擊灌注樁 2）振動灌注樁錘擊灌注樁適用范圍：一般粘性土、淤泥質土、砂土和人工填土地基。 施工過程： 就位、沉套管、開始灌注混凝

21、土、下鋼筋骨架繼續(xù)澆注混凝土、拔管成型。復打擴大灌注樁 混凝土樁靴（樁尖）振動灌注樁振動灌注樁利用激振器或振動沖擊錘沉管。激振器又稱振動錘，由電動機帶動裝有偏心塊的軸旋轉而產(chǎn)生振動。適用范圍：除宜用于一般粘性土、淤泥質土、砂土和人工填土地基，還適用于稍密及中密的碎石土地基 振動灌注樁施工方法 單打法、反插法、復打法套管成孔灌注樁常出現(xiàn)的質量問題及處理1、斷樁：原因：樁距過近，打鄰近樁時受擠壓；或因混凝土終凝不久就受振動和外力作用所造成。處理：樁距3.5倍樁徑。 如不能滿足時，則應采用跳打法或相隔一定技術間歇時間后再打鄰近的樁 套管成孔灌注樁常出現(xiàn)的質量問題及處理2、縮頸：是指樁身某處樁徑縮減，小于設計斷面。原因:是在含水率很高的軟土層中沉管時，土受擠壓產(chǎn)生很高的空隙水壓，拔管后擠向新灌的混凝土，造成縮頸。處理：施工時應嚴格控制拔管速度，并使樁管內保持不少于2m高的混凝土