地基處理-土基處理（水利工程施工課件）

土基處理任務1換填墊層法施工1.換填法的概念換填法就是將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。1.換填法的概念

換土墊層與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小等優(yōu)點。按換填材料的不同，將墊層分為砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層、煤渣墊層、礦渣墊層以及用其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料做的墊層等。

1.換填法的概念換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。1.換填法的概念換填法還適用于一些地域性特殊土的處理，用于膨脹土地基可消除地基土的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。本部分內容到此結束，謝謝大家！《水利工程施工》課程團隊2.施工方法

換土墊層的施工可按換填材料(如砂石墊層、素土墊層、灰土墊層、粉煤灰墊層和礦渣墊層等)分類，或按壓(夯、振)實方法分類。目前國內常用的墊層施工方法，主要有機械碾壓法、重錘夯實法和振動壓實法。2.

施工方法

機械碾壓法是采用各種壓實機械，如壓路機、羊足碾、振動碾等來壓實地基土的一種壓實方法。這種方法常用于大面積填土的壓實、雜填土地基處理、道路工程基坑面積較大的換土墊層的分層壓實。施工時，先按設計挖掉要處理的軟弱土層，把基礎底部土碾壓密實后，再分層填土，逐層壓密填土。2.

施工方法

重錘夯實法是利用起重設備將夯錘提升到一定高度，然后自由落錘，利用重錘自由下落時的沖擊能來夯實淺層土層，重復夯打，使淺部地基土或分層填土夯實。主要設備為起重機、夯錘、鋼絲繩和吊鉤等。2.

施工方法

重錘夯實法—般適用地下水位距地表0.8m以上非飽和的粘性土、砂土、雜填土和分層填土，用以提高其強度，減少其壓縮性和不均勻性，也可用于消除或減少濕陷性黃土的表層濕陷性，但在有效夯實深度內存在軟弱土時，或當夯擊振動對鄰近建筑物或設備有影響時，不得采用。因為飽和土在瞬間沖擊力作用下水不易排出，很難夯實。2.

施工方法

振動壓實法是利用振動壓實機將松散土振動密實。地基土的顆粒受振動而發(fā)生相對運動，移動至穩(wěn)固位置，減小土的孔隙而壓實。此法適用于處理無粘性土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土以及礦渣、碎石、礫砂、礫石、砂礫石等地基?？偟膩碚f，墊層施工應根據(jù)不同的換填材料選擇施工機械。粉質粘土、灰土宜采用平碾、振動碾和羊足碾，中小型工程也可采用蛙式打夯機、柴油夯；砂石等宜采用振動碾；粉煤灰宜用平碾、振動碾、平板式振動器、蛙式夯；礦渣宜采用平碾、振動碾、平板式振動器。2.1材料要求

在墊層的施工中，填料質量的好壞、是直接影響墊層施工質量的關鍵因素。對于砂、石料和礦渣等墊層主要檢驗其粒徑級配以及含泥量，對于土、石灰填料主要檢查其含水量是否接近最優(yōu)含水量，石灰的質量等級以及活性CaO十MgO的含量、存放時間等。2.2施工參數(shù)、機具及方法選擇

砂石墊層選用的砂石料應進行室內擊實試驗，根據(jù)曲線確定最大干密度和最優(yōu)含水量，然后根據(jù)設計要求的壓實系數(shù)確定設計要求的，以此作為檢驗砂石墊層質量控制的技術指標。在無擊實試驗數(shù)據(jù)時，砂石墊層的中密狀態(tài)可作為設計要求的干密度：中砂1.6，粗砂1.7，碎石、卵石2.0～2.1即可。2.2施工參數(shù)、機具及方法選擇

砂和砂石墊層采用的施工機具和方法對墊層的施工質量至關重要。下臥層是高靈敏度的軟土時，在鋪設第一層時要注意不能采用振動能量大的機具擾動下臥層，除此之外，一般情況下，砂及砂石墊層首先用振動法。2.2

施工參數(shù)、機具及方法選擇

振動法更能有效地使砂和砂石密實。我國目前常采用的方法有振動壓實法(包括平振和插振)、夯實法、碾壓法等。常采用的機具有：振搗器、振動壓實機、平板振動器、蛙式打夯機、壓路機等。2.3施工要點施工要點如下：①施工前應驗槽，先將浮土清除。基槽（坑）的邊坡必須穩(wěn)定，以防止塌土。槽底和兩側如有孔洞、溝、井和墓穴等，應在施工前加以處理。②人工級配的砂、石材料，應按級配拌合均勻，再進行鋪填搗實。2.3施工要點施工要點如下③砂地基和砂石地基的底面宜鋪設在同一標高上，如深度不同時，施工應按先深后淺的程序進行。圖面應挖成臺階或斜坡搭接，搭接處應注意搗實。2.3施工要點施工要點如下④分段施工時，接頭處應做成斜坡，每層錯開0.5-1.0m，并應充分搗實。⑤采用碎石換填時，為防止基坑底面的表層軟土發(fā)生局部破壞，應在基坑底部及四測先鋪一層砂，然后再鋪設碎石墊層。2.3施工要點施工要點如下⑥換填應按分層鋪墊，分層夯（壓）實。分層厚度可用樣樁控制。搗實砂層應注意不要擾動基坑底部和四測的土，以免影響和降低地基強度。每鋪好一層墊層，經(jīng)密實度檢驗合格后方可進行上一層施工。2.3施工要點施工要點如下⑦冬季施工時，不得采用夾有冰塊的砂石做墊層，并應采用措施防止砂石內水分凍結。土基處理任務2擠密樁復合地基施工1.灰土擠密樁

灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中，側向擠密土體形成樁孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填2：8或3：7灰土并夯實而成，與樁間土共同組成復合地基以承受上部荷載。適用于處理地下水位以上、天然含水量12％～25％、厚度5～15m的素填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基等。1.灰土擠密樁

土樁擠密地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成，土樁樁體和樁間土均為被機械擠密的重塑土，兩者均屬同類土料。因此，兩者的物理力學指標無明顯差異。因而，土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。2.擠密樁的設計2.1樁的布置

灰土擠密樁或素土擠密樁處理地基的面積，應大于基礎或建筑物底層平面的面積。并應符合下列規(guī)定。（1）采用局部處理超出基礎底面的寬度時，對非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，每邊不應小于基底寬度的0.25倍，并不應小于0.50m；對自重濕陷性黃土地基，每邊不應小于基底寬度的0.75倍，并不應小于1.00m。2.擠密樁的設計2.1樁的布置

(2)當采用整片處理時，超出建筑物外墻基礎底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應小于2m。2.擠密樁的設計

2.2處理深度

灰土擠密樁或土擠密樁處理地基的深度，應根據(jù)建筑場地的土質情況、工程要求和成孔及夯實設備等綜合因素確定。對濕陷性黃土地基，應符合現(xiàn)行的國家標準《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的有關規(guī)定。2.擠密樁的設計

2.3樁徑樁孔直徑宜為300～500mm，并可根據(jù)所選用的成孔設備或成孔方法確定。為使樁間土均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離s，可為樁孔直徑的2.0～2.5倍。3.成孔和回填夯實成孔和孔內回填夯實，應符合下列要求。（1）成孔和孔內的回填夯實的施工順序，對整片處理，宜從里(或中間)向外間隔1-2孔進行，對大型大程，可采取分段施工；對局部處理，宜從外向里間隔1-2孔進行。3.成孔和回填夯實成孔和孔內回填夯實，應符合下列要求。（2）向孔內填料前，孔底應夯實，并應抽樣檢查樁孔的直徑、深度和垂直度。

（3）樁孔的垂直度偏差不應大于1.5%。3.成孔和回填夯實成孔和孔內回填夯實，應符合下列要求。（4）樁孔中心點的偏差不應超過樁距設計值的5%；（5）經(jīng)檢驗合格后，按設計要求，向孔內分層填人篩好的素土、灰土或其他填料，并應分層夯實至設計標高。此外鋪設灰土墊層前，應將樁頂標高以上預的松動土層挖除或夯(壓)密實。4.

施工中常見問題處理方法

（1）夯打時樁孔內有滲水、涌水、積水現(xiàn)象可將孔內水排出地表，或將水下部分改為混凝土樁或碎石樁，水上部分仍為土(或灰土)樁。4.

施工中常見問題處理方法

（2）沉管成孔過程中遇障礙物時可采取以下措施處理：①用洛陽鏟探查并挖除障礙物，也可在其上面或四周適當增加樁數(shù)，以彌補局部處理深度的不足，或從結構上采取適當措施進行彌補；②對未填實的墓穴、坑洞、地道等面積不大，挖除不便時，可將樁打穿通過，并在此范圍內增加樁數(shù)，或從結構上采取適當措施進行彌補。4.

施工中常見問題處理方法

（3）夯打時造成縮徑、堵塞、擠密成孔困難、孔壁坍塌等情況，可采取以下措施處理：①當含水量過大縮徑比較嚴重時，可向孔內填干砂、生石灰塊、碎磚碴、干水泥、粉煤灰；如含水量過小，可預先浸水，使之達到或接近最優(yōu)含水量；4.

施工中常見問題處理方法

（3）夯打時造成縮徑、堵塞、擠密成孔困難、孔壁坍塌等情況，可采取以下措施處理：②遵守成孔順序，由外向里間隔進行(硬土由里向外)；③施工中宜打一孔，填一孔，或隔幾個樁位跳打夯實；④合理控制樁的有效擠密范圍。5.

質量檢驗

成樁后，應及時抽樣檢驗灰土擠密樁或素土擠密樁處理地基的質量。對一般工程，主要應檢查施工記錄、檢測全部處理深度內樁體和樁間土的干密度，并將其分別換算為平均壓實系數(shù)和平均擠密系數(shù)。5.

質量檢驗

對重要工程，除檢測上述內容外，還應測定全部處理深度內樁間土的壓縮性和濕陷性。抽樣檢驗的數(shù)量，對一般工程不應少于樁總數(shù)的1%；對重要工程不應少于樁總數(shù)的1.5%。5.

質量檢驗

夯實質量的檢驗方法有下列幾種：①輕便觸探檢驗法先通過試驗夯填，求得“檢定錘擊數(shù)”，施工檢驗時以實際錘擊數(shù)不小于檢定錘擊數(shù)為合格。②環(huán)刀取樣檢驗法先用洛陽鏟在樁孔中心挖孔或通過開剖樁身，從基底算起沿深度方向每隔1.0～1.5m用帶長把的小環(huán)刀分層取出原狀夯實土樣，測定其干密度。5.

質量檢驗

夯實質量的檢驗方法有下列幾種：③載荷試驗法對重要的大型工程應進行現(xiàn)場載荷試驗和浸水載荷試驗，直接測試承載力和濕陷情況。

上述前兩項檢驗法，其中對灰土樁應在樁孔夯實后48h內進行，二灰樁應在36h內進行，否則將由于灰土或二灰的膠凝強度的影響而無法進行檢驗。5.

質量檢驗

對一般工程，主要應檢查樁和樁間土的干密度和承載力；對重要或大型工程，除應檢測上述內容外，尚應進行載荷試驗或其它原位測試。也可在地基處理的全部深度內取樣測定樁間土的壓縮性和濕陷性。6.其它擠密樁

6.1砂石樁

砂樁和砂石樁統(tǒng)稱砂石樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂或砂卵石（或礫石、碎石）擠壓入土孔中，形成大直徑的由砂或砂卵（碎）石所構成的密實樁體。適用于擠密松散砂土、素填土和雜填土等地基，起到擠密周圍土層、增加地基承載力的作用。

6.其它擠密樁

6.2水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁簡稱CFG樁，是近年發(fā)展起來的處理軟弱地基的一種新方法。它是在碎石樁的基礎上摻入適量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定強度的樁體。土基處理任務3高壓噴射灌漿施工

高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，以20MPa左右的高壓水流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，再用泥漿泵注入壓力為2~5MPa的水泥漿與土體混合，漿液凝固后，在土中形成較大的增強固結體。

高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。

高壓噴射注漿法具有增強地基強度、提高地基承載力、止水防滲、減少支擋建筑物土壓力、防止砂土液化和降低土的含水量等多種功能，可用于既有建筑物和新建建筑地基加固，深基坑、地鐵等工程的土層加固或防水；在深基坑防滲帷幕、水庫壩基防滲、多層及高層建筑的地基處理、擋土墻加固等工程中應用廣泛。

1.高壓噴射灌漿的方法

高壓噴射注漿法的基本種類有：1.1單管法1.2二重管法

1.3三重管法

1.4多重管法四種方法，目前國內以二重管法和三重管法應用較多。

1.高壓噴射灌漿的方法1.1單管法

單管法是用高壓泥漿泵以20~25MPa或更高的壓力，從噴嘴中噴射出水泥漿液射流，沖擊破壞土體，同時提升或旋轉噴射管，使?jié){液與土體上剝落下來的土石摻攪混合，經(jīng)一定時間后凝固，在土中形成凝結體。這種方法形成凝結體的范圍（樁徑或延伸長度）較小，一般樁徑為0.5~0.9m，板狀凝結體的延伸長度可達1~2m。其加固質量好，施工速度快，成本低。

1.高壓噴射灌漿的方法1.2二管法

二管法是用高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生20~25MPa或更高壓力的漿液，用壓縮空氣機產(chǎn)生0.7~0.8MPa壓力的壓縮空氣。漿液和壓縮空氣通過具有兩個通道的噴管，在噴射管底部側面的同軸雙重噴嘴中噴射出高壓漿液和空氣兩種射流，沖擊破壞土體，其直徑達0.8~1.5M。

1.高壓噴射灌漿的方法1.3三管法

三管法是使用能輸送水、氣、漿的三個通道的噴射管，從內噴嘴中噴射出壓力為30~50MPa的超高壓水流，水流周圍環(huán)繞著從外噴嘴中噴射出一般壓力為0.7~0.8MPa的圓狀氣流，同軸噴射的水流與氣流沖擊破壞土體。由泥漿泵灌注壓力為0.2~0.7MPa、漿量80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm3的水泥漿液進行充填置換。其直徑一般為1.0~2.0m，較二管法大，較單管法要大1~2倍。課程到此結束，謝謝大家！《水利工程施工》課程團隊2.高壓噴射灌漿的噴射形式

高壓噴射灌漿的噴射形式有旋噴、擺噴和定噴三種。高壓噴射灌漿形成凝結體的形狀與噴嘴移動方向和持續(xù)時間有密切關系。噴嘴噴射時，一面提升，一面進行旋噴則形成柱狀體；一面提升，一面進行擺噴則形成啞鈴體；當噴嘴一面噴射，一面提升，方向固定不變，進行定噴，則形成板狀體。2.高壓噴射灌漿的噴射形式

這三種噴射形式切割破碎土層的作用，以及被切割下來的土體與漿液攪拌混合，進而凝結、硬化和固結的機制基本相似，只是噴嘴運動方式的不同致使凝結體的形狀和結構有所差異，如下圖所示。課程到此結束，謝謝大家！《水利工程施工》課程團隊3.高壓噴射灌漿的施工程序

高壓噴射灌漿應分排分序進行。在壩、堤基或圍堰中，由多排孔組成的高噴墻應先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中間排孔。在同一排內如采用鉆、噴分別進行的程序施工時，應先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。先導孔應最先施工。Ⅰ序孔和Ⅱ序孔可采用“焊”接或“切”入式連接。3.高壓噴射灌漿的施工程序

施工程序大體分為鉆孔、下注漿管、噴射、提升等，如下圖所示。

3.高壓噴射灌漿的施工程序

3.1鉆孔

首先把鉆機對準孔位，用水平尺掌握機身水平，墊穩(wěn)、墊牢、墊平機架?？刂瓶孜黄畈淮笥?～2cm。鉆孔要深入基巖0．5～1．0m。鉆進過程要記錄完整，終孔要經(jīng)值班技術員簽字認可，不得擅自終孔。

3.高壓噴