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1、第二章 地基处理与基础工程第一节 地基处理及加固 我们知道基础是建筑物的重要组成部分，它的作用就是把建筑物的全部重量传递给地基。在施工过程中如发现地基土质过软或过硬，不符合设计要求时（设计要求包括三个内容：即地基承载力计算，变形验算和稳定性验算），应本着使建筑物各部分沉降尽量趋于一致，以减少地基不均匀沉降的原则对地基进行处理，因此，对某些地基的处理及加固就成为基础工程施工中的一项重要内容。常用的人工地基处理方法有换土地基、重锤夯实、强夯振冲、砂桩挤密、深层搅拌、堆载预压、化学加固等。一 换土地基 顾名思义，换土地基就是当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，将基础下一定
2、范围内承载力低的软土层挖去，然后回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。那么换土地基按回填的材料分为砂地基、碎（砂）石地基和灰土地基等。实践证明，换土地基这种地基处理方法可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。（一）砂地基和砂石地基 这种处理方式可以提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀和消除冻胀土的胀缩等作用。该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。顾名思义，换土地基就是当建筑物基础下的持力层比较2 材料要求：宜采用颗粒级配良好，质地坚硬的中
3、砂、粗砂、砾砂、碎（卵）石、石屑或其他工业废粒料。在缺少中、粗砂和砾砂的地区可采用细纱代替，但宜同时掺入一定数量的碎（卵）石，其掺入量应符合地基材料含石量不大于50%。所用砂石料，不得含有草根、垃圾等有机杂物，含泥量不应超过5%，兼做排水地基时，含泥量不宜超过3%，碎石或乱世最大粒径不宜大于50mm。3 施工要点4 质量验收标准和方法 这里说一下砂和砂石地基密实度现场实测方法：环刀取样法和贯入测定法。1）环刀取样法 在捣实后的砂地基中，用容积不小于200 的环刀取样，测定其干密度，以不小于通过试验所确定的该砂料在中密状态时的干密度数值为合格。若系砂石地基，可在地基中设置纯砂检查点，在同样施工条
4、件下取样检查。2）贯入测定法检查时先将表面的砂刮去30mm左右，用直径为20mm，长1250mm的平头钢筋举离砂层面700mm自由下落，或用水撼法使用的钢叉举离砂层面500mm自由下落。以上钢筋或钢叉的插入深度，可根据砂的控制干密度预先进行小型实验确定。水撼法主要是处理砂石类人工地基时使用的一种简单方法，就是向人工回填的砂石料中注水，就这么简单。其原理就是水在渗透过程中会携带细颗一起下渗，从而提高砂石垫层的密实度，改善粗颗粒骨料间充填物的性质。（二）灰土地基 灰土地基就是将基础底面下一定范围内的软弱土挖去，用按一定体积配合比的石灰和粘性土拌和均匀，在最有含水量情况下分层回填夯实或压实而成。该地
5、基具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低。适用于处里1-4m厚的软弱土层。1 构造要求 灰土地基厚度确定原则同砂地基。地基宽度一般为灰土顶面基础砌体宽度加2.5倍灰土厚度之和。2 材料要求 灰土的土料宜采用就地挖出的黏性土即塑性指数大于4的粉土，但不得含有有机杂质或使用耕植土。使用前土料应过筛，其粒径不得大于15mm。用作灰土的熟石灰应过筛，粒径不得大于5mm，并不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过多的水分。3 施工要点4 质量验收标准和方法二 强夯地基 强夯地基使用起重机械将重锤吊起从一定高度处自由落下，给地基一冲击力和震动从而提高地基土的强度并降低其压缩性的一
6、种有效的地基加固方法。优点是效果好、速度快、节省材料、施工简便，但施工时噪声和振动大是它的缺点。适用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土即填土地基等的加固处理。1 机具设备 （1）起重机械 （2）夯锤 （3）脱钩装置2 施工要点3 强夯地基质量检验标准及方法 一般可采用标准贯入、静力触探或轻便触探等方法，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。三重锤夯实地基四 重锤夯实是用起重机械将夯锤提升到一定高度后，利用自由下落时的冲击能来夯实基土表面，使其形成一层较为均匀的硬壳层，从而使地基得到加固。特点是施工简单；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
7、小，孔隙水难以消散，加固深度有限，当土的含水量稍高，易夯成橡皮土，处理较困难等特点。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。五1 机具设备六（1）起重机械七（2）夯锤八2 施工要点九3 质量检查四 振冲地基 振冲地基，又称振冲桩复合地基，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料形成一根根桩体，桩体与原地基构成复合地基，以提高地基的承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种快速、经济有效的加固方法。该方法具有技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便，节省三材，加固速度快
8、，地基承载力高等特点。1 机具设备（1）振冲器（2）起重机械（3）水泵及供水管道（4）加料设备（5）控制设备2 施工要点3振冲地基质量检验标准及方法五 地基局部处理及其他加固方法简介第三节 桩基础 Pile foundation软 土 层沉井沉井caisson工作间工作间梯子梯子支护支护通气通气桶桶深基础深基础地下连续墙地下连续墙 diaphragm一、桩的应用一、桩的应用1.1.历史历史十九世纪以前，木桩十九世纪以前，木桩7000-80007000-8000年前湖上居民年前湖上居民,浙江河姆渡浙江河姆渡西安灞桥西安灞桥,北京御河桥北京御河桥,隋唐建塔隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进步十九世
9、纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，铸铁管桩，18241824年波特兰水泥注册专利，年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩十九世纪末，现场钻孔桩(1897,Raymond)(1897,Raymond)排排 桩桩 带撑木桩带撑木桩 灞河上建桥始于春秋时期，秦穆公称霸西灞河上建桥始于春秋时期，秦穆公称霸西戎，将滋水改为灞水，并于河上建桥，故戎，将滋水改为灞水，并于河上建桥，故称称“灞桥灞桥”，是我国最古老的石柱墩桥。，是我国最古老的石柱墩桥。1400年前的隋代灞桥遗址年前的隋代灞桥遗址被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩隋代灞桥桥墩上的龙头隋代灞桥桥墩上的龙
10、头隋代灞桥石料上刻有隋代灞桥石料上刻有“耀州耀州”二字证实修桥石料来源于二字证实修桥石料来源于西安以北约西安以北约100公里的古耀州公里的古耀州新加坡发展银行新加坡发展银行,四四墩墩,每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部将荷载传递到下部好土层好土层,承载力高承载力高大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低2.2.特点特点优点1.将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好土层土层,承载力高承载力高2.沉降量小沉降量小3
11、.抗震性能好抗震性能好,穿过液穿过液化层化层4.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及及横向力横向力(如风载荷如风载荷)5.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低缺点缺点施工环境影响施工环境影响,预制桩施工噪音预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时有地下室时,有一有一定干扰定干扰,深基坑中深基坑中做桩做桩3.适用条件适用条件(1)水上建筑物水上建筑物(2)深持力层深持力层,高地下水位高地下水位(3)抗震地基抗震地基(4)对沉降非常敏感的建对沉降非常敏感的建筑筑,如精密仪器如精密仪器 详见教材详见教材117页页承台承台:将几个桩结合将几个桩结合起来传递荷载起来传
12、递荷载1 1.低承台桩基低承台桩基 承台在地面以下承台在地面以下,承承台本身可承担部分荷台本身可承担部分荷载载2 2.高承台桩基高承台桩基 承台在地面以上承台在地面以上,桥桩桥桩,码头码头,栈桥栈桥软土层二、桩基础的类型二、桩基础的类型（按承台位置分类）按承台位置分类）青岛青岛前海栈桥前海栈桥年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后，先在青岛村年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后，先在青岛村（今人民会堂处）修建总兵衙门，然后在前海处搭起一座长（今人民会堂处）修建总兵衙门，然后在前海处搭起一座长米左右、铁木结构的简易码头，当时只供军用，故名栈桥。米左右、铁木结构的简易码头，当时只供军用，故名栈桥。低承台桩基低承台桩基高承台桩基高承台桩基