建筑工程施工 房树田 主编 第二章 地基与基础工程新

LOGO第二章地基与基础工程机械工业出版社第二章地基与基础工程第二章地基与基础工程21地基处理与加固22条形基础施工23桩基础施工24其他形式深基础施工第二章地基与基础工程第一节地基处理与加固一、概述随着施工技术的提高，建设场地的工程地质情况逐渐向过去认为不宜利用的场地拓展，城市高层建筑、重型建筑和有特殊要求的建筑物逐渐增多，对地基的要求越来越高。在工程建设过程中，当遇到浅层土质不良，采用天然地基不能满足结构物基础对地基的要求时，常需要对浅层土质进行处理，形成人工地基，以满足结构物基础对地基的要求，保证结构物的安全和正常使用。结构物的地基问题，主要有下列四个方面第二章地基与基础工程当天然地基出现上述四种情况之一或其中几个时，就需要采取地基与加固措施。以保证结构物的安全与正常使用。地基处理与加固的目的是原有地基的物理力学性能，提高地基承载力，以满足建筑物对地基变形和稳定性的要求。1强度与稳定性问题2变形问题3渗漏与溶蚀问题4液化与振沉问题第二章地基与基础工程二、地基处理（FOUNDATIONTREATMENT）与加固1常用的地基处理方法地基处理的目的是对地基进行必要的加固或改良，提高地基土承载力，保证地基稳定，减少房屋的沉降或不均匀沉降，消除湿陷性黄土的湿陷性，提高抗液化能力等。地基处理可适用于拟建建筑物，也可用于已建工程的地基加固。常用的人工地基处理方法有换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩挤密、深层搅拌、预压法、化学加固等方法。地基处理的基本方法及适用范围见表21。第二章地基与基础工程第二章地基与基础工程1换土垫层法1灰土垫层2砂垫层和砂石垫层2夯实地基法1重锤夯实法2强夯法3挤密桩施工法1灰土挤密桩2砂石桩3水泥粉煤灰碎石桩4深层密实法1振冲法2深层搅拌法5预压法砂井堆载预压法第二章地基与基础工程选定适当的基础形式，不需改变地基的工程性质就可满足要求的地基称为天然地基；反之，已进行加固后的地基称为人工地基。地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全，如处理不当，往往发生工程事故，且事后补救困难。因此，对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度，以确保工程质量。第二章地基与基础工程基础工程措施通常把埋置深度不大，只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础。浅基础主要有1独立基础如大部分柱基；2条形基础（如墙基）；3筏形基础（如水闸底板）。当浅层土质不良，需把基础埋置于深处的较好地层时，就要建造各种类型的深基础，如桩基础、沉井或沉箱基础、地下连续墙等。它将上部荷载传递到周围地层或下面较坚硬地层上。第二章地基与基础工程三、液化地基LIQUEFACTIONFOUNDATION处理地基液化处理一直是土动力学的主要研究课题之一。液化一词最早见于1920年HAZENA的动力冲填坝用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。1936年CASAGRANDE首先给出了砂土液化的判别方法临界孔隙比法。20世纪50年代，各国学者对砂土液化进行了广泛研究，主要包括砂土液化的机理，砂土液化的预估方法，砂土液化的地基处理等。所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料砂土、粉土甚至包括砾石由固态转变成液态的过程。第二章地基与基础工程影响液化的因素1颗粒级配，包括粘粒、粉粒含量，平均粒径50MM；2透水性能；3相对密度；4结构；5饱和度；6动荷载。第二章地基与基础工程液化地基处理恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度。其重要性已越来越多地被人们所认识。对于高速公路这样大面积处理可液化土而言，强夯法和干振碎石桩法是首选的处理手段。如当全液化地基路段较长，需处理面积大，公路沿线外缘较近范围内无村庄，无重要构造物时，强夯法是非常有效的。强夯法处理地基是20世纪60年代末MENARD技术公司首先创立的，该方法将80400KN重锤从落距640M处自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。图21为一地基强夯处理工程。第二章地基与基础工程图21地基强夯处理第二章地基与基础工程强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿隐性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点经过40多年的应用与发展，强夯法处理地基受到各国工程界的重视，并得以迅速推广，取得了较大的经济效益和社会效益。由于强夯处理的对象地基土非常复杂，一般认为不可能建立对各类地基土均适合的具有普遍意义的理论。实践证明，用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程作用要求，正确选用强夯参数，一般通过试验来确定以下强夯参数第二章地基与基础工程1有效加固深度2单击夯击能3最佳夯击能4夯击遍数5间歇时间6夯点布置和夯点间距第二章地基与基础工程第二节条形基础施工条形基础是房屋建筑工程中采用较多的一种基础形式，如下图所示。第二章地基与基础工程一、工艺流程清理混凝土垫层清理钢筋绑扎支模板相关专业施工清理混凝土搅拌混凝土浇筑混凝土振捣混凝土找平混凝土养护。二、操作工艺（一）清理及垫层浇筑（二）钢筋绑扎（三）模板安装（四）清理（五）混凝土搅拌（六）混凝土浇筑（七）混凝土振捣（八）混凝土找平（九）混凝土浇筑（十）混凝土养护（十一）模板拆除第二章地基与基础工程三、地下连续墙的工艺原理地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着需要深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖一条狭长的深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑水下混凝土，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为防水、防渗、承重和挡土结构。图23所示为一连续墙施工过程图。第二章地基与基础工程第二章地基与基础工程1、地下连续墙的工艺2、修筑导墙施工顺序平整场地测量定位挖槽及处理弃土绑扎钢筋支模板浇筑混凝土拆模并设置横撑导墙外侧回填土。3、槽段划分挖槽机最小挖掘长度为一挖掘段单元，一般采用两个挖掘段单元或三个挖掘段单元组成一个槽段，长度48M。第二章地基与基础工程4、槽段开挖使用钻机挖槽，有“分层平挖法”和“分层直挖法”两种方法；使用抓斗挖槽，有“分条抓”、“分块抓”或“两钻一抓”等方法。5、泥浆护壁泥浆作用护壁；携渣；冷却和润滑作用。泥浆制备泥浆搅拌时间47MIN。搅拌后宜贮存3H以上再使用。泥浆循环分正循环与反循环。6、清槽一般采用吸力泵法、压缩空气法和潜水泥浆泵法排渣。7、钢筋笼的加工和吊放第二章地基与基础工程8、混凝土的浇筑垂直导管法浇筑水下混凝土。导管间距一般在3M以下，最大不得超过4M。9、槽段接头施工地下连续墙的接头分两类，即施工接头和结构接头。按以上程序进行下一槽段施工，直至施工完全部地下连续墙。第二章地基与基础工程第三节桩基础施工一、钢筋混凝土预制桩基础施工工艺和技术要求1施工工艺确定桩位和沉桩顺序打桩机就位吊桩校正锤击沉桩接桩再锤击沉桩送桩收锤切割桩头。2技术要求（1）打桩时，应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架内。将桩锤和桩帽压在桩顶，经水平和垂直度校正后，开始沉桩。（2）开始沉桩时应短距轻击，当入土一定深度并待桩稳定后，再按要求的落距沉桩。（3）正式打桩时宜用“重锤低击”，“低提重打”，可取得良好效果。（4）桩身入土深度的控制，对于承受轴向荷载的摩擦桩（由于它承受的是桩体的摩擦力），以标高为主，贯入度作为参考；端承桩（它承受的是桩端力）则以贯入度为主，以标高作为参考。第二章地基与基础工程（5）施工时，应注意做好施工记录。（6）打桩时还应注意观察打桩入土的速度；打桩架的垂直度；桩锤回弹情况；贯入度变化情况等。（7）预制桩的接桩工艺主要有硫磺胶泥浆锚法接桩、焊接法接桩和法兰螺栓接桩法等三种。前一种适用于软弱土层，后两种适用于各类土层。二、静力压桩法施工工艺和技术要求静力压桩利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力8001500KN反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。静力压桩机示意图见图25。第二章地基与基础工程第二章地基与基础工程1静力压桩的施工一般采取分段压入，逐段接长的方法。施工程序测量定位压桩机就位吊桩插桩桩身对中调直静压沉桩接桩再静压沉桩终止压桩切割桩头。2压桩时，用起重机将预制桩吊运或用汽车运至桩机附近，再利用桩机自身设置的起重机将其吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，即可开动压桩油缸。先将桩压入土中LM左右后停止，矫正桩在互相垂直的两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸程动作，把桩压入土层中。伸长完后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程。重复上述动作，可实现连续压桩操作，直至把桩压入预定深度土层中。3压同一根节桩时应连续进行。4在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。5当压力表数值达到预先规定值，停止压桩第二章地基与基础工程三、混凝土灌注桩的种类和施工工艺混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等。1、钻孔灌注桩钻孔灌注桩（图26）是指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土或先在孔中吊放钢筋笼而成的桩。第二章地基与基础工程测定桩位埋设护筒制备泥浆成孔清孔下钢筋笼水下浇筑混凝土。（2干作业成孔灌注桩施工工艺流程测定桩位钻孔清孔下钢筋笼浇筑混凝土。（1泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程第二章地基与基础工程2、沉管灌注桩沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土或先在管内放入钢筋笼边锤击或振动边拔管而成的桩。（1沉管灌注桩成桩过程为桩机就位锤击振动沉管上料边锤击振动边拔管，并继续浇筑混凝土下钢筋笼，继续浇筑混凝土及拔管成桩。（2夯压成型沉管灌注桩夯压成型沉管灌注桩简称夯压桩，是在普通锤击沉管灌注桩的基础上加以改进发展起来的一种新型桩。第二章地基与基础工程四、人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩（图27）是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。第二章地基与基础工程人工挖孔灌注桩施工程序场地整平放线、定桩位挖第一节桩孔土方支模浇筑第一节混凝土护壁在护壁二次投测标高及桩位十字轴线安装活动井盖、垂直运输架、起重卷扬机或电动葫芦、扩底吊土桶、排水、通风、照明设施等第二节桩身挖土清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径拆上节模板，支第二节模板，浇筑第二节混凝土护壁重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度进行扩底当需扩底时，清理虚土、排除积水，检查尺寸和持力层吊放钢筋笼就位浇筑桩身混凝土。第二章地基与基础工程第四节其他形式深基础施工在软土地基中进行基础或地下工程施工是一个传统的施工问题。随着城市建筑用地日趁紧张，基础深度的不断增加，地下工程体量的不断变大，这个传统的施工问题又成为一个综合性很强的施工难题。它既有土的强度、变形和稳定问题，土与支护结构的共同作用问题，又有支护结构与基础施工工艺的配合问题，支护结构与为施工目的而构筑的栈桥、车道、起重机平台、轨道梁等的综合设计问题，同时还必须考虑施工过程中对周围环境的保护。第二章地基与基础工程第二章地基与基础工程最简单的基坑开挖方式是采取放坡形式，这时的施工不用对基坑壁采取支护措施，但在软土地基中这仅适用于较浅的基础施工。在城市工程施工中，深基础施工的地下空间往往是由支护结构的构筑而逐渐形成的，有时也称支护结构为基坑的围护结构。同时，随着城市环境保护要求的提高，为施工深基础而构筑的支护结构在逐步形成的过程中还必须考虑软土的流变特征，需要尽快地形成结构体系中支撑的强度和刚度，以有效地控制受施工扰动的土体变形。第二章地基与基础工程20世纪80年代，我国现代化建筑和地铁、隧道施工进入高潮，鉴于我国沿海地区软土地基的特殊性，国内学者就适合中国国情的深基础施工基坑开挖提出了诸多理论分析和计算方法。随着施工技术的进一步发展，在深基础的施工设计问题上，对结构在软土地基中所受的土压力问题在深基础施工结构的变形问题，深基坑的整体稳定、施工方案选择以及施工过程对环境的影响，结构分析中土的本构关系等方面，国内外取得了一些有实用价值的成果。1关于深基础施工结构上作用的土压力研究2关于深基础施工结构的变形第二章地基与基础工程二十世纪90年代初总结了影响挖方附近地面的支撑系统位移的主要因素，包括1、支撑系统的类型；2、支撑系统的刚度；3、挡墙的埋置深度；4、预加荷载的大小；5、支撑系统的刚度；6、施工期限的长短；7、挖方内部结构的施工方法；8、超载的大小；9、气候；10、地基土的特性；11、周围建筑物；12、挖方的形状和深度。上述因素在工程实践中是施工结构变形的主要影响因素，例如气候因素，在气温变化时可使支撑轴力增加2030，从而对结构变形产生不可忽略的影响。第二章地基与基础工程思考题1地基处理的目的是什么有哪些基本方法2地基土加固有哪些基本方法3简述液化地基的研究概况。4简述条形基础施工的操作工艺。5简述地下连续墙的工艺原理和施工工艺。6简述钢筋混凝土预制桩基础施工工艺和技术要求。7简述静力压桩法施工工艺和技术要求。8简述混凝土灌注桩的种类和施工工艺。9简述人工挖孔灌注桩的施工工艺。10试论高层建筑深基础施工支护结构问题研究的历史与现状。第二章地基与基础工程LOGO机械工业出版社第二章地基与基础工程在线教务辅导网HTTP/WWWSHANGFUWANGCOM更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网第二章地基与基础工程在