施工技术要点基础工程

第四章

基

础

工

程

基础的分类：①岩基（岩石等硬性基础）②软基（非岩石软性基础包括土基和砂砾石地基）基础处理的目的：(1)提高基础的承载能力，改善其变形特性；(2)改善基础的剪切特性，防止剪切破坏，减少剪切变形；(3)改善基础的压缩性能，减少不均匀沉降；(4)减少基础的透水性，降低扬压力和地下水位，提高地基的稳定性；(5)改善基础的动力特性，防止液化；(6)防止地下洞室围岩坍塌和边坡危岩、陡壁滑落。第一节

基

础

开

挖

开挖处理：将不合设计要求的覆盖层、风化破碎有缺陷的岩层挖掉。地基基础的基本要求：

①足够的强度，能够承受上部结构传递的应力。②足够的整体性和均一性，能够防止基础的滑动和不均匀沉陷。③足够的抗渗性，以防严重的渗漏和渗透破坏。④足够的耐久性，以防在地下水长期作用下发生侵蚀破坏。第二节

岩

基

灌

浆

岩基灌浆是提高基岩强度，加强基岩整体性和抗渗性的有效措施。岩基灌浆是将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的孔隙中，经过硬化胶结以后，形成结石，以达到改善基岩物理力学性能的目的。

岩基灌浆的分类灌注材料:水泥灌浆、水泥粘土灌浆、化学灌浆

灌浆目的目的是加强坝体混凝土和地基之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性，同时也能增进地基的固结强度和防渗性能。目的是改善基岩的力学性能，提高地基的整体性、均匀性和承载能力。目的是防止基岩深层裂隙产生的渗漏，用高压把浆液灌注到基岩深处的裂隙中，这些浆液在岩石深处连成一体，形成一道完整的挡水帷幕固结灌浆帷幕灌浆接触灌浆1．钻孔

钻孔的质量要求：确保孔深、孔向、孔位符合设计要求，力求孔径上下均一，孔壁平顺，钻进过程中产生的岩粉细屑较少。孔径均一，孔壁平顺，则灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆。钻孔方向和深度是保证帷幕灌浆质量的关键。灌浆施工顺序灌浆钻孔钻孔冲洗压水实验质量检查孔深控制：根据钻杆钻进的长度孔斜控制：根据钻孔深度来确定如果钻孔方向偏斜，钻孔深度达不到要求，则通过各钻孔所灌注的浆液，不能联成一体，将形成漏水通路，见图:

孔顶灌浆范围(b)剖面图

(a)平面图孔底灌浆范围帷幕轴线漏水通道钻孔深度(m)2030405060允许偏差(m)0.250.500.801.151.50孔深与允许偏距的关系图4-1

孔向孔径不合要求时所形成的帷幕2．钻孔冲洗

冲洗分类：①钻孔冲洗②岩层裂隙冲洗

钻孔冲洗：在钻孔结束以后，将钻杆下到孔底，从钻杆通入压力水进行冲洗。岩层裂隙冲洗：将裂隙中松软、风化的充填物洗出孔外或推移到灌浆区范围之外，以便浆液进入到腾出的空间，使浆液结石与基岩胶结成整体。

3．压水试验

目的：确定地层的渗透特性，为岩基处理的设计和施工提供基本技术资料。

压水试验是在一定的压力之下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的缝隙中，根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。

单位吸水量ω：在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位水头压力作用下所压入的水量。

式中

Q—单位时间内试验孔段的注水总量，L／min

H—压水试验的计算水头，m；

L—压水试验试验孔段的长度，m；

ω—单位吸水量，L／(min·m·m)。

4．灌浆

(1)钻孔灌浆的次序地基灌浆一般按照先固结、后帷幕的顺序。原因：深层帷幕的灌浆压力远高于浅层固结灌浆的压力，按照上述顺序，可以保证在浅层地基已经得到加固的情况下，进行深层高压灌浆，防止发生地表抬动。固结灌浆宜在混凝土覆盖的情况下进行，这样，可以抑制地表抬动和地面冒浆。覆盖的混凝土一般应达到50%设计强度后，才能进行施灌。

帷幕灌浆应分序逐渐加密，这样，一方面可以提高浆液结石的密实性，另一方面，通过后灌序孔单位吸水量和单位吸浆量的分析，可以推断先灌序孔的灌浆效果。

单排帷帷幕孔孔的钻钻灌次次序是是先钻钻灌第第Ⅰ序孔，，然后后依次次钻灌灌第Ⅱ、第Ⅲ序孔，，如有有必要要再钻钻灌第第Ⅳ序孔。。双排和和多排排帷幕幕孔，，在同同一排排内或或排与与排之之间均均应按按逐渐渐加密密的次次序进进行钻钻灌作作业。。双排孔孔帷幕幕通常常是先先灌下下游排排，后后灌上上游排排；多多排孔孔帷幕幕是先先灌下下游排排，再再灌上上游排排厂，，最后后灌中中间排排。图4-3固结灌灌浆孔孔的布布孔方方式和和钻灌灌次序序(a)(d)(e)梅花型布孔(b)(c)棋盘形布孔○-第Ⅰ序孔-第Ⅱ序孔●-第Ⅲ序孔(2)灌浆方方法：：纯压压式和和循环环式纯压式图4-4纯压式灌浆浆施工工艺：：一次把浆浆液压入钻钻孔中，扩扩散到岩层层缝隙里。。浆液单向向流动。特点：设备备简单，操操作方便,但浆液流速速较慢,容易沉淀,堵塞岩层缝缝隙和管路路。多用于吸浆浆量大，有有大裂隙存存在，孔深深不超过12～15m的情况。1-水2-拌浆筒3-灌浆泵4-压力表5-灌浆管6-灌浆塞7-回浆管循环式图4-5循环式灌浆浆1-水2-拌浆筒3-灌浆泵4-压力表5-灌浆管6-灌浆塞7-回浆管施工工艺：：浆液进入入钻孔，部部分被压入入岩层缝隙隙中，剩余余沿回浆管管路返回拌拌浆筒中。。特点：浆液液保持流动动状态，防防止水泥沉沉淀；可判判断岩层吸吸收水泥的的情况。由于循环式式灌浆对灌灌浆质量较较有保证，，目前工程程中都采用用此方法。。按照钻孔灌灌浆的顺序序:将灌浆孔一一次钻到全全深，沿全全部孔深进进行灌浆。。这种方法法施工简便便，用于孔孔深不超过过8m，地质条件比比较良好，，基岩比较较完整的情情况。全孔一次灌灌浆:分段灌浆全孔一次灌浆分段灌浆:自上而下自下而上混合法自上而下分分段灌浆施工顺序：：钻一段，，灌一段，，待凝后再再钻灌下一一段，钻孔孔和灌浆交交替进行。。优点:灌浆质量高高；不易产产生岩层抬抬动和地面面冒浆等现现象；压水水试验的成成果较准确确。缺点：钻灌灌一段后，，要待凝一一定时间，，才能钻灌灌下一段，，钻孔与灌灌浆交替进进行，设备备搬移频繁繁，影响施施工进度。。能保证灌浆浆质量，大大都采用此此方法。第一段钻孔第一段灌浆第二段钻孔第二段灌浆第三段钻孔第三段灌浆图4-6自上而下分分段灌浆自下而上分分段灌浆钻孔第三段灌浆第二段灌浆第一段灌浆施工工艺：：一次将孔孔钻到全深深，然后自自下而上逐逐段灌浆。。优缺点和自自上而下分分段灌浆刚刚好相反。。一般多用在在岩层比较较完整或基基岩上部已已有足够压压重不致引引起地面抬抬动的情况况。图4-7自下而上分分段灌浆混合法在实际工程程中，通常常是接近地地表的岩层层比较破碎碎，愈往下下岩层愈完完整。因此，在进进行深孔灌灌浆时，可可以兼取以以上两法的的优点，上上部孔段采采用自上而而下法先灌灌，下部孔孔段则用自自下而上法法钻灌，这这就是所谓谓混合法。。灌浆孔段的的划分灌浆孔段的的长度应该该根据岩层层裂隙分布布的情况来来确定，使使每一孔段段的裂隙分分布大体比比较均匀；；有利于施施工操作和和提高灌浆浆质量。5．化学灌浆浆化学灌浆是是将有机高高分子材料料配制成的的浆液灌入入地基或建建筑物的裂裂缝中，经经胶凝固化化以后，达达到防渗、、堵漏、补补强、加固固的目的。。1)化学浆液可可以灌入水水泥浆液灌灌不进去的的细微裂隙隙中。2)化学浆液的的聚合时间间可较准确确地控制。。3)化学浆液的的聚合体，，渗透系数数小，防渗渗效果较好好。4)化学浆液聚聚合体强度度和粘结强强度一般都都比较高。。5)化灌材料聚聚合体的稳稳定性和耐耐久性较好好。6)化灌材料有有毒性，在在配制施工工过程中要要十分注意意。化学灌浆的的特点：图4-9丙烯酸盐类类化灌浆液液第三节岩基锚固岩基锚固是是用预应力力锚束对基基岩施加主主动预压应应力的一种种锚固技术术，常和建建筑物的加加固结合起起来，以期期加固或改改善其受力力条件。1)高边坡开挖挖时锚固边边坡。2)坝基、岸坡坡抗滑稳定定加固。3)大型洞室支支护加固。。4)大坝加高加加固。5)锚固建筑物物，改善受受力条件，，提高抗震震性能。6)混凝土建筑筑物的裂缝缝或缺陷修修补锚固等等。主要应用：：1－预锚孔，φ130mm，@3m，f5以下15m图4-10湖南省双牌牌溢流坝基基础预锚加加固（高程程：m）2)坝基、岸坡坡抗滑稳定定加固(图4-14)3)大型洞室支支护加固(图4-15)1－施工洞；2－地下厂房房；3－高边墙锚锚固支护图4-11印度奇布罗罗水电站地地下厂房高高边墙锚固固支护4)大坝加高加加固(图4-16)1－加高部位位；2－锚固后推推力线；3－锚固前推推力线；4－锚束；5－石灰砂岩岩；6－石灰岩；；7－黄砂岩；；8－锚固段图4-12阿尔加利亚亚奇尔法坝坝加高锚固固锚固的结构构：由锚孔孔、锚束组组成。锚锚束又由锚锚头、锚束束自由段和和锚固段构构成。图4-13锚固结构简简图锚头自由段锚固段砂浆锚杆或锚索套管支架台座图4-14锚固工程的的施工工艺艺第四节砂砾地基灌灌浆1.砂砾石地基基的可灌性性砂砾石地基基的可灌性是指指砂砾石地地层能否接接受灌浆材材料灌入的的一种特性性。可灌比M：M=D15/d85式中：D15—砂砾石地层层颗粒级配配曲线上含含量为15%的粒径；d85—灌浆材料颗颗粒级配曲曲线上含量量为85%的粒径。可灌比愈大大，接受颗颗粒浆材的的可灌性愈愈好。2.灌浆材料岩基灌浆多多用水泥浆浆，而砂砾砾石地基灌灌浆，以采采用水泥粘粘土浆为好好。配制水泥粘粘土浆所使使用的粘土土，要求遇遇水以后，，能迅速崩崩解分散，，吸水膨胀胀，具有一一定的稳定定性和粘结结力。3.钻灌方法砂砾石地层层的钻孔灌灌浆方法有有：①打管灌浆浆；②②套管管灌浆；③循环钻灌灌；④④预埋埋花管灌浆浆1)打管灌浆:将带有灌浆浆花管的厚厚壁无缝钢钢管,直接打入受受灌地层中中，并利用用它进行灌灌浆。该方法设备备简单，操操作方便，，适用于砂砂砾石层较较浅、结构构松散、颗颗粒不大、、容易打管管和起拔的的场合。所所灌成的帷帷幕，防渗渗性能较差差，多用于于临时性工工程(如围堰)。图4-15打管灌浆施工程序打管冲洗自流灌浆压力灌浆(2)套管灌浆该灌浆法由由于有套管管护壁，不不会产生坍坍孔埋钻等等事故。但但在灌浆过过程中，浆浆液容易沿沿着套管外外壁向上流流动，甚至至产生地表表冒浆。如如果灌浆时时间较长，，则会胶结结套管，造造成起拔困困难。图4-16套管灌浆施工程序钻孔,下套管下灌浆管起拔套管，，第一段灌灌浆起拔套管，，第二段灌灌浆起拔套管，，第三段灌灌浆(3)循环钻灌1－灌浆管（钻杆杆）；5－混凝土封口；7－射浆花管；10－回浆管；12－进浆管循环钻灌是一种种自上而下，钻钻一段灌一段，，钻孔与灌浆循循环进行的施工工方法。图4-17循环钻灌第五节软基处理软基：一般认为，含含水量大于液限限、孔隙比大于于1.0的粘性土以及标标准贯入击数小小于4的砂性土地基统统称为软基。特点：土颗粒细细、渗透性差、、压缩性大、强强度低，物理力力学指标往往不不能满足建筑物物对地基的要求求。主要问题：地基基的强度低，承承载力低，引起起建筑物下陷量量大，建筑物极极易失稳。需要解决地基承承载力和强度不不够的问题，通通常从建筑物结结构及地基两个个方面来解决。。一、软土地基的的工程问题及解解决途径二、在建筑物结构方方面采取的措施施1.采用轻质材料；；2.采用轻型结构；；3.采用镇压层(又称反压层)；4.采用深基础结构构。三、在地基方面面采取的措施主要是对软土地地基进行加固处处理，或是采用用对地基进行补补强的措施。采用的措施按其其作用的原理可可分为：铺垫法、排土置置换法、排水预预压法、密实法法、固化法。(一)铺垫法在软基的表面铺铺设垫层，使上上部荷载均匀的的传布到地基上上去，起应力扩扩散的作用，有有的垫层还起防防止块石陷入淤淤泥的隔离作用用，起加筋、反反滤排水和防冲冲的作用。土工织物材料性性能应根据要求求发挥的作用进进行选择。材料料的主要性能包包括单位面积重重量、单丝形态态、经纬丝编织织密度、抗拉强强度、延伸率、、透水性等。图4-19水下铺设土工织织物施工示意图图(二)排土置换法1．重力挤淤置换换(重力排土置换)传统上对于厚度度较小(如小于4m)的淤泥质软土层层，通常用挖除除法将其搬走换换以好土或砂垫垫层。如挖除施施工不便时，也也可直接在淤泥泥面层抛堆以土土砂、碎石、块块石之类重物，，利用重物的重重力作用将淤泥泥排开，由这些些重物填补排开开淤泥的空间，，形成良好的地地基。如遇淤泥泥层较厚时，不适适宜用重力排土土置换法。2．爆炸挤淤置换换(爆炸填石排淤置置换)先在软土层面上上堆石料，在堆堆石前的淤泥中中埋设炸药包，，爆炸排淤形成成一定的空间，，堆存石料的临临时稳定状态被被破坏而坍蹋，，填补了淤泥排排走的大部分空空间，形成最终终的淤泥面下面面伸有“石舌””的断面形状，，每爆炸一次，，向前推进一个个石舌的长度，，见图。a)堆石及布设药包包b)形成爆炸断面图4-20爆炸排土置换施施工过程示意图图(三)排水预压固结法法在地基表面铺一一层排水层，上上面加压载，在在附加的压载作作用下，地基土土孔隙中的水压压力升高，土中中水顺着孔隙经经排水层排走，，在附加压力作作用下土颗粒挤挤紧密，空隙减减小，实现软土土地基的固结。图4-21排水预压固结法法原理1．提高排水预压压固结法效果的的措施打设竖向排水通通道，减小排水水距离，缩短地地基固结的时间间。竖向排水通道的的种类有砂井、、袋装砂井、塑塑料排水板等。。图4-22塑料排水板示意意图图4-232.排水预压法的施施工竖向排水通道施施工包括选择排排水通道材料和和竖向排水通道道的打设两项工工作。施工过程铺排水砂垫层竖向排水通道施施工加载预压卸载(1)选择竖向排水通通道材料对排水通道的要要求是通水性能能好，通水阻力力小，土中的水水能很容易的进进入通道，也能能顺畅地沿通道道排出地基表面面。(2)插设竖向排水通通道对打设机械的要要求是重量轻，，便于移动，打打设时对土壤的的扰动少。图4-24常用打设机械打设袋装砂井时时，导管的断面面用圆形，打设设塑料排水板时时最好用菱形或或用带加劲的矩矩形，如图：导管的驱动方式式有静压式、震震动式。静压式式对土壤的扰动动小；震动式能能克服较大阻力力，穿透较硬土土层。“回带”：在打打设塑料排水板板上拔导管时，，已插到设计深深度塑料排水板板常常被带上来来。图4-25导管断面形式(3)加载预压加载预压的过程程即地基排水固固结的过程，也也就是地基强度度增长的过程。。预压的方法有堆堆载预压和抽真真空预压二种。。堆载预压须根据据地基强度的增增长分级进行，，要控制加载速速度。真空预压压，不需要分级级，可一次加足足预压荷载。要保证足够的预预压时间，以待待排水固结地基基强度的增长符符合设计要求，，达到预期的效效果。3．排水预压法施施工中应注意的的主要问题(1)排水砂垫层应选选用含泥量小的的中粗砂，垫层层的厚度应满足足设计要求，陆陆上不小于0.5m，水下不小于10m。(2)严格控制塑料排排水板的质量。。(3)打设塑料排水板板时必须使用套套管，套管的驱驱动方式可以用用震动也可以用用静压，但在边边坡上插板时，，只能采用静压压；插板时要保保证平面位置准准确、排水通道道的插设深度及及控制排水板的的回带量。(4)当采用堆载预压压时要分级加载载控制加载速度度；当采用真空空预压加载时，，保持抽真空设设备、管路以及及预压区的密封封。(5)加强施工监测，，对于大中型或或地基条件复杂杂的工程最好设设典型实验区先先期施工，为大大面积施工和修改改设计提供必要要的参数。(四)密实法原理：用外加能能量将砂碎石等等骨料贯入软土土地基，以改变变其整体密实度度，提高地基的的承载力和抗剪剪强度，或形成成一个个密实的的桩柱，与桩柱柱间土组成复合合地基共同承担担荷载，达到提提高地基强度和和承载力的目的的。密实法加固软基基的方法有震冲冲碎石桩和强夯夯法。1．震冲碎石桩震冲器就位水冲造孔底段填料底段震密上一段填料上一段震密顶部松散桩体的的处理施工过程适用于加固地基基有一定强度的的粘性土和砂性性土，适用于房房屋、涵闸之类类建筑物以及承承载力要求较高高的堆场或场地地。震冲碎石桩施工工中注意的主要要问题是:防止塌孔，保证证填料数量，保保证填料的密实实度，顶部松散散桩体的处理，，注意泥水的环环境处理。图4-262.强夯法（动力力压密法）适于加固砂性土土地基，特别适适于处理建筑垃垃圾等杂填土地地基。强夯法在设计施施工时需要确定定以下技术参数数：式中：a为经验修正系数数，由试夯确定定。(1)有效加固深度:是反映地基加固固处理效果的重重要参数，土质质、夯锤重量Q、落锤高度H有关(2)单位夯击能量：：单位面积上所所施加的总夯击击能，其大小与与地基土的性质质有关，也要通通过试夯确定。。(3)夯点的夯击次数与夯夯击遍数：与土土的性质和锤的的性状有关，受受夯坑周围土隆隆起量和夯沉量量控制。(4)二遍夯击之间的时时间间隔：一遍遍夯击之后，要要有一定时间任任土壤中的超孔孔隙水压力消散散，间隔时间的的长短取决于地地基土的渗透性性。(5)夯点的布置和间间距：根据建筑筑物类型采用三三角形或正方形形布置，夯击处处理的范围应大大于建筑物基础础外缘的宽度，，夯击点的间距距前几遍大一些些，后几遍可小小一些。(6)锤重和锤形：由由锤底面静压力力和土的性质来来确定。(7)起重机及专用设设备选择：工程程中所需的起重重设备、排水设设备及检测仪器器和设备等。强夯法施工中应应注意的问