土力学、地基及基础概念

【绪论】土力学——工程力学的一个分支，用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。基础工程学——关于地基基础设计与施工的知识。定义：承受建筑物或构筑物荷载、受这些荷载影响的那一部分地层。种类：天然地基和人工地基定义：支承上部结构荷载并将其传给地层中地基内的、起到承上启下作用的下部结构。第一节土的形成与颗粒特征一、土体的形成：土是岩石经风化、搬运、堆积而形成的自然历史的产物。粒组：天然土的粒径一般是连续变化的，工程上把相近的（1）定义：工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:第二节土的结构第三节土的三相组成及物理性质指标第四节无粘性土的密实特性定义:土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量缺点：不能反映级配的影响且只能用于同一种土密实度土的名称优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善第五节粘性土的物理特性粘性土的物理特性可以用稠度表示。稠度是指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态，粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界粘性土的稠度反映土中水的形态——表明吸附结合水的能力、粘性大小；大致反映粘土颗粒含量工程上常用作粘性土与粉土定名的依据不同的粘土矿物结合水的能力不同——反映粘性土天然状态的软硬程度工程上作为确定粘性土承载力的重要指标第六节土的工程分类土的工程分类是将工程性质相近的土进行分类，以便于工程应用及研究分类依据：能反映土的物理力学性质——土的组成、土的状态、土的结构地核：主要化学成分是铁，镍，所以又称铁镍核心。第二节地质构造第三节地质作用成因：由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝而第四节地形和地貌流砂：当动力水的大小等于或大于土的浮重度时，土体失重，随水流动，称为流砂。潜蚀：土中水流把土体粗颗粒孔隙中所充填的细粒土带走，在土层中形成管状空洞，破坏土的结构，这种作用称为潜蚀。潜蚀包括机械潜蚀和化学潜蚀.机械潜蚀作用:指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒携走,而较大的颗粒仍留在原处.化学潜蚀作用:指当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结物时,水流溶蚀了它们,使土的结构变松,孔隙度增大,水流的渗透能力加强.机械潜蚀和化学潜蚀一般是同时进行的,且二者是相互影响,相互促进的.强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞,孔洞又会促使渗透途经已经缩短,水力梯度有所增大的渗流向它集中,而在孔洞末端集中的渗透水流就具有更大的侵蚀能力,所以孔洞就不断沿最大水力梯度线溯源发展,最终形成一条水流集中的管道,由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒,即管涌(piping).管涌是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,往往形成地质灾害.水对土特性影响的直观理解为：土的含水量小时，土比较硬，土中适当含水可使散粒土颗粒粘合在一起，使其具有一定的粘结强度，③水文地质条件④地表地质作用⑥天然建筑材料②斜坡稳定性问题③洞室围岩稳定性问题④区域稳定性问题【第二章】工程地质勘察工程地质勘察方法工程地质勘察报告港口工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范铁路工程地质勘察规范工程地质勘探与取样工程地质现场测试与长期观测工程地质资料室内整理钻进方法：回转钻探、冲击钻探、振动钻探和冲洗钻探四种应力求排除各种可能的扰动因素，使试样的扰动程度降至最小的程度。钻孔柱状图:地质年代、岩土层埋藏深度、厚度、底部绝对标高、岩土的描述、地下水水位、测量日期、岩土取样位置等内容。探地雷达GPR(Groundpenetratingradar)利用高频电磁波在岩体传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体的一种方法。4、场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；9、场地稳定性和适宜性评价。4、原位测试成果图表；五、基槽检验与地基的局部处理【第三、四章】浅基础概念;刚性角用较小的基础高度把上部荷载传到较大的基础底面上去，以适应地基承载力的要求。2.应重点掌握各种基础适用范围和常用基础的基本构造。五、减轻不均匀沉降危害的措施P66）（一）建筑措施（二）结构措施（三）施工措施1、“一顺一丁”式2、“三顺一丁”式“一顺一丁”砌法是一层顺砖与一层丁砖相互间隔砌成。“三顺一丁”砌法是三层顺砖与一层丁砖相互间隔砌成。“梅花丁”砌法是每层中顺砖与丁砖相互间隔砌成。上下层错缝1过程：抄平放线-摆砖-立皮数杆-盘角挂线-砌筑-勾缝先拉通线，按所排的干砖位置把第一皮砖砌好；然后在要求位置安装皮数杆，并按皮数杆标注，开始盘角，盘角时每次不得超过六皮砖高，并按“三皮一吊，五皮一靠”的原则随时检查，把砌筑误差消灭在操作过程中。砌筑工艺：抄平放线→试摆砖→立匹数杆→组砌→勾缝→清理•每组按照既定施工方案，在工程训练中心完成各自工作任务2、施工工艺：在基础垫层上弹出底板钢筋位置线→钢筋半成品运输到位→布放钢筋→钢筋绑扎、验收阶梯形独立基础：根据基础施工图样的尺寸制作每一阶梯模板，支模顺序由下至上逐层向上安装。有效的养护措施。混凝土施工中几种常见的养护方法有：覆盖一般是先支后拆，后支先拆，先拆除侧模板，后拆除底模板。重大复杂模板的拆除，事前应制定2、在浇筑混凝土前，清除模板和钢筋上的垃圾、泥土和油污等杂物；堵塞模板的缝隙。3、模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装工程施工的隔离剂。4、在绑扎的平面钢筋上，不准踩踏行走，严格控制板中钢筋的混凝土保护层厚度，钢筋安装完毕后应检查验收，并做好隐蔽工程验收记5、混凝土浇筑前不应发生初凝和离析现象；浇筑混凝土时应分段分层连续进行。6、模板拆除时，要使混凝土达到规定强度方可拆除。•砼麻面:表现为砼表面局部缺浆粗糙，或有许多小凹坑。但无钢筋和石子外露。•蜂窝:表现为砼局部酥松，砂浆少石子多，石子之间出现空隙，形成蜂窝状的孔洞。保证混凝土施工质量的措施选择合适水泥减少水泥用量掺外加剂，控制水灰比加强技术管理合理组•所有操作及相关设备必须符合相关安全规范、规程、标准；•现场设置消防设备：消火栓、铁锨、水桶、钩子、斧子等按规定配备；•现场成立消防领导小组，每日两次对现场进行巡检，发现隐患及时处理。材料计划表工具计划表劳动力计划安全防护用品计划钢筋混凝土独立基础施工工艺钢筋混凝土独立基础施工要点钢筋混凝土独立基础常技术交底安全交底每组按照既定施工方案，在工程训练中心完成各自工作任务模板安装与拆除检查数量:全数检查接头位置和数量检查数量:全数检查轴线位置检查:表面平整度检查:钢筋混凝土条形基础施工说明：本工程所用混凝土为现场搅拌混凝土都有其模板系统，可分别称为：基础模板、柱模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、壳模板、烟囱模板等。条形基础所用模板一般为组合钢模板和木模板，并且形状比较单一、受力简单，这里对于本工程钢筋混凝土条形基础选用热扎钢筋（HPB235、HRB335、HRB400）清除模板内的木屑、泥土等杂物，木模浇水湿润，堵严板缝及孔洞，清除积水。2、加工较长的钢筋时，应有专人帮扶，要听从操作人员的指挥3、钢筋加工完毕，应堆放好成品，清理好场地，并切断电源，锁好电闸；4、焊机必须接地，导线和焊钳接导处绝缘必须可靠；5、焊接变压器不得超负荷运行，变压器升温不7、对焊机闪光区域，须设铁皮隔挡．焊接时禁止其他人员停留在闪光区范围内，以防火花烫伤．焊机工作范围内严禁堆放易燃物品，以免引起火灾.8、室内电弧焊时，应有排气装置．焊工操作地点相互之间设挡板，以防弧光刺伤眼睛.1.施工人员入现场必须进行入场安全教育，经考核合格后方可进入施工现场；2.作业人员进入施工现场必须戴合格安全帽，系好下颚带，锁好带扣；3.施工人员要严格遵守操作规程，振捣设备安全可靠；7.用料斗吊运砼时，要与信号工密切配合，缓慢升降，防止料斗碰撞伤人；模板工程：由于钢筋混凝土条形基础的模板支设较简单，安全要求不再叙述。混凝土种类：现场预制混凝土•技术交底安全交底每组按照现浇结构模板安装钢筋加工钢筋安装位置原材料每盘称量现浇7、现浇结构外观及尺寸偏差检验批质量验收记录表GB50204—2002(Ⅰ)【第五章】筏形与箱形基础柱下片筏基础(板式、梁板式)（1）先在垫层上绑扎底板梁的钢筋和上部柱插筋，先浇筑底板混凝土，待达到25％以上强度后，再在底板上支梁侧模板，浇筑完梁部分（2）采取底板和梁钢筋、模板一次同时支好，梁侧模板用混凝土支墩或钢支脚支承并固定牢固，混凝土一次连续浇筑成。2.伸缩缝是建筑各部分之间由于变形量不同而特意留出来的缝，以避免各部分之间的互相拉扯造成的变形或破坏。沉降后浇带，主要是因为后浇带两侧的沉降差异较大，用于协调二者的沉降差。顶浇混凝土连续梁连成整体，支护离箱形基础应不少于1围内和无梁顶板下部30～50毫米处，并应作成企口型式。有严格防水要求时，应在企口中部设镀锌钢板（或塑料）止水带，外墙的垂直（3）钢筋绑扎应注意形状和位置准确，接头部位用闪光接触对（5）墙体浇筑应在墙全部钢筋绑扎完，包括顶板插筋一般先浇外墙，后浇内墙，或内外墙同时浇筑，各组兼顾横墙左右宽度各半范围。外墙浇筑可采取分层分段循环浇筑法。（2）问题3）简述材料质量控制的要点。送检的检验报告，经监理工程师审查并确认其质量合格后，方准进场。合格的原材料使用到工程上。①掌握材料信息，优选供货厂家；④加强材料检查验收，严把材料质量关；⑤要重视材料的使用认证，以防错用或使用不【第七章筏板基础施工】应配置双层钢筋。受力钢筋直径不宜小于12mm，间距为100－200mm；分布钢筋直径一般不宜小于8－10mm，间距200－30由于筏板基础通常承受很大的侧压力，要求模板有较高的强度和刚度，基础内埋设管线多，钢筋密，施工配合复杂，因此施工中要7．2．17．3．1（1）安装时，钢筋要逐根清点，配塔吊成捆吊运，根据钢筋绑扎用料的先后，将成捆的钢筋用塔吊沿基坑两侧吊入基坑安装部位，再用人工按照总平面图及侧面展开图上的编号位置，按顺序水平分散摊铺绑扎。此时可采用型钢焊制的支架或混凝土支柱或利用基础的钢管脚手架，在适当的标高焊上型钢横担，或利用桩头钢筋用废短钢筋接头组成（6）为提高机械化程度，节约劳力，加快速度，钢筋规格较粗，制作外形简单的部位，如基础底板、墙和大梁，在起重设备条件具备的行下一道工序混凝土的浇筑。(1)裂缝原因混凝土在降温阶段因逐渐散热而产生收缩，在混凝土凝结硬化过程中，由于混凝土拌合水的不断消耗（水化和蒸发以及胶质体的胶凝4）外界气温变化导致混凝土开裂(2)裂缝形式7.4.2．防止大体积混凝土温度裂缝的技术措施泥，从而降低了水化热，大大减少了在大体积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。4、掺加粉煤灰外掺料于2％。6、控制混凝土的出机温度和浇筑温度射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌运输车三、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值的抗拉强度和极限拉伸值。当混凝土强度基本相在基础垫层与大体积混凝土之间设置滑动层（如涂刷沥青一道、干铺油毡一层等以减小温度应力。在大体积混凝土的高低底板处、地梁、低槽等位置设置缓冲层，以缓解地基土对混凝土的压力。钢筋网片；在变断面出避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配抗裂钢筋，这对防止裂缝是有益的。在大体积混凝土的凝结硬化过程中，应随时摸清大体积混凝土不同深度处温度场升或降的变化规律，及时监测混凝土内部的温度情况，不同部位埋设铜热传感器，用混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的跟踪和监测。混凝土温度测定记录仪，是以测定电阻变化来显示化曲线，随时对照理论计算值，可有的放矢地采取相应地技术措施。这样在施工过程中，可以做到大体积混凝土内部的温度变化进行跟2、混凝土的浇筑方案性，要求次层混凝土在前层混凝土初凝前浇筑完毕。如结构的平面尺寸为A(m²),分层浇筑厚度为h(m),混凝土供应量为Q(m³),A﹒h≤Q﹒t应注意的是，后一段底层混凝土施工时前一段底层混凝土应未初凝。这种方式适于厚度不大的结构。如结构厚度为H(m),宽度为B(m),分段浇筑长度为l，则浇筑中应满足：l≤Q﹒T/b（H—h)【7桩基础工程概述】桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。桩按施工方法分为预制桩和灌注桩。预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。7.1.1施工准备场地平整及周边障碍物处理依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。桩帽、垫衬和送桩设备机具准备7.1.2桩的制作、运输、堆放钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=履带式桩架(图2.6)以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用蒸汽锤时，则要配备蒸打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。4.打桩质量要求和测量记录桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。4.浇筑水下混疑土水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。7.2.3沉管灌注桩沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2.18)；利用振动器振动（2）拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。3.沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起7.2.5灌注桩施工质量要求及完全技术2.钢筋笼制作及安放要求钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为±20mm；非水下灌注混凝土桩为4.施工验收资料【地下连续墙施工工艺】排桩和地下连续墙的适用范围组成：维护墙、支撑、防渗帷幕等排桩：钢管桩、预制混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注地下连续墙适用及工艺优点2、如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不齐和漏水问题；现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应立即在两片导墙间加支撑，其水平间距为2-2.5米。地连墙的结构尺寸及质量要求等。浆外运丢弃，技术指标符合质量的循环使用。钢筋笼的制作与安放地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下灌注，须按水下混凝土的方法配置和灌注。水泥宜采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，并根据需要掺加外加剂。构造钢筋的间距不应大于300mm。单元槽段的钢筋笼宜装配成一个整体；必须分段时，宜采用焊接或机械连接，应在结构内力3.钢筋的保护层厚度，对临时性支护结构不宜小于50mm，对永久性支护结构不宜小于70mm.结构设计规范>>CB50010要求。预埋钢筋采用Ⅰ级钢筋，直径不宜大于20mm。7.地下连续墙墙体混凝土的抗击渗等级不得小于0.6MPa，二层以上地下室不宜小于0.8M制作布设混凝土浇注导管进行浆下浇注墙体混凝土顶拔接头管，最后某桥梁基础进行地下连续墙施工为例，拟定地下连续墙施工方案和施工工艺。初拟地下连续墙墙体厚度为70cm，最大墙深30米，最小墙于一种液体支撑，槽内泥浆面如高出地下水位0.6米—1.2米，能防止槽壁坍塌，关于地下连续墙的槽壁稳定性问题可以通过计算公式确定如梅耶霍夫的沟槽稳定临界高度公式；地下连续墙的施工是沿墙体的长度方向把地下连续墙划分成许多某种长再生泥浆30-401.08-1.157-9为保证成槽质量，液压抓斗在开孔入槽前检查仪表是否正常，纠偏推板是否能正常工作，液压系统是否有渗漏等。凝土前对导管进行强度和密封试验，合格后方可使用。根据单元槽长度确定下设导管根数（槽段为3.2m-5.4m下设两根导管,槽段为3泥浆工泥浆系统安装、泥浆生产循环全4砼工接拆砼导管、浇注砼的全部工作、清理现场127机电工现场电器设备安装、维修、吊卸接8测量检验工放样与施工监测、超声波测壁等4专职1、建立安全保证管理体系，按建筑工程和地下工程安全规程实施；2、成槽开孔时设专人指挥，在转向时注意尾部的电源线是否有碰撞现象，并在开挖前检查电缆线是否损伤；3送浆管路送浆、拌浆、回收浆24〃、13其它质量检测设备泥浆取样测试设备；墙体壁面检测仪；沉淀测定器14其它必备设备钢筋加工设备；混凝土拌和站和供应系统等地下连续墙的允许偏差项目规定值或允许偏差混凝土强度在合格标准内轴线位置（mm）30外形尺寸（mm）0，+30倾斜度8.1.1沉井基础的特点及其应用范围技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性8.1.2沉井的分类8.1.3沉井的设计原则沉井底节高度应满足拆除支承时沉井纵向抗弯要求之外，在松软土2）井壁主要承担井外水土压力和自重的部分加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度，同时又将沉井分成多个取土井，便于掌握挖土位大小：由取土方法而定，采用挖土斗取土时，应能使挖土斗自由升降，最小边长不宜小于2.5m。遇到意外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井6）射水管组、探测管、气管和压浆管空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混凝土顶板，厚度一般为1.0~2.0m；8.3沉井的施工步骤沉井施工步骤示意图施工准备→平整场地→深层水泥搅拌桩连续墙→深井降水→施工测量放线→基坑开挖→置换砂垫层→砖混结构刃脚支架→刃脚钢筋模板→浇筑刃脚混凝土→养护→沉井井壁制作与养护→拆除井壁和刃脚模板→对称拆除刃脚支架→沉井内挖土下沉→浇筑沉井封底混凝土→养生→绑扎底板钢筋→浇筑沉井底板混凝土→养护→沉井内隔墙及上部结构施工①埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载②下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工③沉井施工时对邻近建筑物影响较小②施工技术要求高③施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等(2)上部荷载较大，扩大基础开挖工作量大支撑困