地基处理与基础施工

第二章地基处理与基础工程结构物的地基问题1、地基的基本概念：建筑物的全部重量（包括各种荷载）最终将通过基础传给地基。2、结构物的地基问题包括以下四个方面：（1）强度及稳定性问题：当地基的抗剪强度不足支撑上部结构传来的荷载时，地基就会产生破会和失稳。（2）压缩及不均匀沉降问题：当地基在上部结构荷载作用下产生过大的变形时，会影响结构物的正常使用，特别时超过建筑物的容许不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。（3）地下水流失及侵蚀和管涌问题：而导致地基破坏。（4）动力荷载作用下的液化、失稳和震陷问题：地基土，特别是饱和无粘性土在地震、机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载作用下，可能产生液化、失稳和震陷等危害。当结构物的天然地基发生上述情况之一或其中几个时，须采用适当的地基处理，以保证结构的安全与正常使用。地基处理原则：符合使建筑物的各个部位沉降量趋于一致，以减小地基不均匀沉降的处理原则。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。换土地基挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较大粒径的材料，并夯实密实，形成垫层的地基处理方法。（2:8、3:7灰土；砂石垫层）重锤夯实反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。强夯将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的敦体的地基处理方法。振冲在振冲器水平振动和高压水的共同作用下，使松砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩柱，并和原地基土组成复合地基的地基处理方法。砂桩挤密采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。水泥土搅拌法以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。分为深层搅拌法和粉体喷搅法。深层搅拌法是使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法，简称湿法。粉体喷搅法是使用干水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌法，简称干法。第一节、局部地基处理一、松土坑（填土、墓穴、菜窖、淤泥）的处理1、松土坑在基槽范围内时，将坑中松软虚土挖出，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相接近的材料：1）当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填；2）当天然土为较密实的粘性土时，用3：7灰土分层夯实回填；3）天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积的粘性土，可用1：9或2：8灰土分层回填夯实，每层厚度不超过20cm。2、松土坑在基槽范围较大，且超过基槽边沿时，因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，加宽按如下规定：1）当用砂土或砂石回填时，基槽每边均应按l：h＝1：1坡度放宽；2）用1：9或2：8灰土回填时，基槽每边均应按0.5：1坡度放宽；3）用3：7灰土回填时，如坑的长度小于等于2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处夯实。3、松土坑范围较大，且长度超过5m时，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将该部分基础加深，做1：2踏步与两端相接，但每步不高于0.5m，长度不小于1m。4、松土坑较深（大于槽宽或大于1.5m时），按以上要求处理到老土，槽底处理完毕后，还应当考虑是否需要加强上部结构的强度，常用的加强方法是：在灰土基础上1－2皮砖处（或混凝土基础内），防潮层下1－2皮砖处及首层顶板处各加配4根Ø8－Ø12钢筋，跨过该松土坑两端各1m，以防止过大的局部不均匀沉降。5、地下水位较高的松土坑，如遇到地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑（槽）中软弱虚土挖去，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填；或地下水位以下用粗砂与碎石（比例1：3）回填，地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度。二、砖井及土井的处理1、砖井、土井在室外，据基础边缘5m以内:先用素土分层夯实，回填到室外地坪以下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土分层回填并夯实。2、砖井、土井在室内基础附近:1）将水位降低到最低可能的限度，用中、粗砂及块石、卵石或碎砖等回填到地下水位以上50cm；2）砖井应将四周砖圈拆至坑（槽）底以下1m或更深些，然后再用素土分层回填并夯实，如井已回填，但不密实或有软土，可用大块石将下面软土挤紧，再分层回填素土夯实。3、砖井、土井在基础下或条形基础3B或柱基2B范围内:先用素土分层回填夯实，至基础底下2m处，将井壁四周松软部分挖去，有砖井圈时，将井圈拆至槽底以下1－1.5m，当井内有水，应用中、粗砂及碎石、卵石或碎砖回填至水位以上50cm，然后再按上述方法处理。当井内已有填土，但不密实，且挖除困难时，可在部分拆除后的砖井圈上加钢筋混凝土盖封口，上面用素土或2：8灰土回填，夯实至槽底。4、砖井、土井在房屋转角处，且基础部分或全部压在井上除用以上办法回填处理外，还应对基础加固处理（设计）：1）当基础压在井上部分较少，可采用从基础中挑钢筋混凝土梁的办法处理。2）当基础压在井上部分较多，挑梁的方法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，落在天然土上基础总面积应等于或稍大于井圈范围内原有基础的面积，并在墙内配筋或用钢筋混凝土梁来加强。5、砖井、土井、已淤填，但不密实:可用大块石将下面软土挤密，再用上述办法回填处理，如井内不能夯填密实而上部荷载又较大，可在井内设灰土挤密桩或石灰柱处理，如土井在大体积混凝土基础下，可在井圈上加钢筋混凝土盖板封口，上部再用素土或2：8灰土回填密实的办法处理，使基土内附加应力传布范围比较均匀，盖板到基底的高差h大于等于井径。三、局部范围内软硬土的处理1、基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土、大树根、砖窑、化粪池等，尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于坚硬地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂；2、若基础一部分落于硬土层上，一部分落于软土层上时（设计出变更），将坚硬地基部分凿去30－50cm深，再回填土、砂混合物或砂作软性褥垫，起到调节变形作用，避免裂缝；如硬物挖出困难，可再其上设置钢筋混凝土过梁跨越，并与硬物间保留一定空隙或在硬物上部设置一层软性褥垫以调整沉降3、若基础一部分落于原土层上，一部分落于回填土层上时（设计出变更）。四、橡皮土的处理1、定义：当地基为粘性土，且含水量很大趋于饱和时，夯拍会使地基土变成踩上去有一种颤动感的土，称“橡皮土”2、性质：橡皮土不宜直接夯拍，因为夯拍将扰动原状土，土颗粒之间的毛细孔将被破坏，在夯拍面形成硬壳，水分不易渗透和散发。3、处理方法：1）采用翻土晾槽或掺石灰法降低土的含水量，然后再根据具体情况选择施工方法及基础类型。2）如果地基土已发生了颤动现象，可加铺一层碎石夯击，以将土挤密。3）如果基础荷载较大，可在橡皮土上打入大块毛石或红砖挤密土层，然后满铺50cm碎石后再夯实。4)可采用换土方法，将橡皮土挖除，填以砂土或级配碎石。第二节浅埋式钢筋混凝土基础施工一、独立基础与条形基础1、构造要求：见书P68页2、施工要点1）基坑（槽）应进行验槽，局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾分层回填夯实至基底相平。基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、垃圾、杂物应清扫干净。验槽后应立即浇筑垫层混凝土，以免地基土被扰动。2）垫层达到一定强度后，在其上弹线、支模。铺放钢筋网片时底部用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫块，以保证钢筋的保护层符合设计要求。3）在浇筑混凝土前，应清扫模板上的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，模板应浇水加以湿润。4）基础混凝土宜分层连续浇筑完成。阶梯型基础的每一台阶高度内应分层浇捣，每浇筑完一台阶应稍停0.5---1.0h,待其初步获得沉实后，再浇筑上层，以防止下台阶混凝土溢出，在上台阶根部出现烂脖子，台阶表面应基本抹平。5）锥形基础的斜面部分模板应随混凝土浇捣分段支设并顶压紧，以防模板上浮变形，边角处的混凝土应注意捣实。严禁斜面部分不支模，用铁锹拍实。6）基础上有插筋时，要加以固定，保证插筋位置的正确，防止浇捣混凝土发生位移。混凝土浇筑完毕，外露表面覆盖浇水养护。二、杯形基础是用于装配式钢筋混凝土柱的基础1、构造要求2、施工要点杯形基础除参照板式基础的施工要点外，还应注意以下几点：1）混凝土应按台阶分层浇筑，对高杯口基础的高台阶部分按整段分层浇筑。2）杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块锲形板，拆模时，先取锲形板，然后分别将两半杯口模板取出。为便于周转宜做成工具式的，支模时杯口模板要固定牢固并压浆。3）浇筑杯口混凝土时，应注意四侧要对称均匀进行，避免将杯口模板挤向一侧。4）施工时应先浇筑杯底混凝土并振实，注意在杯底一般有50mm厚的细石混凝土找平层，应仔细留出。待杯底混凝土沉实后，再浇筑杯口四周混凝土。基础浇捣完毕，在混凝土初凝后终凝前将杯口模板取出，并将杯口内侧表面混凝土凿毛。5）施工高杯口基础时，可采用后安装杯口模板的方法施工，即当混凝土浇捣接近杯口底时，再安装固定杯口模板，继续浇筑杯口四周混凝土。三、片筏基础片筏基础由钢筋混凝土底板、纵横地基梁等组成。当建筑物有地下室或地基承载力较低、上部荷载较大时采用。有梁板式、平板式两类。1、构造要求（书）2、施工要点1）施工前，如地下水位较高，可采用人工降低地下水位至基坑底不少于500mm，以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工。2）施工时，可采用先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋，浇筑底板混凝土，待达到25%设计强度后，再在底板上支梁模板，继续浇筑完梁部分混凝土；也可采用底板和梁模板一次同时支好，混凝土一次连续浇筑完成，梁侧模板采用支架支承并固定牢固。3）混凝土浇筑时一般不留施工缝，必须留设时，应按施工缝要求处理，并应设置止水带。4）基础浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，并防止地基被水浸泡。四、箱型基础箱型基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙以及一定数量的内隔墙构成封闭的箱体，基础中部可在内隔墙开门洞作地下室。适用作软弱地基上的面积较小、平面形状简单、上部结构荷载大且分布不均匀的高层建筑物的基础。1、构造要求2、施工要点1）基坑开挖，如地下水位较高，应采取措施降低地下水位至基坑底以下500mm处，并尽量减少对基坑底土的扰动。当采用机械开挖基坑时，在基坑底面以上200----400mm厚的土层，应用人工挖除并清理，基坑验槽后，应立即进行基础施工。2）施工时，基础顶板、内外墙和顶板的支模、钢筋绑扎和混凝土浇筑，可采取分块进行，其施工缝的留设位置和处理应符合钢筋混凝土工程施工及验收规范有关要求，外墙接缝应设止水带。3）基础的底板、内外墙和顶板宜连续浇筑完毕。为防止出现温度收缩裂缝，一般应设置贯通后浇带，带宽不宜小于800mm，在后浇带处钢筋应贯通，顶板浇筑后，相隔2----4周，用比设计强度提高一级的细石混凝土将后浇带填灌密实，并加强养护。4）基础施工完毕，应立即进行回填土。停止降水时，应验算基础的抗浮稳定性，抗浮稳定系数不宜小于1.2，如不能满足时，应采取有效措施，譬如继续抽水直至上部结构荷载加上后能满足抗浮稳定系数要求为止，或在基础内采取灌水或加重物等，防止基础上浮或倾斜。作业P71——5、13、17、192桩基础工程学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准。学习要求：了解桩基础组成及分类；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；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。桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1)端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施