2桩基础工程

2地基处理与桩基础工程学习重点：常见的地基的加固方法及适用范围，浅基础的类型及使用范围。钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，对泥浆护壁成孔灌注桩施工过程及方法。学习要求：了解桩基础组成及分类；一、地基定义：建筑物基础底部下方一定深度与范围内的土层，承受由基础传来的建筑物荷载。二、地基要求：1.均应保证具有足够的强度和稳定性。2.在荷载作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；3.不产生过大的沉降或不均匀的沉降变形，以确保建筑物的正常使用。2.1地基处理及加固三、地基分类：天然地基：不需人工加固处理，具有足够承载力的土层。人工地基：经过人工处理，达到承载力的土层。地基处理的方法主要有：换土处理：换土垫层法、强夯法、强夯置换法、排水固结法。加固补强：振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法。（一）换土垫层法1、灰土地基：（1）方法：用石灰与黏性土拌和均匀，分层夯实而形成垫层层。其承载能力可达300kp。（2）适用：一般黏性土地基加固，施工简单，费用较低。（3）材料要求：1）土料：采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含有松软杂质或使用耕植土；土料须过筛，其颗粒不应大于15mm。（塑性指数＞4，颗粒≤15mm）2）石灰。应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1-2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。（颗粒＜5mm）（4）施工要点：1）铺设前应先检查基槽，待合格后方可施工。（地基验槽）2）灰土配合比满足规定，一般体积比为3：7或2：8。（灰土配制）3）施工时，控制其含水量、厚度、夯打遍数。（控制因数）4）应先采取排水措施，在无水情况下施工。（无水施工）5）不得在墙角、柱墩及承重窗间墙下接缝，上下错缝不小于500mm，接缝隙处的灰土应充分夯实。（接缝规范）6）灰土打完后，应及时进行基础施工，并随时准备回填土。（防水）7）冬季施工时，应采取有效的防冻措施，不得采用冻土。（防水）8）用环刀取样测量土的干密度。压实系数一般为0.93-0.95g/。（防冻）9）确定贯入度时，应先进行现场试验。（贯入度）2、砂和砂石地基（参照灰土地基讲解）（用砂或砂石做垫层替换基础下部的软土层）（二）重锤夯实法原理：利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较实心密实的硬壳，从而使地基得到加固。吊锤（1.5~3t，1.13~1.50m，C20，20mm钢底板）→落锤（2.5~4.5m）→夯击基土（6~10遍）特点：本法使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低，但布点较密、夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散。适用：地下水位0.8m以上的黏土、砂土等加固，加固深度1.2~2.0m，强度提高可达30%。（三）强夯法1、原理：用起重机械吊起夯锤（8-40t），从高处（6-30m）自由落下，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，孔障水和气体逸出，土粒重新排列，经时效压密达到固结。2、适用：同上，加固深度10~40m，强度提高2~5倍。3、施工机具：1）夯锤：整体式（钢壳和混凝土）、装配式（钢板）。2）起重设备：可用15、20、25、30、50t带有离合摩擦器的履带式起重机4、施工要点1）地质勘察，制定强夯方案；2）现场试夯，确定施工参数（夯锤质量、尺寸、落距、夯击遍数等）；3）施工步骤为平整场地、测量放线、起重机就位、吊锤落锤、夯坑填平、标高测量4）夯击时落锤平稳，夯位准确，坑内积水应及时排除。5）分段进行，从边缘向中央6）对于高饱和度的粉土、黏性土和新饱和填土，进行强夯时：a、适当将夯击能量降低；b、将夯常量差适当加大；c、减少土内的水分。强夯压实（四）振冲法（对地基土振冲、射水、成孔、填砂石成桩）1、原理：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。2、施工准备（1）技术准备：1）了解现场有无障碍，工作面是不是够用，辅助措施有没有到位。2）了解现场地质情况，3）设置试验区，确定各项施工参数。（2）材料要求：可用粗砂，中砂，砾砂，碎石，卵石，角砾，圆砾等，粒径为5-50mm。（3）主要机具：振冲器，起重机，水泵，控制电流操作台，150A电流表，500V电压表，供水管道及加料设备等。3、施工工艺（1）振冲挤密法1）方法：在中、粗砂地基中，不外加料，利用振冲器的振动使松散砂密实。2）施工顺序：对准加固点、启动吊机、振冲下沉、振冲提升、关机关水和移位、整平场地。（2）振冲置换法1）方法：在砂土和粉土中，利用振冲器冲孔，加填料振密成桩。2）施工程序：定位、振冲下沉、成孔、清孔、填料、振密、成桩。（五）深层搅拌水泥土地基1、原理：利用特制的深层搅拌机在地基深处，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。2、施工工艺：定位——预拌下沉——制备水泥浆——提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清洗、移位3、材料要求及截面形状：宜用425号水泥，掺灰量应不小于10%，以12~15%为宜；宜连续，形成封闭的实体或格状结构。4、适用：淤泥、淤泥质土、粉质黏土等地基承载力特征值不大于150kP的土层。2.1.3其他较常见的地基处理方法挤——挤密地基拌——搅拌法加固地基1.根据使用材料性能不同可分为无筋扩展基础（刚性基础）和扩展基础（柔性基础）。2.按构造形式不同可分为独立基础、条形基础（包括墙下条形基础与柱下条形基础）、筏板基础、箱形基础等。浅基础的分类2.2浅埋式钢筋混凝土基础施工一.无筋扩展基础：无筋扩展基础：又称刚性基础,一般由砖、石、素混凝土、灰土和三合土等材料建造的墙下条型基础，或柱下独立基础。特点：抗压强度高，而抗拉、抗弯、抗剪性能差。适用范围：适用于六层和六层以下的民用建筑和轻型工业厂房。1.构造要求无筋扩展基础的截面尺寸有矩形、阶梯形和锥形等，如附图1所示。附图1无筋扩展基础截面形式(a)墙下刚性基础；(b)柱下刚性基础为保证无筋扩展基础内的拉应力及剪应力不超过基础的允许抗拉、抗剪强度，一般基础的刚性角及台阶宽高比应满足规范要求，同时基础底面宽度b应符合下式要求：b≤b０+2H０tanα1）基础弹线：基础开挖、垫层施工完毕后，应根据基础平面图尺寸，用钢尺量出各墙的轴线位置及基础的外边沿线，并用墨斗弹出。基础放线尺寸的允许偏差应符合有关规定。2）基础砌筑：砖基础砌筑方法、质量要求详见第3章砌筑工程。2．施工要点（1）砖基础1）混凝土浇筑前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等均应符合设计要求。2）基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等均应清除干净。基底局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾回填夯实至基底相平。3）质量检查。混凝土的质量检查，主要包括施工过程中的质量检查和养护后的质量检查。（2）混凝土基础1）混凝土浇筑前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等均应符合设计要求。2）基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等均应清除干净。基底局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾回填夯实至基底相平。3）质量检查。混凝土的质量检查，主要包括施工过程中的质量检查和养护后的质量检查。（2）混凝土基础施工过程中的质量检查：即在制备和浇筑过程中对原材料的质量、配合比、坍落度等的检查。养护后的质量检查：即混凝土的强度、外观质量、构件的轴线、标高、断面尺寸等的检查。二.扩展基础扩展基础：系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。柱下独立基础:常为阶梯形或锥形，基础底板常为方形和矩形。建筑结构承重墙下多为钢筋混凝土条形基础，根据受力条件，可分为不带肋和带肋两种。(a)(b)柱下钢筋混凝土独立基础(a)阶梯形；(b)锥形(a)(b)墙下钢筋混凝土条形基础(a)板式；(b)梁板结合式（１）基本构造要求。（２）当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时，底板爱力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置，见附图4(a)。（３）钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处，见附图图4(b)。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置，见附图4(c)。1．构造要求附表1扩展基础构造要求序号项目内容与要求1锥形基础边缘高度边缘高度h不宜小于200mm2阶梯形基础每阶高度宜为300～500mm3垫层厚度不宜小于70mm,一般采用100mm4底板受力钢筋最小直径与间距底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm，墙下钢筋混凝土条基纵向分布钢筋不小于8mm,间距不大于300mm。5钢筋保护层厚度当有垫层时钢筋保护层的厚度不宜小于40mm,无垫层时不宜小于70mm6垫层混凝土强度等级应为C107基础混凝土强度等级不应低于C208基础插筋对于现浇柱的基础,如与柱子不同时浇灌时,其插筋的数目和直径与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度及与柱的纵向受力钢筋的搭接长度，应符合有关规定。附图4扩展基础底板受力钢筋布置示意（1）基坑验槽与混凝土垫层基坑验槽清理同刚性基础。垫层混凝土在验槽后应立即灌筑，以保护地基，混凝土宜用表面振动器进行振捣，要求表面平整，内部密实。（2）弹线、支模与铺设钢筋网片混凝土垫层达到一定强度后，在其上弹线、支模、铺放钢筋网片，底部用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆块垫塞，以保证位置正确。2．施工要点（3）浇筑混凝土在浇筑混凝土前，模板和钢筋上的灰浆、泥土和钢筋上的锈皮油污等杂物，应清除干净，木模板应浇水加以湿润。基础混凝土宜分层连续浇灌完成。对于锥形基础，应注意控制锥体斜面坡度正确，斜面模板应随混凝土浇筑分层支设，并顶紧。边角处的混凝土必须捣实，严禁斜面部分不支模，只用铁锹拍实。（4）施工缝留设钢筋混凝土条形基础可留设垂直和水平施工缝。（5）基础上插筋与养护基础上有插筋时，其插筋的数量、直径及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同，插筋的锚固长度，应符合设计要求。施工时，对插筋要加以固定，以保证插筋位置正确，防止浇捣混凝土时发生移位。混凝土浇灌完毕，外露表面应覆盖浇水养护，养护时间不少于7d。三.杯形基础杯形基础常用于装配式钢筋混凝土柱的基础,形式有一般杯口基础、双杯口基础、高杯口基础等。杯形基础的构造要求。1．构造要求附图5杯形基础形式、构造示意a)一般杯口基础b)双杯口基础C）高杯口基础序号项目内容1柱的插入深度柱的插入深度h1,应满足锚固长度的要求和吊装时柱的稳定性（即不小于吊装时柱长的0.05倍）2基础的杯底厚度和杯壁厚度基础的杯底厚度和杯壁厚宽，可按现行《建筑地基基础设计规范》选用3杯壁配筋规定当柱为轴心或小偏心受压且t/h2≥0.65时或大偏心受压且t/h2≥0.75时，杯壁可不配筋；当柱为轴心或小偏心受压，且0.5≤t/h2＜0.65时，杯壁可按现行《建筑地基基础设计规范》规定配筋4高杯口基础预制钢筋混凝土柱（包括双支柱）与高杯口基础的连接，应符合上述规范规定附表2杯形基础构造要求2．施工要点（1）杯口模板杯口模板可用木模板或钢模板，可作成整体式，也可作成两半形式，中间各加楔形板一块，拆模时，先取出楔形板，然后分别将两半杯口模板取出。附图5杯口内模板排气孔示意1、空鼓2、杯口模板3、底板留排气孔混凝土要先浇筑至杯底标高，方可安装杯口内模板，以保证杯底标高准确，一般在杯底均留有50mm厚的细石混凝土找平层，在浇筑基础混凝土时，要仔细控制标高。浇筑杯口时，一要对称下料，避免杯口位移；二要注意振捣，避免杯口模板上浮。混凝土应按台阶分层浇灌。对高杯口基础的高台阶部分按整段分层浇灌，不留施工缝。基础浇捣完毕，混凝土终凝前将杯口模板取出（用倒链），并将杯口内侧表面混凝土凿毛。（2）混凝土浇筑四.柱下条形