第二章-地基基础与桩基础

建筑施工技术第二章地基基础与桩基础2.1地基处理与加固2.2浅基础2.3桩基础比萨斜塔2.1地基处理与加固地基质量问题比萨斜塔简介钟楼始建于1173年，设计为垂直建造，但是在工程开始后不久（1178年），便由于地基不均匀和土层松软而倾斜，1372年完工，塔身倾斜向东南，而现在塔身偏离“自然姿势”已有5米多。现仍以每年约1毫米的速度倾斜。倾斜原因比萨斜塔之所以会倾斜，是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下的有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，因此土质在建造时便已经沙化和下沉。上海“楼脆脆”在建13楼倒塌地基质量问题墙体开裂地基质量问题墙体开裂地基质量问题不均匀沉降地基地基与基础的区别天然地基：自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人工处理的地基。人工地基：天然地基的承载力不能承受基础传递的全部荷载，需经人工处理后作为地基的土体称为人工地基。1、什么时候需要加固地基?当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，可以对土层进行加固。2、地基加固的原理“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”。2.1地基加固处理3、地基加固的方法七字方法：挖、填、换、夯、压、挤、拌一、“挖”挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩上或坚硬的土层中，直接将基础落深。二、“填”在软土层上直接回填一层一定厚度的好土，以提高地基的承载力减小软土层的承压力。三、“换”换就是将挖与填相结合材料：砂石，碎石，三合土（石灰：砂：碎砖（石）＝1：2：4），三七灰土（石灰：土＝3：7），矿渣，素土等“换”的两种常用方法（一）灰土垫层地基灰土垫层具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适用加固深1-4m厚的软弱土、沉陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。（二）砂垫层地基砂垫层地基是用夯（压）实的砂或砂石垫层替换基础下部一定厚度的软土层，以起到提高基础下地基承载力，减少沉降，加速软土层的排水固结作用。适用处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜用于加固湿陷黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。四、“夯”原理：利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力。方法：重锤夯实地基适用范围：地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土的加固处理强夯地基适用范围：碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土地基的深层加固锤重为1.5-3.0t，落距一般采用2.5-4.5m锤重为8-40t，落距：6-30m影响深度：10米以上五、“压”利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械压地基土壤，使地基压实排水固结。六、“挤”先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管七、“拌”利用高压射流切削土壤，旋喷浆液（水泥浆、水玻璃、丙凝等），搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。方法：旋喷法和深层搅拌法深层搅拌水泥桩施工作用：软土地基改良加固方法和重力式支护结构。施工方法：地基局部处理及其他加固方法简介地基局部处理松土坑处理砖井或土井的处理局部软硬土的处理其他地基加固方法简介注浆地基将配置好的化学浆液或水泥浆液，通过导管注入土体也隙中，与土体结合，发生物化反应，从而提高土体强度，减小其压缩性和渗透性。1．松土坑（填土、墓穴、淤泥等）的处理当坑的范围较小(在基槽范围内)，可将坑中松软土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相近的材料。（a）当坑的范围较大(超过基槽边沿)或因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽。（b）如坑在槽内所占的范围较大(长度在5m以上)，且坑底土质与一般槽底天然土质相同，可将此部分基础加深，做1：2踏步与两端相接。（c）对于较深的松土坑(如坑深大于槽宽或大于1.5m时)，槽底处理后，还应适当考虑加强上部结构的强度。如遇到地下水位较高，坑内无法夯实时，可用砂土、碎石或混凝土代替灰土回填。松土坑的处理2．砖井或土井的处理井内填土已较密实－－将井的砖圈拆除至槽底以下1m(或更多些)，在此拆除范围内用2：8或3：7灰土分层夯实至槽底。井内填土不密实－－可用大块石将下面软土挤紧，再选用上述办法回填处理。若井内不能夯填密实时，则可在井的砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处理。如井的直径大于1.5m时，则应适当考虑加强上部结构的强度。基槽下砖井处理方法3．橡皮土的处理如发现地基土含水量很大趋近于饱和时，要避免直接夯拍，这时，可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石。二、地基加固在软弱地基上建造建筑物或构筑物，利用天然地基有时不能满足设计要求，需要对地基进行人工处理，提高其承载力、减小沉降，以满足结构对地基的要求，即地基的整体加固。灰土垫层地基砂垫层地基重锤夯实法强夯法地基加固1．地基换填灰土垫层地基施工方法：用石灰和粘性土拌合均匀，然后分层夯实而成质量检查：用环刀取样，测定其干密度，并换算成压实系数砂垫层地基施工方法：用强度较大的砂或砂石等回填，并经分层夯实至密实质量检查：用环刀取样，测定其干密度，以不小于通过实验所确定的该沙料在中密状态时的干密度数值为合格将基础下一定深度、宽度范围内的土层挖去，然后用强度较大的灰土、砂或砂石等回填，并经分层夯实至密实，以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。2．重锤夯实地基质量检查检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定外，并应检查基槽(坑)表面的总下沉量，以不小于试夯总下沉量的90％为合格。将1.5～3t重锤其提升到一定高度后，自由下落，夯击基土表面，一般为6～8遍，使浅层地基受到压密加固，加固深度一般为1.2m。适用于处理离地下水位0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、杂填土和分层填土3．强夯地基施工要点施工前应试夯，确定正式施工的各项参数：锤重、落距、夯击点布置、夯击遍数、加固范围每夯击一遍完成后，应测量场地平均下沉量，然后用土将夯坑填平，方可进行下一遍夯击质量检查强夯法施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基，其间隔时间应大于7天：低饱和度的粉土和粘性土地基应大于15天。一般可采用标准贯入、静力触探、动力触探或土工实验等方法强夯法属高能量夯击，将8～40t的夯锤从6～30m的高处自由下落，利用其产生的巨大冲击能使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度。其影响深度在10m以上2.1浅基础浅基础：一般指基础埋深小于基础宽度或深度不超过5m的基础类型：按构造型式分独立基础带形基础（条形基础）筏板基础箱型基础独立基础独立基础分类阶形基础、坡形基础、杯形基础建筑施工技术条形基础条形基础基础长度远远大于宽度截面形式：矩形梯形阶梯型构造要求（1）锥形基础边缘高度不宜小于200mm，阶梯形基础每阶高度宜为300-500mm（2）垫层厚度大于100mm，混凝土强度等级为C10，基础混凝土强度不低于C15（3）底板受力钢筋不小于8mm，保护层40mm，无地基垫层时不小于70mm混凝土条形基础构造示意图筏式基础筏式基础：将墙或柱下基础连成一片，使整个建筑物的荷载承受在一块整板上，这种满堂式的板式基础称筏形基础，由钢筋混凝土底板、梁等组成，适合于地础承载力低且上部荷载大的结构。筏板基础分类：梁板式、平板式构造要求砼强度等级不宜小于C20，保护层厚不小于40mm。基础平面应尽量对称，以减小偏心距，底板厚不小于200mm，梁顶高出底板顶不小于300mm，梁宽不小于250mm。底板下设100mm厚C10砼地基，每边伸出底板不小于100mm箱形基础组成：混凝土底板、顶板、外墙、内墙特点：整体性好，刚度大，调整不均匀沉降能力及抗震能力强，减少基底处原有地基自重应力适用范围：软弱地基上的面积较小计，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基础建筑施工技术类型：按受力特点可分为刚性基础和柔性基础。刚性基础有：砖基础、毛石基础、灰土基础、三合土基础、碎石基础和混凝土基础等。柔性基础主要是钢筋混凝土基础。建筑施工技术二、浅基础的施工（一）砖基础施工砖基础：用于地质条件好、地下水位较低的五层以下砖混结构。建筑中分等高式、间隔式两种1、放线定位建筑施工技术基础放大脚F≥150KPa，采用等高式两皮一收，收进1/4砖长F≤150KPa，采用不等高式，两皮一收与一皮一收相间灰缝8~12mm，一般取10mm，接搓留成斜搓，超过300的预留孔洞，设平拱或过梁。建筑施工技术毛石基础施工(二)毛石基础施工毛石基础断面形式有阶梯形和梯形。灰缝20-30mm，每日砌筑高度不大于1.2m，转角交接处同时砌筑。顶面宽度比墙厚大200mm，每阶高度300-400mm，至少两皮毛石。上一阶压下一阶1/2毛石基础以铺浆法砌筑。灰缝厚度宜为20~30mm，砂浆应饱满，毛石基础应分皮卧砌，并应上下错缝，内外搭接，不能采用外面侧立石块、中间填心的砌筑方式。每日砌筑高度不宜超过1.2m。在转角处及交接处应同时砌筑，如不能同时砌筑，应留成斜搓。基础的顶面宽度比墙厚大200mm，每边宽出100mm，每阶高度一般为300~400mm，并至少砌二皮毛石。上阶梯的石块应至少压砌下级阶梯石块的1/2。毛石基础砌筑砂浆的强度等级应符合设计要求。(三)混凝土和毛石混凝土基础施工建筑施工技术(三)混凝土和毛石混凝土基础施工在浇筑混凝土基础时，应分层进行，并使用插入式振动器捣实。梯形基础，每一阶内应整分浇筑层。锥形基础要逐步的随浇筑随安装其斜面部分的模板。独立基础应连续浇筑完毕，不能分数次浇筑。毛石混凝土基础：为了节约水泥，在浇筑混凝土时，投入25%左右的毛石。要求毛石的最大粒径不超过150mm，也不超过结构截面最小尺寸的1/4。投放时，应分层、均匀的投放。当基坑（槽）深度超过2m时，不能直接倾落混凝土，应用溜槽将混凝土送入基坑。混凝土浇筑完毕，终凝后要加以覆盖和浇水养护。3、桩基础深基础：把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等几种类型桩基础组成：若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁。桩的作用是：1）传递荷载2）挤密土层一、概论1天然地基土质软弱。设计天然地基浅基础不能满足地基承载力或变形要求、或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许时，可采用桩基础。2高层建筑。在地震区，基础埋深d不应小于建筑物高度1/15，采用浅基础难满足此要求，只能用桩基础。3重型设备。二、桩基础的工作特点如：上海宝钢一号高炉，总质量达50000t，地基未软弱淤泥质土，地基承载力仅80kpa，用大直径钢管桩，直径914mm，桩长60m，共144根钢管桩才满足高炉正常运用。1、桩的分类按承台位置的高低不同分类1高承台桩基础——承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。2低承台桩基础——承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。在工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩基，而且大量采用竖直桩，斜桩少用。但在桥梁、港湾和海洋构筑物等工程中，常使用高承台桩基，且多用斜桩，以承受较大的水平荷载。基础工程1端承桩1)端承桩——穿过上部软弱土层而达到下部持力层(岩石、砾石层、砂层或坚硬土层)上的桩，上部结构荷载主要是由桩