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1.4基坑地基工程1.4基坑地基工程•1.地基处理•凡是基础直接建造在未经过加固处理的天然土层上时,这种地基被称为天然地基。如果天然地基很软弱,不能够满足地基强度和变形等要求,则预先要经过人工处理以后再建造基础,这种地基加固的方法被称为地基处理。•地基处理的目的是利用置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热化学等方法对地基土进行加固,以改善地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性、湿陷性和胀缩性等。•随着当前我国经济建设的迅猛发展,不仅事先要选择在地质条件良好的场地从事工程建设,而且有时也不得不在地质条件不好的地方修建建(构)筑物,因此必须要对天然的软弱地基进行处理。建(构)筑物的地基问题,概括地说可以包含以下四个方面。1.4基坑地基工程(1)强度及稳定性•当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。它会影响建(构)筑物的正常使用,甚至会引起建(构)筑物的开裂或破坏。(2)变形•当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生太大的变形时,就会影响建(构)筑物的正常使用,特别是超过建筑物所能容许的不均匀沉降时,结构可能开裂破坏。沉降量较大时,不均匀沉降也较大。湿陷性黄土遇水而发生剧烈的变形、膨胀土的胀缩等也可以包括在这类问题中。•1.4基坑地基工程•(3)渗漏•渗漏是指由于地基中地下水的流动而引起的有关问题,如因水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致的建(构)筑物失事。•(4)液化•地震、机器设备以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土,特别是饱和松散粉细砂(包括部分粉土)产生液化、失稳和震陷等危害。•1.4基坑地基工程•当建(构)筑物的天然地基存在上述四种问题之一或者其中几个问题时,就需要采取相应的地基处理措施,以保证建筑物的安全与正常使用。根据调查统计,世界各国的土建、水利、交通等各类工程中,地基问题常常是引起各类工程事故的主要原因。•地基问题的处理恰当与否,直接关系到整个工程的质量可靠性、投资合理性及施工进度。因此,地基处理的重要性已越来越被更多的人所认识和了解。1.4基坑地基工程•2.地基处理方案的选择•地基处理方案的选择和确定要根据下面的步骤进行。•①搜集建筑物场地详细的岩土工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。•②根据建筑物结构类型、荷载大小和使用要求,结合地形地貌、地层结构、岩土条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素,初步确定几种可供考虑的地基处理方法。而且,在选择地基处理方法时,应该同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用,也可选用加强结构措施(如设置圈梁和沉降缝等)和处理地基相结合的方案。•1.4基坑地基工程•③在因地制宜的前提下,对初步选定的各种地基处理方法分别从处理效果、材料来源及消耗、机具、施工进度和环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比,根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则选择最佳的地基处理方法,值得一提的是,每一种地基处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点,没有一种地基处理方法是万能的,必要时可以选择两种或多种地基处理方法组成的联合方法。•④对已选定的地基处理方案,应按建筑物重要性和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行1.4基坑地基工程1.4.2砂石垫层施工•1.砂石垫层的施工要点•①砂石垫层的材料宜采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石,石子的粒径不宜大于50mm,砂、石料中不得含有杂物,含泥量不应超过5%。对于用作排水固结的砂石垫层,其含泥量不宜大于3%。粉细砂也可以作为垫层的材料,但因其不易压实,而且强度也不高,此时宜掺入25%~30%的碎(卵)石,以保证垫层•的密实度和稳定性。•②为了使砂石垫层达到设计要求的密实度,施工时需要把握的关键问题为:控制好采用各种夯(压、振)实方法时的分层铺筑厚度及施工时的最优含水量和最大干密度。采用何种施工方法、施工时分层铺填的厚度以及每层的压实遍数,宜通过试验确定。采用各种夯(压、振)实方法时,每层铺筑厚度及最优含水量如表1.14所示。1.4基坑地基工程•③在软土层上采用砂石垫层时,应注意保护好基坑底部及侧壁土的原状结构,以免降低软土的强度。在垫层的最下面一层,宜先铺设150~200mm厚松砂,用木夯仔细夯实,不得使用振捣器。当采用碎石垫层时,也应该在软土上先铺一层厚度为150~300mm的砂垫底。•④当用细砂作为垫层材料时,不宜使用振捣法和水撼法。•⑤当用人工级配的砂石铺设垫层时,应将砂石拌和均匀后,再进行铺筑和捣实。•⑥铺筑前应先行验槽。浮土应清除,边坡必须稳定,防止塌土。基坑两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴等,应在未做垫层前加以填实。1.4基坑地基工程•2.三种不同的垫层施工方法•(1)机械碾压法•机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土,常用的压实机械如表1.15所示。此法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的工程。•(2)重锤夯实法•重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提升到一定高度,然后自由落下,不断重复夯击以加固地基。•(3)平板振动法•平板振动法是使用振动压实机来处理无黏性土或黏粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种浅层地基处理方法。1.4基坑地基工程•3.垫层质量检验•垫层施工过程中和施工完成以后,应进行垫层的施工质量检验,以验证垫层设计的合理性和施工质量。•砂或砂(碎)石垫层的质量检验应按下列方法进行。•(1)环刀取样法•(2)贯入测定法1.4基坑地基工程1.4.3灰土垫层施工灰土垫层是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去,用一定比例的石灰与土在最优含水量情况下充分拌和,分层回填夯实或压实而成。一般用于加固深1~4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等,还可用作结构的辅助防渗层。•1.灰土垫层布置范围•灰土垫层布置范围可分为两种,即在建筑物基础(单独基础和条形基础)底面下的灰土垫层和建筑物范围内的整片垫层。1.4基坑地基工程•2.灰土垫层施工要点•②灰土配合比应符合设计规定,一般用3:7或2:8(石灰:土)(体积比)。1.4基坑地基工程•3.垫层施工质量验评•垫层分项工程一般划分为一个检验批,若分阶段施工或地基标高不同时也可划分成若干个检验批,但不宜过多。•(1)主控项目要求•①地基承载力或地基强度。•②配合比。•灰土的土料宜用黏土、粉质黏土,严禁使用冻土、膨胀土或盐渍土。砂宜用中砂、粗砂、砾砂、碎石(卵石)、石屑,细砂应加入25%~35%碎石(卵石)。材料质量和配合比应符合设计规定并搅拌均匀。•③压实系数。1.4基坑地基工程1.4.4灰土桩地基•灰土桩在我国西北、华北地区应用比较广泛,适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、新近堆积的黄土、素填土和杂填土。它是利用打人钢套管(或振动沉管、炸药爆破)在地基中成孑L,通过“挤压作用”使地基土加密,然后再在孑L内分层填人灰土(素土加石灰或粉煤灰加石灰)后夯实而形成灰土桩(土桩或二灰桩)。它们与碎石(砂)桩一样,同样属于柔性桩,桩与桩间土共同组成复合地基。1.4基坑地基工程•灰土桩挤密法与其他地基处理方法相比,主要有以下特点:•①灰土桩挤密法是横向挤密,同样可以达到加固后所要求的最大干密度。•②与换士垫层相比,不需要开挖回填,因而节约了时间,比换土垫层法缩短工期约一半。•③由于不受开挖和回填的限制,处理深度一般可达12~15m。•④由于填料是就地取材,因而常比其他处理湿陷性黄土和人工填土的地基处理方法造价低,尤其是可利用粉煤灰变废为宝,取得很好的社会效益和经济效益。1.4基坑地基工程•当地基的含水量大于23%,且其饱和度大于0.65时,由于成孔质量不好,拔管后桩孔容易缩颈,而且打管时容易对邻近已回填的桩体造成破坏。如果施工时不采取排水措施,则不宜采用灰土桩挤密法处理地基。•还应注意的是,如果黄土层中夹有薄砂砾层,必须要经过成孔试验;而且当夹层厚度大于0.4m时,因施工时打管困难,也不宜采用灰土桩挤密法。•土桩主要用来消除湿陷性黄土的湿陷性;当以提高地基的承载力或水稳定性为主要目的时,应采用灰土桩。1.4基坑地基工程•1.灰土桩的设计•(1)桩孔直径•(2)桩距和桩排•(3)处理范围•土桩或灰土桩处理地基的宽度应大于基础宽度。若主要考虑消除地基的部分或全部湿陷量,而不考虑防渗隔水作用,或者用于提高地基的承载力,则一般采用局部处理的方法:对于非自重湿陷性黄土、素填士和杂填土等地基,处理宽度每边超出基础宽度不应小于0.25b(b为基础短边宽度),并不应小于0.5m;对于自重湿陷性黄土地基,为了有效地阻止基础底面下被处理的土层产生侧向变形,处理宽度不应小于0.75b,且不应小于Im。1.4基坑地基工程•对于湿陷程度严重(Ⅲ级)和很严重(IV级)的自重湿陷性黄土地基,处理后既需要消除其湿陷性,还需其具有防渗隔水作用,此时宜采用整片处理的方法,处理范围每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度不宜小于处理土层厚度的1/2,并且不应小于2m,以防止水从处理与未处理土层的接触面渗入地基,提高处理地基的效果。•地基处理的深度应根据建筑物对地基的要求、地基的湿陷类型、湿陷等级、湿陷性黄土层厚度及打桩机械的条件综合考虑决定。处理深度从基础底面起至桩孔下端桩尖处,以使土层剩余湿陷量在容许范围内。采用土桩挤密法处理地基,如果处理深度过小,则不经济。目前,该法施工的桩孔深度可达12~15m。1.4基坑地基工程•(4)填料和压实系数•(5)承载力和变形模量•(6)变形计算1.4基坑地基工程•2.灰土桩的施工•(1)成孔方法•灰土桩的成孔方法有沉管法、爆扩法及冲击法等,可按地基土的物理力学性质、桩孔深度、机械设备和施工经验等因素选定。•(2)桩孔回填夯实•回填桩孔用的土料应尽量使用就地挖取的净黄土或一般黏性土,过筛后土块直径不大于20mm。•雨期或冬期施工,应采取防雨、防冻措施,防止土料和灰土受雨水淋湿和冻结。1.4基坑地基工程•3.质量检验•抽样检验的数量不应小于桩孔总数的2%,1.4基坑地基工程•夯填质量的检验方法有下述三种。•(1)轻便触探法•先通过试验夯填,求得“检定锤击数”,施工检验时以实际锤击数不小于检定锤击数为合格。•(2)环刀取样法•先用洛阳铲在桩孔中心挖孔或通过剖开桩身,从基底算起沿深度方向每隔1.0~1.5m用带长把的小环刀分层取出原状夯实±样,测定其干土密度。•(3)荷载试验法•对重要的大型工程应进行现场荷载试验和浸水荷载试验,直接观测承载力和湿陷情况。应当注意,以上前两种检验法对灰土桩应在桩孔夯填后48h以内进行,二灰桩应在36h以内进行,否则将由于灰土或二灰的胶凝强度影响而无法进行质量检验。1.4基坑地基工程•对于一般工程,质量检验主要应检查桩和桩间土的干密度与承载力;对于重要或大型工程,除了检测上述项目外,还应该进行荷载试验或其他原位测试。也可以在地基处理的全部深度内取土样测定桩间土的压缩性和湿陷性。1.4基坑地基工程•1.4.5夯实水泥桩地基•夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、黏性土等地基,处理深度不宜超过10m;当采用洛阳铲成孔工艺时,深度不宜超过6m。•1.材料要求•①水泥:宜用P.032.5的普通硅酸盐水泥和P.S32.5的矿渣硅酸盐水泥。•②土:宜优先选用原位土作为混合料,宜用无污染、有机质含量不超过5%的黏性土、粉土或砂类土。使用前宜过10~20mm网筛,如土料含水量过大,需风干或另掺加其他含水量较小的掺合料。•③其他掺合料:可选用工业废料粉煤灰、炉渣作为混合料。1.4基坑地基工程•2.主要机具•①洛阳铲:多选用直径为110~130mm的,杂填土及硬土时可选用直径更小的。•②长螺旋钻机:宜选用小型的轻便步履式、履带式或汽车式长螺旋钻机。•③夯机:宜选用机械夯机,锤重不小于80kg。•④搅拌机:宜选用强制式或普通滚筒式搅拌机。•⑤粉碎机:选用轻便小型粉碎机,粉碎后粒径不大于15mm。•⑥网筛:网格不大于20mm。•⑦专用量具:量每盘用水泥和土的体积,保证水泥与土的体积比符合设计要求。•⑧机动翻斗车或手推车、铁锹。•⑨盖板:盖孔口用。•⑩量孔器:量测孔径、垂直度、孔底至设计持力层的深度。1.4基坑地基工程•
本文标题:14基坑地基工程
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