地基处理及浅桩基础工程施工

模块二地基与基础处理学习重点、难点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，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；•掌握预制桩施工顺序、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；•了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；•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；•了解预制桩、灌注桩质量检验标准。第一节地基处理•一、地基的局部处理•二、换土法•三、挤密桩复合地基•四、其它地基处理方法一、地基的局部处理根据勘察报告，局部存在异常的地基或经基槽检验查明的局部异常地基，均需根据实际情况、工程要求和施工条件，妥善进行局部处理。处理方法可根据具体情况有所不同，但均应遵循减小地基不均匀沉降的原则，使建筑物各部位的沉降尽量趋于一致1.局部松土坑（填土、墓穴、淤泥等）处理当松土坑的范围较小（在基槽范围内）时，可将坑中松软土挖除，使坑底及坑壁均见天然土为止，然后采用与天然土压缩性相近的材料回填。例如：当天然土为砂土时，用砂或级配砂石分层夯实回填；当天然土为较密实的黏性土时，用3:7灰土分层夯实回填；如为中密可塑的黏性土或新近沉积黏性土时，可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。每层回填厚度不大于200mm。当松土坑的范围较大（超过基槽边沿）或因各种条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，采用与天然土压缩性相近的材料回填。如用砂土或砂石回填时，基槽每边均应按1:1坡度放宽；如用1:9或2:8灰土回填时，基槽每边均应按0.5:1坡度放宽；用3:7灰土回填时，如坑的长度不大于2m，基槽可不放宽，但灰土与槽松土坑在基槽内所占的长度超过5m时，将坑内软弱土挖去，如坑底土质与一般槽底土质相同，也可将此部分基础落深，做1:2踏步与两端相接（见下图)，每步高不大于O.5m，长度不小于1.0m。如深度较大时，用灰土分层回填至基槽底标高。局部基础落深示意图对于较深的松土坑（如深度大于槽宽或大于1.5m时），槽底处理后，还应适当考虑加强上部结构的强度和刚度，以抵抗由于可能发生的不均匀沉降而引起的应力。常用的加强方法是：在灰土基础上l～2皮砖处（或混凝土基础内）、防潮层下l～2皮砖处及首层顶板处各配置3～4根，直径为8～12mm的钢筋，跨过该松土坑两端各1m。松土坑埋藏深度很大时，也可部分挖除松土（一般深度不小于槽宽的2倍），分层夯实回填，并加强上部结构的强度和刚度；或改变基础形式，如采用梁板式跨越松土坑、桩基础穿透松土坑等方法。当地下水位较高时，可将坑中软弱的松土挖去后，用砂土、碎石或混凝土分层回填。2.砖井或土井的处理当井内有水并且在基础附近时，可将水位降低到可能程度，用中、粗砂及块石、卵石等夯填至地下水位以上500mm。如有砖砌井圈时，应将砖井圈拆除至坑（槽）底以下1m或更多些，然后用素土或灰土分层夯实回填至基底（或地坪底）。当枯井在室外，距基础边沿5m以内时，先用素土分层夯实回填至室外地坪下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土或灰土分层夯实回填。当枯井在基础下（条形基础3倍宽度或柱基2倍宽度范围内），先用素土分层夯实回填至基础底面下2m处，将井壁四周松软部分挖去，有砖井圈时，将砖井圈拆除至槽底以下1～1.5m，然后用素土或灰土分层夯实回填至基底。当井内有水时按上述方法处理。当井在基础转角处，若基础压在井上部分不多时，除用以上方法回填处理外，还应对基础加强处理，如在上部设钢筋混凝土板跨越或采用从基础中挑梁的办法解决；若基础压在井上部分较多时，用挑梁的办法较困难或不经济时，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，并使落在天然土上的基础总面积不小于井圈范围内原有基础的面积，同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加强。当井已淤填，但不密实时，可用大块石将下面软土挤密，再用上述方法回填处理。若井内不能夯填密实时，可在井内设灰土挤密桩或在砖井圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处理。3.局部软硬土的处理当基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石、大树根或构筑物等，均应尽可能挖除，采用与其他部分压缩性相近的材料分层夯实回填，以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而使建筑物开裂；或将坚硬物凿去300～500mm深，再回填土砂混合物夯实。当基础一部分落于基岩或硬土层上，一部分落于软弱土层上时，应将基础以下基岩或硬土层挖去300～500mm深，填以中、粗砂或土砂混合物做垫层，使之能调整岩土交界处地基的相对变形，避免应力集中出现裂缝；或采取加强基础和上部结构的刚度来克服地基的不均匀变形。4.其他情况的处理（1）橡皮土当黏性土含水量很大趋于饱和时，碾压（夯拍）后会使地基土变成踩上去有一种颤动感觉的“橡皮土”。所以，当发现地基土（黏土、亚黏土等）含水量趋于饱和时，要避免直接碾压（夯拍），可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量，有地表水时应排水，地下水位较高时应将地下水降低至基底0.5m以下，然后再根据具体情况选择施工方法。如果地基土已出现橡皮土，则应全部挖除，填以3:7灰土、砂土或级配砂石，或插片石夯实；也可将橡皮土翻松、晾晒、风干至最优含水量范围再夯实。（2）管道当管道位于基底以下时，最好拆迁或将基础局部落低，并采取防护措施，避免管道被基础压坏。当管道穿过基础墙，而基础又不允许切断时，必须在基础墙上管道周围，特别是上部留出足够尺寸的空隙（大于房屋预估的沉降量），使建筑物产生沉降后不致引起管道的变形或损坏，如下图所示。另外，管道应该采取防漏的措施，以免漏水浸湿地基造成不均匀沉降。特别当地基为填土、湿陷性黄土或膨胀土时，尤其应引起重视。二、换土法1.换土法的适用范围当建筑物的地基土为软弱土、不均匀土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土等，不能满足上部结构对地基强度和变形的要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，常采用换土法（也称为换土垫层法）处理。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后换填密度大、强度高的砂、碎石、灰土、素土，以及粉煤灰、矿渣等性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层夯（振、压）实至设计要求的密实度。换土法的处理深度通常控制在3m以内时较为经济合理。换填法适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、素填土、杂填土以及暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等浅层地基处理。对于承受振动荷载的地基，不应选择换填垫层法进行处理。根据换填材料的不同，可将换土分为砂石（砂砾、碎卵石）垫层、土垫层（素土、灰土）、粉煤灰垫层、矿渣垫层等，其适用范围见表2-1。表2-1换土的适用范围换土种类适用范围砂石（砂砾、碎卵石）垫层适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理；不宜用于湿陷性黄土地基，也不适宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理；可有条件地用于膨胀土地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基处理；不宜采用粉细砂作垫层土垫层素土垫层适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理灰土垫层适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理，也可用于膨胀土地基处理粉煤灰垫层用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑，粉煤灰垫层在地下水位以下时，其强度降低幅度在30％左右矿渣垫层用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理和场地平整，铁路、道路地基等；但不得用于受酸性或碱性废水影响的地基处理2.灰土换土的施工（1）施工准备1）作业条件基坑（槽）要事先进行钎探，当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理，经检验合格并及时办好隐蔽验槽手续后，方可铺填垫层。基坑（槽）要事先进测量放线，保证基坑（槽）尺寸、位置准确。要制定灰土工程施工工艺，并做好水平标高量度点。基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约200mm厚的土层暂不挖去，待铺填垫层前再挖至设计标高。铺填换土施工前应注意基坑（槽）排水，不得在浸水条件下施工，当地下水位高于基坑（槽）时，应先行降水至施工面下500mm。2）材料要求灰土垫层的灰料宜用新鲜的消石灰，用前充分熟化，不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过量的水。灰料应过筛，粒径不得大于5mm。灰土垫层的土料宜优先利用基槽挖出的土，但不得含有有机杂质。应尽可能使用不含松软杂质的粉质黏土，黏粒含量越高其灰土强度也越高。不宜使用块状黏土、砂质粉土、淤泥、耕土、冻土、膨胀土及有机质含量超过5％的土。土料应过筛，粒径不得大于15mm。（2）施工要点1）灰土体积配合比宜按2:8或3:7配置，必须用斗量并拌合均匀后在当日铺填压实。含水量宜控制在最优含水量±2％的范围内，最优含水量可通过击实试验确定，也可按当地经验取用。如水分过多或不足时，应晾干或洒水湿润，一般可按经验在现场直接判断，判断方法为：手握成团，落地开花。2）灰土垫层施工应选用平碾、振动碾或羊足碾，也可采用轻型夯实机或压路机等。垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜按所使用的夯实机具及设计的压实系数通过现场试验确定。当无实测资料时，除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm（可参考表2-2）。表2-2灰土最大虚铺厚度夯实机具种类夯具质量（t）虚铺厚度（mm）备注石夯、木夯0.04～0.08200～250人力送夯，落高400～500mm轻型夯实机械200～250蛙式打夯机压路机6～10200～300双轮3）换土垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同时，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。垫层分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实。4）雨期施工应连续进行，并应尽快完成，防止受水浸泡和边坡塌方，通常要求灰土夯压密实后3d内不得受水浸泡。已遭雨淋浸泡灰土要挖去补填夯实或晾干后再夯打密实。5）冬期施工不准有冻块，做到随筛、随拌、随打、随盖。对松散土允许洒盐水防冻，已冻灰土要清除重打。气温在－10℃以下不宜施工。6）质量检验灰土土料、石灰或水泥（当水泥替代灰土中的石灰时）等材料及配合比应符合设计要求，灰土应搅拌均匀。施工过程中应检查分层铺设的厚度、分段施工时上下两层的搭接长度、夯实时加水量、夯压遍数、压实系数。换土垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系数（通常可取压实系数为0.95）符合设计要求后铺填上层土。垫层的施工质量检验可采用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验。并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。当采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验点数量：对大基坑每50～100m2不应少于1个点；对基槽每10～20m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。换土垫层施工完成后，还应对地基强度或承载力进行检验。检验方法和标准按设计要求。检验数量：每单位工程不应少于3点；1000m2以上工程，每100m2至少应有1点；3000m2以上工程，每300m2至少应有1点；每一独立基础下至少应有1点；基槽每20延米应有1点。竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点，对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。3.砂和砂石换土的施工（1）材料要求砂石换土宜采用级配良好、质地坚硬的石屑、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等材料，不含植物残体、垃圾等杂质，且含泥量不应超过5％（若用作排水固结的垫层，其含泥量不应超过3％）。若用粉细砂或石粉作为换填材料时，不容易压实，而且强度也不高，使用时宜掺入一定量的碎石或卵石，其掺量应符合设计要求。若设计无要求时，通常可掺人不少于总重30％的碎石或卵石，最大粒径不超过50mm或垫层厚度的2/3，并