第4讲.基坑验槽及地基加固处理

土木工程施工邵阳学院土木专业第2章地基处理与桩基工程第4讲基坑验槽地基加固处理第5讲砼预制桩施工第6讲砼灌注桩施工邵阳学院杨宗耀（教授级高工）土木工程施工邵阳学院土木专业【教学要求】了解基坑验槽和地基加固的方法，掌握地基加固的原理和拟定加固方案的原则；了解预制桩的构造，掌握锤击沉桩、静力沉桩、振动沉桩和射水沉桩的施工方法；了解各类灌注桩的工艺原理和施工要点。了解桩基工程质量控制和检测验收的方法。【教学重点】预制桩的沉桩方法、沉桩顺序、贯入度控制和质量控制方法，灌注桩常见质量问题的原因及预防、处理方法。【教学难点】预制桩沉桩施工质量控制；灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。【时间安排】本章共3讲、6学时。第2章地基处理与桩基工程土木工程施工邵阳学院土木专业第4讲基坑验槽及地基加固处理1基坑验槽2地基加固处理邵阳学院杨宗耀（教授级高工）第2章地基处理与桩基工程土木工程施工邵阳学院土木专业1基坑验槽当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织勘察、设计、监理、施工方和业主代表共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符，是否存在填井、填塘、暗沟、墓穴等不良情况，这称为验槽。验槽的方法以观察为主，辅以夯、拍或轻便勘探。第4讲基坑验槽及地基加固处理基坑验槽基坑验槽共41页第1页土木工程施工邵阳学院土木专业1.1观察验槽观察验槽的内容包括：⑴检查基坑(槽)的位置、断面尺寸、标高和边坡等是否符合设计要求。⑵检查槽底是否已挖至老土层(地基持力层)上，是否继续下挖或进行处理。⑶对整个槽底土进行全面观察：土的颜色是否均匀一致；土的坚硬程度是否均匀一致，有无局部过软或过硬；土的含水量情况，有无过干过湿；在槽底行走或夯拍，有无振颤现象或空穴声音等。挖掘探查拉线检查共41页第2页1基坑验槽土木工程施工邵阳学院土木专业夯、拍验槽是用木夯、蛙式打夯机或其他施工工具对干燥的基坑进行夯、拍（对潮湿和软土地基不宜夯、拍，以免破坏基底土层），从夯、拍声音判断土中是否存在土洞或墓穴。对可疑迹象，应用轻便勘探仪进一步调查。1.2夯、拍验槽观察验槽应重点注意柱基、墙角、承重墙下受力较大的部位。仔细观察基底土的结构、孔隙、湿度、含有物等，并与设计勘察资料相比较，确定是否已挖到设计的土层。对于可疑之处应局部下挖检查。共41页第3页1基坑验槽土木工程施工邵阳学院土木专业1.3轻便勘探验槽轻便勘探验槽是用钎探、轻便动力触探、手摇小螺纹钻、洛阳铲等对地基主要受力层范围的土层进行勘探，或对上述观察、夯或拍发现的异常情况进行探查。基坑底层基土质量钎探检查共41页第4页1基坑验槽土木工程施工邵阳学院土木专业轻、重型动力触探仪动力、静力触探一体履带车系统地基钎探施工现场地基钎探施工现场共41页第5页1.3轻便勘探验槽土木工程施工邵阳学院土木专业2地基加固处理当结构的荷载较大，地基土质又较软弱(强度不足或压缩性大)，不能作为天然地基时，可采取人工加固处理的方法改善地基性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。第4讲基坑验槽及地基加固处理2.1地基加固的原理共41页第6页土木工程施工邵阳学院土木专业2.1地基加固的原理“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。工程实践中的各种加固方法均是从这一加固原理出发。共41页第7页2.1.1地基加固原理地基碾压加固土木工程施工邵阳学院土木专业提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。2.1.2地基处理的目的坚实稳定的建筑地基在可靠地基上建造的基础共41页第8页2.1地基加固的原理土木工程施工邵阳学院土木专业⑴软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。2.1地基加固的原理2.1.3地基处理的对象⑵特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。共41页第9页吹填土的施工现场淤泥质土湿陷性黄土膨胀土土木工程施工邵阳学院土木专业2.1.4地基加固处理的综合措施拟定地基加固处理方案时，应考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取相应措施，绝不能单纯对地基进行处理。其具体措施有：⑴改变建筑体形，简化建筑平面；⑵调整荷载差异；⑶合理设置沉降缝；⑷采用轻型结构、柔性结构；⑸加强房屋的整体刚度；⑹偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理；⑺施工中正确安排施工顺序和施工进度。共41页第10页2.1地基加固的原理土木工程施工邵阳学院土木专业地基加固处理的方法很多，归纳起来无非是：“挖”、“填”、“换”、“夯”、“压”、“挤”、“拌”七个字。2地基加固处理2.2地基加固的方法当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的要求，而软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。共41页第11页挖去厚度不大的软土层土木工程施工邵阳学院土木专业当软土层较厚、承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。在软土层上回填好土2.2地基加固的方法共41页第12页土木工程施工邵阳学院土木专业软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去,代之以人工填筑的垫层作持力层。采用砂石、三合土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石地基、三合土地基、粉煤灰地基。2.2.1换填法砂石地基施工砂石垫层剖面图2.2地基加固的方法共41页第13页土木工程施工邵阳学院土木专业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，提高土壤的密实度和承载力。2.2.2夯实法平板振动夯进行地基夯实冲击夯进行软土压实施工2.2地基加固的方法共41页第14页土木工程施工邵阳学院土木专业是一种较常采用的地基处理方法,它是用起重机械将大吨位夯锤(一般不小于8t)起吊到高处(一般不小于6m)后，自由落下，对土体进行强力夯实。强夯施工中2.2地基加固的方法强夯适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的加固。但强夯产生的振动对已建成或在建的建筑物有影响时，不得采用。共41页第15页强夯法施工强夯可提高地基土的强度，降低土的压缩性，改善土的抗液化条件。土木工程施工邵阳学院土木专业吊起夯锤自动脱钩装置起重机配三角架起吊夯锤下落瞬间起重机配龙门架起吊夯坑2.2地基加固的方法共41页第16页土木工程施工邵阳学院土木专业夯锤一般重10～25t，大吨位锤通常采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40KPa。夯锤中宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重）。夯锤上气孔长园柱夯锤短园柱夯锤园锥形夯锤园柱形夯锤高宽比过大，容易偏锤，要慎用园锥形夯锤底面积小，会形成很深的夯坑2.2地基加固的方法共41页第17页土木工程施工邵阳学院土木专业在夯坑内回填块、碎石，强行夯入并排开软土，形成砂石桩与软土的复合地基，称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。强夯置换2.2地基加固的方法强夯置换施工碎石被夯入深坑中起出并清理夯锤共41页第18页土木工程施工邵阳学院土木专业利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间,使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。2.2.3预压法—排水固结法排水固结法水平排水体竖向排水体塑料排水带排水系统加压系统降低地下水法真空法堆载法砂垫层袋装砂井普通砂井电渗法2.2地基加固的方法共41页第19页土木工程施工邵阳学院土木专业⑴堆载预压法在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。加载预压堆载预压法包括加压系统和排水系统。按堆载材料分为自重预压、加载预压和加水预压。按加压程序可分为单级加荷和多级加荷。加水预压2.2地基加固的方法共41页第20页土木工程施工邵阳学院土木专业是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压，使土体内部与排水竖井之间形成压力差。压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使土体固结。⑵真空预压法吹填施工软弱的吹填地基2.2地基加固的方法共41页第21页土木工程施工邵阳学院土木专业真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，又称为负压固结。按照竖向排水体的不同，真空预压法又可分为普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。袋装砂井施工袋装砂井施工机械袋装砂井埋设完毕袋装砂井2.2地基加固的方法共41页第22页土木工程施工邵阳学院土木专业袋装砂井埋设完毕2.2地基加固的方法共41页第23页土木工程施工邵阳学院土木专业袋装砂井与排水横管连接土木工程施工邵阳学院土木专业插板机在进行塑料排水带施工土木工程施工邵阳学院土木专业2.2地基加固的方法塑料排水带埋设完毕共41页第26页土木工程施工邵阳学院土木专业真空预压法—覆盖封闭膜土木工程施工邵阳学院土木专业真空预压法—排气进行时土木工程施工邵阳学院土木专业真空预压法的新发展低位真空预压法高真空击密法覆水真空预压法覆水真空预压法2.2地基加固的方法共41页第29页土木工程施工邵阳学院土木专业用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实。其原理是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗称“挤密桩”。包括碎(砂)石桩、石灰桩、灰土桩、CFG桩等。2.2.4深层挤密法施工完的灰土桩灰土桩施工现场2.2地基加固的方法共41页第30页土木工程施工邵阳学院土木专业⑴CFG桩CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩破桩头施工现场CFG桩施工现场CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基2.2地基加固的方法共41页第31页土木工程施工邵阳学院土木专业又称振冲碎石桩，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在软弱地基中成孔后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后边击实、边上拔桩管，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。⑵挤密碎石桩碎石桩施工流程图边击实、边拔管碎石桩施工全景2.2地基加固的方法共41页第32页土木工程施工邵阳学院土木专业干法振冲碎石桩-底部给料(法国公司)2.2地基加固的方法振冲碎石桩施工待验收的碎石桩共41页第33页土木工程施工邵阳学院土木专业2.2.5化学(注浆)加固法是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。原理是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。⑴深层搅拌桩深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土强制拌和，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌一次，使浆土均匀混合形成水泥土桩。深层搅拌桩施工工艺流程图2.2地基加固的方法共41页第34页土木工程施工邵阳学院土木专业SMW工法桩SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。2.2地基加固的方法共41页第35页土木工程施工邵阳学院土木专业清除钻头上的余泥形成一道地下连续墙型钢补强材导沟三轴型钻掘搅拌机水泥浆液钻杆2.2地基加固的方法共41页第36页土木工程施工邵阳学院土木专业⑵高压旋喷桩是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升,浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。高压旋喷桩施工旋喷法施工流程