地基与基础培训

建筑地基与基础工程施工质量验收规范主讲王翊1.地基及基础的概念地基：支撑基础的土体或岩体。基础：将上部结构所承受的外来荷载及上部结构自重传递到地基上的结构组成部分。建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三部分示意图※地基基础设计必须满足的基本条件建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足：a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（地基土的强度问题）；b.控制基础沉降使之不超过允许值（地基土的变形问题）。地基天然地基人工地基※地基分类换填地基排水固接预压地基强夯地基振冲地基砂石桩水泥粉煤灰碎石桩（CFG）夯实水泥土桩水泥土搅拌桩高压喷射注浆地基石灰桩灰土（土）挤密桩其他地基※基础分类基础浅基础深基础柱下单独扩大基础柱下、墙下条形基础筏板基础（满堂基础）桩基础沉箱基础混合基础连续墙基础2.软弱土地基处理软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，其具有特殊的物理力学性质，从而导致了其特有的工程性质。※软土地基的工程特性地基承载力低建筑物的沉降和差异沉降较大建筑物沉降历时长地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度等。2.1换填垫层法当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱土地基，即将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。实践证明：换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。换土垫层按其回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。※砂垫层的主要作用：1.提高地基承载力；2.减少沉降量；3.加速基底下软弱土层的排水固结；4.防止冻胀；5.消除膨胀土的胀缩作用。《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。2.2排水固接预压地基排水固结预压法是利用地基土排水固结的特性，通过施加预压荷载，并增设各种排水条件（砂井和排水垫层等排水体），以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。排水固结预压法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其透水性良好，无需用此法处理。分为三类：1、堆载预压法2、砂井堆载预压法3、真空预压法2.3挤密法和振冲法在砂土中，通过机械振动挤压或加水振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是利用这个原理发展起来的两种地基加固方法。一、挤密法挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒排列紧密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之增强。所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改善土的强度和变形特性。二、振冲法振冲法是利用一个振冲器，在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的桩体，这样的桩体和原来的土构成复合地基。在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换作用，置换的桩体与土组成复合地基。2.4强夯法强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。2.5深层搅拌法深层搅拌法（DeepMixingMethod──DMM）是一种化学加固地基的方法。它通过特制机械──各种深层搅拌机，沿深度将固化剂（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定的添加剂）与地基土强制就地搅拌，利用固化剂自身及其与地基土之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩（体），或与地基土构成复合地基，从而提高软土地基的承载力、减小地基的变形。2.6高压喷射注浆法高压喷射注浆法（HighPressureJetGrouting）是利用高压射流技术，喷射化学浆液，破坏地基土体，并强制土与化学浆液混合，形成具有一定强度的加固体，来处理软弱地基的一种方法。高压喷射注浆法在工程上的应用主要有两方面：1.加固地基，提高建筑物地基的承载力，改善地基的变形性质，既可应用于拟建建筑物的地基处理，又可应用于已建建筑物的事故处理。2.地基或土体的防渗处理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌。2.7水泥粉煤灰碎石桩（CFG）水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。3.地基质量检验主要采用原位测试法。常用的原位测试法有圆锥动力触探法(DPT)、静力触探法(CPT)、标准贯入试验法(SPT)、旁压试验法(PMT)、载荷试验、现场剪切试验、波速测试。3.1圆锥动力触探圆锥动力触探试验是利用一定质量的落锤,以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层重,根据探头贯入的难易程度(可用贯入一定距离的锤击数、贯入度或探头单位面积动贯阻力来表示)判定土层的性质。分为：轻型、重型和超重型三种类型轻型重型超重型落锤锤的重量（kg）1063.5120落距（mm）5076100探头直径（mm）407474锤角（°）606060探杆直径（mm）254250～60指标贯入30cm的锤击数N10贯入10cm的锤击数N63.5贯入10cm的锤击数N120圆锥动力触探类型和规格参照规范：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）超重型动力触探试验1、试验设备：主要由触探头φ74mm、触探杆及穿心锤三部分组成。触探杆直径60mm、接手加厚的钻杆，穿心锤重120kg。2、试验要点：(1)贯入前，触探架安装平稳，保持触探杆垂直。试验时从孔底连续贯入。（2）量尺读数：及时记录贯入深度，对触探指标（锤击数）直接记读每贯入10厘米所需的锤击数。3.2静载荷试验主要参照规范：《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）分类：浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验堆载物百分表承压板千斤顶油压泵工字钢桩体浅层平板载荷试验装置示意图主要仪器设备：液压千斤顶（带压力表）、百分表（0.01mm）、加荷装置（荷载平台或反力装置）、压板等。护壁加强护壁千斤顶Φ800压板百分表基准梁反力钢梁位移杆基准桩深井及试验装置试验装置示意图复合地基载荷试验要点：1、了解场地地基处理方法；2、确定压板面积为一根桩所承担的处理面积m桩土面积置换率m＝（d/de）23、确定最大加载荷载【例题】某场地，载荷试验得到的天然地基承载力特征值为120kPa。设计要求经碎石桩法处理后的复合地基承载力特征值需提高到160kPa。拟采用的碎石桩桩径为0.9m，正方形布置，桩中心距为1.5m。1、该复合地基的面积置换率最接近下列哪个值?(A)0.22(B)0.24(C)0.26(D)0.28(E)0.30基桩及地基检测－方法z低应变反射波法、声波透射法检测基桩完整性（扩径、缩径、离析、夹泥）、低质混凝土、桩长复核z高应变法检测基桩承载力、完整性、打桩监控z载荷试验（浅层平板、深层平板）检测基桩及地基承载力z钻芯、动探、压实度、沉降、物探低应变反射波法－原理z一维波动理论z在桩头布置传感器，激振纵向应力波信号，应力波遇到桩身缺陷、桩底等波阻抗（ρAC）发生变化的界面时将有反射波向上传播。记录沿桩身传播并反射回来的时域曲线。z通过实测时域曲线来分析判定基桩的桩身完整性。如：１、有桩底反射波（2L/c时刻），2L/c时刻前无缺陷反射波。２、断桩，将有很明显的反射信号及可能多次反射，无桩底信号。３、缩径、离析有明显的反射信号，可能有桩底信号。低应变反射波法－图例低应变检测典型波形19m的完整桩低应变检测典型波形23.8m断桩高应变法高应变法适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。打印机或重锤绘图仪便携PDA力传感器计算机打桩仪加速度计土桩土高应变测试系统布置示意图声波透射法发射换能器接收换能器桩体ZGS16声波仪便携计算机钢管适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置。声波透射法检测典型波形图5-3A松涛大桥5#墩3#桩纵波速度-深度曲线2500300035004000450050008.256.254.252.250.25深度H(m)纵波速度Vp(m/s)3-1速度3-2速度2-1速度平均速度①②③重庆资阳声波管布置示意图静载试验静载试验适用于检测单桩的竖向抗压承载力。1—基准梁2—百分表3—磁性表座4—试桩5—锚桩6—反力梁7—千斤顶8—锚筋单桩竖向抗压静载试验装置示意图125436758静载试验现场照片静载试验典型图德阳建筑地基基础静荷载考试基地16#桩静荷载试验Q-S曲线图0612182430040080012001600Q（kN）S（mm）16#加载16#卸载德阳建筑地基基础静荷载考试基地16#桩静载试验S-lgt曲线图0.0005.00010.00015.00020.00025.00030.000110100100010000t(min)S（mm）220kN330kN440kN550kN660kN770kN880kN990kN1100kN1210kN波速测试z波速的测试适用于在土层中用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪切波波速、面波法测试瑞利波波速以及弹性波在岩层中的传播速度，并根据波速提供场地土的动弹性模量、动剪切模量和动泊松比等。z可用于场地土的类别划分和场地土层的地震反应分析。z在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场地土的工程力学性质。z地基加固效果等。基本原理：是根据已知距离，由声波仪测得声波在该距离内的走行时间，即可求得波速。混凝土无损检测的内容、原理混凝土质量的主要性不言而喻。如果混凝土质量不佳，将直接影响结构受力情况，因此其检测技术也发展迅速，有声波方法、电法及电磁波法等等。但目前应用较多的为声波方法和较新发展起来的雷达方法。z强度（钻芯法、超声法、回弹法、超声回弹综合法）；z裂纹深度（超声法）z内部质量（超声法、CT、回波法）；z钢筋（电磁波法）；z结构构件应力应变等（应变计、钢弦应变）