地基与桩基础工程.ppt
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1、 地基与桩基础工程地基与桩基础工程本章主要内容:本章主要内容:l 软弱地基的加固处理软弱地基的加固处理 l 浅基础工程施工浅基础工程施工 l 桩基础工程桩基础工程 l 工程实践案例工程实践案例(自学自学)第第一节一节 软弱地基的加固处理软弱地基的加固处理l 软弱地基指高压缩土地基。高压缩性土分软弱地基指高压缩土地基。高压缩性土分为自然沉积的为自然沉积的(如淤泥,泥炭等如淤泥,泥炭等)和人工堆积的和人工堆积的(如建筑垃圾、生活垃圾、工业废料、炉渣等如建筑垃圾、生活垃圾、工业废料、炉渣等)。在进行软弱地基加固处理时,应根据高压缩性在进行软弱地基加固处理时,应根据高压缩性土的特性不同,不能采用相同的
2、方法去处理,土的特性不同,不能采用相同的方法去处理,否则,将会造成许多人为事故。例如,在否则,将会造成许多人为事故。例如,在10年年前有人将强夯法用于夯击淤泥类土,变成了橡前有人将强夯法用于夯击淤泥类土,变成了橡皮土,越夯越坏。还有用碎石桩去改良淤泥质皮土,越夯越坏。还有用碎石桩去改良淤泥质土,造成六层土,造成六层 房屋下沉超过房屋下沉超过1 m,并且歪斜。,并且歪斜。这些教训是很深刻的。这些教训是很深刻的。l 一一.软弱地基加固的原理软弱地基加固的原理l 当工程结构的荷载较大,地基土质又较软弱当工程结构的荷载较大,地基土质又较软弱(强度不足或强度不足或压缩性大压缩性大),不能作为天然地基时,
3、可针对不同情况,采取各,不能作为天然地基时,可针对不同情况,采取各种人工加固处理的方法,以改善地基性质,提高承载力、增加种人工加固处理的方法,以改善地基性质,提高承载力、增加稳定性,减少地基变形和基础埋置深度。稳定性,减少地基变形和基础埋置深度。l 地基加固的原理是:地基加固的原理是:“将土质由松变实将土质由松变实”,“将土的含水将土的含水量由高变低量由高变低”,即可达到地基加固的目的。工程实践中各种加,即可达到地基加固的目的。工程实践中各种加固方法,如机械碾压法、重锤夯实法、挤密桩法、化学加固法、固方法,如机械碾压法、重锤夯实法、挤密桩法、化学加固法、预压固结法、深层搅拌法等均是从这一加固原
4、理出发。但在拟预压固结法、深层搅拌法等均是从这一加固原理出发。但在拟定地基加固处理方案时,应充分考虑地基与上部结构共同工作定地基加固处理方案时,应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则,从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相的原则,从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理,严禁单纯对地基进行加固处理,否则,应的措施进行综合治理,严禁单纯对地基进行加固处理,否则,不仅会增加工程费用,反而难以达到理想的效果。不仅会增加工程费用,反而难以达到理想的效果。l 具体的加固措施有:具体的加固措施有:l (1)改变建筑体形,简化建筑平面。具有复杂的平改变建筑体形,简化建筑平面
5、。具有复杂的平面和立面的建筑,即使承载力完全相同,也将引起严面和立面的建筑,即使承载力完全相同,也将引起严重的破坏。重的破坏。l(2)调整荷载差异。调整荷载差异。l(3)合理设置沉降缝。沉降缝位置宜设在:地基不同土层的交合理设置沉降缝。沉降缝位置宜设在:地基不同土层的交接处,或地基同一土层厚薄不一处;建筑平面的转折处;荷载接处,或地基同一土层厚薄不一处;建筑平面的转折处;荷载或高度差异处;建筑结构或基础类型不同处;分期建筑的交界或高度差异处;建筑结构或基础类型不同处;分期建筑的交界处;局部地下室的边缘;过长房屋的适当部位。处;局部地下室的边缘;过长房屋的适当部位。l(4)采用轻型结构、柔性结构
6、。采用轻型结构、柔性结构。l(5)加强房屋的整体刚度,如采用横墙承重方案或增加横墙;加强房屋的整体刚度,如采用横墙承重方案或增加横墙;增设圈梁;减小房屋的长高比;采用筏增设圈梁;减小房屋的长高比;采用筏l式基础、筏片基础、箱形基础等。式基础、筏片基础、箱形基础等。l(6)对基础进行移轴处理,当偏心荷载较大时,可使基础轴线对基础进行移轴处理,当偏心荷载较大时,可使基础轴线偏离柱的轴线。偏离柱的轴线。l(7)施工中正确安排施工顺序和施工进度,如对相邻的建筑,施工中正确安排施工顺序和施工进度,如对相邻的建筑,应先施工重、高(即荷载重、高度大)的建筑,后施工轻、低应先施工重、高(即荷载重、高度大)的建
7、筑,后施工轻、低(即荷载轻、高度小)的建筑;对软土地则应放慢施工速度,(即荷载轻、高度小)的建筑;对软土地则应放慢施工速度,以便使地基能排水固结,提高承载力。否则,施工速度过快,以便使地基能排水固结,提高承载力。否则,施工速度过快,将造成较大的孔水压力,甚至使地基发生剪切破坏。将造成较大的孔水压力,甚至使地基发生剪切破坏。l二、地基加固的方法二、地基加固的方法l 根据地基加固的原理,可采取不同的加固方根据地基加固的原理,可采取不同的加固方法。这些加固方法,可归纳为法。这些加固方法,可归纳为“挖、填、换、挖、填、换、夯、压、挤、拌夯、压、挤、拌”七个字。七个字。l三三.常用地基检验技术常用地基检
8、验技术l 1.基槽检验技术基槽检验技术-轻便触探法轻便触探法l 基坑开挖后,基底七的情况是否符合设计基坑开挖后,基底七的情况是否符合设计要求需要检验。目前施工部门常用钎探法。但要求需要检验。目前施工部门常用钎探法。但是,这种方法有两个缺点:一是得不到质的概是,这种方法有两个缺点:一是得不到质的概念;二是人为因素太大,探深只有念;二是人为因素太大,探深只有2.5m。在在目前新区大面积开发情况下,局部填土较深、目前新区大面积开发情况下,局部填土较深、情况不明时,基槽检验带有检查地基承载力性情况不明时,基槽检验带有检查地基承载力性质,因此,应采用轻便触探试验。质,因此,应采用轻便触探试验。l 2.标
9、准贯入试验法标准贯入试验法l 它由标准贯人器它由标准贯人器(或圆锥探头或圆锥探头)、触探杆和、触探杆和穿心锤组成穿心锤组成。用来配合勘察钻孔取土试验,。用来配合勘察钻孔取土试验,进一步确定钻孔间土层的分布变化情况,适进一步确定钻孔间土层的分布变化情况,适用于砂、粉土、粘性土及颗粒直径较小的碎用于砂、粉土、粘性土及颗粒直径较小的碎石土。设备简单,易于操作,探深可达石土。设备简单,易于操作,探深可达50余余米,在划分土层方面它比较准确。通过贯入米,在划分土层方面它比较准确。通过贯入锤击数的大小,与取样结合对比可得到可靠锤击数的大小,与取样结合对比可得到可靠而详尽的地质剖面。在确定土的承载力及砂而详
10、尽的地质剖面。在确定土的承载力及砂的孔隙比、液化等方面属于间接测定,需要的孔隙比、液化等方面属于间接测定,需要与当地土的载荷试验及其它试验结果经过统与当地土的载荷试验及其它试验结果经过统计,得出相关的经验系数,才能使用。计,得出相关的经验系数,才能使用。l3.载荷试验法载荷试验法l 对于最大加载量按土的类型决定,但不小于对于最大加载量按土的类型决定,但不小于设计荷载的两倍。加载分设计荷载的两倍。加载分810级进行,待每级进行,待每级沉降稳定后,才继续加下一级荷载。稳定的级沉降稳定后,才继续加下一级荷载。稳定的标准为每小时的沉降量小于标准为每小时的沉降量小于0.1 mm。当沉降。当沉降速率不符合
11、稳定要求时,应继续观测;如速率不符合稳定要求时,应继续观测;如24 h内达不到稳定标准或沉降急剧增大时即可停止内达不到稳定标准或沉降急剧增大时即可停止试验。试验。l 4.沉降观测法沉降观测法l 沉降观测是检查建筑物地基及基础施工质量沉降观测是检查建筑物地基及基础施工质量的一个重要手段。由于基础工程的隐蔽性,地的一个重要手段。由于基础工程的隐蔽性,地基土质的不均匀性,以及上部结构荷载不均匀基土质的不均匀性,以及上部结构荷载不均匀等因素,有可能造成沉降差异过大、房屋开裂等因素,有可能造成沉降差异过大、房屋开裂或倾斜。在高层建筑逐渐增多的情况下,已经或倾斜。在高层建筑逐渐增多的情况下,已经发生过数次
12、因人们视觉偏差引起的倾斜争议,发生过数次因人们视觉偏差引起的倾斜争议,由于有系统的沉降观测资料,这些争议才平息由于有系统的沉降观测资料,这些争议才平息了下来。了下来。第二节第二节 浅基础工程施工浅基础工程施工l本节主要内容本节主要内容l一、垫层施工一、垫层施工l二、浅基础施工二、浅基础施工一、垫层施工一、垫层施工l为了使基础与地基有较好的接触面,把基础承为了使基础与地基有较好的接触面,把基础承受的上部结构荷载比较均匀地传给地基,常常受的上部结构荷载比较均匀地传给地基,常常在基础底部设置垫层。按地区不同,目前常用在基础底部设置垫层。按地区不同,目前常用的垫层材料有:灰土、碎砖(或碎石、卵石)的垫
13、层材料有:灰土、碎砖(或碎石、卵石)三合土、砂或砂石以及低强度等级的混凝土等三合土、砂或砂石以及低强度等级的混凝土等垫层。垫层。l垫层施工以前,应检查基槽的位置、尺寸、标垫层施工以前,应检查基槽的位置、尺寸、标高是否符合设计要求,槽(坑)壁是否稳定。高是否符合设计要求,槽(坑)壁是否稳定。基槽底部如被雨雪或地下水浸软时,还必须将基槽底部如被雨雪或地下水浸软时,还必须将浸软的土层挖去,或夯填厚浸软的土层挖去,或夯填厚20cm左右的碎石左右的碎石(或卵石),然后才可以进行垫层施工。(或卵石),然后才可以进行垫层施工。(一)灰土垫层施工(一)灰土垫层施工l灰土垫层是用石灰和粘土拌合均匀,然后分层灰土
14、垫层是用石灰和粘土拌合均匀,然后分层夯实而成。灰土的体积配合比例是夯实而成。灰土的体积配合比例是3 3:7 7或或2 2:8 8,常用,常用3 3:7 7,故称,故称“三七灰土三七灰土”。三七灰土垫。三七灰土垫层具有就地取材、造价低廉、施工简便等优点,层具有就地取材、造价低廉、施工简便等优点,一般适用于地下水位较低,基槽经常处于较为一般适用于地下水位较低,基槽经常处于较为干燥状态的基础。干燥状态的基础。l灰土垫层施工完毕后,应及时进行基础施工,灰土垫层施工完毕后,应及时进行基础施工,并迅速回填土。并迅速回填土。(二)砂或砂石垫层施工(二)砂或砂石垫层施工l砂或砂石垫层材料,宜采用颗粒级配良好,
15、质砂或砂石垫层材料,宜采用颗粒级配良好,质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石和碎石。也地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石和碎石。也可采用细砂,但宜掺入一定数量的卵石或碎石,可采用细砂,但宜掺入一定数量的卵石或碎石,其掺量按设计规定。此外,如石屑、工业废料其掺量按设计规定。此外,如石屑、工业废料经过试验合格后亦可作为垫层的材料。所用砂经过试验合格后亦可作为垫层的材料。所用砂石材料都不应含有草根、垃圾等杂质;含泥量石材料都不应含有草根、垃圾等杂质;含泥量要低于要低于3%3%,石子最大粒径不宜大于,石子最大粒径不宜大于5cm5cm。(二)砂或砂石垫层施工(二)砂或砂石垫层施工l砂石垫层应注意级配必须良好,人
16、工级配的砂、砂石垫层应注意级配必须良好,人工级配的砂、石(石(体积比为体积比为1:11:11:21:2)拌合均匀后,方可铺)拌合均匀后,方可铺填捣实。垫层底面宜铺设在同一标高上,如深填捣实。垫层底面宜铺设在同一标高上,如深度不同,垫层面应挖成踏步搭接,施工时,应度不同,垫层面应挖成踏步搭接,施工时,应先深后浅,搭接处应注意捣实。分段施工接头先深后浅,搭接处应注意捣实。分段施工接头也应做成斜坡,每层错开也应做成斜坡,每层错开0.50.51.0m1.0m,并充分,并充分捣实。砂石垫层捣实方法根据不同条件,可选捣实。砂石垫层捣实方法根据不同条件,可选用振实,夯实或压实等方法进行。用振实,夯实或压实等
17、方法进行。(三)碎砖三合土垫层(三)碎砖三合土垫层l碎砖三合土垫层是由石灰、粗砂和碎砖按碎砖三合土垫层是由石灰、粗砂和碎砖按1:2:4的比例拌合而成。石灰用未熟化的灰块,的比例拌合而成。石灰用未熟化的灰块,临时加水熟化;砂用粗砂或中砂;碎砖用断砖临时加水熟化;砂用粗砂或中砂;碎砖用断砖打碎,粒径为打碎,粒径为35cm。这三种材料加水拌合均匀后,倒入基槽中,这三种材料加水拌合均匀后,倒入基槽中,与灰土相同,需分层夯实。打夯至少三遍,与灰土相同,需分层夯实。打夯至少三遍,碎砖三合土垫层完成后,最好要曝晒一天,碎砖三合土垫层完成后,最好要曝晒一天,等灰浆略干再在上面薄铺一层粗砂,并夯实等灰浆略干再在
18、上面薄铺一层粗砂,并夯实平整,以利于基础施工的弹线工作。平整,以利于基础施工的弹线工作。二、浅基二、浅基础础施工施工l浅浅基基础础:指指基基础础埋埋置置深深度度小小于于基基础础的的宽宽度度或或小小于于5m深深时时的基的基础础工程。工程。l按照受力状按照受力状态态不同分不同分刚刚性基性基础础和和柔性基柔性基础础。刚刚性性基基础础:指指用用抗抗压压极极限限强强度度比比较较大大,而而受受弯弯、受受拉拉极极限限强强度度较较小材料所建造的基小材料所建造的基础础。柔柔性性基基础础:如如钢钢筋筋混混凝凝土土基基础础,它它抗抗压压、抗抗弯弯、抗抗拉拉强强度度都很大。都很大。l刚刚性性基基础础不不配配置置受受力
19、力钢钢筋筋,但但基基础础的的宽宽高高比比B/H或或刚刚性性角角有有一一定定限限制制即即基基础础的的挑挑出出部部分分(从从砖砖墙墙边边缘缘至至基基础边缘础边缘)不宜)不宜过过大。大。l柔柔性性基基础础需需配配置置受受力力钢钢筋筋,基基础础宽宽度度可可不不受受宽宽高高比比的的限限制制,主主要要用用于于建建筑筑物物上上部部结结构构荷荷载载较较大大、地地基基较软较软的情况下。的情况下。图图2-1 基础基础(一)刚性基础(一)刚性基础l1.毛石基础施工毛石基础施工毛石基础是用爆破法开采得来的不规则石块与砂浆砌筑而毛石基础是用爆破法开采得来的不规则石块与砂浆砌筑而成。成。用于砌筑基础的毛石强度应满足设计要
20、求。块体大小一般用于砌筑基础的毛石强度应满足设计要求。块体大小一般以宽和高为以宽和高为2030cm,长为,长为3040cm较为合适。砌筑用较为合适。砌筑用的砂浆常用水泥砂浆、混合砂浆,但其强度等级按设计要的砂浆常用水泥砂浆、混合砂浆,但其强度等级按设计要求选用。求选用。施工时,放出基础轴线、边线,然后在适当位置立上皮数施工时,放出基础轴线、边线,然后在适当位置立上皮数杆,拉上准线。毛石应根据皮数杆上准线分层砌筑(一般杆,拉上准线。毛石应根据皮数杆上准线分层砌筑(一般两层两层30cm左右)。先砌转角处的角石,角石砌好后即把准左右)。先砌转角处的角石,角石砌好后即把准线移到角石上,再砌里外两面的面
21、石,面石要表面方正,线移到角石上,再砌里外两面的面石,面石要表面方正,并使方正面外露。最后砌中间部分的腹石,腹石要按石块并使方正面外露。最后砌中间部分的腹石,腹石要按石块形状交错放置,使石块间的缝隙最小。形状交错放置,使石块间的缝隙最小。毛石基础毛石基础图图2-2 毛石基础毛石基础 图图2-3 基础皮数杆基础皮数杆毛石基础施工的质量要求毛石基础施工的质量要求l(1 1)砌砌体体砂砂浆浆应应密密实实饱饱满满,组组砌砌方方法法应应正正确确,不不得得有有通通缝缝。墙墙面面每每0.7 0.7 m m2 2 内内,应应砌砌入入丁丁字字石石一一块块,水平距离不,水平距离不应应大于大于2 2米。米。l(2
22、2)砂砂浆浆平平均均强强度度不不低低于于设设计计要要求求的的强强度度等等级级,任任意意一一组组试试块块的的最最低低不不得得低低于于设设计计强强度度等等级级的的75%75%。l(3 3)砌体的允)砌体的允许许偏差在偏差在规规范范规规定范定范围围内。内。2.砖基础施工砖基础施工l砖砖基基础础由由垫垫层层、基基础础砌砌体体的的扩扩大大部部分分(俗俗称称大大放放脚脚)和和基基础础墙墙三三部部分分组组成成。一一般般适适用用于于土土质质较较好好,地地下下水水位位较较低的地基上。低的地基上。砖基础施工的质量要求砖基础施工的质量要求l(1 1)砌筑砂浆必须密实饱满,水平灰缝的砂)砌筑砂浆必须密实饱满,水平灰缝
23、的砂浆饱满度不得低于浆饱满度不得低于80%80%。l(2 2)砂浆试块的平均强度不得低于设计的强)砂浆试块的平均强度不得低于设计的强度等级,任意一组试块的最低值不得低于设计度等级,任意一组试块的最低值不得低于设计强度等级强度等级75%75%。l(3 3)组砌方法应正确,不应有通缝,转角处)组砌方法应正确,不应有通缝,转角处和交接处的斜槎和直槎应通顺密实。直槎应按和交接处的斜槎和直槎应通顺密实。直槎应按规定加拉结钢筋。规定加拉结钢筋。l(4 4)预埋件、预留洞应按设计要求留置。)预埋件、预留洞应按设计要求留置。l(5 5)砖基础的允许偏差应在规定范围以内。)砖基础的允许偏差应在规定范围以内。3.
24、混凝土与毛石混凝土基础施工混凝土与毛石混凝土基础施工l混凝土与毛石混凝土基础混凝土与毛石混凝土基础适用于适用于层数较高(三层以上)层数较高(三层以上)的房屋,特别是地基潮湿或地下水位较高时。的房屋,特别是地基潮湿或地下水位较高时。l基础混凝土应基础混凝土应分层浇注分层浇注,使用插入式振捣器捣实。对,使用插入式振捣器捣实。对于阶梯形基础,每一阶梯内应分层浇筑捣实。于阶梯形基础,每一阶梯内应分层浇筑捣实。l如基础上有如基础上有插筋插筋时,在浇捣过程中要保持插筋位置固时,在浇捣过程中要保持插筋位置固定,不得使其浇捣混凝土时而发生位移。定,不得使其浇捣混凝土时而发生位移。l为了节约水泥,在浇筑混凝土时
25、,可投入为了节约水泥,在浇筑混凝土时,可投入30%30%左右的左右的毛石(毛石(30%30%为毛石与混凝土的体积比),这种基础称为毛石与混凝土的体积比),这种基础称为为毛石混凝土基础毛石混凝土基础。图图2-5 混凝土或毛石混凝土基础混凝土或毛石混凝土基础(二)钢筋混凝土基础施工(二)钢筋混凝土基础施工l钢筋混凝土基础适用于上部结构荷载大,地基钢筋混凝土基础适用于上部结构荷载大,地基较软弱,需要较大底面尺寸的情况。较软弱,需要较大底面尺寸的情况。l钢筋混凝土基础主要包括钢筋混凝土基础主要包括支模、扎筋、浇筑混支模、扎筋、浇筑混凝土、养护、拆模凝土、养护、拆模等工序。等工序。l1.钢筋混凝土条形基
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