施工技術(shù)要點基礎(chǔ)工程

第四章

基

礎(chǔ)

工

程

基礎(chǔ)的分類：①巖基（巖石等硬性基礎(chǔ)）②軟基（非巖石軟性基礎(chǔ)包括土基和砂礫石地基）基礎(chǔ)處理的目的：(1)提高基礎(chǔ)的承載能力，改善其變形特性；(2)改善基礎(chǔ)的剪切特性，防止剪切破壞，減少剪切變形；(3)改善基礎(chǔ)的壓縮性能，減少不均勻沉降；(4)減少基礎(chǔ)的透水性，降低揚壓力和地下水位，提高地基的穩(wěn)定性；(5)改善基礎(chǔ)的動力特性，防止液化；(6)防止地下洞室圍巖坍塌和邊坡危巖、陡壁滑落。第一節(jié)

基

礎(chǔ)

開

挖

開挖處理：將不合設(shè)計要求的覆蓋層、風(fēng)化破碎有缺陷的巖層挖掉。地基基礎(chǔ)的基本要求：

①足夠的強度，能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的應(yīng)力。②足夠的整體性和均一性，能夠防止基礎(chǔ)的滑動和不均勻沉陷。③足夠的抗?jié)B性，以防嚴重的滲漏和滲透破壞。④足夠的耐久性，以防在地下水長期作用下發(fā)生侵蝕破壞。第二節(jié)

巖

基

灌

漿

巖基灌漿是提高基巖強度，加強基巖整體性和抗?jié)B性的有效措施。巖基灌漿是將某種具有流動性和膠凝性的漿液，按一定的配比要求，通過鉆孔用灌漿設(shè)備壓入巖層的孔隙中，經(jīng)過硬化膠結(jié)以后，形成結(jié)石，以達到改善基巖物理力學(xué)性能的目的。

巖基灌漿的分類灌注材料:水泥灌漿、水泥粘土灌漿、化學(xué)灌漿

灌漿目的目的是加強壩體混凝土和地基之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，同時也能增進地基的固結(jié)強度和防滲性能。目的是改善基巖的力學(xué)性能，提高地基的整體性、均勻性和承載能力。目的是防止基巖深層裂隙產(chǎn)生的滲漏，用高壓把漿液灌注到基巖深處的裂隙中，這些漿液在巖石深處連成一體，形成一道完整的擋水帷幕固結(jié)灌漿帷幕灌漿接觸灌漿1．鉆孔

鉆孔的質(zhì)量要求：確?？咨睢⒖紫?、孔位符合設(shè)計要求，力求孔徑上下均一，孔壁平順，鉆進過程中產(chǎn)生的巖粉細屑較少。孔徑均一，孔壁平順，則灌漿栓塞能夠卡緊卡牢，灌漿時不致產(chǎn)生返漿。鉆孔方向和深度是保證帷幕灌漿質(zhì)量的關(guān)鍵。灌漿施工順序灌漿鉆孔鉆孔沖洗壓水實驗質(zhì)量檢查孔深控制：根據(jù)鉆桿鉆進的長度孔斜控制：根據(jù)鉆孔深度來確定如果鉆孔方向偏斜，鉆孔深度達不到要求，則通過各鉆孔所灌注的漿液，不能聯(lián)成一體，將形成漏水通路，見圖:

孔頂灌漿范圍(b)剖面圖

(a)平面圖孔底灌漿范圍帷幕軸線漏水通道鉆孔深度(m)2030405060允許偏差(m)0.250.500.801.151.50孔深與允許偏距的關(guān)系圖4-1

孔向孔徑不合要求時所形成的帷幕2．鉆孔沖洗

沖洗分類：①鉆孔沖洗②巖層裂隙沖洗

鉆孔沖洗：在鉆孔結(jié)束以后，將鉆桿下到孔底，從鉆桿通入壓力水進行沖洗。巖層裂隙沖洗：將裂隙中松軟、風(fēng)化的充填物洗出孔外或推移到灌漿區(qū)范圍之外，以便漿液進入到騰出的空間，使?jié){液結(jié)石與基巖膠結(jié)成整體。

3．壓水試驗

目的：確定地層的滲透特性，為巖基處理的設(shè)計和施工提供基本技術(shù)資料。

壓水試驗是在一定的壓力之下，通過鉆孔將水壓入到孔壁四周的縫隙中，根據(jù)壓入的水量和壓水的時間，計算出代表巖層滲透特性的技術(shù)參數(shù)。

單位吸水量ω：在單位時間內(nèi)，通過單位長度試驗孔段，在單位水頭壓力作用下所壓入的水量。

式中

Q—單位時間內(nèi)試驗孔段的注水總量，L／min

H—壓水試驗的計算水頭，m；

L—壓水試驗試驗孔段的長度，m；

ω—單位吸水量，L／(min·m·m)。

4．灌漿

(1)鉆孔灌漿的次序地基灌漿一般按照先固結(jié)、后帷幕的順序。原因：深層帷幕的灌漿壓力遠高于淺層固結(jié)灌漿的壓力，按照上述順序，可以保證在淺層地基已經(jīng)得到加固的情況下，進行深層高壓灌漿，防止發(fā)生地表抬動。固結(jié)灌漿宜在混凝土覆蓋的情況下進行，這樣，可以抑制地表抬動和地面冒漿。覆蓋的混凝土一般應(yīng)達到50%設(shè)計強度后，才能進行施灌。

帷幕灌漿應(yīng)分序逐漸加密，這樣，一方面可以提高漿液結(jié)石的密實性，另一方面，通過后灌序孔單位吸水量和單位吸漿量的分析，可以推斷先灌序孔的灌漿效果。

單排帷帷幕孔孔的鉆鉆灌次次序是是先鉆鉆灌第第Ⅰ序孔，，然后后依次次鉆灌灌第Ⅱ、第Ⅲ序孔，，如有有必要要再鉆鉆灌第第Ⅳ序孔。。雙排和和多排排帷幕幕孔，，在同同一排排內(nèi)或或排與與排之之間均均應(yīng)按按逐漸漸加密密的次次序進進行鉆鉆灌作作業(yè)。。雙排孔孔帷幕幕通常常是先先灌下下游排排，后后灌上上游排排；多多排孔孔帷幕幕是先先灌下下游排排，再再灌上上游排排廠，，最后后灌中中間排排。圖4-3固結(jié)灌灌漿孔孔的布布孔方方式和和鉆灌灌次序序(a)(d)(e)梅花型布孔(b)(c)棋盤形布孔○-第Ⅰ序孔-第Ⅱ序孔●-第Ⅲ序孔(2)灌漿方方法：：純壓壓式和和循環(huán)環(huán)式純壓式圖4-4純壓式灌漿漿施工工藝：：一次把漿漿液壓入鉆鉆孔中，擴擴散到巖層層縫隙里。。漿液單向向流動。特點：設(shè)備備簡單，操操作方便,但漿液流速速較慢,容易沉淀,堵塞巖層縫縫隙和管路路。多用于吸漿漿量大，有有大裂隙存存在，孔深深不超過12～15m的情況。1-水2-拌漿筒3-灌漿泵4-壓力表5-灌漿管6-灌漿塞7-回漿管循環(huán)式圖4-5循環(huán)式灌漿漿1-水2-拌漿筒3-灌漿泵4-壓力表5-灌漿管6-灌漿塞7-回漿管施工工藝：：漿液進入入鉆孔，部部分被壓入入巖層縫隙隙中，剩余余沿回漿管管路返回拌拌漿筒中。。特點：漿液液保持流動動狀態(tài)，防防止水泥沉沉淀；可判判斷巖層吸吸收水泥的的情況。由于循環(huán)式式灌漿對灌灌漿質(zhì)量較較有保證，，目前工程程中都采用用此方法。。按照鉆孔灌灌漿的順序序:將灌漿孔一一次鉆到全全深，沿全全部孔深進進行灌漿。。這種方法法施工簡便便，用于孔孔深不超過過8m，地質(zhì)條件比比較良好，，基巖比較較完整的情情況。全孔一次灌灌漿:分段灌漿全孔一次灌漿分段灌漿:自上而下自下而上混合法自上而下分分段灌漿施工順序：：鉆一段，，灌一段，，待凝后再再鉆灌下一一段，鉆孔孔和灌漿交交替進行。。優(yōu)點:灌漿質(zhì)量高高；不易產(chǎn)產(chǎn)生巖層抬抬動和地面面冒漿等現(xiàn)現(xiàn)象；壓水水試驗的成成果較準確確。缺點：鉆灌灌一段后，，要待凝一一定時間，，才能鉆灌灌下一段，，鉆孔與灌灌漿交替進進行，設(shè)備備搬移頻繁繁，影響施施工進度。。能保證灌漿漿質(zhì)量，大大都采用此此方法。第一段鉆孔第一段灌漿第二段鉆孔第二段灌漿第三段鉆孔第三段灌漿圖4-6自上而下分分段灌漿自下而上分分段灌漿鉆孔第三段灌漿第二段灌漿第一段灌漿施工工藝：：一次將孔孔鉆到全深深，然后自自下而上逐逐段灌漿。。優(yōu)缺點和自自上而下分分段灌漿剛剛好相反。。一般多用在在巖層比較較完整或基基巖上部已已有足夠壓壓重不致引引起地面抬抬動的情況況。圖4-7自下而上分分段灌漿混合法在實際工程程中，通常常是接近地地表的巖層層比較破碎碎，愈往下下巖層愈完完整。因此，在進進行深孔灌灌漿時，可可以兼取以以上兩法的的優(yōu)點，上上部孔段采采用自上而而下法先灌灌，下部孔孔段則用自自下而上法法鉆灌，這這就是所謂謂混合法。。灌漿孔段的的劃分灌漿孔段的的長度應(yīng)該該根據(jù)巖層層裂隙分布布的情況來來確定，使使每一孔段段的裂隙分分布大體比比較均勻；；有利于施施工操作和和提高灌漿漿質(zhì)量。5．化學(xué)灌漿漿化學(xué)灌漿是是將有機高高分子材料料配制成的的漿液灌入入地基或建建筑物的裂裂縫中，經(jīng)經(jīng)膠凝固化化以后，達達到防滲、、堵漏、補補強、加固固的目的。。1)化學(xué)漿液可可以灌入水水泥漿液灌灌不進去的的細微裂隙隙中。2)化學(xué)漿液的的聚合時間間可較準確確地控制。。3)化學(xué)漿液的的聚合體，，滲透系數(shù)數(shù)小，防滲滲效果較好好。4)化學(xué)漿液聚聚合體強度度和粘結(jié)強強度一般都都比較高。。5)化灌材料聚聚合體的穩(wěn)穩(wěn)定性和耐耐久性較好好。6)化灌材料有有毒性，在在配制施工工過程中要要十分注意意?；瘜W(xué)灌漿的的特點：圖4-9丙烯酸鹽類類化灌漿液液第三節(jié)巖基錨固巖基錨固是是用預(yù)應(yīng)力力錨束對基基巖施加主主動預(yù)壓應(yīng)應(yīng)力的一種種錨固技術(shù)術(shù)，常和建建筑物的加加固結(jié)合起起來，以期期加固或改改善其受力力條件。1)高邊坡開挖挖時錨固邊邊坡。2)壩基、岸坡坡抗滑穩(wěn)定定加固。3)大型洞室支支護加固。。4)大壩加高加加固。5)錨固建筑物物，改善受受力條件，，提高抗震震性能。6)混凝土建筑筑物的裂縫縫或缺陷修修補錨固等等。主要應(yīng)用：：1－預(yù)錨孔，φ130mm，@3m，f5以下15m圖4-10湖南省雙牌牌溢流壩基基礎(chǔ)預(yù)錨加加固（高程程：m）2)壩基、岸坡坡抗滑穩(wěn)定定加固(圖4-14)3)大型洞室支支護加固(圖4-15)1－施工洞；2－地下廠房房；3－高邊墻錨錨固支護圖4-11印度奇布羅羅水電站地地下廠房高高邊墻錨固固支護4)大壩加高加加固(圖4-16)1－加高部位位；2－錨固后推推力線；3－錨固前推推力線；4－錨束；5－石灰砂巖巖；6－石灰?guī)r；；7－黃砂巖；；8－錨固段圖4-12阿爾加利亞亞奇爾法壩壩加高錨固固錨固的結(jié)構(gòu)構(gòu)：由錨孔孔、錨束組組成。錨錨束又由錨錨頭、錨束束自由段和和錨固段構(gòu)構(gòu)成。圖4-13錨固結(jié)構(gòu)簡簡圖錨頭自由段錨固段砂漿錨桿或錨索套管支架臺座圖4-14錨固工程的的施工工藝藝第四節(jié)砂礫地基灌灌漿1.砂礫石地基基的可灌性性砂礫石地基基的可灌性是指指砂礫石地地層能否接接受灌漿材材料灌入的的一種特性性?？晒啾萂：M=D15/d85式中：D15—砂礫石地層層顆粒級配配曲線上含含量為15%的粒徑；d85—灌漿材料顆顆粒級配曲曲線上含量量為85%的粒徑?？晒啾扔蟠?，接受顆顆粒漿材的的可灌性愈愈好。2.灌漿材料巖基灌漿多多用水泥漿漿，而砂礫礫石地基灌灌漿，以采采用水泥粘粘土漿為好好。配制水泥粘粘土漿所使使用的粘土土，要求遇遇水以后，，能迅速崩崩解分散，，吸水膨脹脹，具有一一定的穩(wěn)定定性和粘結(jié)結(jié)力。3.鉆灌方法砂礫石地層層的鉆孔灌灌漿方法有有：①打管灌漿漿；②②套管管灌漿；③循環(huán)鉆灌灌；④④預(yù)埋埋花管灌漿漿1)打管灌漿:將帶有灌漿漿花管的厚厚壁無縫鋼鋼管,直接打入受受灌地層中中，并利用用它進行灌灌漿。該方法設(shè)備備簡單，操操作方便，，適用于砂砂礫石層較較淺、結(jié)構(gòu)構(gòu)松散、顆顆粒不大、、容易打管管和起拔的的場合。所所灌成的帷帷幕，防滲滲性能較差差，多用于于臨時性工工程(如圍堰)。圖4-15打管灌漿施工程序打管沖洗自流灌漿壓力灌漿(2)套管灌漿該灌漿法由由于有套管管護壁，不不會產(chǎn)生坍坍孔埋鉆等等事故。但但在灌漿過過程中，漿漿液容易沿沿著套管外外壁向上流流動，甚至至產(chǎn)生地表表冒漿。如如果灌漿時時間較長，，則會膠結(jié)結(jié)套管，造造成起拔困困難。圖4-16套管灌漿施工程序鉆孔,下套管下灌漿管起拔套管，，第一段灌灌漿起拔套管，，第二段灌灌漿起拔套管，，第三段灌灌漿(3)循環(huán)鉆灌1－灌漿管（鉆桿桿）；5－混凝土封口；7－射漿花管；10－回漿管；12－進漿管循環(huán)鉆灌是一種種自上而下，鉆鉆一段灌一段，，鉆孔與灌漿循循環(huán)進行的施工工方法。圖4-17循環(huán)鉆灌第五節(jié)軟基處理軟基：一般認為，含含水量大于液限限、孔隙比大于于1.0的粘性土以及標(biāo)標(biāo)準貫入擊數(shù)小小于4的砂性土地基統(tǒng)統(tǒng)稱為軟基。特點：土顆粒細細、滲透性差、、壓縮性大、強強度低，物理力力學(xué)指標(biāo)往往不不能滿足建筑物物對地基的要求求。主要問題：地基基的強度低，承承載力低，引起起建筑物下陷量量大，建筑物極極易失穩(wěn)。需要解決地基承承載力和強度不不夠的問題，通通常從建筑物結(jié)結(jié)構(gòu)及地基兩個個方面來解決。。一、軟土地基的的工程問題及解解決途徑二、在建筑物結(jié)構(gòu)方方面采取的措施施1.采用輕質(zhì)材料；；2.采用輕型結(jié)構(gòu)；；3.采用鎮(zhèn)壓層(又稱反壓層)；4.采用深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)。三、在地基方面面采取的措施主要是對軟土地地基進行加固處處理，或是采用用對地基進行補補強的措施。采用的措施按其其作用的原理可可分為：鋪墊法、排土置置換法、排水預(yù)預(yù)壓法、密實法法、固化法。(一)鋪墊法在軟基的表面鋪鋪設(shè)墊層，使上上部荷載均勻的的傳布到地基上上去，起應(yīng)力擴擴散的作用，有有的墊層還起防防止塊石陷入淤淤泥的隔離作用用，起加筋、反反濾排水和防沖沖的作用。土工織物材料性性能應(yīng)根據(jù)要求求發(fā)揮的作用進進行選擇。材料料的主要性能包包括單位面積重重量、單絲形態(tài)態(tài)、經(jīng)緯絲編織織密度、抗拉強強度、延伸率、、透水性等。圖4-19水下鋪設(shè)土工織織物施工示意圖圖(二)排土置換法1．重力擠淤置換換(重力排土置換)傳統(tǒng)上對于厚度度較小(如小于4m)的淤泥質(zhì)軟土層層，通常用挖除除法將其搬走換換以好土或砂墊墊層。如挖除施施工不便時，也也可直接在淤泥泥面層拋堆以土土砂、碎石、塊塊石之類重物，，利用重物的重重力作用將淤泥泥排開，由這些些重物填補排開開淤泥的空間，，形成良好的地地基。如遇淤泥泥層較厚時，不適適宜用重力排土土置換法。2．爆炸擠淤置換換(爆炸填石排淤置置換)先在軟土層面上上堆石料，在堆堆石前的淤泥中中埋設(shè)炸藥包，，爆炸排淤形成成一定的空間，，堆存石料的臨臨時穩(wěn)定狀態(tài)被被破壞而坍蹋，，填補了淤泥排排走的大部分空空間，形成最終終的淤泥面下面面伸有“石舌””的斷面形狀，，每爆炸一次，，向前推進一個個石舌的長度，，見圖。a)堆石及布設(shè)藥包包b)形成爆炸斷面圖4-20爆炸排土置換施施工過程示意圖圖(三)排水預(yù)壓固結(jié)法法在地基表面鋪一一層排水層，上上面加壓載，在在附加的壓載作作用下，地基土土孔隙中的水壓壓力升高，土中中水順著孔隙經(jīng)經(jīng)排水層排走，，在附加壓力作作用下土顆粒擠擠緊密，空隙減減小，實現(xiàn)軟土土地基的固結(jié)。圖4-21排水預(yù)壓固結(jié)法法原理1．提高排水預(yù)壓壓固結(jié)法效果的的措施打設(shè)豎向排水通通道，減小排水水距離，縮短地地基固結(jié)的時間間。豎向排水通道的的種類有砂井、、袋裝砂井、塑塑料排水板等。。圖4-22塑料排水板示意意圖圖4-232.排水預(yù)壓法的施施工豎向排水通道施施工包括選擇排排水通道材料和和豎向排水通道道的打設(shè)兩項工工作。施工過程鋪排水砂墊層豎向排水通道施施工加載預(yù)壓卸載(1)選擇豎向排水通通道材料對排水通道的要要求是通水性能能好，通水阻力力小，土中的水水能很容易的進進入通道，也能能順暢地沿通道道排出地基表面面。(2)插設(shè)豎向排水通通道對打設(shè)機械的要要求是重量輕，，便于移動，打打設(shè)時對土壤的的擾動少。圖4-24常用打設(shè)機械打設(shè)袋裝砂井時時，導(dǎo)管的斷面面用圓形，打設(shè)設(shè)塑料排水板時時最好用菱形或或用帶加勁的矩矩形，如圖：導(dǎo)管的驅(qū)動方式式有靜壓式、震震動式。靜壓式式對土壤的擾動動??；震動式能能克服較大阻力力，穿透較硬土土層?！盎貛А保涸诖虼蛟O(shè)塑料排水板板上拔導(dǎo)管時，，已插到設(shè)計深深度塑料排水板板常常被帶上來來。圖4-25導(dǎo)管斷面形式(3)加載預(yù)壓加載預(yù)壓的過程程即地基排水固固結(jié)的過程，也也就是地基強度度增長的過程。。預(yù)壓的方法有堆堆載預(yù)壓和抽真真空預(yù)壓二種。。堆載預(yù)壓須根據(jù)據(jù)地基強度的增增長分級進行，，要控制加載速速度。真空預(yù)壓壓，不需要分級級，可一次加足足預(yù)壓荷載。要保證足夠的預(yù)預(yù)壓時間，以待待排水固結(jié)地基基強度的增長符符合設(shè)計要求，，達到預(yù)期的效效果。3．排水預(yù)壓法施施工中應(yīng)注意的的主要問題(1)排水砂墊層應(yīng)選選用含泥量小的的中粗砂，墊層層的厚度應(yīng)滿足足設(shè)計要求，陸陸上不小于0.5m，水下不小于10m。(2)嚴格控制塑料排排水板的質(zhì)量。。(3)打設(shè)塑料排水板板時必須使用套套管，套管的驅(qū)驅(qū)動方式可以用用震動也可以用用靜壓，但在邊邊坡上插板時，，只能采用靜壓壓；插板時要保保證平面位置準準確、排水通道道的插設(shè)深度及及控制排水板的的回帶量。(4)當(dāng)采用堆載預(yù)壓壓時要分級加載載控制加載速度度；當(dāng)采用真空空預(yù)壓加載時，，保持抽真空設(shè)設(shè)備、管路以及及預(yù)壓區(qū)的密封封。(5)加強施工監(jiān)測，，對于大中型或或地基條件復(fù)雜雜的工程最好設(shè)設(shè)典型實驗區(qū)先先期施工，為大大面積施工和修改改設(shè)計提供必要要的參數(shù)。(四)密實法原理：用外加能能量將砂碎石等等骨料貫入軟土土地基，以改變變其整體密實度度，提高地基的的承載力和抗剪剪強度，或形成成一個個密實的的樁柱，與樁柱柱間土組成復(fù)合合地基共同承擔(dān)擔(dān)荷載，達到提提高地基強度和和承載力的目的的。密實法加固軟基基的方法有震沖沖碎石樁和強夯夯法。1．震沖碎石樁震沖器就位水沖造孔底段填料底段震密上一段填料上一段震密頂部松散樁體的的處理施工過程適用于加固地基基有一定強度的的粘性土和砂性性土，適用于房房屋、涵閘之類類建筑物以及承承載力要求較高高的堆場或場地地。震沖碎石樁施工工中注意的主要要問題是:防止塌孔，保證證填料數(shù)量，保保證填料的密實實度，頂部松散散樁體的處理，，注意泥水的環(huán)環(huán)境處理。圖4-262.強夯法（動力力壓密法）適于加固砂性土土地基，特別適適于處理建筑垃垃圾等雜填土地地基。強夯法在設(shè)計施施工時需要確定定以下技術(shù)參數(shù)數(shù)：式中：a為經(jīng)驗修正系數(shù)數(shù)，由試夯確定定。(1)有效加固深度:是反映地基加固固處理效果的重重要參數(shù)，土質(zhì)質(zhì)、夯錘重量Q、落錘高度H有關(guān)(2)單位夯擊能量：：單位面積上所所施加的總夯擊擊能，其大小與與地基土的性質(zhì)質(zhì)有關(guān)，也要通通過試夯確定。。(3)夯點的夯擊次數(shù)與夯夯擊遍數(shù)：與土土的性質(zhì)和錘的的性狀有關(guān)，受受夯坑周圍土隆隆起量和夯沉量量控制。(4)二遍夯擊之間的時時間間隔：一遍遍夯擊之后，要要有一定時間任任土壤中的超孔孔隙水壓力消散散，間隔時間的的長短取決于地地基土的滲透性性。(5)夯點的布置和間間距：根據(jù)建筑筑物類型采用三三角形或正方形形布置，夯擊處處理的范圍應(yīng)大大于建筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)外緣的寬度，，夯擊點的間距距前幾遍大一些些，后幾遍可小小一些。(6)錘重和錘形：由由錘底面靜壓力力和土的性質(zhì)來來確定。(7)起重機及專用設(shè)設(shè)備選擇：工程程中所需的起重重設(shè)備、排水設(shè)設(shè)備及檢測儀器器和設(shè)備等。強夯法施工中應(yīng)應(yīng)注意的問