地基與基礎(chǔ)工程

2地基與基礎(chǔ)工程地基與基礎(chǔ)地基是受力的天然持力層，基礎(chǔ)是建筑物的一部分。為什么要進行地基處理？天然地基土質(zhì)較弱工程結(jié)構(gòu)荷載較大地基處理的基本原理提高密實度，降低含水量提高抗剪強度，降低壓縮性提高其承載力2.1地基處理地基處理方法地基處理換土墊層法強夯法預壓法深層攪拌法機械碾壓法擠密法化學加固法其他措施結(jié)構(gòu)形式選擇預防不均勻沉降的措施施工組織2.1.1換填墊層法概念：挖去軟弱土層，分層回填強度較大的砂或其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實至要求的密度為止。分類：砂墊層、砂石墊層、碎石墊層……適用：淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。2.1.1.1墊層的壓實原理及墊層的作用壓實原理：同土方回填的壓實原理。在最優(yōu)含水量時才能獲得最大干密度。作用：提高地基承載力減少沉降量加速軟弱土層的排水固結(jié)防止凍脹消除膨脹土的膨脹作用2.1.1.2墊層材料選擇砂石粉質(zhì)粘土灰土粉煤灰礦渣其他工業(yè)廢渣土工合成材料2.1.1.3墊層的施工機械碾壓法重錘夯實法平板振動法2.1.2強夯法是一種較常采用的地基處理方法,它是用起重機械將大噸位夯錘(一般不小于8t)起吊到高處(一般不小于6m)后，自由落下，對土體進行強力夯實。強夯可提高地基土的強度，降低土的壓縮性，改善土的抗液化條件。適用于粘性土、濕陷性黃土及人工填土地基的加固。但強夯產(chǎn)生的振動對已建成或在建的建筑物有影響時，不得采用。強夯施工中2.1.2.1強夯法的加固原理夯擊能沖擊波對土體沖切破壞土體結(jié)構(gòu)夯坑對圍土進行動力擠壓2.1.2.2施工方法試夯夯錘強夯機械施工步驟施工中的監(jiān)測工作施工注意事項夯錘氣孔強夯機吊起夯錘自動脫鉤裝置起重機配三角架起吊夯錘下落瞬間起重機配龍門架起吊夯坑2.1.2.3質(zhì)量檢驗檢驗時間檢驗方法測點布置、數(shù)量質(zhì)量檢驗標準2.1.3預壓法（排水固結(jié)法）地基加載排水固結(jié)強度逐步提高原理分類適用堆載預壓法真空預壓法處理淤泥質(zhì)土、淤泥和充填土等飽和粘性土地基⑴堆載預壓法

在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之減少，地基發(fā)生固結(jié)變形，土體的密實度和強度提高。

加載預壓

堆載預壓法包括加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。

按堆載材料分為自重預壓、加載預壓和加水預壓。按加壓程序可分為單級加荷和多級加荷。

加水預壓2.2地基加固的方法是在軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層、埋設(shè)垂直排水豎井，再用不透氣的封閉膜使之與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過埋設(shè)的排水豎井，用真空裝置進行抽氣。抽氣使地表砂墊層及排水豎井內(nèi)形成負壓，使土體內(nèi)部與排水豎井之間形成壓力差。壓差作用下土體中的孔隙水不斷由排水豎井排出，從而使土體固結(jié)。⑵真空預壓法

吹填施工軟弱的吹填地基真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結(jié)，又稱為負壓固結(jié)。按照豎向排水體的不同，真空預壓法又可分為普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶。袋裝砂井埋設(shè)完畢袋裝砂井與排水橫管連接插板機在進行塑料排水帶施工塑料排水帶埋設(shè)完畢真空預壓法—覆蓋封閉膜真空預壓法—排氣進行時真空預壓法的新發(fā)展低位真空預壓法高真空擊密法覆水真空預壓法覆水真空預壓法2.1.3.2預壓法的施工材料要求主要機具設(shè)備作業(yè)條件施工工藝施工要點質(zhì)量驗收及標準2.1.4深層攪拌法水泥土攪拌法：深層攪拌法（濕法）和粉體噴攪法（干法）適用：處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無法流動地下水的飽和松散砂土等地基。2.1.4.1加固機理水泥的水解和水化反應(yīng)土顆粒與水泥水化物的作用離子交換和團粒化作用硬凝反應(yīng)碳酸化作用2.1.4.2深層攪拌法施工（1）施工機械灰漿攪拌機高壓注漿泵單軸深層攪拌機三軸深層攪拌機（2）施工工藝定位預攪下沉制備水泥漿提升噴漿攪拌重復上、下攪拌清洗移位深層攪拌樁施工工藝流程圖2.2樁基礎(chǔ)施工（1）樁的作用傳遞荷載至深層土體擠密地基軟土樁的分類按樁上的荷載傳遞機理分端承樁摩擦樁按施工方法分預制樁灌注樁按樁的使用功能分豎向抗壓樁豎向抗拔樁水平受荷樁復合受荷樁按樁身材料分混凝土樁鋼樁組合材料樁42.2.1預制樁施工鋼筋混凝土預制樁鋼樁1.鋼筋混凝土預制樁的制作、起吊、運輸和堆放制作方樁預應(yīng)力管樁起吊、運輸和堆放2.預制樁沉樁工藝流程施工準備合理確定沉樁順序工藝流程

測量定位

樁機就位

沉樁

接樁3.預制鋼筋混凝土樁常見的沉樁方式錘擊沉樁靜壓沉樁振動法沉樁射水沉樁4.施工質(zhì)量的檢查驗收施工質(zhì)量標準5.施工常見問題及預控措施見表2-66.沉樁對周圍環(huán)境的影響及預防措施對周圍環(huán)境的影響主要預防措施2.2.2鉆孔灌注樁施工分類混凝土灌注樁鋼筋混凝土灌注樁成孔泥漿護壁成孔干作業(yè)成孔套管成孔特點灌注樁能適應(yīng)地層的變化，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜于建筑物密集區(qū)使用，但操作要求嚴格，需一定養(yǎng)護期，成樁后不能立即承受荷載。2.2.2.1泥漿護壁成孔灌注樁泥漿護壁成孔是用泥漿保護孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土質(zhì)和地下水位高低都適用。多用于含水量高的軟土地區(qū)。（1）主要機具設(shè)備成孔機械有回轉(zhuǎn)鉆機、潛水鉆機、沖擊鉆等，其中以回轉(zhuǎn)鉆機應(yīng)用最多?；剞D(zhuǎn)鉆機是由動力裝置帶動有鉆頭的鉆桿轉(zhuǎn)動，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣，通過泥漿循環(huán)排出樁孔。根據(jù)泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機

成孔時泥漿由鉆桿內(nèi)部注入,從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上經(jīng)孔口帶出并流入沉淀池，沉淀后的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，由此進行循環(huán)。步履式正反循環(huán)沖擊鉆機反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機

成孔時泥漿由鉆桿與孔壁間的間隙流入鉆孔，由砂石泵在鉆桿內(nèi)形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內(nèi)腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥漿池。反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強。GW-40型全液壓鉆機GW-35B型鉆機FGZ反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機潛水鉆機成孔潛水鉆機是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機械，其動力、變速機構(gòu)和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進行切削土壤成孔。用正循環(huán)工藝輸入泥漿，進行護壁和將鉆下的土渣排出孔外。KQ系列潛水工程鉆孔機沖擊鉆成孔沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內(nèi)的渣漿。沖擊鉆成孔作業(yè)沖擊錐掏碴筒泥漿的作用

泥漿具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷卻與潤滑鉆頭的作用。鉆進中，護壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出攜帶土屑的泥漿；當鉆孔達到規(guī)定深度后，運用泥漿循環(huán)進行孔底清渣。護壁泥漿泥漿的組成：是由高塑性粘土或膨潤土和水拌合的混合物，也可摻入加重劑、分散劑、增粘劑及堵漏劑等摻合劑。泥漿一般在現(xiàn)場制備，有些粘性土在鉆進過程中可形成適合護壁的漿液，則可利用其作為護壁泥漿，即“自造泥漿”。泥漿池（2）施工工藝流程埋設(shè)鋼護筒：在雜填土或松軟土層中鉆孔時，應(yīng)在樁位處埋設(shè)鋼護筒，以起定位、保護孔口、維持水頭等作用。其內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭大100mm，埋入土中不少于1m。泥漿注入：粘土中可采用清水鉆進、自造泥漿護壁；砂土中鉆進則應(yīng)注入制備泥漿，注入泥漿密度控制在1.1左右，排出泥漿密度宜為1.2~1.4。鉆進過程中，應(yīng)保持護筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位。插打鋼護筒第一次清孔：鉆孔達到設(shè)計標高后應(yīng)進行清孔。以原土造漿的鉆孔可用“射水法”，即鉆桿只轉(zhuǎn)不進（空轉(zhuǎn)），待泥漿密度降至1.1左右；注入制備泥漿的鉆孔則應(yīng)采用“換漿法”清孔，至換出的泥漿密度小于1.15時方為合格。

第二次清孔：在鋼筋籠和導管安放后、水下砼澆灌前進行，在導管頂部安放泵及皮籠，用泵將泥漿壓入導管內(nèi)，再從孔底沿著導管外置換沉渣。第二次清孔標準是：孔深達到設(shè)計要求，沉渣厚度在100mm以內(nèi)。吊放鋼筋籠及導管水下澆灌砼1

安放導管2

導管就位3

料斗貯料4連續(xù)澆注5提升導管泥漿護壁成孔的缺點：施工現(xiàn)場環(huán)境污染嚴重（3）混凝土灌注樁的質(zhì)量檢測及控制（4）施工過程中常見問題的處置鉆進過程中如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡或泥漿液面突然下降，這表示有孔壁坍陷跡象。預防及處理措施：護筒周圍用粘土填封密實，鉆進過程中及時添加新鮮泥漿，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土層時適當加大泥漿比重，控制鉆進速度和空轉(zhuǎn)時間；孔壁坍陷時應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿液位并加大泥漿比重以穩(wěn)孔護壁。如孔坍陷嚴重，應(yīng)提出鉆具立即回填粘土，待孔壁穩(wěn)定后再鉆。（1）孔壁塌陷2）鉆孔偏斜鉆進過程中鉆桿不垂直、土層軟硬不均或碰到孤石都會引起鉆孔偏斜；預防措施是鉆機安裝時對導架進行水平和垂直校正，發(fā)現(xiàn)鉆桿彎曲時應(yīng)及時更換，遇軟硬土層應(yīng)低速鉆進；出現(xiàn)鉆桿偏斜時可提起鉆頭，上下反復掃鉆幾次。如糾正無效，應(yīng)于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上，穩(wěn)定后再重新鉆進?；剞D(zhuǎn)鉆機的鉆頭擴底灌注樁設(shè)備2.2.2.2干作業(yè)成孔灌注樁

適用于成孔深度內(nèi)無地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需護壁，成孔深度8~20m、成孔直徑300~600mm，不宜用于地下水位以下的各類土及淤泥質(zhì)土。常用螺旋鉆機成孔，亦可用洛陽鏟成孔。成孔原理：電動機帶動鉆桿轉(zhuǎn)動，使螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土隨螺旋葉片上升排出孔外。（1）主要機具設(shè)備（2）施工工藝流程樁點定位鉆機就位鉆孔鉆至

設(shè)計標高清除

孔底虛土成孔質(zhì)量檢查驗收吊放

鋼筋籠灌注

混凝土孔底清理鉆至設(shè)計深度后進行孔底清理，方法是只鉆不進、空轉(zhuǎn)清土、提鉆卸土。可在鉆桿上換裝擴孔刀片，擴底直徑為樁身直徑的2.5~3.5倍，在設(shè)計要求位置形成葫蘆樁或擴底樁?？椎滋撏梁穸龋耗ゲ亮橹鞯臉恫淮笥?00mm，端承力為主的樁不大于100mm；樁身或樁底擴孔鋼筋籠宜一次綁好，吊入孔內(nèi)時注意勿碰孔壁，鋼筋骨架過長時，可分段吊放，逐段焊接。砼應(yīng)分層連續(xù)澆筑，分層厚度不大于1.5m。施工要點長螺旋鉆機成孔施工長螺旋鉆機鉆頭長螺旋鉆機成孔近景2.2.2.3沉管灌注樁沉管灌注樁是利用錘擊打樁法或振動沉管法將帶有鋼筋砼樁靴(或活辨式樁尖)的鋼樁管沉入土中，然后邊拔管邊灌注砼而成。用錘擊沉樁設(shè)備沉管時稱為“錘擊沉管灌注樁”利用激振器的振動沉管時，稱為“振動沉管灌注樁”

第16頁錘擊沉管灌注樁（1）主要機具設(shè)備圖2-15圖2-16（2）施工工藝立管→對準樁位套入樁靴、壓入土中→檢查→低錘輕擊→檢查有無偏移→正常施打至設(shè)計標高→第一次澆灌砼→邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)澆灌砼→安放鋼筋籠、繼續(xù)澆灌砼至樁頂設(shè)計標高。砼預制樁靴就位用樁架吊起樁管，關(guān)閉樁尖活瓣或?qū)暑A設(shè)在樁位處的預制砼樁靴，套入樁靴。然后緩緩放下套管，壓進土中。樁管上端扣上樁帽，檢查樁管與樁錘是否在同一垂直線上，樁管偏斜不大于0.5%時，即可起錘沉管。先低錘輕擊，觀察如無偏移方可正常施打，直至符合設(shè)計要求的貫入度或標高。沉管關(guān)閉樁管活瓣樁尖樁管套入砼樁靴③砼澆灌檢查樁管內(nèi)有無泥漿或水進入，即可灌注砼。第一次澆灌砼時樁管內(nèi)應(yīng)盡量灌滿，拔管過程中應(yīng)向樁管內(nèi)繼續(xù)澆灌砼，并使樁管內(nèi)砼保持略高于地面。④拔管

在砼灌滿樁管后，拔管即可進行。一邊拔管、一邊錘擊，拔管的速度要均勻，一般土層以1m/min為宜，軟弱土層以0.3~0.8

m/min為宜。倒打拔管的速度，單動汽錘不得少于50次/min，自由落錘不少于40次/min。在管底未拔至樁頂設(shè)計標高時，倒打和輕擊不得中斷。⑴跳打法樁的中心距小于4倍樁管外徑或小于2m時，均應(yīng)跳打。中間空出的樁，須待鄰樁砼達到設(shè)計強度的50%后方可施打。

為提高樁的質(zhì)量和承載能力，可采用復打來擴大灌注樁的樁徑。方法是：在第一次澆筑砼完畢、拔出樁管，消除管外壁上的污泥和樁孔周圍地面的浮土，立即在原樁位再設(shè)預制樁靴或合好S樁尖活瓣，第二次復打沉入樁管，使未凝固的砼向四周擠壓擴大樁徑，然后再澆筑第二次砼。⑵復打法

錘擊沉管灌注樁的特殊施工方法有跳打法、復打法。3.1.6特殊施工方法振動沉管灌注樁振動沉管采用振動錘或振動沖擊錘沉管，利用樁機強迫振動頻率與土的自振頻率相同時產(chǎn)生的共振而沉管。沉樁前，將樁管下端活瓣合攏或套入樁靴，對準樁位，徐徐放下樁管壓入土中，勿使偏斜，即可開動激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時利用振動錘自重在樁管上加壓，樁管即能沉入土中。

振動沉管灌注樁可采用單打法、反插法和復打法施工。在沉入土中的樁管內(nèi)灌滿砼，開動激振器振動5~10s后開始拔管，邊振邊拔；每拔0.5~1m，停拔振動5~10s，如此反復，直到樁管全部拔出。一般土層內(nèi)拔管速度宜為1.2~1.5m/min，在軟弱土層中宜為0.6~0.8m/min。單打法在樁管內(nèi)灌滿砼后，先振動再開始拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，向下反插深度0.3~0.5m。如此反復進行，直至樁管全部拔出地面。反插法能增大樁的截面，提高樁的承載能力，適宜在較差的軟土地基上應(yīng)用。反插法要求與錘擊灌注樁相同。復打法振動灌注樁的適用范圍除與錘擊灌注樁相同外,并適用于稍密及中密的碎石土地基。沉管灌注樁的關(guān)鍵必須嚴格控制最后兩個兩分鐘的貫入度，其值按設(shè)計要求、或試樁數(shù)據(jù)和當?shù)厥┕そ?jīng)驗確定。（3）

沉管灌注樁常見問題的處置斷樁檢查：露出地面的樁體可用目測觀察，樁體在地下2~3m范圍內(nèi)斷裂，用手或腳輕搖會有浮振的感覺，深處的斷樁可采用動測法檢測。防止斷樁的措施：主要是控制樁的中心距大于4倍樁徑,合理安排打樁施工順序和樁架行走路線，采用跳打法和控制時間法使樁身砼終凝前避免振動和擾動，認真控制拔管速度。斷樁的處理：斷樁一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)將斷樁拔去，清理樁孔及接樁面，略增大樁身截面積再重新澆筑樁身砼。①

斷樁

②樁靴進水樁管沉至設(shè)計標高后，用浮標可測得樁底是否進水或進泥；預防措施是樁尖活瓣間隙或預制樁頭與樁管接觸處要嚴密，對縫隙較大的樁尖或樁頭應(yīng)及時修理或更換；出現(xiàn)樁靴進水或進泥情況時可先在樁管內(nèi)灌入0.5m高水泥砂漿，再灌入1m高砼，然后反插打下。③縮頸在流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土打樁時，拔管過程中要設(shè)置浮標觀測每50~100cm高度內(nèi)砼的灌入量，根據(jù)灌入量和樁徑的換算作出樁形圖，根據(jù)樁形圖是否異常來監(jiān)測縮頸現(xiàn)象的發(fā)生；預防措施是嚴格控制拔管速度在0.6~0.8m/min以內(nèi)，樁管內(nèi)盡量多裝砼，使管內(nèi)砼高于地面或地下水位1~1.5m以上。發(fā)現(xiàn)樁身出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象及時采取復打法進行處理。④吊腳樁第一次拔管時，觀測管內(nèi)浮標可監(jiān)測樁尖活瓣或預制樁頭是否打開或脫開；預防措施是采取“密振慢抽”方法，開始拔管50cm,將樁管反插幾下，然后再正常拔管；同時保持砼有良好的和易性，防止卡管或堵管，嚴格控制預制樁尖的強度和規(guī)格，防止樁尖打碎或壓入管內(nèi)；發(fā)現(xiàn)吊腳樁應(yīng)將樁管拔出后填砂重打。2.2.3

人工挖孔灌注樁人工挖孔灌注樁單樁承載力大、受力性能好、質(zhì)量可靠、沉降量小、無需大型機械設(shè)備，無振動無噪音、無環(huán)境污染。人工挖孔灌注樁直徑一般為0.8~3m，最大可達4m，深度一般在20m左右，國內(nèi)最深的為72m。人工挖孔樁護壁有磚護壁和砼護壁(直徑1.2m以上樁)兩種，施工方法是分段(每段0.8-1m左右)開挖,分段砌筑或澆筑砼拱圈護壁，直至設(shè)計標高。為確保人工挖孔樁施工安全，要有預防孔壁坍塌和產(chǎn)生流砂、管涌的措施，深孔要有可靠的排水、通風和照明設(shè)施。預防孔壁坍塌的措施：有采用現(xiàn)澆砼護圈、鋼護圈和沉井三種。砼孔壁支護磚砌孔壁支護鋼筋籠吊裝就位井下挖土井下鑿巖井上吊土鋼筋籠與聲測管大直徑群樁挖孔施工4人工挖孔灌注樁

第29頁注意：值得指出的是：人工挖孔樁工藝有被濫用的趨勢，樁越挖越深、直徑越挖越大，安全措施不到位等。有些省市已開始限制人工挖孔樁的使用。號稱“世界上直徑最大”的挖孔樁鋼筋籠制作：直徑在1.2m內(nèi)的鋼筋籠制作同一般灌注樁，大直徑和長度大的鋼筋籠，一般在主筋內(nèi)側(cè)每隔2.5m加設(shè)一道Φ25~30mm的加強箍，每隔一箍在箍內(nèi)設(shè)一道井字加強支撐，與主筋焊接組成骨架，便于吊運。鋼筋籠吊放及樁頭處理工人綁扎制作鋼筋籠大直徑灌注樁的鋼筋籠加工鋼筋籠長度超過10m應(yīng)分段拼接，每節(jié)主筋為通長鋼筋，接頭對焊連接，主筋與箍筋點焊固定，主筋保護層厚70mm，平整度誤差不大于50mm，四側(cè)主筋每隔5m設(shè)置耳環(huán)。鋼筋籠