[工学]土木施工 验槽和地基处理附加

1,2018年9月3日星期一,第2章 基坑验槽地基加固处理,主讲人：娄永忠 惠州学院 建筑与土木工程系,2,【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；【时间安排】 本章共1讲、2学时。,3,1 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。,基坑验槽,基坑验槽,4,1.1 观察验槽,拉线检查,观察验槽的内容包括： 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。 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。 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,5,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。,1.2 夯、拍验槽,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。,6,1.3 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,7,地基钎探施工现场,地基钎探施工现场,动力、静力触探一体履带车系统,轻、重型动力触探仪,8,2 地基加固处理,2.1 地基加固的原理,当工程结构的荷载较大，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。,9,2.1.1 地基加固原理,地基碾压加固,“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。,10,坚实稳定的建筑地基,在可靠地基上建造的基础,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,11,吹填土的施工现场,淤泥质土,湿陷性黄土,膨胀土,2.1.3 地基处理的对象, 软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其高压缩性土层构成的地基。 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。,12,2.1.4 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： 改变建筑体形，简化建筑平面； 调整荷载差异； 合理设置沉降缝； 采用轻型结构、柔性结构； 加强房屋的整体刚度； 偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理； 施工中正确安排施工顺序和施工进度。,13,2.2 地基加固的方法,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。,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。,挖去厚度不大的软土层,14,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。,回填一定厚度的好土,15,2.2.1 换填法,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。 此法适用于淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。,砂石垫层剖面图,砂石地基,16,平板振动夯进行地基夯实,冲击夯进行软土压实施工,2.2.2 夯实法,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。,17,强夯施工中,强夯法施工,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(6m40m)后，自由落下，对土体进行强力夯实。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。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。,18,19,吊 起 夯 锤,起 重 机 配 三 角 架 起 吊,夯 锤 下 落 瞬 间,自 动 脱 钩 装 置,夯坑,起 重 机 配 龙 门 架起 吊,20,广西某填海造地后，强夯挤密现场照片锤重35吨，提升17米。,21,园锥形夯锤底 面积小，会形 成很深的夯坑,长园柱夯锤,短园柱夯锤,园锥形夯锤,夯锤一般重1025t，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。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）。,园柱形夯锤高宽比过大，容易偏锤，要慎用。,夯锤上气孔,22,强夯置换施工,碎石被夯入深坑中,起出并清理夯锤,强夯置换,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）。,23,2.2.3 预压法排水固结法,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。,24,加载预压,加水预压, 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。适用于透水性和自身排水条件相对较好，施工工期较长，且厚度较薄的饱和软弱地基。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。,25,吹 填 施 工, 真空预压法,真空预压法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。,软弱的吹填地基,26,袋装砂井,袋装砂井施工,袋装砂井施工机械,袋装砂井埋设完毕,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。,27,28,袋装砂井埋设完毕,29,袋装砂井与排水横管连接,30,插板机在进行塑料排水带施工,31,塑料排水带埋设完毕,32,真空预压法覆盖封闭膜,33,真空预压法排气进行时,34,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,35,施工完的灰土桩,2.2.4 深层挤密法,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。适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。,灰土桩施工现场,36, CFG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桩施工现场,CFG桩和间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基,CFG桩破桩头施工现场,37, 挤密碎石桩,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。,碎石桩施工全景,碎石桩施工流程图,边击实边拔管,38,振冲碎石桩施工,干法振冲碎石桩,待验收的碎石桩,39,深层搅拌桩施工工艺流程图,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、水玻璃等)，搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。, 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。,40,搅拌桩机的搅拌叶片,41,水泥土搅拌桩,42,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。,43,钻 杆,导 沟,三 轴 型 钻 掘 搅 拌 机水 泥 浆 液,型 钢 补 强 材,清除钻头上的余泥,形成一道地下连续墙,44,旋喷法施工流程图,高压旋喷桩施工, 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。,45,单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可分别采用二重管旋喷（二根同心管分别喷水、喷浆），或三重管旋喷（三根同心管分别喷水、喷气、喷浆）。喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。,高压旋喷施工示意图,46,高压旋喷设备及机具,泥浆,滑撬式旋喷钻机,履带式旋喷钻机,高压注浆泵,单重管喷具,双重管喷具,三重管喷具,灰浆搅拌机,47,旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。,48,加 固 地 基,柱 状 旋 喷 桩,GZB-40C型 高压注浆泵,高压旋喷工程钻,