市政——基坑验槽及地基加固处理

第2章 地基处理 与桩基工程,第4讲 基坑验槽地基加固处理 第5讲 砼预制桩施工 第6讲 砼灌注桩施工,【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；了解预制桩的构造，掌握锤击沉桩、静力沉桩、振动沉桩和射水沉桩的施工方法；了解各类灌注桩的工艺原理和施工要点。了解桩基工程质量控制和检测验收的方法。,【教学重点】 预制桩的沉桩方法、沉桩顺序、贯入度控制和质量控制方法，灌注桩常见质量问题的原因及预防、处理方法。,【教学难点】预制桩沉桩施工质量控制；灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。,【时间安排】 本章共3讲、6学时。,第2章 地基处理与桩基工程,第4讲 基坑验槽 及地基加固处理,1 基坑验槽 2 地基加固处理,邵阳学院 杨宗耀 （教授级高工）,第2章 地基处理与桩基工程,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。,第4讲 基坑验槽及地基加固处理,基坑验槽 基坑验槽,共41页 第1页,1.1 观察验槽,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,拉线检查,共41页 第2页,1 基坑验槽,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。,1.2 夯、拍验槽,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。,共41页 第3页,1 基坑验槽,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,共41页 第4页,1 基坑验槽,轻、重型 动力触探仪,动力、静力触探 一体履带车系统,地基钎探施工现场 地基钎探施工现场,共41页 第5页,1.3 轻便勘探验槽,2 地基加固处理,当结构的荷载较大，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。,第4讲 基坑验槽及地基加固处理,2.1 地基加固的原理,共41页 第6页,2.1 地基加固的原理,“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 。,共41页 第7页,2.1.1 地基加固原理,地基碾压加固,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,坚实稳定的建筑地基 在可靠地基上建造的基础,共41页 第8页,2.1 地基加固的原理, 软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。,2.1 地基加固的原理,2.1.3 地基处理的对象, 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。,共41页 第9页,吹填土的施工现场,淤泥质土 湿陷性黄土 膨胀土,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。,共41页 第10页,2.1 地基加固的原理,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。,2 地基加固处理,2.2 地基加固的方法,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。,共41页 第11页,挖去厚度不大的软土层,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。,在软土层上回填好土,2.2 地基加固的方法,共41页 第12页,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。,2.2.1 换填法,砂石地基施工,砂石垫层剖面图,2.2 地基加固的方法,共41页 第13页,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。,2.2.2 夯实法,平板振动夯进行地基夯实 冲击夯进行软土压实施工,2.2 地基加固的方法,共41页 第14页,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(一般不小于6m)后，自由落下，对土体进行强力夯实。,强夯施工中,2.2 地基加固的方法,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。,共41页 第15页,强夯法施工,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。,吊起夯锤,自动脱钩装置,起重机配三角架起吊,夯锤下落瞬间,起重机配龙门架 起吊,夯坑,2.2 地基加固的方法,共41页 第16页,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。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取2540KPa。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）。,夯锤上气孔,长园柱夯锤 短园柱夯锤 园锥形夯锤,园柱形夯锤高宽 比过大，容易偏 锤，要慎用,园锥形夯锤底 面积小，会形 成很深的夯坑,2.2 地基加固的方法,共41页 第17页,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）。,强夯置换,2.2 地基加固的方法,强夯置换施工 碎石被夯入深坑中 起出并清理夯锤,共41页 第18页,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。,2.2.3 预压法排水固结法,排水固结法,水平排水体,竖向排水体,塑料排水带,排水系统,加压系统,降低地下水法,真空法,堆载法,砂垫层,袋装砂井,普通砂井,电渗法,2.2 地基加固的方法,共41页 第19页, 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。,加载预压,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。 按加压程序可分为单级加荷和多级加荷。,加水预压,2.2 地基加固的方法,共41页 第20页,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。, 真空预压法,吹填施工,软弱的吹填地基,2.2 地基加固的方法,共41页 第21页,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。,袋装砂井施工 袋装砂井施工机械 袋装砂井埋设完毕,袋装砂井,2.2 地基加固的方法,共41页 第22页,袋装砂井埋设完毕,2.2 地基加固的方法,共41页 第23页,袋装砂井与排水横管连接,插板机在进行塑料排水带施工,2.2 地基加固的方法,塑料排水带埋设完毕,共41页 第26页,真空预压法覆盖封闭膜,真空预压法排气进行时,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,2.2 地基加固的方法,共41页 第29页,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。,2.2.4 深层挤密法,施工完的灰土桩,灰土桩施工现场,2.2 地基加固的方法,共41页 第30页, 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桩破桩头施工现场,CFG桩施工现场,CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基,2.2 地基加固的方法,共41页 第31页,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。, 挤密碎石桩,碎石桩施工流程图,边击实、边拔管,碎石桩施工全景,2.2 地基加固的方法,共41页 第32页,干法振冲碎石桩 -底部给料(法国公司),2.2 地基加固的方法,振冲碎石桩施工,待验收的 碎石桩,共41页 第33页,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、丙凝等)，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。,深层搅拌桩施工工艺流程图,2.2 地基加固的方法,共41页 第34页,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。,2.2 地基加固的方法,共41页 第35页,清除钻头上的余泥,形成一道地下连续墙,型钢补强材,导沟,三轴型钻掘搅拌机,水泥浆液,钻杆,2.2 地基加固的方法,共41页 第36页, 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。,高压旋喷桩施工,旋喷法施工流程图,2.2 地基加固的方法,共41页 第37页,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