37759_16831_土木工程施工-第4讲_基坑验槽及地基加固处理

,土木工程施工,邵阳学院 土木专业,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,10,25t,，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,25,40KPa,。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,2.2,地基加固的方法,共,41,页,第,38,页,高压旋喷设备及机具,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,泥浆泵,2.2,地基加固的方法,共,41,页,第,39,页,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。,2.2,地基加固的方法,共,41,页,第,40,页,高压旋喷工程钻机,GZB-40C,型,高压注浆泵,柱状旋喷桩,加固地基,2.2,地基加固的方法,共,41,页,第,41,页,