1、第2章 地基与基础,2.1 浅基础施工 2.2 地基处理及加固 2.3 桩基工程 2.4 桩承台筏式基础施工,基本概念：,即指建筑物基础以下的土体，地基的主要作用是承托建筑物的基础。,基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。,若天然地基不能满足地基强度和变形的要求，则必须事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基成为人工地基。,为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。,地基：,天然地基：,人工地基：,地基处理：,基本概念：,浅基础：位于天然地基上、埋置深度小于5m的基础 (柱基或墙基)以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础 (如箱形
2、基础)。 如果天然浅土层软弱，可进行地基处理加固，将浅基础做在人工地基上。 天然地基上浅基础优点：用料省，施工设备和工艺简单，工期短、造价低。,深基础：位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础。 深基础的类型：桩基础、地下连续墙、墩基础、沉井基础、沉箱基础,2.1 浅基础施工,按构造形式：单独、带形、交梁、筏板、箱形 按材料：砖、毛石、灰土、砼、毛石砼、钢筋砼,一、浅基础分类：,按受力特点： 刚性基础：抗压强度较大，抗弯、抗拉强度较小。材料：砖、毛石、灰土、素砼控制好基础台阶的宽高比 柔性基础：抗压、抗弯、抗拉强度都很大，适于地基土软弱，上部结构荷载较大的基础。 材
3、料：钢筋砼,二、砖基础施工 砖基础有独立基础和带形基础，基础下部扩大称为大放脚，大放脚有等高式和不等高式。 构造要求：大放脚的底宽根据计算确定，各层大放脚的宽度为半砖长的整数倍。台阶宽高比不大于1：1.5,三、石基础施工 材料：毛石、料石 砌筑方法：分批卧砌、上下错缝、内外搭接，不得外面侧立石块，中间填心；每日砌筑高度不宜超过1.2m，转角及交接处应同时砌筑，否则应留斜槎。 构造要求： 断面形式有台阶形和梯形 基础顶面宽度大于墙厚200mm，即每边宽出100mm，每阶高度一般为300400mm，并至少砌两批毛石；台阶宽高比 1：1.251：1.5 上阶梯石块至少应压砌下阶梯石块的1/2； 相邻
4、阶梯的毛石应相互搭砌，砌第一层时，基底要坐浆，石块大面向下，基础最上一层石块宜选用较大的毛石砌筑。,四、砼和毛石砼基础施工 砼基础施工： 台阶基础：每一阶高度内应整体浇筑，台阶宽高比1：1 锥形基础：随浇筑随安装斜面部分模板，现在施工一般斜面不按模板 独立基础：连续浇筑完毕，不能分数次浇筑。 毛石砼基础施工：在浇筑砼时，投入20%左右的毛石，毛石的最大粒径不超过150mm，不超过结构截面最小尺寸的1/4；毛石投放前应用水冲洗干净并凉干，投放时应分层均匀投放，保证毛石边缘有足够的砼，并振捣密实。,2.2 地基处理及加固,一、结构物的地基问题：强度及稳定性问题；压缩及不均匀沉降问题；地下水流失及潜
5、蚀和管涌问题；动力荷载作用下的液化、失稳和震陷问题。,基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，挖到设计底标高后，要进行钎探，当地基下部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建筑对不均匀沉降的要求制定施工处理方案，并及时办好隐蔽验槽手续经检验合格后，方可进行地基处理。,地基钎探 地基与基础工程施工质量验收规范 （GB 502022002）,一、主要机具：机械打钎(轻便触探器、推荐使用) 穿心锤重1Okg，尖锥头的触探器钎杆25钢筋，长度1.51.8m。其他有铅丝、凳子、手推车、夹具、撬棍(拔钢钎用)、钢卷尺等。,二、作业条件 1、基土已挖至设计基坑底标高，表面应平整，轴线及坑宽符合
6、设计图纸要求。 2、根据设计图纸绘制钎探孔位平面布置图。 3、按钎探孔位平面布置图放线并撒白灰点。 4、杆上预先划好30cm横线。 5、钎探孔的排列方式根据槽宽确定，槽宽大于200cm时采用梅花型排列方式，间距1.5米，孔深2.0米。,三、操作工艺：工艺流程： 确定打钎顺序就位打钎记录锤击数整理记录拔钎盖孔检查孔深灌砂 1、钎探孔位置平面布置图放线，孔位钉上小木桩或洒上白灰点。 2、将触探杆尖对准孔位，再把穿心锤套在钎杆上，扶正钎杆，拉起穿心锤，使其自由下落，锤落距50cm，把触探杆竖直打入土层中。 3、记录锤击数。钎杆每打入土层30cm，记录一次锤击数。按地基钎探记录执行。 4、拔钎：用铅丝
7、将钎杆绑好，留出活套，套内插入铁管，利用杠杆原理将钎拔出，拔除后用砖盖孔。 5、移位：将触探杆搬到下一个孔位，以便继续打钎。 6、灌砂：打完的钎孔，经过质检人员和工长检查孔深与记录无误后，即进行灌砂。灌砂时每填入30cm左右，可用钢筋捣实一次。 7、整理记录：按孔顺序编号，将锤击数填入统一表格内，字迹清楚，经过技术负责人、质检员、打钎人员签字后归档。 8、如工程在冬季施工，每打1孔及时覆盖保温材料，不能大面积掀开，以免基土受冻。,四、质量要求 1、钎探深度必须符合要求，锤击数记录准确，不得作假钎。 2、钎位基本准确，钎孔不得遗漏；钎孔灌砂应密实。 五、成品保护 钎探完毕后，应作好标记，保护好钎
8、孔，未经质量检查、有关工长复验，不得堵塞或灌砂。 六、应注意的质量问题： 1、地基土受雨后不得钎探。 2、如打钎进行不下去时，应请示有关工长，适当移位打钎，不得不打钎而任意填锤击数。 3、记录和平面布置图的整理：在记录表上用有色铅笔或符号将不同的锤击数孔位分开。 4、在钎孔布置平面图上，注明过硬或过软孔号的位置，以便设计勘察人员分析处理。,基坑钎探布点,二、常用的人工地基处理方法有：换填法重锤夯实法机械碾压法挤密桩法深层搅拌法化学加固法,比萨斜塔,不均匀沉降,换土垫层法：将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后换填强度高、压缩性较低并无侵蚀性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿
9、渣等，并分层夯实做为地基的持力层。,2.1.1 换土填层法,一、换土垫层的作用： 提高地基承载力； 减少基础沉降量：通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下天然土层所承受的压力，可以减少基础沉降量； 缩短沉降稳定时间：软土层上采用透水性较好的垫层时，软土中的水分可以通过它较快的排出去，有效地缩短沉降稳定时间。,二、适用范围： 当建筑物的地基土为软弱土、不均匀土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土等，不能满足上部结构对地基强度和变形的要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，常采用换土垫层法。,对于解决荷载较大的中小型建筑物的地基问题比较有效。 处理深度通常控制在3m以内时较为经济合理。,对于承受振动荷载的地基，不应
10、选择换填垫层法进行处理。,湿陷性黄土：在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。 膨胀土：是吸水后显著膨胀、失水后显著收缩的高液限粘土。,冻土、湿陷性黄土、膨胀土不得作为回填材料,橡皮土：当黏性土含水量很大趋于饱和时，碾压（夯拍）后会使地基土变成踩上去有一种颤动感觉的“橡皮土”。 当发现地基土（黏土、亚黏土等）含水量趋于饱和时，要避免直接碾压（夯拍），可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量，有地表水时应排水，地下水位较高
11、时应将地下水降低至基底0.5m以下，然后再根据具体情况选择施工方法。如果地基土已出现橡皮土，则应全部挖除，填以3:7灰土、砂土或级配砂石，或插片石夯实；也可将橡皮土翻松、晾晒、风干至最优含水量范围再夯实。,三、换填法常用材料,砂、砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、炉渣、人工合成材料等,换土的适用范围,（一）砂和砂石垫层 1、砂垫层厚度和宽度的确定：砂垫层设计的主要内容。,砂垫层的厚度：根据垫层底部软弱土层的承载力来确定，即当上部荷载通过砂垫层按一定的扩散角传至下卧土层时，下卧土层顶面所受的总压力不应超过其承载力特征值。 扩散角：碎石、粗砂、中砂：300其它较细的材料：220,砂垫层的厚度：一般12
12、m， 当厚度小于0.5m时，作用不明显，大于3m施工困难，不经济。,砂垫层的宽度：满足两方面的要求：应力扩散防止砂垫层向两边软弱土层挤出,目前缺乏可靠的理论计算，常用的方法是确定垫层底部宽度,式中： B 垫层底部宽度B 基础宽度H 垫层厚度 扩散角,垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。,2、材料要求： （1）宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、石屑等，含泥量不宜超过5%； （2）在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺量按设计，不少于总重30%，不大于50%； （3）所用砂石料不的含草根、
13、垃圾等有机杂物，兼起排水固结作用时，含泥量不宜超过3%； （4）若回填在碾压、夯、振地基土上时，其最大粒径不超过80mm。,3、施工要点 （1）施工前应验槽，先将浮土、淤泥、杂物等清除， 基坑或槽的边坡必须稳定，防止振捣时塌方；,（2）铺填换土施工前应注意基坑（槽）排水，不得在浸水条件下施工，当地下水位高于基坑（槽）时，应先行降水至施工面下500mm；,（3）人工级配的砂石材料，应按级配拌和均匀，再铺填捣实，捣实砂垫层时不能扰动基坑底及侧壁土； 人工级配砂石地基配合比是通过试验确定的，如拌合不均匀就铺设，将使地基中存在不同比例的砂石料，甚至出现砂窝或石子窝，使密实度达不到要求，降低地基承载力，
14、在荷载作用下产生不均匀沉陷。,3、施工要点 （4）在软土层上采用砂垫层时，注意保护好基坑底及侧壁土的原状结构，以免降低软土的强度。在垫层的最下一层，宜先铺设1520cm厚的粗砂，用木夯夯实，不得使用振捣器；采用碎石垫层时，也应在软土上先铺一层砂垫底。 砂垫层的施工关键是如何使砂层密实，以达到设计要求，施工时应根据选用的压实机械和施工方法确定最佳含水量、压实遍数和铺设厚度，分层铺设、分层夯实，每铺好一层，经密实度检验合格方可进行上一层施工；,砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量,（5）地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓斜坡）搭接，每层错开0.51.0m，按先深后浅的顺序分层铺设，搭接处
15、充分夯实。 在斜坡面处很难夯实，使斜坡处承载力不足，且易产生滑动，使地基产生不均匀下沉。,（6）局部有软弱土层，为免产生不均匀沉降，将局部 软弱土层挖出，基底夯实后分层回填灰土或砂、砂石料，仔细夯压实；如软弱土层为厚度较小的淤泥或淤泥质土，可采取挤淤处理。在软弱土面上填块石、片石等，将其压入以置换和挤出软弱土，再在其上施工砂或砂石地基； （7）冬季施工应采取措施防止砂石内水结冰；,（8）湿陷性黄土、膨胀土地基上不能用水撼法铺设砂和砂石垫层。 在这类地基上采用水撼法铺设砂和砂石地基，使地基大量泡水，前者将产生大量不均匀沉陷，使地基遭受破坏；后者将反复产生不均匀的升降，同样使地基遭受破坏产生严重的
16、后果。,4、质量检查 （1）对粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验用环刀法、贯人仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验。并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯人度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。 （2）垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层。 （3）采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验点数量，对大基坑每50100m2不应少于1个检验点；对基槽每1020m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。采用贯人仪或动力触探检验
17、垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。 （4）竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。,（二）灰土垫层 灰土垫层是将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，用按一定体积配合比的灰土在最优含水量的情况下分层回填夯实。 灰土垫层的材料是石灰和土，体积配合比宜为2:8或3:7。,1、材料要求： （1）灰土垫层的土料宜优先利用基槽挖出的土，但不得含有机杂质；土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。 （2）石灰宜用新鲜的消石灰，用前充分熟化，不得夹有未熟化的生
18、石灰块，也不得含有过量的水，颗粒不得大于5mm。,（二）灰土垫层 灰土垫层是将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，用按一定体积配合比的灰土在最优含水量的情况下分层回填夯实。 灰土垫层的材料是石灰和土，体积配合比宜为2:8或3:7。,1、材料要求： （1）灰土垫层的土料宜优先利用基槽挖出的土，但不得含有机杂质；土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。 （2）石灰宜用新鲜的消石灰，用前充分熟化，不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过量的水，颗粒不得大于5mm。,（1）铺设垫层前铺设垫层前应验槽，基坑内发现孔洞、沟等应填实后再做垫层； （2）
19、灰土用斗量并拌合均匀，含水量宜控制在最优含水量2的范围内； 最优含水量可通过击实试验确定，也可按当地经验取用（16%）。如水分过多或不足时，应晾干或洒水湿润，一般可按经验在现场直接判断，判断方法为：手握成团，落地开花。,2、施工要点,（3）灰土垫层施工应选用平碾、振动碾或羊足碾，也可采用轻型夯实机或压路机等，分层铺填夯实。 垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜按所使用的夯实机具及设计的压实系数通过现场试验确定。当无实测资料时，除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200300mm。,2、施工要点,灰土最大虚铺厚度,（
20、4）换土垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同时，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。 （5）垫层分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实。,（6）灰土应当日铺填夯压，入槽的灰土不得隔日打夯。雨期施工应连续进行，并应尽快完成，防止受水浸泡和边坡塌方，通常要求灰土夯压密实后30d内不得受水浸泡。 已遭雨淋浸泡灰土要挖去补填夯实或晾干后再夯打密实。,（7）灰土冬季低温下施工应在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，不准有冻块，做到随筛、随拌、随打、随盖。对松散土允许洒盐水防冻，已受冻胀、松软的
21、灰土应除去或补填夯打密实。气温在10以下不宜施工。,灰土早期受冻胀，成片疏松、开裂、脱落。主要原因是冬季在受冻的基层上铺灰土或土料中夹有冻块，或夯完后未进行覆盖保温，使灰土受冻胀、鼓裂、疏松，灰土间粘结力降低，造成灰土强度、整体性、抗渗性降低。,（1）施工过程中应检查分层铺设的厚度、分段施工时上下两层的搭接长度、夯实时加水量、夯压遍数、压实系数。,3、质量检查,（2）换土垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系数（通常可取压实系数为0.95）符合设计要求后铺填上层土。 垫层的施工质量检验可采用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验。并均应通过现场试验以设计压实系数所对
22、应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。,（3）换土垫层施工完成后，还应对地基强度或承载力进行检验。检验方法和标准按设计要求。 检验数量：每单位工程不应少于3点；1000m2以上工程，每100m2至少应有1点；3000m2以上工程，每300m2至少应有1点；每一独立基础下至少应有1点；基槽每20延米应有1点。 竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点，对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。,3、质量检查,二、重锤夯实法 利用起重机械将重锤提升到一定高度，自由下落，重复夯打击实地基。经过夯打以后，形成一层比较密实的硬壳层，从而提高地基强度。 （一）适用范围：
23、 （1）适于处理各种粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基。 （2） 拟加固土层必须高出地下水位0.8m以上，因为饱和土在瞬间冲击力的作用下，水 不易排出，很难夯实。 （3）在夯实影响范围内有软土存在，或夯击对临近建筑物有影响时，不宜采用。,（二）设备 起重设备：卷扬机 夯锤：形状为圆锥体，用C20钢筋砼制作，底部采用20mm厚钢板，降低重心，锤底直径0.71.5m，锤重不小于1.5t，锤重与底面积的关系应符合锤重在底面上的单位静压力150200N/。 影响重锤夯实的效果的因素：锤重、锤底直径、落距、夯实系数、土的含水率。 重锤夯实的影响深度大致相当于锤底直径，落距一般取2.54.5m
24、，夯打遍数一般取68遍，随着夯打遍数的增加，土的每遍夯沉量逐渐减少。,三、强夯法 强夯法是利用起重设备将重锤（一般为840t）提升到较大高度（一般为630m）后，自由落下，将产生的巨大冲击能量和振动能量作用于地基，从而在一定范围内提高地基的强度，降低压缩性，是改善砂性土抵抗振动液化的能力、消除湿陷性黄土的湿陷性的一种有效的地基加固方法。,1、适用范围： 适用于碎石土、砂土、非饱和的黏性土、湿陷性黄土、杂填土地基的处理。 对淤泥和淤泥质土地基，强夯处理效果不佳，应慎重。 另外，强夯法施工时振动大、噪声大，对邻近建筑物的安全和居民的正常生活有一定影响，所以在城市市区或居民密集的地段不宜采用。离建筑
25、物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。,2、机具设备 起重设备：一般自行式起重机，起重能力大于1.5倍锤重，并设安全装置，防止夯击时臂杆后仰。 夯锤：底面有方形、圆形，一般用圆形。 脱钩装置：,3、施工要点 （1）正式施工前应做强夯试验（试夯）。根据勘察资料、建筑场地的复杂程度、建筑规模和建筑类型，在拟建场地选取一个或几个有代表性的区段作为试夯区。试夯结束待孔隙水压力消散后进行测试，对比分析夯前、夯后试验结果，确定强夯施工参数，并以此指导施工。 （2）强夯前应平整场地，标出夯点布置并测量场地高程。当地下水位较高时，宜采取人工降水使地下水位低于坑底面以下2m；或在地表铺一定厚度的砂
26、砾石、碎石、矿渣等粗颗粒垫层，其目的是在地表形成硬层，支承起重设备，确保机械设备通行和施工，同时还可加大地下水和地表面的距离，防止夯击时夯坑积水。,（3）强夯前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。当强夯产生的振动对邻近建筑物或设备有影响时，应设置监测点，并应采取挖隔振沟等隔振或防振措施。 （4）强夯施工应按设计和试夯的夯击次数及控制标准进行。落锤应保持平稳，夯位准确，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。,（5）每夯击一遍后，用推土机将夯坑填平，并测量场地平均下沉量，停歇规定的间歇时间，待土中超静孔隙水压力消散后，
27、进行下一遍夯击。完成全部夯击遍数后，再用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯实后场地高程。场地平均下沉量必须符合要求。 （6）强夯施工过程中应有专人负责监测工作，并做好详细现场记录，如夯击次数、每击夯沉量、夯坑深度、开口大小、填料量、地面隆起与下沉、孔隙水压力增长与消散、附近建筑物的变形等，并注意吊车、夯锤附近人员的安全.,强 夯 压 实,四、振冲法 利用振动和水冲加固土体的方法，分为振冲挤密法和振冲置换法 （一）振冲挤密法的原理 用于振密松砂地基时，称为振冲挤密法，使用设备是振冲器。 一方面靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙减少 另一方面靠振冲器的水平振动力，在加回填料的情况下通过填料使砂层挤压加密。 中粗砂地基可不必另加料，就地振密；粉细砂必须加填料，填料可用粗砂、砾石、碎石，矿渣等，粒径为0.55cm。,（二）振冲置换法的原理 利用振冲器在高压水流下边振边冲，在软弱粘性地基中成孔，再在孔内分层填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，称碎石桩。这些桩体在软土中，当不排水抗剪强度大于20KPa的条件下，由于约束力的作用，可保证其稳定，并和原来的黏性土构成复合地基。 适用于处理不排水抗剪强度大于20KPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土。,作业： 查阅建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002，自学其他地基处理方法。,
