建筑施工技术地基与基础工程课件

建筑施工技术地基与基础工程与鉴别 知识点：地基处理、浅基础、桩基础。技能点：选择、确定桩基础的施工方法。学习重点：软土地基的处理，浅基础的施工方法，预制桩施工顺序确定、质量事故产生的原因和预防措施；沉管灌注桩常见质量事故的预防和处理，安全施工措施。学习难点：各类桩的成孔及浇注质量控制及浅基础的施工方法。地基与基础工程施工 模块一地基处理模块二浅基础施工模块三桩基础施工项目内容小结 地基与基础工程术模块一地基处理施工与鉴别 模块一地基处理一、影响建筑物的地基的因素强度及稳定性压缩与不均匀沉降地下水流失、潜蚀和管涌、液化失稳和震陷二、地基处理的方法局部地基处理软土地基加固 三、地基处理的原则将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。 一、局部地基处理（一）古墓、坑穴的处理将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。常用回填材料：砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图1.36(a)所示。软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接，如图1.36(c)所示。 2.1 （二）砖井、枯井、土井的处理当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用2∶8或3∶7灰土分层回填夯实至槽底(图1.38)。 对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁(图)2.3 （三）局部范围内(硬物)的处理当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于1.5m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1：2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做落深基础。 （四）橡皮土的处理概念：当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”。处理方法：避免直接夯拍，采用晾槽或掺石灰粉的办法降低含水量后压实。若施工中已出现橡皮土，则应将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。 二、软土地基加固当工程结构荷载较大，地基土质强度不足、压缩性大，不能作为天然地基时，地基土需加固。常用的方法：换填法灰土挤密桩法深层搅拌桩法高压喷射注浆法 （一）换填法施工1、施工工艺过程：挖软弱层→回填→夯实2、适用范围淤泥淤泥质土湿陷性黄土素填土杂填土 3、材料要求砂土灰土4、施工要点施工前先验槽、清松土、打底夯两遍。分层铺填，厚度200～300mm，灰土用机械打夯或碾压；砂土用振动碾压。灰土垫层不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝，上下缝距不得小于500mm，接缝处夯实。灰土夯实后3d内不得泡水。土料的施工含水量控制在最优含水量范围内。 5、质量检验施工中检查分层铺设的厚度，上下两层的搭接长度，加水量，夯压遍数和压实系数。用贯入仪检验垫层质量（现场压实系数与贯入度相对应），压实系数检验用环刀法，取样点在每层的2/3的深度处。分层检验垫层的质量，当该层的压实系数符合设计要求后，铺填上层。施工结束后，检查换填的垫层的地基承载力。换填地基质量检验标准如表2.4、表2.5所示。 （二）灰土挤密桩法施工原理：首先在基础地面形成若干个桩孔，再将灰土分层填入并压实，以提高地基的承载力或水稳性。适用范围：用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。施工要点：质量检验标准主控项目一般项目 （三）振冲法施工原理：利用振动和水冲加固土体的方法。适用范围：振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20KPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土。振冲密实法适用于处理砂土和粉土。施工工艺：定位→成孔→清孔→填料→振实施工要点振冲置换法振冲密实法质量检验 （四）深层搅拌法施工原理：深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。固化剂：水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的7％～15％，水泥砂浆的配合比为1：1或1：2。施工工艺：深层搅拌机定位→预搅下沉→制浆→喷浆搅拌→复搅下沉→提升→关机→清洗→移动至下一根桩质量检验 6、高压喷射处理方法原理：就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液或水成为200Mpa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体。高压喷射注浆法的工艺类型及特点施工工序：钻机就位→钻孔→插管→喷浆→拔管冲洗质量检验标准 基础工程施工模块二浅基础施工与鉴别 模块二浅基础施工浅基础分类按使用材料的性能分类：刚性基础（无筋扩展基础）柔性基础（扩展基础）按构造形式分类：独立基础条形基础筏板基础箱形基础 一、刚性基础施工特点：受b/h或刚性角的限制适用范围：六层及以下的民用建筑和轻型工业厂房。 （一）砖基础（详见第三章）施工工艺：定位、放线→立皮数杆→盘角挂线→砌筑 （二）料石、毛石基础施工工艺：定位、放线→立皮数杆→砌筑施工要点：料石基础第一皮料石应坐浆丁砌，以上各层石料按一顺一丁砌。毛石基础第一皮石块应坐浆，大面朝下，转角处、交接处应用较大的平毛石砌筑。用铺浆法砌筑。 （三）毛石混凝土基础施工要点：选用坚实、未风化的石料，尺寸不应大于所浇注部位最小宽度的1/3，并不得大于300mm。毛石混凝土的厚度不宜小于400mm，所掺用的毛石数量不得超过基础体积的25％。混凝土应连续浇完，施工缝应留在混凝土与毛石交接处，毛石露出混凝土面一半，并按有关要求进行接缝处理。 （四）素混凝土基础施工要点混凝土浇注前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等应符合设计要求。基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等应清理干净。进行质量检查。施工过程中的质量检查：原材料质量、配合比、坍落度养护后的质量检查：混凝土强度、外观质量、构件轴线、标高、截面尺寸 适用范围：上部结构荷载大，地基较软弱，需要较大底面尺寸的情况。分类：墙下钢筋砼条基钢筋砼独立基础二、柔性基础（扩展基础） 用于混合房屋的承重墙下，由素砼垫层、砼底板、大放脚组成。（一）墙下钢筋砼条基 2、施工工艺与施工要点基坑验槽→混凝土垫层→弹线→支模→扎钢筋（包括插筋）→浇混凝土→养护（不少于7天）施工缝的留设1、构造要求 （二）钢筋砼独立基础控制锥体斜面坡度正确，斜面模版碎混凝土浇筑分层支设，严禁斜面部分不支模。 （三）杯形基础用于装配式钢筋砼柱基础。 1、构造要求 2、施工工艺与施工要点扎钢筋→支模→浇混凝土 （四）柱下条形基础常用于上部结构荷载较大，地基土承载力较低的基础。 1、构造要求2、施工要点：同扩展基础 （五）筏形基础适用于有地下室或地基承载能力较低而上部荷载较大的基础。 1、构造要求 2、施工工艺与施工要点施工工艺：施工准备（降低地下水位等）→基坑开挖→→铺垫层→扎底板、梁钢筋、柱插筋→浇地板混凝土→支梁模板→浇梁混凝土两种情况底板和梁模板一次支好，混凝土一次浇筑施工要点筏形混凝土基础应一次连续浇筑完成，不宜留施工缝。必须留施工缝时应留垂直缝于次梁中部的1/3跨度范围内。砼浇筑方向应平行于次梁长度方向，平板式应平行于基础长边方向。在基础底板预埋沉降观测点，定期观测，加强养护。 （六）箱形基础由钢筋砼底板、顶板、侧墙及一定数量的纵横墙构成的封闭箱体。适用于上部结构分布不均匀的高层建筑物的基础。 1、构造要求平面布置：尽量对称。高度与埋置深度：箱形基础的长度不包括底板悬挑部分。高度不小于箱形基础的出纳高度的1/20，不宜小于3m。底、顶板厚度：根据受力情况，底板厚度为隔墙间距的1/10～1/8，顶板厚度为200～400mm。混凝土强度等级：不低于C30，且应满足抗渗要求。 2、施工要点施工时应做好基坑开挖、支护、排水、浇筑（止水带、后浇带留设，大体积砼施工，基坑回填）等工作。 基础工程施工模块三桩基础工程施工与鉴别 模块三桩基础施工一、桩基础施工的基础知识（一）按承载的性质分端承桩：穿过软弱土层，而达到坚硬土层的桩。以桩尖阻力承担全部荷载，控制以贯入度为主。摩擦桩：悬浮于软弱土层的桩。以桩身于土层的摩阻力承担全部荷载。桩尖进持力层深度或桩尖标高为参考。（二）按桩制作工艺分预制桩现场灌注桩 二、钢筋混凝土预制桩施工（一）预制桩的制作、运输、堆放预制桩的制作工艺过程：现场制作场地压实、整平→场地地坪浇筑→支模→扎钢筋→浇混凝土→养护至30％强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋→浇间隔桩混凝土→制作第二层桩→养护至70％强度起吊→达100％强度后运输、堆放。预制桩制作方法：砼强度等级不宜低于30MPa。浇筑应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。制作偏差应符合规范的规定。 预制桩的起吊：砼达设计强度的70%方可起吊，达100%时方可运输。吊点位置随桩长而异。预制桩的运输：运输过程中支点应与吊点位置一致。且随打随运。避免二次搬运。预制桩的堆放：堆放场地应平整坚实。垫木间距由吊点确定，且上下对齐，堆放层数不宜超过4层 （二）打桩前的准备整平场地，清理障碍。定位放线，设置水准点。检查预制桩质量。确定打桩顺序，进行技术和安全交底。检查打桩设备和起重工具，在桩架上设定标尺。对周围建筑物做好防护措施。试桩 （三）打（沉）桩方法1、锤击沉桩法（录像）打桩设备及选择：桩锤：根据现场情况、机具设备条件及工作效率确定。桩架：考虑桩锤类型、桩长和施工条件等动力装置：由桩锤性质决定。打桩顺序：当桩中心距大于4倍桩长或桩径时，可采用逐排打或梁侧同时向中间打。当桩中心距小于等于4倍桩长或桩径时，应由中间向两侧对称打或由中间向四周施打。施工工艺：桩机就位→吊桩→打桩→送桩→接桩→拔桩→截桩质量控制：满足贯入度或标高要求。 2、振动沉桩法施工要点：在沉桩施工过程中需连续进行，以防间歇过久，难以沉桩。3、静力压桩法（录像）施工机械：顶压式、箍压式、前压式，最新的是前压式，压桩高度达20m。施工工艺：场地清理→测量定位→尖桩就位、对中、调直→压桩→接桩→再压桩→截桩 二、混凝土灌注桩施工灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孔内灌注砼，或者加入钢筋后再灌注混凝土而形成。桩基础的优点：可以省去大量土方支撑和排水降水设施，施工方便，且一般均能获得良好的技术经济效果。分类：泥浆护壁成孔灌注桩沉管灌注桩人工挖孔灌注桩等。 （一）泥浆护壁成孔灌注桩原理：利用原土自然造浆或人工造浆浆液进行护壁，通过循环泥浆将被钻头切下的土块带出孔外成孔，然后安放钢筋笼，水下灌注混凝土成桩。适用范围：地下水位较高的黏性土、粉土、砂土填土、碎石土及风化岩层。 1、施工工艺测定桩位埋设护筒桩机就位制备泥浆泥浆循环出渣机械钻孔清孔安放钢筋骨架浇筑水下混凝土 2、分类潜水钻机钻孔正循环排渣法（动画）反循环排渣法（动画）冲击钻机钻孔（动画） 3、施工要点埋设护筒：护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，护筒内径比钻头直径大100～200mm。泥浆制备：控制泥浆的相对密度、黏度、含砂率、胶体率等指标。清孔：保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上，控制孔底沉渣的厚度。安放钢筋笼：避免碰壁，保持保护层厚度。浇筑水下混凝土：用导管法浇筑，导管提升不宜过快，控制混凝土塌落度（160～220mm）。 （二）人工挖孔桩原理：人工挖掘成孔。施工工艺过程：施工要点：注意塌方、流沙、有害气体。人工挖掘成孔安放钢筋笼人工挖掘成孔 （三）沉管灌注桩原理：利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。 1、沉管灌注桩常采用的施工工艺单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5～1.0m，振动5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。反插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。 2、沉管灌注桩的分类锤击成管灌注桩（动画）振动成管灌注桩沉管夯扩灌注桩 （1）锤击沉管灌注桩施工工艺：施工要点：防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。注意打桩顺序。拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度。就位锤击沉管放钢筋笼灌注混凝土拔钢管 （2）振动沉管灌注桩施工工艺施工要点：注意打桩顺序。拔管前，应先振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。拔管时要均匀，保持连续振动，并控制拔管速度。就位振动沉管放钢筋笼灌注混凝土拔钢管 3、沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法（1）颈缩（动画）现象：桩身的局部直径小于设计要求的现象。原因：拔管后新灌注的混凝土桩局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。 （2）断桩（动画）现象：桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。 （3）吊脚桩（动画）现象：桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上。原因：地下水压力大。预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内。由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。 （4）混凝土灌注过量现象：灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上。原因：孔底有洞穴在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。处理方法：施工前详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型 （四）桩基础过程质量检查及检测一、打（沉）桩的质量控制及验收二、灌注桩的质量控制及验收三、桩的质量检测四、桩基础质量验收资料 1、打沉桩的质量控制及检验（1）打（沉）桩的质量控制桩端位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度作参考。桩端达到坚硬、硬塑的黏性土等，以贯入度控制为主，桩端标高作参考。贯入度已达到，桩端标高未达到时，继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值为准。振动法沉桩，以最后3次振动（加压），每次10min或5min，测出每分钟的平均贯入度，以不大于设计规定的数值为合格。 （2）打（沉）桩验收要求桩位偏差表2.14。对桩承载力的检验：桩的静荷载试验根数不少于总桩数的1％，且不少于3根；只有50根时，不少于2根。桩身质量检验：高、低应变，不少于桩总数的15％，且每个承台不少于1根。预制桩的检查，钢筋笼的检查。施工中桩的垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量进行检查。电焊接柱，抽10％作焊缝探伤检查。 （二）灌注障质量要求及验收平面位置和垂直度的要求见表2.15；桩顶标高至少要比实际标高高出0.5m。沉渣厚度要求：试块要求：桩静载试验的根数要求：桩身质量的检验及数量要求；对原材料的检验 （三）桩的质量检验静载试验动测法 （四）桩基础施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。成桩质量检查报告。单桩承载力检测报告。基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。 小结桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。锤击沉桩施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但噪音、振动和土体挤压都会对周围环境产生影响。施工中尽可能采用预防措施，减少噪音、振动公害。灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成桩质量难以直观的进行检查。在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并采取相应的预防措施。 作业P792.12.32.62.82.9P792.102.112.132.15