桩基工程-地基处理施工ppt

'任务三：地基处理施工 ★为什么要进行地基处理？结构物的地基在使用过程中可能会存在以下问题，如果不处理就会影响结构物的使用：1.强度及稳定性问题2.压缩及不均匀沉降问题3.地下水流失及潜蚀和管涌问题4.动力荷载作用下的液化、失稳和震陷问题 ★地基处理的方法1.碾压及夯实2.换土垫层3.排水固结4.振密挤密5.置换及拌入6.加筋7.其他（灌浆、冻结、托换、纠偏等） ★地基处理的具体方法一、局部地基处理（★★）二、砂石垫层处理三、灰土垫层处理四、灰土桩处理五、深层搅拌法处理（★★★）六、高压喷射注浆法处理前进 一、局部地基处理（一）松土坑（填土、墓穴、淤泥）的处理（二）砖井及土井的处理（略）（三）局部范围内硬土的处理（四）橡皮土的处理返回 1.松土坑在基槽范围内时的处理方法；2.松土坑在基槽中范围较大时的处理方法；3.松土坑范围较大，且长度超过5m时的处理方法；4.松土坑较深且大于槽宽或1.5m时的处理方法；5.地下水位较高的松土坑。（一）松土坑的处理返回 可将坑中松软虚土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止。回填与天然土压缩性相近的材料（见图2－1a）。1.松土坑在基槽范围内时 图2-1A松土坑的处理 当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填；当天然土为较密实的粘性土，用3∶7灰土分层夯实回填；当天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1∶9或2∶8灰土分层回填夯实，每层厚度不超过20cm。返回 2.松土坑在基槽中范围较大时图2-1松土坑的处理 松土坑在基槽中范围较大，且超过基槽边沿时，因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，用1∶9或2∶8灰土回填；当用3∶7灰土回填时，如坑的长度小于等于2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实。返回 3.松土坑范围较大，且长度超过5m时松土坑范围较大，且长度超过5m时如果坑底土质与一般槽底土质相同，可将该部分基础落深，做1：2踏步与两端相接（见图2-1c），踏步多少按坑深而定，但每步不高于50cm，长度不小于100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑底平。 图2-1松土坑的处理返回 4.松土坑较深且大于槽宽或1.5m时松土坑较深且大于槽宽或1.5m时，按以上要求处理到老土，槽底处理完毕后，还应当考虑是否需要加强上部结构的强度，常用的加强方法是：在灰土基础上1～2皮砖处（或混凝土基础内），防潮层下1～2皮砖处及首层顶板处各加配4根φ8～φ12钢筋，跨过该松土坑两端各1m，以防产生过大的局部不均匀沉降（见图2－ld）。 图2-1松土坑的处理返回 5.地下水位较高的松土坑地下水位较高的松土坑，如遇到地下水位较高，坑内无法夯实时，可将抗（槽）中软弱虚土挖去，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填；或地下水位以下用粗砂与碎石（比例1：3）回填，地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度（见图2-le）。 图2-1松土坑的处理返回 （二）砖井及土井的处理（略）返回 （三）局部范围内硬土的处理基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土或圬工构筑物等，尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于坚硬地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂；或将坚硬地基部分凿去30～50cm深，再回填土、砂混合物或砂作软性褥垫，起到调节变形作用，避免裂缝（见图2-3）。 如硬物挖除困难，可在其上设置钢筋混凝土过梁跨越，并与硬物间保留一定空隙或在硬物上部设置一层软性褥垫以调整沉降。 返回 （四）橡皮土的处理当地基为粘性土，且含水量很大趋于饱和时，夯拍后会使地基土变成踩上去有一种颤动感的土，称“橡皮土”。橡皮土不宜直接夯拍，因为夯拍将扰动原状土，土颗粒之间的毛细孔将被破坏，在夯拍面形成硬壳，水分不易渗透和散发，这时可采用翻土晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量，然后再根据具体情况选择施工方法及基础类型。 如果地基土已发生了颤动现象，可加铺一层碎石夯击，以将土挤密；如果基础荷载较大，可在橡皮土上打入大块毛石或红机砖挤密土层，然后满铺50cm碎石后再夯实，亦可采用换土方法，将橡皮上挖除，填以砂石。返回 二、砂石垫层处理在地基基础设计与施工中，浅层软弱土的处理，常采用换土垫层法，就是将基础底面下处理范围内的软弱土层挖去，分层换填强度较大的砂、碎石、灰土、灰（石灰、粉煤灰）、煤渣、矿渣以及其他性能稳定、无侵蚀性等的材料，并令（压、振）至要求的密实度为止，以达到提高地基承载力，减少地基沉降量的目的。 ▲砂石垫层的工作原理砂垫层和砂石垫层系采用砂或砂石混合物，经分层夯实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低对地基的压应力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。 ▲砂石垫层的特点砂和砂石垫层具有应用范围广泛，不用水泥，由于砂石颗粒较粗，可防止地下水因毛细作用上升，地基不受冻结的影响；能在施工期间完成沉陷；用机械或人工都可使垫层密实，施工工艺简单，可缩短工期，降低造价等特点。适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基。不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透性系数小的粘性土地基。 ▲砂石垫层对材料的要求砂石垫层的材料，宜采用级配良好、质地坚硬的材料，其颗粒的不均匀系数最好不小于10，以中粗砂为好。当采用细砂、粉砂时，应掺加粒径20～50mm的卵石（或碎石），但要分布均匀。 砂垫层含泥量不宜超过5％；也不得含有草根、垃圾等有机质杂物。作排水垫层时，含泥量不宜超过3％，并且不应有过大的石块和碎石，因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀压缩，一般要求碎（卵）百最大粒径不宜大于50mm。对于湿陷性黄土地基不应选用透水性的砂石垫层。 ▲砂和砂石垫层的施工方法砂和砂石垫层采用什么方法和机具对于垫层的质量至关重要，除下卧层是高灵敏度的软土在铺设第一层时要注意不能采用振动能量大的机具扰动下卧层外，在一般情况下，砂和砂石垫层首选振动法，因为振动比碾压更能使砂和砂石密实。 我国目前常用的方法有：（1）振动法（包括平振、插振）（2）夯实法（3）水撼法（4）碾压法 表2-4砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量项次捣实方法每层铺筑厚度fmm施工时最优含水量（％）施工说明备注1平振法200~25015~20用平板式振捣器往复振捣不宜使用于细砂或含泥量较大的砂所铺筑的砂垫层2插振法振捣器插人深度饱和1）用插人式振捣器2）插人间距可根据机械振幅大小决定3）不应插至下卧粘性土层4）插人振捣器完毕后所留的孔洞，应用砂填实3水撼法250饱和1）注水高度应超过每次铺筑面2）钢叉摇撼捣实，插人点间距为100mm3）钢叉分四齿，齿的间距30mm，长30mm，木柄长900mm，重4kg湿陷性黄土、膨胀土地区不得使用4夯实法150~2008~121）用木夯或机械夯2）木夯重40kg，落距400~500mm3）3）一夯压半夯，全面夯实适用于砂石垫层5碾压法250~3508～126~10t压路机往复碾压，一般不少于4遍1）适用于大面积砂垫层2）不宜用于地下水位以下的砂垫层注：在地下水位以下的垫层其最下层的铺筑厚度可比上表增加50mm。 三、灰土垫层施工灰土是一种我国传统的建筑用料。用灰土作垫层，已有二千余年的历史，各地都积累了丰富的经验。如北京城墙的地基、陕西源县清龙桥护堤的地基都是用灰土建造。灰土垫层是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。 ▲灰土垫层的特点灰土垫层具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、适用的地基加固方法。一般用于加固深1～4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。 ▲灰土垫层的材料1.土料灰土中的土不仅作为填料，而且参与化学作用，尤其是土中的粘粒（小于0.005mm）或胶粒（小于0.002mm），具有一定活性和胶结性，含量越多，即土的塑性指数越高，则灰土的强度也越高。 在施工现场常采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，淤泥、耕植工、冻土、膨胀土以及有机质含量超过8％（质量分数）的土料，都不得使用。工料应过筛，其粒径不应大于15mm。 2.石灰石灰是一种无机的胶结材料，它不但能在空气中硬化，而且还能更好地在水中硬化，建筑工程中常用的熟石灰，在施工现场使用的熟石灰应预过筛，其粒径不得大于5mm，且不应夹有未弘化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。 3.石灰用量对灰土强度的影响灰土中石灰的用量在一定的范围内，其强度随用灰量的增大而提高，但当超过一定限值后，则强度增加很小，并有逐渐减小的趋势。1:9灰土强度较低，只能改变土的压实性能，当承载力要求不高时采用；2∶8和3∶7灰土（体积比），一般作为最佳含灰率，但与石灰的等级有关。返回 四、灰土桩（石灰桩）施工灰土桩又称灰土挤密桩，是由土桩挤密法发展而成的。土桩挤密地基是前苏段可别列夫教授于1934年首创。我国自20世纪50年代中期在西北地区开始试验使用土桩挤密地基。陕西省西安市为解决城市杂填土地基的深层处理问题，于20世纪60年代在土桩挤密法基础上试验成功灰土桩挤密法。 灰土桩挤密是利用锤击（或冲击、爆破等方法）将钢管打入土中侧向挤密成孔、将管拔出后，在桩孔中分层回填2：8或3：7灰土夯实而成，与桩间土共同组式复合地基以承受上部荷载。 灰土桩是介于散体桩和刚性桩之间的桩型，其作用机理和力学性质接近石灰桩。随着桩型和桩体材料的不断演变，在灰土桩中掺人粉煤灰，炉渣等活性材料及少量水泥，可以改善桩体力学性能，提高桩体强度，从而可以用于大荷载建筑均的地基处理以及作为大直径桩或深基础承受荷载。返回 五、深层搅拌法处理深层搅拌法是通过特制的深层搅拌桩机，在地基深处就地将软土和固化剂强行搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的桩体，形成良好的复合地基。固化剂主要采用水泥、石灰等材料。 多头深层搅拌桩机 多头深层搅拌桩机 单头深层搅拌桩机 ▲深层搅拌桩施工深层搅拌桩在施工中一般采用二次搅拌工艺。即预搅沉钻→喷浆提钻搅拌→复搅沉钻→复搅（喷浆）提钻。喷浆搅拌时提升速度不宜大于0.5m／min。 ▲深层搅拌桩施工工艺1.定位：用起吊机械悬吊搅拌机到达指定桩位，对中并保持垂直。2.预搅下沉：启动搅拌机，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切刀下沉。3.制备水泥浆：待深层搅拌机下沉到设计深度后，按设计配合比拌制水泥浆，注浆前将拌制的水泥浆倒入集料斗内。 4.提升喷浆搅拌：待深层搅拌机下沉到设计深度后，开动灰浆泵，将水泥浆压入注浆管中，且边喷浆边搅拌，同时严格按照设计确定的提升速度提升。5.重复搅拌下沉、喷浆提升：为了使土和水泥浆搅拌均匀，可再一次将深层搅拌机开启，边搅拌边沉入土中至设计深度。6.清洗、移位：向集料斗内注入清水，用灰浆泵向管路内压入清水，清洗管路中的残余水泥浆。移位后进行下一根桩的施工。返回 六、高压喷射注浆法处理该法是利用钻机钻到预定深度，然后用高压泵把浆液通过钻杆端头的特殊喷嘴，以高压水平喷入土层。喷嘴在喷射浆液时，一面缓慢旋转，一面徐徐提升，借助高压浆液的射流不断切削土层并与切削下来的土充分搅拌混合，胶体硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度的圆柱体即旋喷桩，从而使地基得到加固。 该法适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土、碎石土等地基加固，也可用于既有建筑地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、坝的加固等工程。 ▲高压喷射注浆法施工要点1.施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。2.高压喷射注浆的施工工艺为：钻机就位→钻孔→插管今喷射注浆→拔管及冲洗3.钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。 4.当注浆管灌入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升注浆管，由上至下喷射注浆。对需要扩大加固范围或提高强度的工程，可采取复喷措施，即先喷一遍清水再喷一遍或两遍水泥浆。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。 5.当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。当处理既有建筑地基时，应采取速凝浆液或大间距隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固建筑及邻近建筑。同时，应对建筑物进行沉降观测。返回 七、施工验收1.灰土地基检验批质量验收2.砂和砂石地基检验批质量验收3.高压喷射注浆地基检验批质量验收记录4.土和灰土挤密桩复合地基检验批质量验收记录5.水泥土搅拌桩地基检验批质量验收记录 ▲小结：1.局部地基处理（一般重点）2.砂石垫层处理3.灰土垫层处理4.灰土桩处理5.深层搅拌法处理（重点）6.高压喷射注浆法处理7.施工验收方法'