1、 第二章第二章 地基处理与桩基础工程地基处理与桩基础工程 第一节第一节 地基处理地基处理 地基处理就是按照上部结构对地基的要求地基处理就是按照上部结构对地基的要求,对地基对地基进行必要的加固或改良进行必要的加固或改良,提高地基土的承载力提高地基土的承载力,保证保证地基稳定地基稳定,减少房屋的沉降或不均匀沉降减少房屋的沉降或不均匀沉降,消除湿陷消除湿陷性黄土的湿陷性性黄土的湿陷性,提高抗液化能力等。提高抗液化能力等。常用的人工地基处理方法有换土垫层法、重锤表层常用的人工地基处理方法有换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩挤密、深层搅拌、堆载预夯实、强夯、振冲、砂桩挤密、深层搅拌、堆载预压、化
2、学加固等方法。压、化学加固等方法。1、适用：当建筑物基础下的持力层比较软弱适用：当建筑物基础下的持力层比较软弱,不能满足上部荷不能满足上部荷载对地基的要求时载对地基的要求时,常采用换土垫层法来处理软弱地基。常采用换土垫层法来处理软弱地基。2、方法：换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土、方法：换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去层挖去,然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料材料,如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等,再再分层夯实后作为地基的持力层。分层夯实后
3、作为地基的持力层。3、换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层、碎、换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层、碎石垫层等。石垫层等。一换土垫层法一换土垫层法图图1 地基用换填法处理地基用换填法处理 1灰土垫层：灰土垫层：灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去,用按用按一定体积比配合的石灰和粘性土拌合均匀后一定体积比配合的石灰和粘性土拌合均匀后,在最优含水率情在最优含水率情况下分层回填夯实或压实而成。适用于地下水位较低况下分层回填夯实或压实而成。适用于地下水位较低,基槽经基槽经常处于较干燥状态下的一般粘性土地基的加固。常处于较干燥状态
4、下的一般粘性土地基的加固。2砂垫层和砂石垫层：砂垫层和砂石垫层：砂垫层和砂石垫层是将基础下面一定厚度软弱土层挖除砂垫层和砂石垫层是将基础下面一定厚度软弱土层挖除,然然后用强度较高的砂或碎石等回填后用强度较高的砂或碎石等回填,并经分层夯实至密实并经分层夯实至密实,作为地作为地基的持力层基的持力层,以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。层排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。1重锤夯实法：重锤夯实法：重锤夯实是用起重机械将夯锤提升到一定高度后重锤夯实是用起重机械将夯锤提升到一定高度后,利用自由下落时的
5、冲击利用自由下落时的冲击能重复夯打击实基土表面能重复夯打击实基土表面,使其形成一层比较密实的硬壳层使其形成一层比较密实的硬壳层,从而使地基得到从而使地基得到加固。适用于处理高于地下水位加固。适用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的加固处理。杂填土和分层填土地基的加固处理。2强夯法：强夯法：强夯法是用起重机械将重锤强夯法是用起重机械将重锤吊起从高处吊起从高处自由自由落下落下,对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。适用于处理碎石土、砂土、对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粘性土
6、、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。强夯所产低饱和度的粘性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。强夯所产生的振动和噪声很大生的振动和噪声很大,对周围建筑物和其他设施有影响对周围建筑物和其他设施有影响,在城市中心不宜采用。在城市中心不宜采用。二夯实法二夯实法 1灰土挤密桩：灰土挤密桩：灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中,侧向挤密土体形成侧向挤密土体形成桩孔桩孔,将管拔出后将管拔出后,在桩孔中分层回填在桩孔中分层回填2:8或或3:7灰土并夯实而成灰土并夯实而成,与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。适用于处理地
7、下水位以上、天然含水量适用于处理地下水位以上、天然含水量1225、厚度、厚度515m的素填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软的素填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基等。弱地基等。三挤密桩施工法三挤密桩施工法 2砂石桩：砂石桩：砂桩和砂石桩统称砂石桩砂桩和砂石桩统称砂石桩,是指用振动、冲击或水是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后冲等方式在软弱地基中成孔后,再将砂或砂卵石再将砂或砂卵石挤压入土孔中挤压入土孔中,形成大直径的由砂或砂形成大直径的由砂或砂卵卵石所构成的密实桩体。适用于挤密松散砂土、石所构成的密实桩体。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基素填土和杂填土等地
8、基,起到挤密周围土层、增加地起到挤密周围土层、增加地基承载力的作用。基承载力的作用。3水泥粉煤灰碎石桩：水泥粉煤灰碎石桩：水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩简简称称CFG桩桩,是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥少量水泥,加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。为了使桩共同工作为了使桩共同工作,变形协调变形协调,基础下面要设置一定厚度的砂石料垫层基础下面要设置一定厚度的砂石料垫层使地基土能够有效的分担外荷载使地基土能够有效的分
9、担外荷载,垫层厚度一般为垫层厚度一般为100300mm。1振冲法：振冲法：振冲法振冲法,又称振动水冲法又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器是以起重机吊起振冲器,启动潜水电启动潜水电机带动偏心块机带动偏心块,使振冲器产生高频振动使振冲器产生高频振动,同时开动水泵同时开动水泵,通过喷嘴通过喷嘴喷射高压水流成孔喷射高压水流成孔,然后分批填以砂石骨料然后分批填以砂石骨料,借振冲器的水平及垂借振冲器的水平及垂直振动直振动,振密填料振密填料,形成的砂石桩体与原地基构成复合地基形成的砂石桩体与原地基构成复合地基,以提以提高地基的承载力高地基的承载力,减少地基的沉降和沉降差的一种快速、经济有减少地基的沉降和沉
10、降差的一种快速、经济有效的加固方法。效的加固方法。振冲桩适用于加固松散的砂土地基。振冲桩适用于加固松散的砂土地基。四深层密实法四深层密实法 2深层搅拌法深层搅拌法 深层搅拌法是利用水泥浆做固化剂深层搅拌法是利用水泥浆做固化剂,采用深层搅拌机在地基采用深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂充分拌合深部就地将软土和固化剂充分拌合,利用固化剂和软土发生一利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应系列物理、化学反应,使之凝结成具有整体性、水稳性好和较使之凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体高强度的水泥加固体,与天然地基形成复合地基。与天然地基形成复合地基。深层搅拌法适于加固较深、较厚的淤泥、
11、淤泥质土、粉土深层搅拌法适于加固较深、较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和承载力不大于和承载力不大于0.12 MPa的饱和粘土和软粘土、沼泽地带的的饱和粘土和软粘土、沼泽地带的泥炭土等地基。泥炭土等地基。砂井堆载预压砂井堆载预压 是在含饱和水的软土或杂填土地基中用钢管打是在含饱和水的软土或杂填土地基中用钢管打孔孔,灌砂设置一群排水砂桩灌砂设置一群排水砂桩作为竖向排水通道作为竖向排水通道,并在桩顶铺并在桩顶铺设砂垫层作为水平排水通道设砂垫层作为水平排水通道,先在砂垫层上分期加荷预压先在砂垫层上分期加荷预压,使土中使土中孔隙水不断通过砂井上升至砂垫层孔隙水不断通过砂井上升至砂垫层,排出地表排出地表,从而在
12、建筑物施工从而在建筑物施工之前之前,地基土大部分先期排水固结地基土大部分先期排水固结,减少了建筑物沉降减少了建筑物沉降,提高了地提高了地基的稳定性。基的稳定性。适用于处理深厚软土和冲填土地基适用于处理深厚软土和冲填土地基,多用于处理机场跑道、水工多用于处理机场跑道、水工结构、道路、路堤、码头、岸坡等工程地基结构、道路、路堤、码头、岸坡等工程地基,对于泥炭等有机质对于泥炭等有机质沉积地基则不适用。沉积地基则不适用。五预压法五预压法砂井堆载预压法砂井堆载预压法第二节第二节 桩基础工程桩基础工程 一一 桩基概述桩基概述 一桩的作用一桩的作用 1 将建筑物上部荷载直接将建筑物上部荷载直接 传到深层的持
13、力层；传到深层的持力层；2 使软土挤密减少建筑物的沉降；使软土挤密减少建筑物的沉降；3 减少土的开挖量减少土的开挖量,土壁支撑和土壁支撑和 排水设施等。排水设施等。软土层软土层 建筑物建筑物持力层持力层桩基础二桩的分类二桩的分类1 根据根据 受力的不同受力的不同1端承桩：端承桩：力主要由桩端承受力主要由桩端承受2摩擦桩：摩擦桩：力由桩与其周围土的力由桩与其周围土的 摩擦力来承受。摩擦力来承受。2 按制作方式：按制作方式：1预制桩预制桩2灌注桩灌注桩3 按桩的材料：按桩的材料：1木桩；木桩；2钢桩；钢桩；3砼桩；砼桩；4钢筋砼桩；钢筋砼桩；5砂桩；砂桩；6灰土桩灰土桩 等等PP NNPPff好土
14、软土软土 二二 钢筋砼桩预制桩的施工钢筋砼桩预制桩的施工 一桩的预制一桩的预制 1 制作制作 1钢筋骨架的形成钢筋骨架的形成 主筋主筋 箍筋之间应焊接或绑扎好；主筋采用对箍筋之间应焊接或绑扎好；主筋采用对焊或搭接焊焊或搭接焊,接头错开接头错开50%,桩的顶部应加钢筋桩的顶部应加钢筋网片网片,桩尖应加一根钢筋外露桩尖应加一根钢筋外露50100mm,以起以起导向作用如下图示导向作用如下图示桩主筋桩主筋箍筋箍筋钢筋网片钢筋网片导向钢筋导向钢筋加密箍加密箍 桩钢筋骨架示意图桩钢筋骨架示意图 2制作制作 1方法方法：并列法；并列法；间隔法；重叠法；翻模法。间隔法；重叠法；翻模法。2注意问题：注意问题：砼
15、必须一次浇注完毕砼必须一次浇注完毕,养护不得少于养护不得少于7天天,表面应平整不出现蜂窝麻面掉角表面应平整不出现蜂窝麻面掉角,尺寸应符和设计尺寸应符和设计要求。要求。间隔法间隔法并列法并列法重叠法重叠法2 桩的起吊及运输桩的起吊及运输1起吊起吊 强度达到设计强度达到设计70%后才能起吊后才能起吊,达到达到100%后才能运输。后才能运输。2起吊点的确定起吊点的确定 利用正负弯矩相等的原则确定利用正负弯矩相等的原则确定 一点吊一点吊 0.293 L0.707 L 二点吊二点吊 三点吊三点吊 L 为桩的长度为桩的长度0.207 L0.207 L0.586 L 0.145 L0.145 L 0.355
16、 L0.355 L二桩的打入二桩的打入 1、打桩的准备工作打桩的准备工作1打桩前应作好场地的清理和平整工作。打桩前应作好场地的清理和平整工作。2放线确定桩位。放线确定桩位。2、打桩顺序的确定打桩顺序的确定 1由于桩入土后对其周围的土体有挤压作用由于桩入土后对其周围的土体有挤压作用,对打桩身和周围建筑物有影响对打桩身和周围建筑物有影响,所以应确定所以应确定打桩的顺序。打桩的顺序。2常见的几种打桩顺序及其对土体的影响常见的几种打桩顺序及其对土体的影响1自一边向另一边走排打自一边向另一边走排打土体挤压趋势2自中央向周边打自中央向周边打 3分段打分段打3、打桩、打桩1 打桩的方法及设备打桩的方法及设备
17、1方法方法：锤击沉桩：锤击沉桩,震动沉桩震动沉桩,静力压桩静力压桩,水冲沉桩水冲沉桩2锤击沉桩锤击沉桩 桩锤桩锤：落锤：落锤,气锤气锤,柴油锤柴油锤,震动锤震动锤 土体挤压趋势 桩架桩架 作用是吊桩就位作用是吊桩就位,固定桩位固定桩位,承受桩锤和桩的重量承受桩锤和桩的重量,在打桩的过程中引导锤和桩的方向在打桩的过程中引导锤和桩的方向,并保证桩锤能沿并保证桩锤能沿着所要求的方向冲击桩体。着所要求的方向冲击桩体。起重机起重机桩桩桩架桩架桩锤桩锤打桩示意图打桩示意图2打桩工艺打桩工艺1 吊桩就位吊桩就位 桩架就位桩架就位 桩就位桩尖对位桩就位桩尖对位 套桩帽套桩帽 落锤。落锤。2打桩打桩 先用小落距
18、先用小落距0.50.8m轻击轻击,使桩入土约使桩入土约12米后检查桩米后检查桩尖尖,若不发生偏移若不发生偏移,增大落距增大落距,进入正常的打桩。进入正常的打桩。打桩中注意以下现象打桩中注意以下现象 A 桩锤的回弹情况；桩锤的回弹情况；B 贯入度的变化；贯入度的变化；C 桩顶是否有打坏或打斜的现象；桩顶是否有打坏或打斜的现象；D 送桩；送桩；接桩接桩,截桩。截桩。3打桩质量控制打桩质量控制 1满足最后贯入度的要求对端承桩重点控制满足最后贯入度的要求对端承桩重点控制2桩尖入土应达到设计的标高对摩擦桩重点控制桩尖入土应达到设计的标高对摩擦桩重点控制 3桩的平面位置及垂直度的偏差应在容许范围内桩的平面
19、位置及垂直度的偏差应在容许范围内案例案例:打桩打桩 该工地位于汉口京汉大道公安路口。据施工人员讲该工地位于汉口京汉大道公安路口。据施工人员讲,当日凌晨当日凌晨6时许一时许一 台打桩机在钻孔时突然遇到硬物的阻力。挖出后不禁台打桩机在钻孔时突然遇到硬物的阻力。挖出后不禁吓出一身冷汗吓出一身冷汗,硬物竟是半人多高的大炸弹。硬物竟是半人多高的大炸弹。拆弹专家介绍拆弹专家介绍,这是一枚未爆的航空炸弹这是一枚未爆的航空炸弹,重约重约200磅磅,引爆装置已引爆装置已脱落。该地段原是老汉口的铁路运输线脱落。该地段原是老汉口的铁路运输线,可能是当年日军炸铁路可能是当年日军炸铁路时空投的。时空投的。案例:日上午,
20、在汉口某建筑工地上,打桩挖出一枚长约1米的大型炸弹。平面偏差不得大于平面偏差不得大于100150mm,垂直度垂直度 1%桩长或不超过桩长或不超过1/3 1个桩径或边长。个桩径或边长。4验收桩基时应交的资料验收桩基时应交的资料 桩位测量放线图；工程地质报告；材料实验记录；桩的制作桩位测量放线图；工程地质报告；材料实验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的实验报告。与打入记录；桩位竣工平面图；桩的实验报告。三静力压桩法三静力压桩法w1静力压桩的施工一般采取分段压入静力压桩的施工一般采取分段压入,逐段接长的方法。逐段接长的方法。w施工程序为：测量定位施工程序为：测量定位压桩机就位压桩机就位吊
21、桩插桩吊桩插桩桩身桩身对中调直对中调直静压沉桩静压沉桩接桩接桩再静压沉桩再静压沉桩终止压桩终止压桩切切割桩头。割桩头。2压桩时压桩时,用起重机将预制桩吊运或用汽车运至桩机用起重机将预制桩吊运或用汽车运至桩机附近附近,再利用桩机自身设置的起重机将其吊入夹持器再利用桩机自身设置的起重机将其吊入夹持器中中,夹持油缸将桩从侧面夹紧夹持油缸将桩从侧面夹紧,即可开动压桩油缸。先即可开动压桩油缸。先将桩压入土中将桩压入土中1m左右后停止左右后停止,矫正桩在互相垂直的两矫正桩在互相垂直的两个方向的垂直度后个方向的垂直度后,压桩油缸继续伸程动作压桩油缸继续伸程动作,把桩压入把桩压入土层中。伸长完后土层中。伸长完
22、后,夹持油缸回程松夹夹持油缸回程松夹,压桩油缸回程。压桩油缸回程。重复上述动作重复上述动作,可实现连续压桩操作可实现连续压桩操作,直至把桩压入预直至把桩压入预定深度土层中。定深度土层中。图图 静力压桩静力压桩1活动压梁；活动压梁；2油压表；油压表；2桩帽；桩帽；4上段桩；上段桩；5下段桩；下段桩；6加压加压滑轮组；滑轮组；7桩架；桩架；8加重物仓；加重物仓；9卷扬机；卷扬机；10底盘；底盘；11-轨道轨道 3压同一根压同一根桩时应连续进行。桩时应连续进行。4在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量及承载力。以判断桩的质
23、量及承载力。5当压力表数值达到预先规定值当压力表数值达到预先规定值,便可停止压桩。便可停止压桩。三、砼灌注桩施工三、砼灌注桩施工一特点与预制桩相比较一特点与预制桩相比较1 桩在一定范围内可任意取定桩在一定范围内可任意取定,可作成直径大深度深的桩可作成直径大深度深的桩,承载力高。承载力高。2 施工中对周围环境影响小。施工中对周围环境影响小。3 施工中施工中,操作要求严格操作要求严格,质量控制难度大质量控制难度大,施工周期长。施工周期长。二分类按成孔方法二分类按成孔方法1 钻孔灌注桩钻孔灌注桩2 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩3 沉管灌注桩沉管灌注桩4 钻扩或爆扩灌注桩钻扩或爆扩灌注桩 三三 钻孔灌
24、注桩施工钻孔灌注桩施工 1 机械的选择机械的选择 螺旋钻机：螺旋钻机：用于地下水位以上用于地下水位以上,直直径径 300500mm最大直径可达最大直径可达800,深深812m。潜水钻机：潜水钻机：一般条件一般条件下都可使用下都可使用,直径一般直径一般 1000,深度可达深度可达2030m,最深可达最深可达50m。图图6 干作业成孔机成桩工艺干作业成孔机成桩工艺a螺栓钻机成桩工艺；螺栓钻机成桩工艺；b空转清土；空转清土；c放入钢筋骨放入钢筋骨架；架；d灌注混凝土灌注混凝土2 施工工艺施工工艺 1埋设护筒：用埋设护筒：用48mm厚的钢板厚的钢板制作制作,埋入深度一般埋入深度一般11.5m。作用：。
25、作用：定位保护孔口定位保护孔口,存储泥浆使其高于存储泥浆使其高于地下水位。地下水位。2泥浆护壁钻孔：泥浆护壁钻孔：泥浆泥浆 相对密度相对密度1.11.15,主要作用主要作用:护壁防止塌孔护壁防止塌孔,携渣携渣,润滑钻头降低发热。润滑钻头降低发热。3清孔清孔：端承桩沉渣：端承桩沉渣50mm,两者两者兼有兼有100mm,摩擦桩摩擦桩砼的质量要求砼的质量要求坍落度坍落度80100mm,当小于当小于40mm时应分层捣实时应分层捣实 4施工中常见的问题及处理方施工中常见的问题及处理方 1有隔层：有隔层：原因：由于管径小原因：由于管径小,砼骨料大砼骨料大,和易性差拔管速和易性差拔管速度过快造成度过快造成
26、措施：控制砼的坍落度措施：控制砼的坍落度57cm骨料直径骨料直径3cm,拔拔管速度管速度2m/min 2断桩：断桩：原因：桩中心距过近原因：桩中心距过近,打邻近桩时受挤压打邻近桩时受挤压,隆起隆起产生上拔力。软硬土层中间传递水平变形大小产生上拔力。软硬土层中间传递水平变形大小不同不同,产生水平剪力产生水平剪力,砼终凝不久受振动。砼终凝不久受振动。处理：应将断桩拔出处理：应将断桩拔出,增大面积增大面积,加箍后重浇砼加箍后重浇砼,施工中采用跳打法或相隔一定的技术间歇后打施工中采用跳打法或相隔一定的技术间歇后打邻桩邻桩3瓶颈桩：瓶颈桩：在含水率较大的软土层中沉管时在含水率较大的软土层中沉管时,土受挤
27、压便产生很高土受挤压便产生很高的空隙水压力的空隙水压力,拔管后一旦出现压力大于空气侧压力拔管后一旦出现压力大于空气侧压力,出出现瓶颈现象现瓶颈现象4吊脚桩：一旦发生应填砂重打吊脚桩：一旦发生应填砂重打 处理吊脚桩的措施：处理吊脚桩的措施：施工前应严格检查桩尖的质量；浇砼拔管前用吊锤检施工前应严格检查桩尖的质量；浇砼拔管前用吊锤检查桩尖是否介入钢管查桩尖是否介入钢管,出现吊脚桩后立即拔出钢管出现吊脚桩后立即拔出钢管 填砂后再出现沉管填砂后再出现沉管,也可用复打或反插法处理也可用复打或反插法处理 5桩尖进水进泥桩尖进水进泥本章小结本章小结桩的分类桩的分类;预制桩的制作预制桩的制作,起吊；起吊；预制桩的施工工艺及质量保证措施；预制桩的施工工艺及质量保证措施；钻孔灌注桩的施工工艺及质量保证措施；钻孔灌注桩的施工工艺及质量保证措施；人工挖孔灌注桩的施工工艺及安全措施。人工挖孔灌注桩的施工工艺及安全措施。1地基处理的方法。地基处理的方法。
