022地基基礎(chǔ)工程2012

1、地基和基礎(chǔ)工程2012年09月土木水利工程概論11、前言2、天然地基上的淺基礎(chǔ)3、天然地基上的深基礎(chǔ)4、人工地基主要內(nèi)容21、土木工程材料的作用 (1)材料對保證工程質(zhì)量的作用； (2)材料對工程造價(jià)的影響； (3)材料對工程技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)。 2、傳統(tǒng)土木工程材料 磚：燒結(jié)磚，非燒結(jié)磚； 瓦：粘土瓦，水泥瓦，石棉水泥瓦，玻璃鋼瓦； 石：毛石和料石，石子（粒徑5 mm）; 砂：天然砂(河砂,海砂,山砂)和人工砂; 灰：石灰（石灰石,生石灰，熟石灰）， 石膏（天然石膏，建筑石膏）； 木材：順紋強(qiáng)度比其橫紋強(qiáng)度要大得多；土木工程材料內(nèi)容回顧33、近代土木工程材料 鋼：碳素鋼（低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼）

2、， 合金鋼（低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼）； 鋼材：用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型材、鋼板、管材等 用于鋼筋混凝土中的各種鋼筋等； 水泥：通用水泥 ，專用水泥； 混凝土：混凝土組分，混凝土強(qiáng)度等級（如C40）；4、現(xiàn)代土木工程材料 瀝青及制品、防水密封材料、玻璃、人造板材、 塑料及制品、絕熱材料、吸聲隔聲材料、新型復(fù)合材料、 綠色建筑材料、智能材料等。土木工程材料內(nèi)容回顧4我們所能見到的所有土木工程：樓房、工廠、公路、鐵路、橋梁、大壩等，它們的重量都是要通過基礎(chǔ)傳遞給地基，由地球表面來承重。 一、前言將建筑物所承受的各種作用傳遞到地基上的下部承重結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。地基是指承托土木工程基礎(chǔ)的這一部分很小的場地。

3、5天然地基 凡天然土層本身具有足夠的強(qiáng)度，能直接承受建筑物荷載的地基稱為天然地基。人工地基 凡天然土層本身的承載能量弱，或建筑物上部荷載大，須預(yù)先對土壤層進(jìn)行人工或加固處理后才能承受建筑物荷載的地基稱人工地基。 地基的種類6地基可能出現(xiàn)的問題1、強(qiáng)度及穩(wěn)定問題2、壓縮及不均勻沉陷問題3、地基滲漏及管涌4、地震、機(jī)器振動等動力荷載引起的破壞。7工程事故2009年6月27日6時(shí)左右，上海蓮花南路蓮花河畔小區(qū)一幢在建13層樓房倒塌。造成一名工人死亡。直接原因在于大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。 8工程事故2008年11月15日15時(shí)20分，一段杭州

4、地鐵施工工地突然發(fā)生路面大面積塌陷事故，導(dǎo)致蕭山湘湖風(fēng)情大道75米路面坍塌，并下陷15米。一場慘劇奪走了超過20條鮮活的生命，也釀成了我國地鐵建設(shè)史上最為嚴(yán)重的傷亡事故。施工方法：連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖法。9通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基礎(chǔ)以及埋置深度雖然超過5m，但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)。天然地基上的淺基礎(chǔ)埋置深度較淺，用料較省，無需復(fù)雜的施工設(shè)備，在開挖基坑、必要時(shí)支護(hù)坑壁和排水疏干后對地基不加處理即可修建，工期短、造價(jià)低，因而設(shè)計(jì)時(shí)宜優(yōu)先選用天然地基。 分類： 1、單獨(dú)基礎(chǔ)： 2、條形基礎(chǔ)： 3、井格式基礎(chǔ)： 4、筏形基礎(chǔ)： 5、箱形基礎(chǔ)。二、天然地基上的淺基礎(chǔ)101

5、、單獨(dú)基礎(chǔ)：房屋建筑中柱的基礎(chǔ)一般為方形或矩形的單獨(dú)基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)形式常見于裝配式單層工業(yè)廠房的基礎(chǔ)。 2、條形基礎(chǔ)：墻的基礎(chǔ)通常連續(xù)設(shè)置成長條形，稱為條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)在普通的砌體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 單獨(dú)基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)113、井格式基礎(chǔ)：當(dāng)框架結(jié)構(gòu)處在地基條件較差的情況時(shí)，常將柱下基礎(chǔ)沿縱、橫方向連接起來，做成十字交差的井格基礎(chǔ)。 4、筏形基礎(chǔ)：當(dāng)?shù)鼗貏e軟弱，上部荷載很大，用單獨(dú)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)都不能滿足要求，往往需要把整個(gè)房屋底面做成一片連續(xù)的鋼筋混凝土板，作為房屋的基礎(chǔ)，稱為筏形基礎(chǔ)。5、箱形基礎(chǔ)：由底板、頂板、鋼筋混凝土縱橫隔墻構(gòu)成的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(a)帶形基礎(chǔ);(b)井

6、格基礎(chǔ);(c)伐式基礎(chǔ); (d)箱式基礎(chǔ);12三、深基礎(chǔ)當(dāng)土層軟弱、建筑物對變形與穩(wěn)定的要求較高或建筑物有特殊要求以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各種原因，無法或不宜采用人工地基時(shí)，必須采用深基礎(chǔ)。類型:(1)樁(墩)基礎(chǔ)，(2)沉井基礎(chǔ)，(3)沉箱基礎(chǔ)，(4)地下連續(xù)墻等。其中以樁基礎(chǔ)應(yīng)用最為廣泛。13（1）樁基礎(chǔ)高層建筑、永久性建筑、設(shè)有大噸位吊車的重型單層工業(yè)廠房、高聳建筑物或構(gòu)筑物(如煙囪、輸電鐵塔等)、大型精密儀器設(shè)備基礎(chǔ)都應(yīng)優(yōu)先考慮樁基方案。樁基礎(chǔ)組成：由樁和樁頂承臺組成 14樁基礎(chǔ)按受力性質(zhì)分端承樁摩擦樁按材料分鋼筋混凝土樁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁復(fù)合地基樁按制作方法分預(yù)制樁現(xiàn)澆樁人工成孔灌注樁機(jī)械成

7、孔灌注樁摩擦樁端承摩擦樁摩擦端承樁端承樁木樁鋼樁鉆孔灌注樁沖孔灌注樁挖孔灌注樁沉管灌注樁爆擴(kuò)樁樁的類型15按受力性質(zhì)：摩擦樁端承樁按達(dá)到承載力極限狀態(tài)時(shí)的荷載傳遞主要方式，可分為摩擦型樁和端承型樁兩大類。16按所用材料：木樁，混凝土樁，鋼筋混凝土樁，鋼樁，其他組合材料樁等。龍華塔建于1760年前，塔身高40.6米，為七層八角，磚木結(jié)構(gòu)。古人在塔基下墊了大量的木樁、石子等物，克服了土質(zhì)疏松造成的塔身沉陷。 17按制作方法：2、灌注樁： 直接在現(xiàn)場樁位上用機(jī)械成孔或人工挖孔，在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁。 3、爆擴(kuò)樁： 利用爆破擴(kuò)大樁底與地基的接觸面積，提高樁的承載能力。1、預(yù)制樁： 預(yù)制

8、樁是指預(yù)先制成樁，利用打樁設(shè)備打入地基的各種樁。18工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場吊樁1、預(yù)制樁19柴油錘打樁202、灌注樁(1) 沉管灌注樁;(2) 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁;(3) 干作業(yè)鉆孔灌注樁;(4) 人工挖孔灌注樁等。21沉管灌注樁施工過程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置鋼筋籠、 灌注混凝土；e）拔管成樁樁靴鋼套管沉管灌注樁22沉管灌注樁23放置鋼筋籠24鋼筋綁扎完畢，超聲波安裝完畢砼澆筑樁基檢測開展超聲波檢測澆筑完成后的樁25炸藥包防放入孔底， 澆第一次混凝土，30分鐘后爆破，再澆第二次混凝土。3、爆擴(kuò)樁26（2）沉井基礎(chǔ)沉井是一種四周有壁、下部無底、上部無蓋、側(cè)壁下部有刃腳的筒形結(jié)構(gòu)物

9、。通常用鋼筋混凝土制成。它通過從井孔內(nèi)挖土，借助自身重量克服井壁摩阻力下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再經(jīng)混凝土封底并填塞井孔，便可成為橋梁墩臺或其他結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土和擋水圍堰結(jié)構(gòu)物，施工工藝也不復(fù)雜。沉井由刀腳、井筒、內(nèi)隔墻、封底、頂蓋等組成。27優(yōu)點(diǎn)： (1) 埋深大； (2) 整體性好； (3) 承載力高； (4) 對鄰近建筑物影響小； (5) 充分利用地下空間等特點(diǎn)； (6) 施工時(shí)具有擋水或擋土等作用；缺點(diǎn)： 施工工期較長，沉井下沉遇障或遇流砂等都會給施工帶來困難。通常用于粘性土和較粗的沙土中，土層中有塊石或其他障礙物時(shí)很難施工281、單孔沉井：平面形狀有、圓形、正方形、

10、橢圓形、矩形等。2、單排孔沉井：一排井孔，平面形狀有矩形，長圓形，井孔之間有隔墻。3、多排孔沉井：整個(gè)沉井被許多縱橫隔墻隔成多排井孔。按斷面形狀分為：沉井平面布置形式29四、人工地基當(dāng)遇到天然軟弱土層（如淤泥、沖填土及其它軟弱土層）不能承受建筑物的荷載時(shí)，需要用人工加固的方法提高土層的承載力，這種地基稱為人工地基（軟基礎(chǔ)處理）。軟土地基具有地基承載力低（Cu=815kPa）、沉降大（填筑3m可能引起1m的沉降）、沉降時(shí)間長（沉降穩(wěn)定時(shí)間可能長達(dá)幾十年）等特點(diǎn)。地基加固原理：將土質(zhì)由松變實(shí)，將土的含水量由高變低。30軟土地基處理方法 排水固結(jié)法壓密（擠密）法置換法灌漿法深層攪拌法等。314.1

11、排水固結(jié)法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)組成。排出土中孔隙水，固結(jié)，增加強(qiáng)度。排水系統(tǒng)-設(shè)置豎向排水體，如普通沙井， 袋裝沙井等。加壓系統(tǒng)-堆載法，真空法等。32（1）砂井堆載預(yù)壓法砂井堆載預(yù)壓地基：在軟弱地基中用鋼管打孔、灌砂，設(shè)置砂井作為豎向排水通道，并在砂井頂部設(shè)置砂墊層作為水平排水通道，在砂墊層上部壓載以增加土中附加應(yīng)力，使土體中孔隙水較快地通過砂井、砂墊層排出，從而加速土體固結(jié)，使地基得到加固。 砂井：在軟土地基中打入樁管，然后邊拔管邊灌入砂子，在地基中形成密實(shí)砂柱體。33（2）袋裝砂井預(yù)壓法袋裝砂井預(yù)壓地基：用振動、錘擊或靜壓方式把井管沉入地下，然后向井管中放入預(yù)先裝好砂料的圓柱形砂袋，最后

12、拔起井管將砂袋充填在孔中形成砂井，在砂井頂面鋪設(shè)排水砂墊層，組成垂直和水平排水通道，然后在上部堆載預(yù)壓，使土中孔隙水迅速排除，從而使地基得到加固。特點(diǎn)：(1)能保證砂井的連續(xù)性，不易混入泥砂，(2)打設(shè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了輕型化，比較適應(yīng)在軟弱地基上施工；采用小截面砂井，用砂量大為減少；(3)施工速度快，可降低工程造價(jià)，每1立方米袋裝砂井費(fèi)用僅為普通砂井的50%左右。34袋裝砂井 35（3）塑料排水板堆載預(yù)壓法塑料排水板堆載預(yù)壓：將帶狀塑料排水板用插板機(jī)將其插入軟弱土層中，組成垂直和水平排水體系，然后在地基表面堆載預(yù)壓（或真空預(yù)壓），土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升逸出地面，從而可加速軟土地基的沉降過程，使

13、地基得到壓密。特點(diǎn)：(1)板單孔過水面積大，排水暢通；質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，耐久性好；(2)用機(jī)械埋設(shè)，效率高；特別用于大面積超軟弱地基土上進(jìn)行機(jī)械化施工，可縮短地基加固周期，經(jīng)100d的固結(jié)度可達(dá)到80%，加固費(fèi)用比袋裝砂井節(jié)省10%左右。36軟基處理塑料排水板 37（4）真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法：以大氣壓力作為預(yù)壓載荷，先在需加固的軟土地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層或砂礫層，再在其上覆蓋一層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密封好與大氣隔絕，在砂墊層內(nèi)埋設(shè)滲水管道，然后與真空泵連通進(jìn)行抽氣，使透水材料保持較高的真空度，在土的孔隙水中產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力，將土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結(jié)。軟土地基處理

14、區(qū)上鋪設(shè)密封膜 38(1)真空法所產(chǎn)生的負(fù)壓使地基土的孔隙水加速排出，可縮短固結(jié)時(shí)間；(2)所用設(shè)備和施工工藝比較簡單，便于大面積使用；無噪聲、無振動、無污染；(3)工期比一般堆載預(yù)壓可縮短2/3，造價(jià)比一般堆載預(yù)壓降低1/3。真空預(yù)壓法特點(diǎn)：碼頭后方陸域軟基處理真空預(yù)壓現(xiàn)場 394.2 壓密（擠密）法（1）表面壓實(shí)法40法國L梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。是利用起重機(jī)械將夯錘提升一定高度，然后自由落下，重復(fù)夯擊基土表面，使地基表面形成一層比較密實(shí)的硬殼（表層），從而使地基得到加固。夯擊后的地基承載力可提高25倍，壓縮性可降低200500，影響深度在10m以上。 （2）

15、強(qiáng)夯法41強(qiáng)夯法屬于高能量夯擊，是用巨大的沖擊能，使土中出現(xiàn)沖擊波和很大的應(yīng)力，迫使土顆粒重新排列，排除孔隙中的氣和水，從而提高地基強(qiáng)度，降低其壓縮性。優(yōu)點(diǎn)：地基經(jīng)強(qiáng)夯加固后，承載能力可以提高2-5倍，壓縮性可降低200-1000%。是一種效果好、速度快、節(jié)省材料、施工簡便的地基加固方法。缺點(diǎn)：是施工時(shí)噪音和振動很大，離建筑物小于10m時(shí)，應(yīng)挖防震溝，溝深要超過建筑物基礎(chǔ)深。 42強(qiáng)夯地基43上海洋山港圍區(qū)基礎(chǔ)處理-低能量強(qiáng)夯法施工現(xiàn)場。 44(3)振沖擠密法依靠振沖器的強(qiáng)大振動使飽和砂層發(fā)生液化，顆粒重新排列，孔隙比減小，另一方面依靠振沖器的水平振動力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂層

16、擠壓加密。45先用帶樁靴的工具式樁管打入土中，擠壓土壤形成樁孔，然后拔出樁管，再在樁孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料進(jìn)行搗實(shí)，或者隨著填充料的灌入逐漸拔出樁管。適用于松軟飽和地基，其原理就是擠密土壤，排水固結(jié)，以提高地基的承載力。 (4)擠密樁46當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來處理軟弱地基。4.3 置換法47將基礎(chǔ)底面下要求范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，用一定比例的石灰與土，在最優(yōu)含水量情況下，充分拌合，分層回填夯實(shí)或壓實(shí)而成?；彝辆哂幸欢ǖ膹?qiáng)度、水穩(wěn)定性和抗?jié)B性，施工工藝簡單，取材容易，費(fèi)用較低，是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的地基加固方法。

17、（1）灰土墊層地基48砂墊層地基是用夯（壓）實(shí)的砂或砂石墊層替換基礎(chǔ)下部一定厚度的軟土層，以起到提高基礎(chǔ)下地基承載力，減少沉降，加速軟土層的排水固結(jié)作用。適用處理3.0m以內(nèi)的軟弱、透水性強(qiáng)的粘性土地基；不宜用于加固濕陷黃土地基及滲透系數(shù)小的粘性土地基。（2）砂和砂石墊層地基49“爆破擠淤”方法清除海底淤泥，然后拋填石料進(jìn)行海底軟基處理。 （3）爆破擠淤504.4 灌漿法利用高壓射流切削土壤，旋噴漿液（水泥漿、水玻璃、丙凝等），攪拌漿土，使?jié){液和土壤混合，凝結(jié)成堅(jiān)硬的柱體或土壁。用氣壓，液壓或電化學(xué)原理，把某些能固化的液體注入裂隙或孔隙，改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)。用途防滲、堵漏、加固、糾正結(jié)構(gòu)偏

18、斜。灌漿材料-粒狀漿材，化學(xué)漿材。51旋噴樁：利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，同時(shí)鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一面低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌夏?，形成具有一定?qiáng)度(0.58.0MPa）的圓柱固結(jié)體(即旋噴樁),從而使地基得到加固。特點(diǎn)：可提高地基的抗剪強(qiáng)度；能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大810倍的大直徑固結(jié)體，可用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體；施工噪聲低，振動?。辉O(shè)備較簡單、輕便，機(jī)械化程度高；料源廣闊，施工簡便，速度快，成本低等。 （2）旋噴樁52噴粉樁：采用噴粉樁機(jī)成孔，運(yùn)用噴粉樁機(jī)借助壓縮空氣將粉體（水泥或石灰粉）輸送到樁頭，并以霧狀噴入加固地基的土層中，并借鉆頭的葉片旋轉(zhuǎn)，加以攪拌，使其充分混合，形成水泥（或石灰）土樁體，與原地基構(gòu)成復(fù)合地基。特點(diǎn)：加固改良地基，提高地基承載力（23倍）和水穩(wěn)性，減少沉降量（1/32/3），加快沉降速率，不需向地基土中注入附加水分；噴粉采用密封，對環(huán)境無污染，施工無振動、無噪音，對周圍環(huán)境無不良影響；施工機(jī)具設(shè)備較簡單，安全可靠，施工操作簡便，成樁效率高（每臺噴粉機(jī)為50根/d）