第2章地基与基础 本章学习要求 掌握地基加固的原理和拟定加固方案的原则,了解地基加固的方法。 了解钢筋混凝土预制桩的构造,了解预制桩成桩的施工方式。 掌握钻孔灌注桩的工艺原理和施工要点,了解各类成孔灌注桩的施工方式。 掌握地下室筏板式基础的施工过程和施工要点。 2.1地基处理及加固 地基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:地基虽不是建 筑物本身的一部分,但与建筑物的关系非常密切。地基问题处理恰当与否,不仅影响建筑物 的造价,而且直接影响建筑物的安危。 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,这种地基加固称为 地基处理。 地基加固处理的原理是:将土质由松变实,将水的含水量由高变低。即可达到地基加 固的目的。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、化学加固法等 2.1.1换填法 当建筑物的地基土比较软弱、不能满足上部荷载对地基强度和变形的要求时,常采用换 填来处理。具体实践中可分几种情况。 (1)挖:就是挖去表面的软土层,将基础埋置在承载力较大的基岩或坚硬的土层上, 此种方法主要用于软土层不厚、上部结构的荷载不大的情况。 (2)填:当软土层很厚,而又需要大面积进行加固处理,则可在原有的软土层上直接 回填一定厚度的好土或砂石、矿石等。 (3)换:就是将挖与填相结合,即换土垫层法,施工时先将基础下一定范围内的软土 挖去,而用人工填筑的垫层作为持力层,按其回填的材料不同可分为砂垫层、碎石垫层、 素土垫层、灰土垫层等
换填法适用于淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻涨土、素填土、杂填土及暗沟、暗 塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等的地基处理。 换土垫层的处理深度应根据建筑物的要求,由基坑开挖的可能性等因素综合决定,一般 多用于上部荷载不大,基础埋深较浅的多层民用建筑的地基处理工程中,开挖深度不超过 3m 1砂和砂石地基(垫层) 砂和砂石地基(垫层)是采用级配良好、质地坚硬的中粗砂和碎石、卵石等,经分层夯 实,作为基础的持力层,提高基础下地基强度,降低地基的压应力,减少沉降量,加速软土 层的排水固结作用。 砂石垫层应用范围广泛,施工工艺简单,用机械和人工都可以使地基密实,工期短,造 价低:适用于3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基,不适用加固湿陷性黄土和不透水 的粘性土地基。 1)材料要求 砂石垫层材料,宜采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等,含泥 量不应超过5%,且不含植物残体、垃圾等杂质。若用作排水固结地基的,含泥量不应超过 3%:在缺少中、粗砂的地区,若用细砂或石屑,因其不容易压实,而强度也不高,因此在 用作换填材料时,应掺入粒径不超过50m,不少于总重30%的碎石或卵石并拌和均匀。若 回填在碾压、夯、振地基上时,其最大粒径不超过80mm。 2)施工技术要点 (1)铺设垫层前应验槽,将基底表面浮土、淤泥、杂物等清理干净,两侧应设一定坡度, 防止振捣时坍方。基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等,应将其填实后再做垫层。 (2)垫层底面标高不同时,土面应挖成阶梯或斜坡,并按先深后浅的顺序施工,搭接 处应夯压密实。分层铺实时,接头应做成斜坡或阶梯搭接,每层错开0.5~1.0m,并注意充 分捣实。 (3)人工级配的砂石材料,施工前应充分拌匀,再铺夯压实。 (4)砂石垫层压实机械首先应选用振动碾和振动压实机,其压实效果、分层填铺厚度、 压实次数、最优含水量等应根据具体的施工方法及施工机械现场确定。如无试验资料,砂石 垫层的每层填铺厚度及压实边数可参考表21。分层厚度可用样桩控制。施工时,下层的密 实度应经检验合格后,方可进行上层施工。一般情况下,垫层的厚度可取200~300m。 (5)砂石垫层的材料可根据施工方法的不同控制最优含水量。最优含水量由工地试验 确定,也可参考表2.1选择。对于矿渣应充分洒水,湿透后进行夯实。 (6)当地下水位高出基础底面时,应采取排、降水措施,要注意边坡稳定,以防止塌 土混入砂石垫层中影响质量
(7)当采用水撼法施工或插振法施工时,应在基槽两侧设置样桩,控制铺砂厚度,每 层为250m。铺砂后,灌水与砂面齐平,以振动棒插入振捣,依次振实,以不再冒气泡为准, 直至完成。垫层接头应重复振捣,插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实。在振动首层垫层 时,不得将振动棒插入原土层或基槽边部,以避免使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。 (8)垫层铺设完毕,应及时回填,并及时施工基础。 (9)冬期施工时,砂石材料中不得夹有冰块,并应采取措施防止砂石内水分冻结。 表2.1 砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量 每层铺筑厚 施工时最优含 振捣方式 施工说明 备注 度(m) 水量(%) 平振法 200250 1520 用平板式振捣器往复振捣 (1)插入式振捣器 (2)插入间距可根据机械振幅大小决 不宜用于细纱或含泥 振捣器插入 定 量较大的砂所铺筑的 插振法 饱和 深度 砂垫层 (3)不应插入下卧粘性土层 (4)插入式振捣器插入完毕后所留的 孔洞,应用砂填实 (1)注水高度应超过每次铺筑面 湿陷性黄土、膨胀土地 水撼法 250 饱和 (2)钢叉摇撼捣实,插入点间距为 100mm,钢叉分四齿,齿的间距800 区不得使用 mm,长300m,木柄长90m,重40N (1) 用木夯或机械夯 (2) 木夯重400N,落距400500 夯实法 150~200 8~12 mmn (3) 夯压半夯,全面夯实 (1)适用于大面积砂 垫层 碾压法 250350 812 60~100KN压路机往复碾压 (2)不宜用于3水位 以下的砂垫层
3)质量检验 砂石垫层的施工质量检验,应随施工分层进行。检验方法主要有环刀法和贯入法。 (1) 环刀取样法 用容积不小于200c3的环刀压入垫层的每层23深处取样,测定其干密度,以不小于 通过试验所确定的该砂料在中密状态时的干密度数值为合格。如是砂石地基,可在地基中设 置纯砂检验点,在相同的试验条件下,用环刀测其干密度。 (2)》 贯入测定法 检验前先将垫层表面的砂刮去30左右,再用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度大小来 定性地检验砂垫层的质量,以不大于通过相关试验所确定的贯入度为合格。钢筋贯入法所用 的钢筋的直径¢20,长1.25m,垂直举离砂垫层表面700m时自由下落,测其贯入深度。 2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 优含水量情况下分层回填夯实(或压实) 灰土垫层的材料为石灰和土,石灰和土的体积比一般为3:7或2:8。灰土垫层的强度 是随用灰量的增大而提高,当用灰量超过一定值时,其强度增加很小。 灰土地基施工工艺简单,费用较低,是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适 用于加固处理13m厚的软弱土层。 1)材料要求 (1)土 土料可采用就地基坑(槽)挖出来的粘性土或塑性指数大于4的粉土,但应过筛,其颗 粒直径不大于15皿,土内有机含量不得超过5%。不宜使用块状的粘土和粉土、淤泥、 耕植土、冻土。 (2)石灰 应使用达到国家三等石灰标准的生石灰,使用前生石灰消解3~4天并过筛,其粒径不应 大于5mm。 2)施工技术要点 (1)铺设垫层前应验槽,基坑(槽)内如发现有孔洞、沟和墓穴等,应将其填实后再做 垫层
(2)灰土在施工前应充分拌匀,控制含水量,一般最优含水量为16%左右,如水分过 多或不足时,应晾干或洒水湿润。在现场可按经验直接判断,方法是:手握灰土成团,两指 轻捏即碎,这时即可判定灰土达到最优含水量。 (3)灰土垫层应选用平碾和羊足碾、轻型夯实机及压路机,分层填铺夯实。每层虚铺 厚度可见表2.2. 表2.2灰土最大虚铺厚度 夯实机具种类 重量(T) 虚铺厚度(m) 备注 人力送夯,落距400500m,一一夯压半夯,夯实后约 石夯、木夯 0.040.08 200~250 80~100mm 轻型夯实机械 0.120.4 200~250 蛙式打夯机、柴油打夯机,夯实后约100~150mm厚 压路机 610 200300 双轮 (4)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500m,接缝处应夯压密实。 (⑤)灰土应当日铺填夯压,入槽(坑)的灰土不得隔日夯打,如刚铺筑完毕或尚未夯实 的灰土遭雨淋浸泡时,应将积水及松软灰土挖去并填补夯实,受浸泡的灰土,应晾干后再夯 打密实。 (6)垫层施工完后,应及时修建基础并回填基坑,,或作临时遮盖,防止日晒雨淋,夯 实后的灰土30天内不得受水浸泡。 (7)冬期施工,必须在基层不冻的状态下进行,土料应覆盖保温,不得使用夹有冻土 及冰块的土料,施工完的垫层应加盖塑料面或草袋保温。 3)施工质量检验 质量检验宜用环刀取样,测定其干密度。质量标准可按压实系数λc鉴定,一般为0.93~ 0.95 凡= Pd mo A:一实际施工达到的干密度