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
P:一室内击实试验得到的最大干密度 如用贯入仪检查灰土质量，应先在现场进行试验，以确定贯入度的具体要求。 如无设计要求，可按表2.3取值。 表2.3灰土质量要求 土料种类 灰土最小密度(t/m3) 粉土 1.55 粉质粘土 1.50 粘土 1.45 2.1.2强夯施工 强夯法具有施工速度快、造价低、设备简单，能处理的土壤类别多等特点。 施工时用起重机将很重的锤（一般为8~40t)起吊至高处（一般为6~30m),使其自由 落下，产生的巨大冲击能量和振动能量给地基以冲击和振动，从而在一定的范围内提高地 基土的强度，降低其压缩性，达到地基受力性能改善的目的。是我国目前最为常用和最经济 的深层地基处理方法之一。 强夯法适用于碎石土、砂性土、粘性土、湿陷性黄土和回填土。 1施工机具：
强夯施工的主要机具和设备有：起重设备、夯锤、脱钩装置等。 (1)起重设备： 起重机是强夯施工的主要设备，施工时宜选用起重能力大于100KN的履带式起重机，为 防起重机起吊夯锤时倾翻和弥补起重量的不足，也可在起重机臂杆端部设置辅助门架。（图 2.1） 图2.1辅助门架强夯施工 (2)夯锤： 夯锤的形状有圆台形和方形，夯锤的材料是用整个铸钢（或铸铁），或用钢板壳内填筑 混凝土，夯锤的质量在8~40t,夯锤的底面积取决于表面土层，对砂石、碎石、黄土，一般 面积为2~4m;粘性土一般为3~4m,淤泥质土为46m。为消除作业时夯坑对夯锤的气垫 作用，夯锤上应对称性设置46个直径为250300mm上下贯通的排气孔。图2.一7
32吊点×4 律气孔 解板 解壳 拼高 连培板 恶 一国30混减十 2000 a b时 州 钢版(C民0混凝土 解钙 排气孔 连接螺栓 防解睡体防萄动凸台指气孔 图2.2夯锤构造 (a)平底方形锤：(b)锥形圆柱形锤；(c)平底圆柱形锤：(d)球形圆台形锤 (3)脱钩装置： 用履带式起重机作强夯起重设备时，都采用通过动滑轮组用脱钩装置起落夯锤。脱钩装 置用得较多的是工地自制的，（图2一3）)，脱钩装置由吊环、耳板、销环、吊钩等组成，要 求有足够的强度，使用灵活，脱钩快速、安全。 图23强夯自动脱钩器 2施工要点
(1)施工前应进行试夯，试夯面积不小于10m×10m,对试夯前后的变化情况进行对比，以 确定正式夯击施工时的技术参数。 (2)场地应做好排水工作，地下水位高时应采取降低水位措施，冬季施工要采取防冻措施。 (3)夯点的布置应根据基础底面形状确定，施工时按由内向外，隔行跳打原则进行。夯实范 围应大于基础边缘3m。 3注意事项 (1) 施工前应进行场地调查，查明施工范围内有无地下设施和各种地下管道等。 (2) 强夯前应平整场地，地下水位较高时，可在场地内铺垫一层0.52m厚度的粗 颗粒砂砾石、碎石、矿渣等（不宜用砂），用以支承机械设备。 (3) 当强夯施工时产生的振动对临近的建筑物和设备会产生影响时，应挖防振沟， 并设置相应的监测点。 (4) 注意现场安全，非强夯施工人员，不得进入夯点30m内，现场操作人员，当 夯锤起吊后，应迅速撤离10m以外，以免飞石伤人。 4质量检查 现场测试方法有标准贯人、静力触探、动力触探等，选用两种或两种以上的测试数据综 合确定。 检验的数量：每单位工程不少于3处，1000m2以上工程，每100m2至少应有一点，3000m2 以上，每300m2至少应有一点，每一个独立基础下不少于1点，基槽每20米应有1点。对 于复杂场地或重要的建筑物应增加检测点数。 2.1.3其它较常见的地基处理方法 1压：（压实地基） 压即指将地基压实，压实主要是用压路机等机械对地基进行碾压，使地基压实排水固结， 也可在地基范围的地面上，预先堆置重物预压一段时间，以增加地基的密实度，提高地基的 承载力，减少沉降量。 2挤：（挤密地基） 挤主要是用沉管、冲击或爆炸等方法在地基中挤土，形成一定直径的桩孔，然后向桩
孔内夯填灰土、砂石、石灰和水泥粉煤灰等，形成灰土挤密桩、砂石挤密桩、石灰挤密桩 和水泥粉煤灰挤密桩。成孔时，桩孔部分的土被横向挤开，形成横向挤密，与换土垫层相比， 不需大量开挖和回填，施工的工期短，费用低，处理深度较大，桩体与挤密土共同组成人 工复合地基，此种地基是一种深层地基加密处理的一种方法。 3拌：（搅拌法加固地基） 施工时以旋喷法或搅拌法加固地基，是以水泥土或水玻璃、丙凝等作为固化剂，通过特 制的搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土和固化剂强 制搅拌，使喷入软土中的固化剂与软土充分拌合在一起，由固化剂和软土之间产生一系列物 理和化学变化，使土体固结，增加了地基的强度，减少沉降，形成复合地基。 2.2桩基工程 当天然地基上的浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基 础，它由桩和桩顶的承台组成，是一种深基础的形式。 (1)按桩的受力情况，桩可分为摩擦型桩和端承型桩。如图2.4