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第二章　地基与基础
传动系
转向系
第一节 地基处理及加固
地基是指建(构)筑物基础以下的土体,地基的主要作用是承托建(构)筑物的基础。地基虽不是建(构)筑物本身的一部分,但与建(构)筑物的关系非常密切。地基问题处理恰当与否,不仅影响建(构)筑物的造价,而且直接影响建(构)筑物的安全。
第二章　地基与基础
传动系
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第一节 地基处理及加固
基础直接建造在未经加固的天然土层上时,这种地基称为天然地基。若天然地基不能满足地基强度和变形的要求时,则必须经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理。
地基处理的原理:将土质由疏松变密实,将土的含水量由高变低,以达到地基加固的目的。常用的人工地基处理方法有换填法、强夯法、机械碾压法、挤密桩法、深层搅拌法、化学加固法等。
第二章　地基与基础
　一、换填法
当建(构)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,具体分为几种情况:
(1)挖
(2)填
(3)换
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(构)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。
第二章　地基与基础
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,起到提高基础下地基强度,降低地基压应力,减少沉降量,加速软土层排水固结的作用。
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。其适用于3.0m以内的软弱、透水性强的黏性土地基,不适用于加固湿陷性黄土和不透水的黏性土地基。
第二章　地基与基础
(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。若用于排水固结地基,含泥量不应超过3%;在缺少中砂、粗砂的地区,若使用细砂或石屑,因其不容易压实,且强度也不高,因此在用于换填材料时,应掺入粒径不超过50mm、质量不少于总重30%的碎石或卵石并拌和均匀。若回填在碾压、夯、振地基土时,其最大粒径不超过80㎜。
(2)施工技术要点
1)铺设垫层前应先验槽,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。
第二章　地基与基础
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。
第二章　地基与基础
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进行选择。对于矿渣应充分洒水,湿透后进行夯实。
(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取样法和贯入测定法:
1)环刀取样法。
2)贯入测定法。
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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的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1~3m厚的软弱土层。
第二章　地基与基础
(1)材料要求
1)土。土料可采用就地基坑(槽)挖出来的黏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15mm,土内有机物含量不得超过5%(质量分数)。不宜使用块状的黏土和粉土、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,使用前生石灰应消解3~4d并过筛,其粒径不应大于5mm。
第二章　地基与基础
(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土的含水量:手握灰土成团,两指轻捏即碎,这时即可判定灰土达到了最优含水量。
3)灰土垫层应选用平碾及羊足碾、轻型夯实机及压路机,分层填铺夯实。灰土每层虚铺厚度见表2-2。
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500mm,接缝处应夯压密实。
第二章　地基与基础
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,或采取临时遮盖,防止日晒雨淋。夯实后的灰土30d内不得受水浸泡。
夯实机具种类 重量/t 虚铺厚度/mm 备　　注
石夯、木夯 0.04~0.08 200~250 人力送夯,落距400~500mm,一夯
压半夯,夯实后80~100mm厚
轻型夯实机械 0.12~0.4 200~250 蛙式打夯机、柴油打夯机,夯实后100~150mm厚
压路机 6~10 200~300 双轮
表2-2　灰土每层虚铺厚度
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二、强夯法
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,达到改善地基受力性能的目的。强夯法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、黏性土、湿陷性黄土和回填土。
第二章　地基与基础
1.施工机具
强夯法的主要机具和设备有起重设备与夯锤等
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,地下水位较高时应采取降低水位的措施,冬期施工要采取防冻措施。
3) 夯点的布置应根据基础底面的形状确定,施工时按“由内向外、隔行跳打”的原则进行。夯实范围应大于基础边缘3m。
第二章　地基与基础
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0.5~2m厚的粗粒砂砾石、碎石、矿渣等(不宜用砂),用以支承机械设备。
当强夯施工时产生的振动对临近的建(构)筑物和设备产生影响时,应挖防振沟,并设置相应的监测点。
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。
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4.质量检查
现场测试方法有标准贯入、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以上工程,每300m2至少应有一点;每一个独立基础下不少于1点,基槽每20m应有1点。对于复杂场地或重要的建(构)筑物应增加检测点数。
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三、其他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。
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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,施工的工期较短,费用较低,处理深度较大,桩体与挤密土共同组成人工复合地基,这种地基是一种深层地基加密处理方法。
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3.拌(搅拌法加固地基)
施工时以旋喷法或搅拌法加固地基,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和在一起,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。

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