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地基施工
单元2：
学习目标
知识
目标
技能
目标
1
了解地基的加固方法
2
掌握换填法、强夯法、重锤夯实法、灰土挤
密桩法等进行地基处理方法
会根据施工现场条件选用不同的地基处
理方法；
2
根据工程具体情况和施工条件，
会选择合适的方法进行地基加固
1
学习目标（Study Objectives）
能够进行地基加固和地基处理质量检查验收。
3
知识脉络图
地基施工
地基处理
基坑（槽）施工
地基处理原因
地基处理原理与方法
深基坑土方开挖
基坑、槽检验
施工一般要求
施工质量与安全要求
换土垫层
灰土地基
砂地基和砂石地基
强夯地基
强夯法设计要求
强夯法施工
适用范围、加固机理
质量标准与检验
重锤夯实
地基
施工准备
修筑临时设施
加固机理适用范围
质量标准与检验
知识脉络图
地基施工
地基局部处理及其他处理方法
灰土挤密桩
土的工程分类
土的工程性质
灰土桩及灰土垫层
灰土挤密桩施工
加固机理
质量标准与检验
理论知识
地基是指建（构）筑物基础以下，受建筑基础荷载影响的土体。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）筑物关系密切。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以及人民生命财产的安全。因此，地基的施工质量必须满足设计要求及规范。
本单元主要介绍了常见的地基处理方法和基槽（坑）的施工方法与要求。
2.2 地基处理的基本原理
2.2 地基处理的基本原理
2.2.1地基处理的原因
建筑物对地基的要求包括可靠的整体稳定性；足够的地基承载力；在建筑物的荷载作用下，其沉降值、水平位移及不均匀沉降需要满足一定值的要求。
若地基整体稳定性、承载力不能满足要求，在上部荷载作用下地基可能会产生局部或整体剪切破坏，若沉降值、水平位移及不均匀沉降超过允许值，将会影响建筑物的安全与正常使用，严重会造成建筑物的破坏甚至倒塌。
地基处理的原因：当天然地基的强度不足或土的压缩性较大，不能满足建筑物对地基的要求时，就需要针对不同的情况，对地基进行处理或加固。工程建设中，还常遇到一些特殊的情况需要对地基进行处理，例如地基的事故处理，或因建筑物的加层和扩建而增加了作用在地基上的荷载；在深基坑开挖时，对透水性大的土层处理加固作成不透水的阻水帷幕；防止松砂土地基在地震时的振动液化；消除或部分消除湿陷性黄土的湿陷性或膨胀土的胀缩性等等。
2.2 地基处理的基本原理
2.2.2地基处理原理与方法
1.地基处理的原理
地基的处理原理：将土质由疏松变密实，使土的含水量由高变低，以达到地基加固的目的。详见表2-1。
2.地基处理的方法
常用的人工地基处理方法有换填法、重锤夯实法、强夯法、灰土挤密桩、以及其他地基基础处理方法等。
地基处理方法分类、处理原理及作用、适用范围见表2-4。
2.2 地基处理的基本原理
序号 分类 处理方法 原理及作用 适用范围
1 碾压及夯实 重锤夯实、机械碾压、振动压实、强夯（动力固结） 利用压实原理，通过机械碾压夯实；强夯则利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力，迫使土动力固结密实 适用于碎石土、砂土、粉土、低饱和度的黏性土、杂填土等，对饱和粘性土应慎重采用
2 换土垫层 砂石垫层，、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层 以砂石，素土、灰土和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层软弱土，提高持力层的承载力，扩散应力，减少沉降量 适用于处理暗沟、暗塘等软弱土地基
3 排水固结 天然地基顶压、砂井顶压、塑料排水带顶压、真空顶压、降水顶压 在地集中增设竖向排水体，加速地基的固结和强度增长，提高地基的稳定性；加速沉降发展，使基础沉降提前完成 适用于处理饱和软弱土层；对于渗透性极低的泥炭土，必须慎重对待
4 振密挤密 振冲挤密、灰土挤密桩、砂桩、石灰桩、爆破挤密 采用一定的技术措施，通过振动或挤密，是土体的空隙减少，强度提高；必要时，在振动挤密的过程中，回填砂、砾石、灰土、素土等，与地基土组成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量 适用于处理松砂，粉土，杂填土及湿陷性黄土
5 置换及拌入 振冲置换、深层搅拌、高压喷射注浆、石灰桩等 采用专门的技术措施，以砂、碎石等置换软弱土地基中部分软弱土，或在部分软弱土地基中掺入水泥，石灰或砂浆等形成加固体，与未处理部分土组成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量 适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等。振冲置换法对于不排水抗剪强度小于20Kpa时慎用
6 加筋 土工合成材料加筋、锚固、树根桩、加筋土 在地基或土体中埋设强度较大的土工合成材料，钢片等加筋材料，使地基或土体能承受抗拉力，防止断裂，保持整体性，提高刚度，改变地基土体的应力场和应变场，从而提高地基的承载力，改善变形特性 适用于软弱土地基、填土及陡坡填土、砂土
7 其他 灌浆、冻结、托换技术、纠偏技术 通过独特的技术措施处理软弱土地基 根据实际情况确定
地基处理方法分类
常见问题解析
【常见问题解析】
1.冻结法原理及作用解析
采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在内流动，从而使软而湿的土进行冻结,以提高土的强度和降低土的压缩性。
2.冻结法适用范围解析
冻结法适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土层，也可加固暗浜和使用托换工程中。
2.3 换土地基
2.3 换土地基
地基分为天然地基和人工加固处理地基两类。未经加固处理直接支撑建筑物的地基称为天然地基；采用人工加固达到设计要求承载力的地基称为人工加固地基。地基加固处理的方法有换填法、强夯法、注浆法，挤密法等多种方法。
当地基持力层松散软弱时，一般将一定厚度的弱土层挖除，用灰土、人工砂土等做换土地基。
2.3 换土地基
2.3.1灰土地基
1.概念
灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。灰土地基具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适用加固1～4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。
2.3 换土地基
2.材料质量要求
(1)土料采用就地挖土的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含软杂质和耕植土；土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。
(2)石灰应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁越高越好，使用前1～2天消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰及其他杂质，也不得含有过多水分，灰土中石灰氧化物含量对强度的影响见表。
活性氧化钙含量 81.74 74.59 69.49
相对强度 100 74 60
灰土中石灰氧化物含量对强度的影响（%）
2.3 换土地基
(3)灰土土质、配合比、龄期对强度的影响见下表。
灰土比 龄期 土种类 黏土 粉质粘土
粉土

7d 4：6 0.507 0.411 0.311
3：7 0.669 0.533 0.284
2：8 0.526 0.537 0.163
灰土土质、配合比、龄期对强度的影响 （MPa）
(4)水泥（代替石灰）：可选用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥，安定性和强度应经复试合格。
2.3 换土地基
3.施工准备
(1)基坑（槽）在铺灰土前必须先进行钎探验槽，并按设计和勘探部门的要求处理完地基，办完隐检手续。
(2)基础外侧打灰土，必须对基础、地下室墙和地下防水层、保护层进行检查，发现损坏时应及时修补处理，办完隐检手续;现浇的混凝土基础墙、地梁等均应达到规定的强度，不得碰坏损伤混凝土。
(3)当地下水位高于基坑（槽）底时，施工前应采取排水或降低地下水位的措施，使地下水位经常保持在施工面以下0.5m左右。在3天内不得受水浸泡。
2.3 换土地基
3.施工准备
(4)施工前应根据工程特点，设计压实技术、土料种类、施工条件等，合理确定土料含水量控制范围、铺灰土的厚度和夯打遍数等参数。重要的灰土填方其参数应通过压实实验来确定。
(5)房心灰土和管沟灰土，应先完成上下水管道的安装或管沟墙间加固等措施后再进行，并将管沟、槽内、地坪上的积水或杂物、垃圾等清除干净。
(6)施工前，应做好水平高程的标志。如在基坑（槽）或管沟的边坡上每隔3m钉上灰土上水平的木橛，在室内和散水的边墙上弹上水平线或地坪上钉好标高控制的标准木桩。
2.3 换土地基
4.施工工艺流程
(1)检验土料和石灰粉的质量。
首先检查土料种类和质量以及石灰材料的质量是否符合标准的要求，然后分别过筛。如果是块灰闷制的熟石灰，要用6～10mm的筛子过筛，如是生石灰粉则可直接使用，土料要用16～20mm筛子过筛，均应确保粒径的要求。
(2)灰土拌合
①灰土的配合比应用体积比，除设计有特殊要求外，一般为2:8或3：7，采用标准容器计量，严格控制配合比。灰土拌合时必须均匀一致，拌和次数控制在至少翻拌两次，拌和好的灰土颜色应一致。
②灰土施工时，应适当控制含水量。工地检验方法是:用手将灰土紧握成团，两指轻捏即碎为宜。如土料水分过多或不足时，应晾干或洒水润湿。
2.3 换土地基
③槽底清理。对其槽(坑)应先验槽，消除松土，并打两遍夯底，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除后用灰土分层回填夯实。
④分层铺灰土。每层的灰土铺摊厚度，可根据不同的施工方法，按下表选用。
序号 夯实机具种类 种量 虚铺厚度mm 备注
1 石夯、木夯 0．04～0.08 200～250 人力送夯，落距400～500mm，一夯压半夯，夯实后约80～100mm厚
2 轻型夯实机械 0.12～0.4 200～250 蛙式夯机、柴油打夯机，夯实后约100～150mm厚
3 压路机 6～10 200～250 双轮
灰土最大虚铺厚度
2.3 换土地基
⑤夯打密实。夯打（压）的遍数应根据设计要求的干土质量密度或现场试验确定，一般不少于三遍。人工打夯应一夯压半夯，夯夯相接，行行相接，纵横交叉。
⑥找平验收。灰土最上一层完成后，应拉线或用靠尺检查标高和平整度，超高处用铁锹铲平；低洼处应及时补打灰土。
5.施工要点
①灰土料的施工含水量应控制在最优含水量±2%的范围内，最优含水量可以通过击实实验确定，也可按当地经验取用。
②灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层接缝距离不得小于500mm，接缝处应该夯压密实，并做成直槎。
2.3 换土地基
③灰土应当日铺填夯压，入槽（坑）灰土不得隔日打夯。夯实后的灰土30d内不得受水浸泡，并及时进行基础施工和基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。雨季施工时，应采取适当防雨、排水措施，以保证灰土在基槽（坑）内无积水的状态下进行。刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。
④冬季施工，必须在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，冻土及夹有冻快的土料不得使用；以熟化的石灰应在次日用完，以充分利用石灰熟化时的热量，当日拌合灰土应当日铺填夯完，表面应用塑料布及草袋覆盖保温，以防灰土垫层早期受冻降低强度。
2.3 换土地基
⑤施工时应注意妥善保护定位桩、轴线桩，防止碰撞位移，并应经常复测。
⑥对基础、基础墙或地下防水层、保护层以及从基础墙伸出的各种管线，均应妥善保护，防止回填灰土时碰撞或者损坏。
⑦夜间施工时，应合理安排施工顺序，要配备足够的照明设施，防止铺填超厚或配合比错误。
⑧灰土地基打完后，应及时进行基础的施工和地平面层的施工，否则应临时遮盖，防止日晒雨淋。
⑨每一层铺筑完毕后，应进行质量检验并认真填写分层检测记录，当某一填层不符合质量要求时，应立即采取补救措施，进行整改。
2.3 换土地基
6．质量检查方法
灰土回填每层夯（压）实后，应根据相关规范规定进行质量检验。达到设计要求时，才能进行上一层灰土的铺摊。检验方法主要有环刀取样法和贯入测定法两种。
(1) 环刀取样法。在压实后的垫层中，用容积不小于200cm3的环刀压入每层2/3的深度处取样，测定干密度，其值以不小于灰土料在中密状态的干密度值为合格。
(2)贯入测定法。先将垫层表面3cm左右的填料刮去，然后用贯入仪、钢叉或钢筋一贯入度的大小来定性检查垫层质量。应根据垫层的控制干密度，与先进行相关性试验，以确定贯入度值。
2.3 换土地基
①钢筋贯入法。用直径20mm、长度1250mm的平头钢筋，自700mm高处自由落下，插入深度以不大于根据该垫层的控制干密度测定的深度为合格。
②钢叉贯入法。用水撼法使用的钢叉，自500mm高处自由落下，插入深度以不大于根据该垫层的控制干密度测定的深度为合格。
2.3 换土地基
2.3.2砂地基和砂石地基
砂和砂石地基，系用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯实，作为地基持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压应力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速排出，能加速下部土层的沉降和固结。
砂和砂石地基具有应用范围广泛，适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的黏性土地基。不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的黏性土地基。
2.3 换土地基
1.材料质量要求
(1)砂宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂，当用细沙、粉砂时应掺加粒径20—50mm的卵石（或碎石），但要分布均匀。砂中不得含有杂草、树根等有机物。用排水固结的地基材料，含泥量宜限于3%。
(2)采用工业废料粒料作为地基材料，应符合表2-4的技术条件。
干渣有分级干渣、混合干渣和原状干渣。小面积垫层用8～40mm与40～60mm的分级干渣或0～60mm的混合干渣；大面积铺填时，可采用混合干渣或原状干渣，原状干渣最大粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺厚度的1／3。
(3)砂石 用自然级配的砂石（或卵石、碎石）混合物，粒级应50mm以下，其含量应在50%以内，不得含有植物残体、垃圾等杂物，含泥量小于5%。
2.3 换土地基
2.施工准备
(1)设置控制铺筑厚度的标志，如水平标准木桩或标高桩，或在固定的建筑物墙上、槽和沟的边坡上弹上水平标高线或钉上水平标高木橛。
(2)在地下水位高于基坑（槽）底面的工程中施工时，应采取排水或降低地下水位的措施，使基坑(槽)保持无水状态。
(3)铺筑前，应组织有关单位共同验槽，包括轴线尺寸、水平标高、地质情况，如有无空洞、沟、井、墓穴等。应在未作地基前处理完毕并办理隐检手续。
(4)检查基槽（坑）、管的边坡是否稳定，并清除基底上的浮土和积水。
2.3 换土地基
3.施工工艺流程
(1)检查砂石质量。对级配砂石进行技术鉴定，如是人工级配砂石，应将砂石拌合均匀，其质量均应达到设计要求或规范的规定。
(2)分层铺筑砌石。
①铺筑砂石的每层厚度一般为15～20cm，不宜超过30cm，分层厚度可用样桩控制。视不同条件，可选用夯实或压实的方法。大面积的砂石垫层，铺筑厚度可达35cm，宜采用6～10t的压路机碾压。
②砂和砂石地基底面宜铺设在同一标高上，如深度不同时，基土面应挖成踏步和斜坡型，搭槎处应注意压（夯）实。施工应按先深后浅的顺序进行。
2.3 换土地基
③分段施工时接槎处应做成斜坡，每层接岔处的水平距离应错开0.5～1.0m,并应充分压（夯）实。
④铺筑的砂石应级配均匀。如发现沙窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。
⑤砂和砂石地基的压实，可采用平振法、插振法、水撼法、夯实法、碾压法，各种施工方法的每层铺筑厚度及最优含水量如表2-7。
2.3 换土地基
施工方法 每层铺设 厚度/mm 施工时最优 含水量/% 要 求 备注
平振法 200～250 15-20 ①用平板式振捣器往复振捣，往复次数以简易测定密实度合格为准。 ②振捣器移动时，每行应搭接1/3，以防震动面积不搭接。 不宜使用干细砂或含泥量较大的砂铺筑砂垫层
插振法 振捣器插入深度 饱和 ①用插入式振捣器 ②插入间距可根据机械振捣大小决定 ③不用插至下卧黏性土层 ④插入振捣完毕所留的孔洞应用砂填实 ⑤应有控制地注水和排水
不宜使用干细砂或含泥量较大的砂铺筑砂垫层
水撼法 250 饱和 注水高度略超过铺设面层 ②用钢叉摇撼捣实，插入点间距100mm左右 ③有控制的注水和排水 ④钢叉分四齿，齿的间距30mm，长300mm，木柄长900mm
湿陷性黄土、膨胀土地基上不得使用
夯实法 150～200 8-12 ①用木夯或机械夯 木夯重40kg，落距400～500mm ③一夯压半夯，全面夯实
适用于砂石垫层
碾压法 150～350 8-12 6～10t压路机往复碾压 碾压次数以达到要求密实度为准，一般不少于4遍，用振动压路机械，振动3～5min 适用于大面积的砂石垫层不宜用于地下水位以下的砂垫层，在地下水位以下的地基其最下层的铺筑厚度可比表2-6增加50mm
各种施工方法的铺筑厚度及最优含水量表
2.3 换土地基
(3)洒水。铺筑级配砂石在夯实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当洒水以保持砂石的最佳含水量，一般为8％～12％
(4)夯实或碾压。夯实或碾压的遍数，由现场试验确定。
(5)找平验收。
①施工时应分层找平，夯压密实，并应设置纯砂检查点，用200c㎡环刀取样，测定干砂的密度。下层密实度合格后，方可进行上层施工。用贯入法测定质量时，用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度进行检查，小于试验所确定的贯入度为合格。
②最后一层压（夯）完成后，表面应拉线找平，并且要符合设计规定的标高。
2.3 换土地基
4.施工要点
（1）铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定的坡度，防止振捣时塌方。
（2）垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应作成斜坡或阶梯形搭接每层错开0.5～1.0m，并注意充分捣实。
（3）人工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌合均匀，然后再铺填压实。
垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软土层，防止被践踏、受冻或受浸泡，降低其强度。如垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥质土层，在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时可采取挤淤处理。先在软弱土面上堆填块石、片石等，然后将其压入以置换和挤出软弱土，再作垫层。
2.3 换土地基
（4）垫层应分层铺设，分层夯实或压实，基坑内预先安好5m×5m网格标桩，控制每层砂垫层的铺设厚度。夯实、碾压要做到先后相邻两遍之间交叉重叠1/3，防止漏振、漏压。夯实、碾压遍数、夯实时间应通过实验确定。用细砂作垫层材料时，不宜使用振捣法或水撼法，以免产生液化现象。
（5）当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧及四周的排水工作，防止砂垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定；或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500mm以下。
（6）当采用水撼法或插振法施工时，以振动棒振幅半径1.75倍为间距（一般为400—500）插入振动、依次振实，以不在冒气泡为准，直至完成。
2.3 换土地基
插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实；在振动首层的垫层时，不得将振动棒插入原土层或基槽边部，以避免使泥土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。
（7）垫层铺设完毕，应立即进行下道工序施工，严禁小车及人在砂垫层上行走，必要时在砂垫层上铺板行走。
（8）回填砂石时，应注意保护好现场轴线桩、标注高程桩，防止碰撞位移，并应经常复测。
（9）夜间施工时，应合理安排施工顺序，配备足够的照明设施；防止级配砂石不准或铺筑超厚。
（10）级配砂石成活后，应连续进行上部施工；否则应经常适当洒水湿润。
常见问题解析
【常见问题解析】
对灰土地基阶梯型的细部要求解析：当灰土地基高度不同时，应做成阶梯型，每阶宽度不少于500mm，对于铺筑防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处里好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500mm，夯实时应夯过接缝300mm以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。

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