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(共58张PPT)
情境二 地基与基础工程施工
学 习 目 标
知识目标：
1、了解地基处理的目的、要求和施工特点。
2、了解常用地基处理的原理、方法和质量要求。
3、了解常用桩基础的成桩原理、施工特点和分
类。
4、掌握常用桩基础的施工工艺和质量要求。
情境二 地基与基础工程施工
学 习 目 标
能力目标：
1、能编制常用地基处理的施工方案并组织施工。
2、能编制常用桩基础的施工方案并组织施工。
3、能进行地基处理的施工质量控制和安全管理。
4、能进行桩基础的施工质量控制和安全管理。
情境二 地基与基础工程施工
学 习 目 标
素质目标：
1、培养收集信息和编制工作计划的能力。
2、培养观察、分析、判断、解决问题的能力和创新能力。
3、培养组织、协调和沟通能力。
4、培养工作态度、责任心、团队意识、协作能力
任务2-1 地基处理
【工作任务】
学习地基处理方案编制
任务描述: 先熟悉任务，3-5人为一个小组，角色分工，然后阅读学院建工大楼的基础施工图纸和地质勘察资料，进行必要的查阅资料和分析，讨论并编写该地基处理施工方案要点。
任务分析：以小组为单位，作为设计方，接受业主方的委托拟订工程地基处理施工方案，并提交教师审核。
任务2-1 地基处理
【知识准备】
软土地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层以及湿陷性黄土、盐渍土、红黏土等特殊土层构成的地基。这类土压缩性高、强度低，如果不做处理，直接用作建筑物的地基，不能满足地基承载力和变形的基本要求，必须经过必要的处理。
挖去厚度不大的软土层
任务2-1 地基处理
1、砂和砂石地基
砂和砂石地基（垫层）采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯（压）实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，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地排出，能加速下部土层的沉降和固结。
适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，包括淤泥、淤泥质土；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。
任务2-1 地基处理
（1）材料要求
砂:宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂。
砂石:用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物。
（2）构造要求
垫层的构造要有足够的厚度，大面积整片垫层的底面宽度，常按自然倾斜角控制（图2-1）适当加宽。
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
（3）施工工艺方法要点
1）铺设垫层前应验槽。
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。
3）垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层，防止被践踏、受冻或受浸泡，降低其强度。
4）垫层应分层铺设，夯压要做到交叉重叠1/3，防止漏振、漏压。
5）当采用水撼法或插振法施工时，以振捣棒振幅半径的1.75倍为间距（一般为400~500mm）插入振捣，依次振实。
6）垫层铺设完毕，应即进行下道工序施工。
任务2-1 地基处理
2、重锤夯实地基
重锤夯实是利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。
1）夯锤的构造：用C20钢筋混凝土制成，外形为截头圆锥体（图2-2）锤重为2.0~3.0t，底直径1.0~1.5m。
图2-2 钢筋混凝土夯锤构造
任务2-1 地基处理
重锤夯实地基
任务2-1 地基处理
2）施工工艺方法要点
（1）施工前应进行试夯，确定有关技术参数
（2）夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内。
（3）大面积基坑或条形基槽内夯实时，应一夯换一夯顺序进行（图2-3a）
图2-3 重锤夯打顺序
任务2-1 地基处理
（4）夯打做到落距正确，落锤平稳，夯位准确，基坑的夯实宽度应比基坑每边宽0.2~0.3m。
（5）重锤夯实对建筑物会产生振动影响，应挖防振沟等作隔振处理。
任务2-1 地基处理
3 强夯地基
强夯法是用起重机械（将大吨位（一般8~30t）夯锤起吊到6~30m高度后，自由落下，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法。
1）加固机理及特点
强夯法加固特点是：使用工地常备简单设备，施工工艺、操作简单，适用土质范围广，加固效果显著、有较高的结构强度，工效高、施工速度快，施工费用低、节省投资等。
任务2-1 地基处理
2）适用范围
适于加固碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土等的处理。
3）夯锤
用钢板作外壳，内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土而成的夯锤（图2-4）
图2-4 混凝土夯锤
2-1 地基处理
2.1.2 夯实法—强夯地基
吊起夯锤
自动脱钩装置
起重机配三角架起吊
夯锤下落瞬间
起重机配龙门架
起吊
夯坑
大吨位锤通常采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40KPa。夯锤中宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重）。
夯锤上气孔
长园柱夯锤 短园柱夯锤 园锥形夯锤
园柱形夯锤高宽
比过大，容易偏
锤，要慎用
园锥形夯锤底
面积小，会形
成很深的夯坑
共41页 第17页
任务2-1 地基处理
4）施工技术参数
（1）锤重与落距：锤重一般不宜小于8t，落距一般不小于6m。
（2）单位夯击能：夯击能过小，加固效果差；夯击能过大，不仅浪费能源，相应也增加费用
（3）夯击点布置及间距
夯击点布置应根据基础的形式和 加固要求而定。对大面积地基，一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形（图2-5）
图2-5 夯点布置
任务2-1 地基处理
（4）单点的夯击数与夯击遍数
单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数。夯击遍数指以一定的连续击数，对整个场地的一批点，完成一个夯击过程为一遍。一般情况下，可采用2~3遍，最后再以低能量（为前几遍能量的1/4~1/5，锤击数为2~4击）满夯一遍
（5）两遍间隔时间
两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于土中超静孔隙水压力的消散，待地基土稳定后再夯下遍，一般两遍之间间隔1~4周。
任务2-1 地基处理
5）施工程序
强夯施工程序为：清理、平整场地→标出第一遍夯点位置、测量场地高程→起重机就位、夯锤对准夯点位置→测量夯前锤顶高程→将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程→往复夯击，按规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击→重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击→用推土机将夯坑填平，测量场地高程→在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数→用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
任务2-1 地基处理
6）施工工艺方法要点
（1）做好强夯地基的地质勘察
（2）强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。
（3）强夯应分段进行，顺序从边缘夯向中央
任务2-1 地基处理
（4）夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。（5）做好施工过程中的监测和记录工作，包括检查夯锤重和落距，对夯点放线进行复核，检查夯坑位置，按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等，并对各项参数及施工情况进行详细记录，作为质量控制的根据。
任务2-1 地基处理
4、砂石桩地基
砂桩和砂石桩统称砂石桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或砂卵石（或砾石、碎石）挤压入土孔中，形成大直径的砂或砂卵石（碎石）所构成的密实桩体，它是处理软弱地基的一种常用的方法。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基。
1）砂石桩的施工顺序，应从外围或两侧向中间进行，如砂石桩间距较大，亦可逐排进行，以挤密为主的砂石桩同一排应间隔进行。
任务2-1 地基处理
2）砂石桩成桩工艺有振动成桩法和锤击成桩法两种。振动法常用振动打桩机（图2-6）施工。
3）施工前应进行成桩挤密试验，桩数宜为7~9根。
图2-6 振动打桩机打砂石桩
任务2-1 地基处理
5、振冲地基
振冲法，是以起重机吊起振冲器，启动振动器产生高频振动，同时通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，或不加填料，使在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此重复填料和振密，直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，从而减少沉降和不均匀沉降。
振冲法按加固机理和效果的不同，又分为振冲置换法和振冲密实法两类。
任务2-1 地基处理
1）施工前应先进行振冲试验，以确定成孔合适的水压、水量、成孔速度及填料方法；
2）振冲置换法施工顺序为：定位→成孔→清孔→填料→振实，施工工艺如图2-7。
图2-7 振冲碎石桩施工工艺
任务2-1 地基处理
3）振冲挤密法施工工艺如图2-8，施工顺序为：定位→成孔→边振边上提→振密。
图2-8 振冲挤密法施工工艺
干法振冲碎石桩
-底部给料(法国公司)
振冲碎石桩施工
待验收的
碎石桩
任务2-1 地基处理
6、深层搅拌桩地基
深层搅拌桩地基是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。
1）特点及适用范围
深层搅拌法的特点是：无振动、无噪音，无污染；对土无侧向挤压；可按要求作成各种加固形状；可有效地提高地基强度；施工期较短，造价低廉，效益显著。
任务2-1 地基处理
2）施工工艺方法要点
深层搅拌桩的施工程序为：深层搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆（或砂浆）→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序，如图2-9。
图2-9 深层搅拌桩施工工艺流程
SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。
清除钻头上的余泥
形成一道地下连续墙
型钢补强材
导沟
三轴型钻掘搅拌机
水泥浆液
钻杆
任务2-1 地基处理
7、旋喷桩地基
旋喷桩地基是利用钻机把注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度的圆柱体，从而使地基得到加固。
任务2-1 地基处理
1）特点及适用范围
旋喷法具有以下特点：提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质；不扰动土体，施工噪声低，振动小；设备较简单、轻便，机械化程度高，材料来源广；施工简便，操作容易，速度快，效率高，用途广泛，成本低。本法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固；可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固等工程。
任务2-1 地基处理
2）施工工艺方法要点
（1）施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。旋喷桩施工程序为：机具就位→贯入注浆管、试喷射→喷射注浆→拔管及冲洗等。如图2-10所示。
图2-10 旋喷桩施工工艺流程
高压旋喷桩施工
旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。
高压旋喷设备及机具
滑撬式旋喷钻机 履带式旋喷钻机 高压注浆泵
单重管喷具 双重管喷具 三重管喷具 灰浆搅拌机
泥浆泵
高压旋喷工程钻机
GZB-40C型
高压注浆泵
柱状旋喷桩
加固地基
任务2-1 地基处理
（2）喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。
（3）当处理既有建筑地基时，应采取速凝浆液或大间隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固建筑及邻近建筑。
8、砂井堆载预压地基
砂井堆载预压地基系在软弱地基中用钢管打孔，灌砂设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，在砂垫层上部压载，使土体中孔隙水较快地通过砂井和砂垫层排出，从而加速土体固结，使地基得到加固。
任务2-1 地基处理
8、砂井堆载预压地基
1）特点及适用范围
砂井堆载预压的特点是：可加速饱和软粘土的排水固结，使沉降及早完成和稳定，同时可大大提高地基的抗剪强度和承载力，防止基土滑动破坏；施工机具、方法简单，可缩短施工期限，降低造价。
图2-11 砂井地基剖面
任务2-1 地基处理
2）砂井的构造和布置
（1）砂井的直径、间距和长度
砂井的直径和间距由粘性土层的固结特性和施工期限确定。常用直径为300~400mm。
（2）砂井的布置范围
砂井的布置范围，宜比建筑物基础范围稍大为佳
（3）采用锤击法沉桩管，管内砂子亦可用吊锤击实，或用空气压缩机向管内通气（气压为0.4~0.5MPa）压实。
（4）打砂井顺序应从外围或两侧向中间进行，如砂井间距较大可逐排进行。打砂井后基坑表层会产生松动隆起，应进行压实。
任务2-1 地基处理
9、袋装砂井堆载预压地基
袋装砂井堆载预压地基，是在普通砂井堆载预压基础上改良和发展的一种新方法。采用袋装砂井则基本解决了大直径砂井堆载预压存在的问题，是一种比较理想的竖向排水体系。
1）特点及适用范围
袋装砂井堆载预压地基的特点是：能保证砂井的连续性，不易混入泥砂，或使透水性减弱；打设砂井设备实现了轻型化，适于在软弱地基上施工；采用小截面砂井，用砂量大为减少；施工速度快；工程造价降低。
2）构造及布置
袋装砂井直径根据所承担的排水量和施工工艺要求决定，一般采用7~12cm，间距1.5~2.0m。
袋装砂井堆载预压地基
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
3）工艺及机具设备
袋装砂井施工工艺是先用振动、锤击或静压方式把井管沉入地下，然后向井管中放入预先装好砂料的圆柱形砂袋，最后拔起井管将砂袋充填在孔中形成砂井。
4）施工工艺方法要点
（1）袋装砂井的施工程序是：定位、整理桩尖（活瓣桩尖或预制混凝土桩尖）→沉入导管、将砂袋放入导管→往管内灌水（减少砂袋与管壁的摩擦力）、拔管。
（2）袋装砂井在施工过程中应注意以下几点：定位准确、经常检查桩尖与导管口的密封、考虑袋内砂体积减小、袋装砂井在井内的弯曲、超深以及伸入水平排水垫层内的长度等因素。
任务2-1 地基处理
10、真空预压地基
真空预压法是以大气压力作为预压载荷，它是先在软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，再在其上覆盖塑料薄膜或橡胶布，四周密封，在砂垫层内埋设渗水管道，然后与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气逐渐吸出，从而使土体固结（图2-12）。
图2-12 真空预压地基
任务2-1 地基处理
1．特点及适用范围
真空预压法的特点是：不需要大量堆载，可省去加载和卸载工序，缩短预压时间；真空法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，可缩短固结时间；无噪声、无振动、无污染。
2．施工工艺方法要点
（1）真空预压法竖向排水系统设置同砂井（或袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法。应先整平场地，设置排水通道，在软基表面铺设砂垫层，再设置抽真空装置及膜内外管道。
（2）砂垫层上密封薄膜，应按先后顺序同时铺设，并在加固区四周，在离基坑线外缘2m开挖深0.8~0.9m的沟槽，将薄膜的周边放入沟槽内，要求气密性好，密封不漏气。
（3）做好真空度、地面沉降量、深层沉降、水平位移、孔隙水压力和地下水位的现场测试工作。
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
真空预压法
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
任务2-1 地基处理
【任务实施】
以小组为单位进行地基处理施工方案编制，内容包含如下：
1）编写地基处理的依据
2）列举工程概况
3）列举施工准备措施
4）根据工程特点，选择处理方案，编写施工流程及施工工艺
任务2-1 地基处理
【知识拓展】
局部范围地基处理的方法和原则是将局部软弱层尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位的沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。具体处理方法见表2-1
地基情况 处理简图 处理方法
松土坑在基槽中范围内 将坑中松软土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相近的材料。当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填；当天然土为较密实的粘性土，用3：7灰土分层回填夯实；天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1：9或2：8灰土分层回填夯实，每层厚度不大于20cm
任务2-1 地基处理
松土坑在基槽中范围较大，且超过基槽边沿时 因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，加宽部分的宽度可按下述条件确定：当用砂土或砂石回填时，基槽壁边均应按l1：h1＝1：1坡度放宽；用1：9或2：8灰土回填时，基槽每边应按b：h＝0.5：1坡度放宽；用3：7灰土回填时，如坑的长度≤2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实
松土坑范围较大，且长度超过5m时 如坑底土质与一般槽底土质相同，可将此部分基础加深，做1：2踏步与两端相接．每步高不大于50cm，长度不小于100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑（槽）底一平
任务2-1 地基处理
松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时 按以上要求处理挖到老土，槽底处理完毕后，还应适当考虑加强上部结构的强度，方法是在灰土基础上1~2皮砖处（或混凝土基础内）、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处，加配4φ8~12mm钢筋跨过该松土坑两端各1m，以防产生过大的局部不均匀沉降
松土坑下水位较高时 当地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑（槽）中软弱的松土挖去后，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填如坑底在地下水位以下时．回填前先用粗砂与碎石（比例为1：3）分层回填夯实；地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度

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