《《地基基础工程》课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《地基基础工程》课件.ppt（58页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、地基和基础工程,2010年11月,土木水利工程概论,1、前言2、天然地基上的浅基础3、天然地基上的深基础4、人工地基,主要内容,地基是指承托土木工程基础的这一部分很小的场地。,我们所能见到的所有土木工程：楼房、工厂、公路、铁路、桥梁、大坝等，它们的重量都是要传给地基，由地球表面来承重。将建筑物所承受的各种作用传递到地基上的下部承重结构称为基础。,一、前言,地基的种类,地基可能出现的问题,1、强度及稳定问题。2、压缩及不均匀沉陷问题。3、地基渗漏及管涌。4、地震、机器振动等动力荷载引起的破坏。,2009年6月27日6时左右，上海莲花南路莲花河畔小区一幢在建13层楼房倒塌。造成一名工人死亡。直接原
2、因在于大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。,工程事故,2008年11月15日15时20分，一段杭州地铁施工工地突然发生路面大面积塌陷事故，导致萧山湘湖风情大道75米路面坍塌，并下陷15米。一场惨剧夺走了超过20条鲜活的生命，也酿成了我国地铁建设史上最为严重的伤亡事故。施工方法：连续墙作为围护结构的明挖法。,通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础以及埋置深度虽然超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础。天然地基上的浅基础埋置深度较浅，用料较省，无需复杂的施工设备，在开挖基坑、必要时支护坑壁和排水疏干后对地基不加处理即可修建，工期短、造价低，因
3、而设计时宜优先选用天然地基。分类：1、单独基础：2、条形基础：3、井格式基础：4、筏形基础：5、箱形基础。,二、天然地基上的浅基础,单独基础,墙下条形基础,(a)带形基础;(b)十字形基础;(c)伐式基础;(d)箱式基础;,3、井格式基础：当框架结构处在地基条件较差的情况时，常将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成十字交差的井格基础。4、筏形基础：当地基特别软弱，上部荷载很大，用单独基础和条形基础都不能满足要求，往往需要把整个房屋底面做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏形基础。5、箱形基础：由底板、顶板、钢筋混凝土纵横隔墙构成的整体现浇钢筋混凝土结构。,三、深基础,当土层软弱、建筑
4、物对变形与稳定的要求较高或建筑物有特殊要求以及技术、经济等各种原因，无法或不宜采用人工地基时，必须采用深基础。深基础有桩基础，墩基础，沉井基础，沉箱基础，地下连续墙。其中以桩基础应用最为广泛。,（1）深基础除了由深层较好的土承受上部结构的荷载外，还有深基础的摩阻力共同承受上部的荷载。因此深基础的承载力大。（2）深基础需要用特殊的方法进行施工。需要专用的机具和设备。（3）深基础的造价高。（4）深基础的工期较长。（5）技术较复杂，需要专职技术人员负责施工及质量检查。深基础广泛用于高层建筑、桥梁工程、港口工程等大型工程建设中。,深基础的特点,（1）桩基础,高层建筑、永久性建筑、设有大吨位吊车的重型单
5、层工业厂房、高耸建筑物或构筑物(如烟囱、输电铁塔等)、大型精密仪器设备基础都应优先考虑桩基方案。,桩基础组成：由桩和桩顶承台组成,桩基础,按受力性质分,端承桩,摩擦桩,按材料分,钢筋混凝土桩,预应力钢筋混凝土桩,复合地基桩,按制作方法分,预制桩,现浇桩,人工成孔灌注桩,机械成孔灌注桩,摩擦桩,端承摩擦桩,摩擦端承桩,端承桩,木桩,钢桩,钻孔灌注桩,冲孔灌注桩,挖孔灌注桩,沉管灌注桩,爆扩桩,桩的类型,按受力性质：,摩擦桩,端承桩,按达到承载力极限状态时的荷载传递主要方式，可分为摩擦型桩和端承型桩两大类。,按所用材料：木桩，混凝土桩，钢筋混凝土桩，钢桩，其他组合材料桩等。,龙华塔建于1760年前
6、，塔身高40.6米，为七层八角，砖木结构。古人在塔基下垫了大量的木桩、石子等物，克服了土质疏松造成的塔身沉陷。,按制作方法：,2、灌注桩：直接在现场桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。,3、爆扩桩：利用爆破扩大桩底与地基的接触面积，提高桩的承载能力。,1、预制桩：预制桩是指预先制成桩，利用打桩设备打入地基的各种桩。,工厂生产、现场吊桩,1、预制桩,柴油锤打桩,2、灌注桩(1)沉管灌注桩;(2)泥浆护壁成孔灌注桩;(3)干作业钻孔灌注桩;(4)人工挖孔灌注桩等。,沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩,桩靴,
7、钢套管,沉管灌注桩,沉管灌注桩,放置钢筋笼,钢筋绑扎完毕，超声波安装完毕,砼浇筑,桩基检测开展超声波检测,浇筑完成后的桩,桩头混凝土取样,炸药包防放入孔底，浇第一次混凝土，30分钟后爆破，再浇第二次混凝土。,3、爆扩桩,（2）沉井基础,沉井是一种四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。通常用钢筋混凝土制成。它通过从井孔内挖土，借助自身重量克服井壁摩阻力下沉至设计标高，再经混凝土封底并填塞井孔，便可成为桥梁墩台或其他结构物的基础。沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，施工工艺也不复杂。沉井由刀脚、井筒、内隔墙、封底、顶盖等组成。,优点：(1)埋深大；(2)整体性好；(
8、3)承载力高；(4)对邻近建筑物影响小；(5)充分利用地下空间等特点；(6)施工时具有挡水或挡土等作用；缺点：施工工期较长，沉井下沉遇障或遇流砂等都会给施工带来困难。通常用于粘性土和较粗的沙土中，土层中有块石或其他障碍物时很难施工,1、单孔沉井：平面形状有、圆形、正方形、椭圆形、矩形等。2、单排孔沉井：一排井孔，平面形状有矩形，长圆形，井孔之间有隔墙。3、多排孔沉井：整个沉井被许多纵横隔墙隔成多排井孔。,按断面形状分为：,沉井平面布置形式,四、人工地基,当遇到天然软弱土层（如淤泥、冲填土及其它软弱土层）不能承受建筑物的荷载时，需要用人工加固的方法提高土层的承载力，这种地基称为人工地基（软基础处
9、理）。或虽然土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，需要对土层进行加固。地基加固原理：将土质由松变实，将土的含水量由高变低。,软土地基处理方法(1)排水固结法;(2)压密（挤密）法;(3)置换法;(4)灌浆法；(5)深层搅拌法等。,4.1 排水固结法,由排水系统和加压系统组成。排出土中孔隙水，固结，增加强度。排水系统-设置竖向排水体，如普通沙井，袋装沙井等。加压系统-堆载法，真空法等。,（1）砂井,在地基中打入桩管，然后边拔管边灌入砂子，在地基中形成密实砂柱体。主要作用为加速饱和软弱土地基的排水固结，使沉降及早完成和稳定，同时可提高地基的抗剪强度和承载力。砂井的特点是机具
10、常规，操作工艺简单，场地干净，可节省水泥、钢材，可就地取材，加速进度，降低工程费用。,（2）砂井堆载预压法,砂井堆载预压地基：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，在砂垫层上部压载以增加土中附加应力，使土体中孔隙水较快地通过砂井、砂垫层排出，从而加速土体固结，使地基得到加固。特点：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、工艺简单，可缩短施工期限，降低造价。,（3）袋装砂井预压法,袋装砂井预压地基：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
11、柱形砂袋，最后拔起井管将砂袋充填在孔中形成砂井，在砂井顶面铺设排水砂垫层，组成垂直和水平排水通道，然后在上部堆载预压，使土中孔隙水迅速排除，从而使地基得到加固。特点：能保证砂井的连续性，不易混入泥砂，打设设备实现了轻型化，比较适应在软弱地基上施工；采用小截面砂井，用砂量大为减少；施工速度快，可降低工程造价，每1m3袋装砂井费用仅为普通砂井的50%左右。,（4）塑料排水板堆载预压法,塑料排水板堆载预压：将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面堆载预压（或真空预压），土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升逸出地面，从而可加速软土地基的沉降过程，使地基得到压密。特点：
12、板单孔过水面积大，排水畅通；质量轻，强度高，耐久性好；用机械埋设，效率高；特别用于大面积超软弱地基土上进行机械化施工，可缩短地基加固周期，加固效果与袋装砂井相同，承载力可提高70100%，经100d，固结度可达到80%，加固费用比袋装砂井节省10%左右。,软基处理塑料排水板,（5）真空预压法,真空预压地基：以大气压力作为预压载荷，先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封好与大气隔绝，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
13、结。特点：不需要大量堆载，可省去加载和卸载工序，节省大量原材料、能源和运输能力，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；所用设备和施工工艺比较简单，便于大面积使用；无噪声、无振动、无污染；工期比一般堆载预压可缩短2/3，比一般堆载预压降低造价1/3。,软土地基处理试验区上铺设密封膜。,码头后方陆域软基处理真空预压现场,4.2 压密（挤密）法,（1）表面压实法,法国L梅纳（Menard）1969年首创的一种地基加固方法。是利用起重机械将夯锤提升一定高度，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（表层），从而使地基得到加固。夯击后的地基承载
14、力可提高25倍，压缩性可降低200500，影响深度在10m以上。,（2）强夯法,强夯法与重锤夯实法的区别：强夯法属于高能量夯击，是用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度，降低其压缩性。优点：地基经强夯加固后，承载能力可以提高2-5倍，压缩性可降低200-1000%。是一种效果好、速度快、节省材料、施工简便的地基加固方法。缺点：是施工时噪音和振动很大，离建筑物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。,强夯地基,上海洋山港围区基础处理-低能量强夯法施工现场。,(3)振冲挤密法,依靠振冲器的强大振动使饱和砂层发生液化，颗粒重新
15、排列，孔隙比减小，另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压加密。,先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌人砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。适用于松软饱和地基，其原理就是挤密土壤，排水固结，以提高地基的承载力。,(4)挤密桩,当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。,4.3 置换法,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。灰土具有一定的强度、水稳定性和抗
16、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。,（1）灰土垫层地基,砂垫层地基是用夯（压）实的砂或砂石垫层替换基础下部一定厚度的软土层，以起到提高基础下地基承载力，减少沉降，加速软土层的排水固结作用。适用处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜用于加固湿陷黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。,（2）砂和砂石垫层地基,“爆破挤淤”方法清除海底淤泥，然后抛填石料进行海底软基处理。,（3）爆破挤淤,4.4 灌浆法,利用高压射流切削土壤，旋喷浆液（水泥浆、水玻璃、丙凝等），搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。用气压，液压或电化学原理，把某些能
17、固化的液体注入裂隙或孔隙，改善地基的物理力学性质。用途防渗、堵漏、加固、纠正结构偏斜。灌浆材料-粒状浆材，化学浆材。,旋喷桩：利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，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凝固，形成具有一定强度(0.58.0MPa）的圆柱固结体(即旋喷桩),从而使地基得到加固。特点：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大810倍的大直径固结体，可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工噪声低，振动小；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便，速度快，成本低等。,（2）
18、旋喷桩,喷粉桩：采用喷粉桩机成孔，运用喷粉桩机借助压缩空气将粉体（水泥或石灰粉）输送到桩头，并以雾状喷入加固地基的土层中，并借钻头的叶片旋转，加以搅拌，使其充分混合，形成水泥（或石灰）土桩体，与原地基构成复合地基。特点：加固改良地基，提高地基承载力（23倍）和水稳性，减少沉降量（1/32/3），加快沉降速率，不需向地基土中注入附加水分；喷粉采用密封，对环境无污染，施工无振动、无噪音，对周围环境无不良影响；施工机具设备较简单，安全可靠，施工操作简便，成桩效率高（每台喷粉机为50根/d），可就地取材，费用较低，比采用混凝土灌注桩地基处理费用降低70%，工期仅为原来的1/3。,（3）喷粉桩,1）柱体对位 2）下钻 3）钻进结束 4）提升喷粉 5）提升结束桩形成体,深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特定的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土与固化剂强制搅拌，利用软土与固化剂之间产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。,4.5 深层搅拌法,深层搅拌法的施工主要可分为定位、预搅下沉、制备水泥浆、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌、清洗等几个步骤,谢谢！,
