建筑施工手册之地基处理

建筑施工手册之地基处理内容摘要：

土还会破坏土体，形成橡皮土，降低强度。 从国内强夯施工现状来看，选用单击夯击能以不超过3000kNm较为经济。 图710 单击夯击能与有效加固深度的关系1碎石土、砂土等；2粉土、粘性土、湿陷性黄土（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711）；对条形基础，夯点可成行布置；对独立柱基础，可按柱网设置采取单点或成组布置，在基础下面必须布置夯点。 图711 夯点布置（a）梅花形布置；（b）方形布置夯击点间距取决于基础布置、加固土层厚度和土质等条件。 加固土层厚、土质差、透水性弱、含水率高的粘性土，夯点间距宜大，如果夯击点太密，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬壳层，影响夯击能向深部传递；加固土层薄、透水性强、含水量低的砂质土，间距宜小些，通常夯击点间距取夯锤直径的3倍，一般第一遍夯击点间距为5~9m，以便夯击能向深部传递，以后各遍夯击点可与第一遍相同，也可适当减小。 对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 （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，完成一个夯击过程叫一遍，单点的夯击遍数加满夯的夯击遍数为整个场地的夯击遍数。 单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足以下条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm；2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。 每夯击点之夯击数一般为3~10击。 夯击遍数应根据地基土的性质确定，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，以加固前几遍之间的松土和被振松的表土层。 为达到减少夯击遍数的目的，应根据地基土的性质适当加大每遍的夯击能，亦即增加每夯点的夯击次数或适当缩小夯点间距，以便在减少夯击遍数的情况下能获得相同的夯击效果。 （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。 对渗透性较差的粘性土不少于3~4周；若无地下水或地下水在5m以下，或为含水量较低的碎石类土，或透水性强的砂性土，可采取只间隔1~2d，或在前一遍夯完后，将土推平，接着随即连续夯击，而不需要间歇。 （6）处理范围强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3，并且不小于3m。 （7）加固影响深度强夯法的有效加固深度H（m）与强夯工艺有密切关系，法国梅那（Menard ）氏曾提出以下公式估算： （76）式中 M——夯锤重（t）；h——落距（m）。 经国内外大量试验研究和工程实测资料表明，采用梅那公式估算有效加固深度将会得到偏大的结果，实际影响有效加固深度的因素很多，除锤重和落距外，与地基土性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及强夯工艺参数（如夯击次数、锤底单位压力等）都有着密切关系，因此国内经大量实测统计分析，建议采用以下修正公式估算，比较接近实际情况： （77）式中 M——夯锤重力（kN）；h——落距（锤底至起夯面距离）（m）；K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，；；~。 5．准备工作（1）熟悉施工图纸，理解设计意图，掌握各项参数，现场实地考察，定位放线。 （2）制定施工方案和确定强夯参数。 （3）选择检验区作强夯试验。 （4）场地整平，修筑机械设备进出场道路，使有足够的净空高度、宽度、路面强度和转弯半径。 填土区应清除表层腐殖土、草根等。 场地整平挖方时，应在强夯范围预留夯沉量需要的土厚。 6．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。 7．施工工艺方法要点（1）做好强夯地基的地质勘察，对不均匀土层适当增多钻孔和原位测试工作，掌握土质情况，作为制定强夯方案和对比夯前、夯后加固效果之用。 必要时进行现场试验性强夯，确定强夯施工的各项参数。 同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。 （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。 地下水位较高时，~（粗）砂或砂砾石、碎石垫层，以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压，或采取降低地下水位后再强夯。 （3）强夯应分段进行，顺序从边缘夯向中央（图712）。 对厂房柱基亦可一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机整平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。 强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。 最后一遍夯完后，再以低能量满夯一遍，如有条件以采用小夯锤夯击为佳。 图712 强夯顺序（4）回填土应控制含水量在最优含水量范围内，如低于最优含水量，可钻孔灌水或洒水浸渗。 （5）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。 坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。 在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。 强夯后，基坑应及时修整，浇筑混凝土垫层封闭。 （6）对于高饱和度的粉土、粘性土和新饱和填土，进行强夯时，很难以控制最后两击的平均夯沉量在规定的范围内，可采取：1）适当将夯击能量降低；2）将夯沉量差适当加大；3）填土采取将原土上的淤泥清除，挖纵横盲沟，以排除土内的水分，同时在原土上铺50cm的砂石混合料，以保证强夯时土内的水分排除，在夯坑内回填块石、碎石或矿渣等粗颗粒材料，进行强夯置换等措施。 通过强夯将坑底软土向四周挤出，使在夯点下形成块（碎）石墩，并与四周软土构成复合地基，一般可取得明显的加固效果。 （7）雨季填土区强夯，应在场地四周设排水沟、截洪沟，防止雨水流入场内；填土应使中间稍高；土料含水率应符合要求；认真分层回填，分层推平、碾压，并使表面保持1%~2%的排水坡度；当班填土当班推平压实；雨后抓紧排除积水，推掉表面稀泥和软土，再碾压；夯后夯坑立即推平、压实，使高于四周。 （8）冬期施工应清除地表的冻土层再强夯，夯击次数要适当增加，如有硬壳层，要适当增加夯次或提高夯击功能。 （9）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。 8．质量控制（1）施工前应检查夯锤重量、尺寸、落锤控制手段、排水设施及被夯地基的土质。 （2）施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围。 （3）施工结束后，检查被夯地基的强度并进行承载力检验。 检查点数，每一独立基础至少有一点，基槽每20延米有一点，整片地基50~100m2取一点。 强夯后的土体强度随间歇时间的增加而增加，检验强夯效果的测试工作，宜在强夯之后1~4周进行，而不宜在强夯结束后立即进行测试工作，否则测得的强度偏低。 （4）强夯地基质量检验标准如表79所示。 强夯地基质量检验标准 表79项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1地基强度设计要求按规定方法2地基承载力设计要求按规定方法一般项目1夯锤落距mm177。 300钢索设标志2锤重kg177。 100称重3夯击遍数及顺序设计要求计数法4夯点间距mm177。 500用钢尺量5夯击范围（超出基础范围距离）设计要求用钢尺量6前后两遍间歇时间设计要求3 挤密桩地基31 灰土桩地基灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2：8或3：7灰土夯实而成，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。 1．特点及适用范围灰土挤密桩与其他地基处理方法比较，有以下特点：灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性；与换土垫层相比，不需大量开挖回填，可节省土方开挖和回填土方工程量，工期可缩短50%以上；处理深度较大，可达12~15m；可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价2/3；机具简单，施工方便，工效高。 适于加固地下水位以上、天然含水量12%~25%、厚度5~15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。 当地基土含水量大于23%，打管成孔质量不好，且易对邻近已回填的桩体造成破坏，拔管后容易缩颈，遇此情况不宜采用灰土挤密桩。 灰土强度较高，桩身强度大于周围地基土，可以分担较大部分荷载，使桩间土承受的应力减小，而到深度2~4m以下则与土桩地基相似。 一般情况下，如为了消除地基湿陷性或提高地基的承载力或水稳性，降低压缩性，宜选用灰土桩。 2．桩的构造和布置（1）桩孔直径根据工程量、挤密效果、施工设备、成孔方法及经济等情况而定，一般选用300~600mm。 （2）桩长根据土质情况、桩处理地基的深度、工程要求和成孔设备等因素确定，一般为5~15m。 （3）桩距和排距桩孔一般按等边三角形布置，其间距和排距由设计确定。 （4）处理宽度处理地基的宽度一般大于基础的宽度，由设计确定。 （5）地基的承载力和压缩模量灰土挤密桩处理地基的承载力标准值，应由设计通过原位测试或结合当地经验确定。 灰土挤密桩地基的压缩模量应通过试验或结合本地经验确定。 3．机具设备及材料要求（1）成孔设备，亦可采用冲击钻机或洛阳铲成孔。 （2）夯实机具常用夯实机具有偏心轮夹杆式夯实机和卷扬机提升式夯实机两种，后者工程中应用较多。 夯锤用铸钢制成，重量一般选用100~300kg，其竖向投影面积的静压力不小于20kPa。 夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100~150mm，以便填料顺利通过夯锤4周。 夯锤形状下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上段成弧形。 （3）桩孔内的填料桩孔内的填料应根据工程要求或处理地基的目的确定。 土料、石灰质量要求和工艺要求、含水量控制等同灰土垫层。 夯实质量应用压实系数λc控制。 4．施工工艺方法要点（1）施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。 （2）桩施工一般采取先将基坑挖好，预留20~30cm土层，然后在坑内施工灰土桩。 桩的成孔方法可根据现场机具条件选用沉管（振动、锤击）法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等。 沉管法是用打桩机将与桩孔同直径的钢管打入土中，使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。 桩管顶设桩帽，下端作成锥形约成60176。 角，桩尖可以上下活动（图713），以利空气流动，可减少拔管时的阻力，避免坍孔。 成孔后应及时拔出桩管，不应在土中搁置时间过长。 成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜加水增湿至最优含水量。 本法简单易行，孔壁光滑平整，挤密效果好，应用最广。 但处理深度受桩架限制，一般不超过8m。 爆扩法系用钢钎打人土中形成直径25~40mm孔或用洛阳铲打成直径60~80mm孔，然后在孔中装人条形炸药卷和2~3个雷管，爆扩成直径20~45cm。 本法工艺简单，但孔径不易控制。 冲击法是使用冲击钻钻孔，~~，反复冲击成孔，用泥浆护壁，直径可达50~60cm，深度可达15m以上，适于处理湿陷性较大的土层。 图713 桩管构造1φ275mm无缝钢管；2φ300mm10mm无缝钢管；3活动桩尖；410mm厚封头板（设φ300mm排气孔）；5φ45mm管焊于桩管内，穿M40螺栓；6重块（3）桩施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1~2孔进行；对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。 成孔后应清底夯实、夯平，夯实次数不少于8击，并立即夯填灰土。 （4）桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为250~400mm,人工夯实用重25kg，带长柄的混凝土锤，机械夯实用偏心轮夹杆或夯实机或卷扬机提升式夯实机（图714），或链条传动摩擦轮提升连续式夯实机，一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。 施打时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。 当采用连续夯实机时，则将灰土用铁锹不间断地下料，每下2锹夯2击，均匀地向桩孔下料、夯实。 桩顶应高出设计标高15cm，挖土时将高出部分铲除。 图714 灰土桩夯实机构造（桩直径350mm）1机架；2铸钢夯锤，重45kg；31t卷扬机；4桩孔（5）若孔底出现饱和软弱土层时，可加大成孔间距，以防由于振动而造成已打好的桩孔内挤塞；当孔底有地下水流入时，可采用井点降水后再回填填料或向桩孔内填入一定数量的干砖渣和石灰，经夯实后再分层填入填料。 5．质量控制（1）施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等进行检查。 （2）施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等进行检查。 （3）施工结束后应对成桩的质量及地基承载力进行检验。 （4）灰土挤密桩地基质量检验标准如表710所示。 灰土挤密桩地垂质量检验标准 表710项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩体及桩间土干密度设计要求现场取样检查2桩长mm＋500－0测桩管长度或垂球测孔深3地基承载力设计要求按规定的方法4桩径mm－20尺量一般项目1土料有机质含量%≤5试验室焙烧法2石灰粒径mm≤5筛分法3桩位偏。