水利工程施工教学课件：第二节 地基处理（一）.ppt

1、第二节第二节 地基处理地基处理 比萨比萨 斜塔斜塔 地基质量问题地基质量问题 地基性能的要求：地基性能的要求： 具有足够的强度；具有足够的强度； 具有足够的整体性和均一性；具有足够的整体性和均一性； 具有足够的耐久性；具有足够的耐久性； 具有足够的抗渗性。具有足够的抗渗性。 地基如不能满足上述要求，采取加固地基如不能满足上述要求，采取加固 处理措施。处理措施。 软土地基的处理方法一般有置换法、软土地基的处理方法一般有置换法、 排水法、挤实法、固结法、桩基、沉井、排水法、挤实法、固结法、桩基、沉井、 地下连续墙等。地下连续墙等。 岩基有：灌浆、锚固、地下连续墙等。岩基有：灌浆、锚固、地下连续墙等

2、。 一、置换法一、置换法 置换法：用粗砂、砾石、灰土、石屑、置换法：用粗砂、砾石、灰土、石屑、 煤渣以及经检验合格的工业废料等置换软弱煤渣以及经检验合格的工业废料等置换软弱 土层。置换的垫层起土壤应力扩散层的作用，土层。置换的垫层起土壤应力扩散层的作用， 以减少垫层下土层所承受的压力和基础的沉以减少垫层下土层所承受的压力和基础的沉 降量，同时，加速了周围软弱土层的固结。降量，同时，加速了周围软弱土层的固结。 换上的土料要分层夯实。换上的土料要分层夯实。 置换的方法有：置换的方法有： 1）挖除置换法：直接挖除软弱土层，）挖除置换法：直接挖除软弱土层， 换以好的土料压实，置换的厚度为换以好的土料压

3、实，置换的厚度为23m 以内时，较为经济；以内时，较为经济； 堆土 软 弱 层 置换部分 2）强制挤出置换法：直接在软弱土基上）强制挤出置换法：直接在软弱土基上 填充好的置换材料，在其荷重作用下，软弱填充好的置换材料，在其荷重作用下，软弱 土层发生滑动破坏，使软弱土有控制地向指土层发生滑动破坏，使软弱土有控制地向指 定方向流动。适用软土层较薄及大规模的置定方向流动。适用软土层较薄及大规模的置 换场合，如施工用道路等。换场合，如施工用道路等。 置换好土 软弱层 原地基面 挤出部分 砂砾层砂砾层 软弱层 二、排水法二、排水法 1、水平排水法（砂垫层法）、水平排水法（砂垫层法） 在软基的表面铺一层在

4、软基的表面铺一层0.51.0m的粗砂的粗砂 或有级配的砂砾石层作为排水通道，在垫或有级配的砂砾石层作为排水通道，在垫 层上堆土或加其他荷载、大气压加载（设层上堆土或加其他荷载、大气压加载（设 排水管，铺不透气薄膜，抽气），加速土排水管，铺不透气薄膜，抽气），加速土 体的固结。体的固结。 软弱层 软弱层 镇压层 堆土 L L 堆土最终下层线 滑动面 2、垂直排水加压载的方法、垂直排水加压载的方法 1）采用垂直排水井（砂井直径）采用垂直排水井（砂井直径20100cm， 间距一般为间距一般为1.02.5m）是加速固结的一个有效）是加速固结的一个有效 方法。方法。 软地基处理砂井法施工的程序是：软地基

5、处理砂井法施工的程序是： （1）铺砂垫层；（）铺砂垫层；（2）砂井成型（成孔、灌）砂井成型（成孔、灌 砂）；（砂）；（3）压载施工。）压载施工。 排水系统 加压系统 丹尼尔丹尼尔.莫兰莫兰（Daniel.E.Moran）最早（最早（1925年）将垂直砂井用年）将垂直砂井用 于土的深层加固，于土的深层加固，1926年获得专利。年获得专利。 Sand Drains 砂井长度：砂井长度：根据现场各种因素定。（土层厚、有无透水层、根据现场各种因素定。（土层厚、有无透水层、 压缩层厚度、承压水、稳定控制、沉降控制量等）一般压缩层厚度、承压水、稳定控制、沉降控制量等）一般 1025m。 排水固结法的应用范

6、围排水固结法的应用范围 用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。 按照使用目的可以解决两个问题 沉降问题 稳定问题 2）塑料多孔排水板：实质是以一种特制）塑料多孔排水板：实质是以一种特制 多孔板来代替砂井的方法，其原理和排水砂井多孔板来代替砂井的方法，其原理和排水砂井 相同，其施工速度为砂井的相同，其施工速度为砂井的3倍，费用仅为砂井倍，费用仅为砂井 的一半左右。塑料板是用聚氯乙烯（的一半左右。塑料板是用聚氯乙烯（PVC）等）等 高分子材料制成，厚高分子材料制成，厚1.82.2mm，宽为，宽为 100mm，由特制的插板机插入土中。，由特制的插板机插入土中。 三、挤实法三、挤实法 为了加快土壤固结

7、，可采用打砂桩或石灰为了加快土壤固结，可采用打砂桩或石灰 桩，它不仅能加快土壤固结，同时通过挤压桩，它不仅能加快土壤固结，同时通过挤压 可提高基础土壤的密实度。可提高基础土壤的密实度。 对砂填料而言，还起排水砂井的作用，对砂填料而言，还起排水砂井的作用， 对生石灰填料而言，还起化学加固作用，当对生石灰填料而言，还起化学加固作用，当 填料压入粘性土地基中，尚可起复合地基作填料压入粘性土地基中，尚可起复合地基作 用。用。 施工方法：施工方法： 1、振动水冲法：振冲造孔，以砂砾和碎、振动水冲法：振冲造孔，以砂砾和碎 石回填（主要设备：振冲器）；石回填（主要设备：振冲器）； 2、振动挤实法：是将钢套管

8、打至预定深、振动挤实法：是将钢套管打至预定深 度，灌砂，一面上提套管使砂子排到孔中，一度，灌砂，一面上提套管使砂子排到孔中，一 面振动套管，将砂子振实并挤压到四周土壤中，面振动套管，将砂子振实并挤压到四周土壤中， 形成砂桩；形成砂桩； 3、强力夯实法；、强力夯实法； 4、用木桩打入，深、用木桩打入，深1.52.0m，间距，间距 0.51.0m，再灌砂，成桩。，再灌砂，成桩。 四、水泥搅拌桩四、水泥搅拌桩 固结法是在土粒之间注以某些胶凝材料，固结法是在土粒之间注以某些胶凝材料， 利用这些材料水化产物的粘结性能改变土壤的利用这些材料水化产物的粘结性能改变土壤的 构造，以提高土壤的承载力。构造，以提

9、高土壤的承载力。 胶凝材料常用水泥。按施工方法不同可胶凝材料常用水泥。按施工方法不同可 分为粉喷和浆喷，水泥掺入量一般为分为粉喷和浆喷，水泥掺入量一般为1020%， 土体经水泥搅拌后形成复合地基土体经水泥搅拌后形成复合地基水泥土。其水泥土。其 抗压强度为抗压强度为0.34.0MPa，比天然地基的抗压，比天然地基的抗压 强度提高强度提高10100倍。倍。 （1）水泥搅拌桩施工工艺流程）水泥搅拌桩施工工艺流程 单头深层搅拌桩机单头深层搅拌桩机 多头深层搅拌桩机多头深层搅拌桩机 （2） 水泥搅拌桩施工质量控制水泥搅拌桩施工质量控制 预先控制：组织技术工人学习有关技术预先控制：组织技术工人学习有关技术

10、 规范；进行技术交底。规范；进行技术交底。 过程控制：明确专人负责现场施工记录过程控制：明确专人负责现场施工记录 和各工序间的协调，确保按施工方案实施。明和各工序间的协调，确保按施工方案实施。明 确质检人员跟班旁站，抽查和监督施工质量。确质检人员跟班旁站，抽查和监督施工质量。 操作质量控制：操作质量控制： a、在桩架上，用明显标记标明每米刻度、在桩架上，用明显标记标明每米刻度 和达到相应桩长的终止位置。和达到相应桩长的终止位置。 b、预搅：软土应完全预切碎，以利于水、预搅：软土应完全预切碎，以利于水 泥浆均匀搅拌。泥浆均匀搅拌。 c、按经计算确定的每根桩所需水泥量和、按经计算确定的每根桩所需水

11、泥量和 水量配制水泥浆。水量配制水泥浆。 d、水泥浆不离析。、水泥浆不离析。 e、压浆阶段不允许发生断浆现象。、压浆阶段不允许发生断浆现象。 f、保证垂直度。、保证垂直度。 五、桩基础五、桩基础 桩基桩基是将其上部结构传来的荷重传递到地是将其上部结构传来的荷重传递到地 层深处的持力层，以增大天然地基的承载力，层深处的持力层，以增大天然地基的承载力， 减少沉降量，使地基稳定的目的。减少沉降量，使地基稳定的目的。 一）桩的分类一）桩的分类 按材料来分：砂桩、钢筋混凝土预制桩、按材料来分：砂桩、钢筋混凝土预制桩、 预应力钢筋混凝土桩、钢板桩等。预应力钢筋混凝土桩、钢板桩等。 按施工方法分：按施工方法

12、分： 种类很多，如打入法、静力压桩法、水种类很多，如打入法、静力压桩法、水 冲法、灌注桩。冲法、灌注桩。 按受力来分：按受力来分： 摩擦桩与端承桩。摩擦桩与端承桩。 二）桩的打设二）桩的打设 打入桩是靠各种打桩机的桩锤或其它撞打入桩是靠各种打桩机的桩锤或其它撞 击部分到桩顶所产生的冲击能而将桩沉入土击部分到桩顶所产生的冲击能而将桩沉入土 中的一种沉桩方法，打桩是一种关键施工过中的一种沉桩方法，打桩是一种关键施工过 程。程。 一般打入桩，桩尖不大于一般打入桩，桩尖不大于0.6m，入土深，入土深 度不超过度不超过40m。 （一）打桩的机械及其选择（一）打桩的机械及其选择 打桩用的机械设备主要包括桩

13、锤、桩架及打桩用的机械设备主要包括桩锤、桩架及 动力装置三部分。动力装置三部分。 （二）打桩前的准备工作（二）打桩前的准备工作 1、控制网布置、控制网布置 2、确定桩位和打桩顺序、确定桩位和打桩顺序 打桩的顺序，以自中央向边沿打设和分段打桩的顺序，以自中央向边沿打设和分段 打设为最好。如桩距小于打设为最好。如桩距小于4倍桩径，为避免相倍桩径，为避免相 互发生影响，采取跳打的方式。如同一工程中互发生影响，采取跳打的方式。如同一工程中 桩基埋设的标高不同，或桩的规格不同时，打桩基埋设的标高不同，或桩的规格不同时，打 桩的顺序还应遵循先深后浅，先长后短，先大桩的顺序还应遵循先深后浅，先长后短，先大

14、后小的原则。后小的原则。 3、设置标尺和水准点。、设置标尺和水准点。 4、垫木、桩帽。、垫木、桩帽。 （三）打桩施工步骤（三）打桩施工步骤 1、准备工作：包括桩的预制、吊位；、准备工作：包括桩的预制、吊位； 2、桩架就位：依据控制网定位，一般新、桩架就位：依据控制网定位，一般新 人准备两个桩架流水作业；人准备两个桩架流水作业； 3、定锤吊桩：桩锤、桩帽、桩身中心线、定锤吊桩：桩锤、桩帽、桩身中心线 在同一轴线上，尽量避免偏心；在同一轴线上，尽量避免偏心； 4、桩的施打、桩的施打重锤低击，低提重打；重锤低击，低提重打； 5、控制。、控制。 （四）打桩过程应注意事项（四）打桩过程应注意事项 1、选

15、择合理的打桩顺序；、选择合理的打桩顺序； 2、打桩前进行全面检查；、打桩前进行全面检查； 3、桩开始打入时，应轻击慢打，每次的、桩开始打入时，应轻击慢打，每次的 锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤锤击能不宜过大，随着桩的打入，逐渐增大锤 击的冲击能量；击的冲击能量； 4、一经开打中途最好不要停止；、一经开打中途最好不要停止； 5、做好记录，观察打桩过程是否正常。、做好记录，观察打桩过程是否正常。 三）预应力高强混凝土管桩三）预应力高强混凝土管桩 1、 PHC桩的制作和运输桩的制作和运输 一般委托具有专业资质的管桩厂进行制作，一般委托具有专业资质的管桩厂进行制作， 管桩混凝土达到设计强度，

16、质量检验合格，即管桩混凝土达到设计强度，质量检验合格，即 可出厂运送至施工现场。管桩吊运采用装用的可出厂运送至施工现场。管桩吊运采用装用的 U型卡具，装车后，用钢丝绳固定，并用手动型卡具，装车后，用钢丝绳固定，并用手动 葫芦将钢丝绳张紧，同时设置防止滚动的楔形葫芦将钢丝绳张紧，同时设置防止滚动的楔形 块。现场堆放选择坚实的场地，底部设置木楞，块。现场堆放选择坚实的场地，底部设置木楞， 堆高不等超过堆高不等超过3层。层。 2、管桩的打设、管桩的打设 打桩打桩 送桩杆送桩杆 四）钻孔灌注桩四）钻孔灌注桩 原理：用成孔机械成孔，然后用泥浆护原理：用成孔机械成孔，然后用泥浆护 壁，使孔壁不坍塌，再用清

17、水稀释泥浆，清壁，使孔壁不坍塌，再用清水稀释泥浆，清 孔，最后下钢筋笼，浇筑水下混凝土，再凿孔，最后下钢筋笼，浇筑水下混凝土，再凿 桩头即成。桩头即成。 桩孔成型方法有干作业成孔和泥浆护壁成桩孔成型方法有干作业成孔和泥浆护壁成 孔两种。孔两种。 泥浆护壁成孔灌注桩施工程序如下：泥浆护壁成孔灌注桩施工程序如下： （一）准备工作（一）准备工作 1、准备场地：场地平整，安装施工平台。、准备场地：场地平整，安装施工平台。 2、埋置护筒：其作用：、埋置护筒：其作用：1）固定桩位，并）固定桩位，并 作钻孔导向；作钻孔导向； 2）保护孔口，防止孔口土层坍）保护孔口，防止孔口土层坍 塌；塌；3）隔离孔内外表层

18、水，并保持钻孔内水）隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水 位高出施工水位以稳固孔壁。位高出施工水位以稳固孔壁。 振设护筒振设护筒 海上安设护筒海上安设护筒 3、制备泥浆、制备泥浆 作用：作用：在孔内产生较大的静水压力，在孔内产生较大的静水压力， 可防止坍孔；可防止坍孔；泥浆向孔外土层渗透，在钻进泥浆向孔外土层渗透，在钻进 过程中，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作过程中，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作 用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位；用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位； 泥浆比重大，具有挟带钻渣作用。泥浆比重大，具有挟带钻渣作用。 泥浆的稠度应适当。泥浆的稠度应适当。 4、安装钻机

19、或钻架、安装钻机或钻架 （二）钻机成孔（二）钻机成孔 1旋转钻进成孔，利用钻具的旋转切削旋转钻进成孔，利用钻具的旋转切削 土体钻进，并在钻进的同时常采用循环泥浆土体钻进，并在钻进的同时常采用循环泥浆 方法护壁排渣，继续钻进成孔。方法护壁排渣，继续钻进成孔。 1）分类：按泥浆循环程序不同分为正循）分类：按泥浆循环程序不同分为正循 环、反循环两种。环、反循环两种。 2）适用范围：适用于较细、软的土层，）适用范围：适用于较细、软的土层， 如各种塑性状态的粘性土、砂土、夹少量粒如各种塑性状态的粘性土、砂土、夹少量粒 径小于径小于100200mm的砂卵石土层。在软岩的砂卵石土层。在软岩 中也曾使用。中也

20、曾使用。 3）注意事项）注意事项 成孔的关键为钻进速度及泥浆比重，保成孔的关键为钻进速度及泥浆比重，保 证不坍孔；另外，不要造成孔形扭歪或孔斜。证不坍孔；另外，不要造成孔形扭歪或孔斜。 A、在钻孔过程中，始终要保持孔内外既、在钻孔过程中，始终要保持孔内外既 定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作 用，防止坍孔。用，防止坍孔。 B、在钻孔过程中，应根据土质等情况控、在钻孔过程中，应根据土质等情况控 制钻进速度，调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻制钻进速度，调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻 孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生，孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发

21、生， 泥浆稠度随孔深而加大，泥浆稠度随孔深而加大，1.051.11.21.3， 但最大不超过但最大不超过1.6，注意钻杆钻进的抖动情况。，注意钻杆钻进的抖动情况。 C、钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻、钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻 以避免塌孔，若坍孔严重应回填重钻。以避免塌孔，若坍孔严重应回填重钻。 D、钻孔过程应加强对桩位，成孔情、钻孔过程应加强对桩位，成孔情 况的检查工作，终孔时应对桩位、孔径、况的检查工作，终孔时应对桩位、孔径、 形状、深度（超深形状、深度（超深0.30.5m）、倾斜度）、倾斜度 及孔底土质等情况进行检查，合格后进及孔底土质等情况进行检查，合格后进 行清孔。行清孔。 其他成孔

22、方法其他成孔方法 探孔器探孔器 （三）清孔（三）清孔 1、清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和、清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和 泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土的质量，保证泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土的质量，保证 桩的承载力。桩的承载力。 2、清孔的方法有：换浆清孔、掏渣清孔、清孔的方法有：换浆清孔、掏渣清孔、 抽浆清孔。抽浆清孔。 3、清孔要求：清孔一要降低泥浆浓度至、清孔要求：清孔一要降低泥浆浓度至 规范要求，二要清孔前后的孔底沉积物不超过规范要求，二要清孔前后的孔底沉积物不超过 规定厚度。规定厚度。 （四）下钢筋笼（四）下钢筋笼 1、预先焊成钢筋骨架；、预先焊成钢筋骨架； 2、整体或分段吊孔就

23、位。、整体或分段吊孔就位。 下笼时间与清孔结束最好不超过下笼时间与清孔结束最好不超过3小时，小时， 下钢筋笼的注意问题：下钢筋笼的注意问题：1）不能碰到孔壁；）不能碰到孔壁；2） 控制保护层，钢筋笼外侧用水泥砂浆块控制钢控制保护层，钢筋笼外侧用水泥砂浆块控制钢 筋保护厚度。筋保护厚度。 控制钢筋混凝土保护层的砂浆块控制钢筋混凝土保护层的砂浆块 （五）灌注水下混凝土（五）灌注水下混凝土 1、目前，我国多采用直升导管法灌注、目前，我国多采用直升导管法灌注 水下混凝土。水下混凝土。 2、对混凝土材料要求：、对混凝土材料要求： 坍落度在坍落度在1822cm范围内，每范围内，每m3混凝土混凝土 水泥用量

24、不少于水泥用量不少于350kg，水灰比宜用，水灰比宜用0.50.6， 并可适当提高含砂率，使混凝土有较好和易性。并可适当提高含砂率，使混凝土有较好和易性。 为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜粒径为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜粒径5 30mm，最大粒径不应超过，最大粒径不应超过40mm。 3、注意事项：、注意事项： （1）为保证混凝土质量，防止出现泥浆夹层，下）为保证混凝土质量，防止出现泥浆夹层，下 料导管口应始终埋在混凝土内至少料导管口应始终埋在混凝土内至少1m深度，另为加深度，另为加 强密实，也可采用翻插的方式，将导管提起强密实，也可采用翻插的方式，将导管提起0.5m， 再插下再插下0.3m

25、，使桩的承载力增强。，使桩的承载力增强。 （2）混凝土拌合必须均匀，尽可能缩短运距和减）混凝土拌合必须均匀，尽可能缩短运距和减 小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。 （3）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成。）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成。 （4）混凝土面高程应高出桩顶设计高程至少）混凝土面高程应高出桩顶设计高程至少 500mm，以便凿除，确保桩顶的质量，灌注桩的实，以便凿除，确保桩顶的质量，灌注桩的实 际浇筑混凝土量不少于计算体积。际浇筑混凝土量不少于计算体积。 （六）凿桩头（六）凿桩头 与水接触，强度差，需凿去与水接触，强度差，需凿去0.30.5m。 灌注桩的质量检测有如下几种检测方法：灌注桩的质量检测有如下几种检测方法： 1、每根桩必须留取不少于一组试块，当配合比、每根桩必须留取不少于一组试块，当配合比 有变化时，应留试块检验。有变化时，应留试块检验。 2、采用低应变动力法对所有灌注桩进行桩身的、采用低应变动力法对所有灌注桩进行桩身的 完整性检测完整性检测 3、采用静载荷试验检测单桩竖向承载力的桩数、采用静载荷试验检测单桩竖向承载力的桩数 应不少于总桩数的应不少于总桩数的1，其允许承载力均符合施工图，其允许承载力均符合施工图 纸规定。纸规定。