第 2 章 地基与基础工程

第2章 地基与基础工程 主要学习内容： 地基加固原理和加固方案； 预制桩种类、施工工艺及质量保证措施； 灌注桩种类、施工工艺及质量保证措施； 地连墙施工要点；

第2 章地基与基础工程 2.1 地基加固处理 2.2 桩基础 2.3 地下连续墙施工 2.4 逆作法施工简介

第一节 地基加固处理 (挖、填、换、夯、压、挤、拌） 第二节 桩基础 第三节 地下连续墙 第四节 沉井 预制桩：锤击、振动、静压 第一节 地基加固处理 (挖、填、换、夯、压、挤、拌） 第二节 桩基础 第三节 地下连续墙 第四节 沉井 预制桩：锤击、振动、静压 灌注桩：钻孔、沉管、人工、爆扩

2.1 地基加固处理 1、地基加固处理原理 途径： 1）增加地基土密实度； 2）降低地基土的含水量； 2.1 地基加固处理 1、地基加固处理原理 目的：提高承载力,增加稳定性,减少基础埋深 途径： 1）增加地基土密实度； 2）降低地基土的含水量；

三合土：石灰：沙（或黏土）：碎砖（碎石） = 1：2：4 ~ 1：3：6 分层填夯 2、地基加固方法 （1）软土层不厚采用“挖” （2）软土层很厚,大面积处理可用“填” （3）较厚软土层,局部处理可用“换” 置换材料: 砂、石；三合土；灰土 换土厚度: 0.5~3m （4）粘土、填土、湿陷性黄土可用“夯” 三合土：石灰：沙（或黏土）：碎砖（碎石） = 1：2：4 ~ 1：3：6 分层填夯

（5）软土、冲填土可用“压” 加载预压 砂井堆载预压 降水预压 预压堆载 砂垫层 软土 砂桩 不透水层

砂井堆载预压： 在含饱和水的软黏土中，采用砂井预压。土中空隙水不断通过砂井上升至砂垫层排出地表。从而在建筑物施工之前，地基土大部分排水固结，减少了建筑物沉降，提高了地基稳定性。

施工要点： 1）用打桩机将钢管打入土中，管中灌砂，拔出钢管。 2）砂井200~500mm,间距6~8倍直径。深度可穿过 软弱土层或视情况而定。 3）加荷物可用土、砂、石、水。 最终荷载：100% ~120% 的设计标准荷载。 4）分期分级加载，严格控制加荷速度。 每天地面沉降≯20mm。 5）加荷预压时间，一般6个月，最短不得少于3个月。

降水加载法： 在软土地基周围设井点，降低水位，地基土失去浮力，相当于增加了自重压力。一级轻型井点（水位降低6m)相当于4.5m 堆土高度，如不能满足可采用二级轻型井点或另加外荷。 沉降超过20mm/天，应立即停止加荷，如仍超过上值，应减荷，待稳定后再加。

（6）松软饱和土层可用“挤” 钢管打入土中，将管拔出后，在桩孔中回填砂石、素土或3：7灰土，夯实而成。挤密土壤、排水固结。 D 0.866D D= 2.5~ 3d

SJB-1 喷浆管 搅拌轴 搅拌头 （7）软粘土可用“拌” 1）水泥搅拌桩 特点： 加固地基， 提高承载力。 可起护坡， 止水帷幕的作用。

施工工艺： 桩机就位 切土下沉 SJB-1 喷浆，搅拌，上升 喷浆管 重复下沉 搅拌轴 喷浆、搅拌、提升 形成8字形加固桩体 搅拌头 →重复下沉 → 喷浆、搅拌、提升 →形成8字形加固桩体 喷浆、搅拌、提升 形成8字形加固桩体

技术参数： 灰浆泵压力： 1.47Mpa 水泥掺量：加固土体的7 ~15% (120~250kg/m³桩体） 地基承载力：0.8Mpa SJB-1 喷浆管 搅拌轴 搅拌头 动画演示

2）旋喷法 (旋喷地基) 高压泵 钻机 施工工艺： 旋喷射水沉管 边喷浆，边提升 形成水泥-土混合体的桩柱

单管：喷射高压浆液 成桩直径 0.3 ~ 0.8m。 二重管：内管喷浆， 外管喷高压气。 三重管：内管喷浆， 设备： 旋喷管 中管喷高压水 ， 外管喷高压气 ， 成桩直径 1 ~ 2m。 动画演示

技术参数： 水泥浆用量 300kg m 桩体 桩体强度达 0.5 ~ 8 Mpa 成桩深度一般为20m， 最大达40m。 水泥浆w/c 1~ 1.5。 喷浆压力 3 ~5Mpa； 喷水压力 30Mpa。 3

3、地基加固与结构形式结合的方案 （1）改变建筑体形，简化建筑平面 （2）调整荷载差异

（3）合理设置沉降缝 从地基考虑： 设在土层不同的交接处 从建筑结构考虑： 荷载、高度差异处 建筑平面转折处 结构、基础类型不同处 分期施工交界处 过长建筑物的适当部位

（4）采用轻型结构、柔性结构 （5）加强房屋整体刚度 （6）对大偏心荷载可作基础移轴处理

（7）合理的施工方案 重量大、高度高的部位先施工； 软土地基上慢施工

第2 章地基与基础工程 2.1 地基加固处理 2.2 桩基础工程 2.3 地下连续墙施工 2.4 逆作法施工简介

2.2桩基础工程 桩的分类 ： 1、按桩的受力状态划分： 　 端承桩、摩擦桩 2、按制桩方法划分： 预制桩、灌注桩

3、按桩轴方向划分： 竖直桩、斜桩、叉桩 4、按桩承台的高度划分： 高桩、低桩

英国基础工程标准技术规范把桩分为： 大量挤压桩 少量挤压桩 非挤压桩

2.2.1预制桩施工 有钢筋混凝土桩、钢桩、木桩 2.2.1.1 桩的制作 1、钢筋混凝土桩的断面形式：

2、一般构造 混凝土标号>C30  纵向主筋配筋率1%左右，直径>14  箍筋采用6~8@<200，两端加密，桩顶用三层钢筋网片加强  桩尖设置一根芯棒与主筋相连  桩长<12m(构件厂制作) 或<30m(现场制作)

3、桩的制作方法：  并列法 间隔法 重叠法 翻摸法

4、桩的起吊运输和堆放  砼达设计强度70% 方可起吊； 达100% 方可运输、打桩。  运输平稳，装卸吊点准确  砼达设计强度70% 方可起吊； 达100% 方可运输、打桩。  运输平稳，装卸吊点准确  堆放整齐，<4层. 0.707l 0.293l 0.207l 0.586l

2.2.1.2 打桩前的准备工作 1、设计施工方案(打桩机具、施工方 法、打桩顺序、施工进度、平面布 置、保证质量安全的措施) 2、清除现场的障碍物 3、放线定位 4、设备进场

2.2.1.3 沉桩方法 1、 锤击沉桩 （ 1）沉桩设备  1) 桩架

单动汽锤(36次/分) 双动汽锤(100~200次/分) 落锤 蒸汽锤 液压锤 工作原理： 扫气、喷油→压缩→冲击→爆发→排气→吸气→降落 柴油锤： 2) 桩锤

吸排气口 活塞 曲臂 油泵 气缸 柴油锤工作简图 动画演示

桩 下落→冲击→加压→提升 液压锤工作简图 p t 外壳 液压油 冲击缸体 浮动活塞 氮气 环行驱动油缸 冲击头 用锤子锤钉子用的就是冲量的作用。 冲量= 作用力*作用时间。 动量=mv 动能=（mv²）/2 冲量= p t = ma * t h 下落→冲击→加压→提升 液压锤工作简图

桩 p t 下落→冲击→加压→提升 液压锤工作简图

桩 p t 动量=mv 动能=（mv²）/2 冲量= p t = ma * t 下落→冲击→加压→提升 液压锤工作简图

（2）锤击沉桩工艺 桩机组装就位 吊桩、桩尖入土 扣上桩帽 摘吊勾 轻击数锤 正常施打 按送桩 打至设计标高或规定贯入度 动画演示

桩尖位于坚硬土层，以贯入度为主，桩尖标高作为参考； （3）打桩注意事项： 1) 质量控制标准： a：承载力标准： 桩尖位于坚硬土层，以贯入度为主，桩尖标高作为参考； 桩尖位于软弱土层，以桩尖标高为主，贯入度作为参考。 贯入度：最后十击平均每一击的入土深度。

b：偏差限制： 平面位置: 垂直基础梁<100mm 基础梁下的桩 平行基础梁<150mm

b：偏差限制： 平面位置: 垂直基础梁<100mm 基础梁下的桩 平行基础梁<150mm < 100mm

b：偏差限制： 平面位置: 垂直基础梁<100mm 基础梁下的桩 平行基础梁<150mm < 150mm

平面位置: 1~3根桩 <100mm 群 桩 <1/3 桩径或边长 4~16根桩 中间桩 <1/2 桩径或边长 16根以上的桩基 边桩 <1/3 桩径或边长 垂直度偏差 < 1%；

2) 打桩顺序：  逐排变向  由中间向两边  由中央向四周

桩 偏心轮 2、 振动沉桩 （1）设备：振动锤 （2）沉桩工艺 (与锤击沉桩相似)

（1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t) 3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t) 压桩油缸 夹持油缸 配重 移动油缸 桩 移动

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以达600t)

（1）设备：液压静力压桩机(目前压力以超过600t) 3、 压入沉桩 （1）设备：液压静力压桩机(目前压力以超过600t) 压桩油缸 移动油缸 配重 桩 夹持油缸 移动

（2）压桩工艺： 　　喂桩→对准桩位→压桩→接桩→压桩→按送桩→压至设计标高 （3）优点： 节约材料降低成本 避免击碎桩头 无噪声、无振动公害

600型液压静力压桩机

800T液压静力压桩机

4、 钻孔沉桩法 事先就地钻孔，(孔深8~10米)，然后将预制桩插入孔内，进一步施打。 实践表明大量预制桩打入地下，引起附近土体隆起和水平位移，会引起附近建筑物的安全。采用钻孔沉桩法，可减小土体挤密程度，保证原有建筑物的安全和打桩工程质量。

5、 介绍几种新型预制桩 （ 1）锥形桩 F R p

前苏联某住宅工地，场地表面3m为亚粘土，下面10m为细砂层。在该场地进行锥型桩实验，其数据如下： 实 例： 前苏联某住宅工地，场地表面3m为亚粘土，下面10m为细砂层。在该场地进行锥型桩实验，其数据如下： 桩号 长度 装头 尺寸 锥角 体积 承载力 单位承载力 1 10m 30cm 0° 0.9 36T 40T/立米砼 2 2.35m 80cm 9° 0.52 44.6T 89T/立米砼 3 32T 35.5T/立米砼 4 2m 70cm 0.366

施工方法：开动马达靠叶片的掘进力贯入。 （2）螺旋叶桩 施工方法：开动马达靠叶片的掘进力贯入。 优点：无振动、无噪声、工期短、成本低、单桩承载力大。 动画演示

打桩时将堆在桩周围的碎石子带入地下以增加桩周围的磨阻力。 （3）竹节桩 打桩时将堆在桩周围的碎石子带入地下以增加桩周围的磨阻力。 动画演示

2.2.2灌注桩施工 优点：无振动 、无挤压、节约材料、不需接桩 缺点：冬季施工困难、不能立即受荷

2.2.2.1 钻孔灌注桩 1. 泥浆护壁成孔灌注桩 （1）成孔机械 回转钻机 潜水电钻 冲击钻 2.2.2.1 钻孔灌注桩 1. 泥浆护壁成孔灌注桩 （1）成孔机械 回转钻机 潜水电钻 冲击钻 潜水电钻：动力旋转机构与钻头连在一起放入水中，利用旋转的钻头切削土壤。 回转钻机：动力旋转机构位于地上，带动钻杆、钻头，切削土壤。 冲击钻：将冲击锤提高后，以自由下落的冲击力击碎岩土。 冲击锤+掏渣筒 冲抓锤 (靠抓片闭合抓土)

测定桩位 埋设护筒 桩机就位 钻孔(泥浆循环清渣) 清孔 安放钢筋骨架 水下浇灌混凝土。 (2)施工工艺

0.4~0.6m 埋设护筒： D 1~2m D=d+(100~200)mm d

钻孔： 泥浆护壁：泥浆中的自由水在压力差的作用下，向孔壁渗透，固体颗粒则粘附在孔壁上形成泥皮(称为“泥浆造壁”)。 防止塌孔：依靠泥浆液柱压力和泥浆护壁作用来平衡孔壁地层压力，防止塌孔。注入泥浆比重1.1左右，流出泥浆比重1.2~1.4左右。

泥浆循环出渣 正循环：(下补浆、上浮渣) 反循环：(上补浆、下吸渣) 动画演示

清孔： 钻机只转不进， 同时注入 清水(土质较好时) 或泥浆(土质不好时) 当孔中泥浆比重达到1.1(土质较好时) 或1.2 (土质不好易塌孔时) 即认为清孔合格。

水下灌注混凝土： 导管下口始终埋入混凝土0.8~1.5m。 混凝土的 w/c = 0.55~0.66， 塌落度 = 150~180mm。 浇注前

水下灌注混凝土： 导管下口始终埋入混凝土0.8~1.5m。 混凝土的 w/c = 0.55~0.66， 塌落度 = 150~180mm。 浇注前 浇注后

水下灌注混凝土： 导管下口始终埋入混凝土0.8~1.5m。 混凝土的 w/c = 0.55~0.66， 塌落度 = 150~180mm。 浇注过程 动画演示

竖管与球塞

2. 干作业成孔灌注桩 适用：地下水位以上的灌注桩施工 设备： 工艺：钻孔→清孔→放入钢筋骨架 →浇注混凝土 长螺旋钻：钻杆长 10m 以上， Ø400~600mm 短螺旋钻：钻杆长3~5m 动画演示

长螺旋钻： 钻杆长 10m 以上， Ø400~600mm 短螺旋钻： 钻杆长3~5m

2.2.2.2 套管灌注桩 1. 锤击沉管灌注桩 设备: 桩架 桩锤 钢套管

桩机就位 单 打 法 施工工艺： 安放桩尖 吊起桩管、置于桩尖上 扣上装帽、锤击桩管至要求标高 测孔深 放入钢筋骨架 浇灌混凝土 边锤击边拔出钢管。 施工工艺： 单 打 法 动画演示

施工工艺： 复 打 法 第一次拔管之后清除管外污泥 安放桩尖 锤击桩管 浇灌混凝土 边锤击边拔出钢管 动画演示

2、 振动沉管灌注桩 设备: 桩架 振动器 钢套管 偏心轮 钢管

2、 振动沉管灌注桩 设备: 桩架 振动器 钢套管 偏心轮 钢管

施工工艺： 单 打 法 闭合活瓣、对准桩位 启动振动箱、沉管 灌注混凝土 边振边浇混凝土边拔管。

施工工艺： 反 插 法 开始拔管后，拔管0.5 ~ 1.0m 再向下反插 0.3 ~ 0.5m， 如此反复，直至拔出地面。

施工工艺： 复 打 (振) 法 第一次拔管之后清除管外污泥 合拢桩尖活瓣 震动沉桩管 浇灌混凝土 边振动边拔出钢管 动画演示

3 、沉管灌注桩常见故障及处理

2.2.2.3爆扩灌注桩 桩身直径： d = 300 ~ 500mm； 扩大头直径： D=(2.5 ~ 3.5) d

桩身成孔(机械或炸药) 孔底放药 浇适量混凝土 通电引爆扩大头 放钢筋骨架 浇混凝土 养护 工艺：

放药包 覆盖砂子 浇2~3 m深的混凝土 引爆扩大头 振实混凝土。 爆扩大头工艺：

炸药用量： D — 扩大头直径(m) C— 硝铵炸药用量(kg) K — 土值影响系数（P54表2.2)

土质影响系数

常见问题与处理： 故障 主要原因 措施 拒爆 雷管受潮，导线断裂 用小型药包引爆 拒落 压爆砼量过大，砼的塌落度过小。 振捣棒振动 钢管插捣 回落土 土质松软，孔壁坍塌 放置薄铁皮管护壁 偏头 土质不均，药包位置不正 用一小药包补爆

2.2.2.4 介绍几种其它类型的灌注桩：

桩管定位 倒入石子 1、法兰克桩 施工工艺： 锤 击 石 子 靠摩阻沉管到位 吊住钢管击出石子 放钢筋、浇砼 拔 出 桩 管 1、法兰克桩 施工工艺： 桩管定位 倒入石子 锤 击 石 子 靠摩阻沉管到位 吊住钢管击出石子 放钢筋、浇砼 拔 出 桩 管 特点： 噪音小、振动小, 桩脚(尖)坚实, 承载力高, 无须泥浆护壁。

2、注浆桩 施工工艺： 成 孔 安放钢筋笼 （附带注浆管） 灌 注 砼 压 力 注 浆 特点： 单桩承载力可提高50% 左右。

注浆管固定在钢筋笼上

注浆管及注浆喷嘴的加工

尚未压浆的灌注桩

已经压浆的灌注桩

3、贝诺特灌注桩 施工工艺： 埋 设 套 管 挖土、压管 挖 至 持 力 层 放 入 钢 筋 笼 水 下 浇 砼 拔 出 套 管 特点：噪声低、 振动小、 无须泥浆、清底干净

4、桩侧压力桩 施工工艺： 成孔→放钢筋笼及桩侧注浆管(纵向或环向)→灌注混凝土→桩侧压力注浆→卸下注浆接头 特点：提高桩侧摩阻力，单桩承载力可提高50% 左右。

施工要点： (1) 注浆顺序以自上而下为好，可防止浆液上溢。 桩身混凝土初凝后； 成桩后 1~2 天； 成桩后 7 天。 (2) 注浆时间：

5、桩端压力注浆桩 施工工艺： 成孔→放钢筋笼及桩端注浆管和回浆管→孔底投入50mm 厚碎石→灌注混凝土→注入清水→形成注浆通道→ 压力注浆→卸下注浆接头

特点： 桩端虚土与浆液凝结成化学性能稳定的结石体，提高桩端阻力。 浆液在压力作用下，延桩周上溢，提高了桩周摩阻力。 单桩承载力可提高1.5倍。

施工要点： (1) 预埋注浆管法 (如上述) (2) 钻孔埋管注浆法 桩身中心钻孔埋管 (事故处理) 桩周钻孔埋管 (提高单桩承载力)

第2 章地基与基础工程 2.1 地基加固处理 2.2 桩基础 2.3 地下连续墙施工 2.4 逆作法施工简介

2.3 地下连续墙施工 作用： 基坑支护、挡水、地下室的外墙 施工工艺： 浇注水下砼 拔出接头管 开挖导沟 开挖槽段 清 槽 放接头管 放钢筋笼

2.3.1 开挖导沟 导墙的作用: 挡土； 测量的基准； 支撑挖槽机等施工荷重； 维持泥浆液面的高度; 500 ~ 1000 混凝土导墙 2.3.1 开挖导沟 1500~2000 > 1000 混凝土导墙 500 ~ 1000 150 ~250 导墙的作用: 挡土； 测量的基准； 支撑挖槽机等施工荷重； 维持泥浆液面的高度;

2.3.2. 开挖槽段 挖掘设备： 多头钻成槽机 导杆液压抓斗 （浇注）单元槽段： 通常以一个挖掘单元为一个单元槽段， 2.3.2. 开挖槽段 挖掘设备： 多头钻成槽机 导杆液压抓斗 （浇注）单元槽段： 通常以一个挖掘单元为一个单元槽段， 地质好时，2~4个挖掘单元为一个单元槽段

开挖时采用泥浆护壁 泥浆循环： 正循环 反循环

成槽机： 多头钻成槽机 液压抓斗成槽机

分段接缝： 通常采用半圆形接缝， 接缝尽量避开转角和内墙的位置， 保证良好的整体性和足够的强度。

(1) 开挖 (2) 放接头管、 钢筋笼 (3) 浇混凝土 (4) 拔出接头管 (5) 继续开挖

地连墙开挖工艺： (1) 开挖 (2) 放接头管、钢筋笼 (3) 浇混凝土 (4) 拔出接头管 (5) 继续开挖

2.3.3 清槽： 清除钻渣，保证墙体受力可靠。 清槽方法： 压缩空气：(正循环) 潜水泥浆泵：(反循环) 清槽标准： 泥浆比重在1.1 ~ 1.2 范围内。

2.3.4 浇注混凝土： 采用竖管法 2.3.5 拔出接头管： 浇注砼后 2~3 小时开始拔动， 2.3.4 浇注混凝土： 采用竖管法 2.3.5 拔出接头管： 浇注砼后 2~3 小时开始拔动， 每隔20 ~ 30 分钟拔出0.5 ~ 1 m, 浇注后 4 ~ 8 小时全部拔出。 动画演示

第2 章地基与基础工程 2.1 地基加固处理 2.2 桩基础 2.3 地下连续墙施工 2.4 逆作法施工简介

2.4 逆作法施工简介 负一层挖土 桩外包混凝土 浇注零层楼板混凝土 负二层施工 首层主体施工 负三层施工 二层主体施工 柱 楼板 负二层施工 首层主体施工 负三层施工 二层主体施工 ±0.00 桩 地连墙 柱 楼板 动画演示

第 2 章 结束 谢 谢！