《土木工程施工》课程电子教案（PPT教学课件）第2章 地基与基础工程

第2章 地基与基础工程 土木工程施工多媒体

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2.1地基处理 地基是指承托建（构）筑物基础的这一部分场地。 建（构）筑物的地基可能存在以下五类问题： 1)强度及稳定性问题。 2) 压缩及不均匀沉降问题。 3) 渗漏水问题。 4) 液化问题。 5)特殊土的特殊问题。 地基处理的目的就是利用换填、夯实、挤密、排 水、胶结、，加筋和热学等方法对地基土进行加固， 改良地基士的工程特性，以解决上述这五类问题

2.1 地基处理 ▪ 地基是指承托建（构）筑物基础的这一部分场地。 建（构）筑物的地基可能存在以下五类问题： ▪ 1）强度及稳定性问题。 ▪ 2）压缩及不均匀沉降问题。 ▪ 3）渗漏水问题。 ▪ 4）液化问题。 ▪ 5）特殊土的特殊问题。 ▪ 地基处理的目的就是利用换填、夯实、挤密、排 水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固， 改良地基土的工程特性，以解决上述这五类问题

2.1.1换填垫层法 1换填垫层法概述 换填垫层法是将地基中一定厚度的软弱土层挖 除，分层填筑中粗砂或砂砾石、灰土、粘性土 或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层压 实或振（夯）实至要求的密实度。 当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构） 筑物的要求，而软弱土层厚度又不很大时，采 用换嗔垫层法能取得较好的效果。换填垫层法 常用于荷载不大的建筑、地坪、堆料场地和道 路工程的地基处理。适用于淤泥、淤泥质土、 湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗 塘的浅层处理。处理深度一般控制在3m以内 也不宣小于0.5m

▪ 2.1.1 换填垫层法 ▪ 1.换填垫层法概述 ▪ 换填垫层法是将地基中一定厚度的软弱土层挖 除，分层填筑中粗砂或砂砾石、灰土、粘性土 或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层压 实或振（夯）实至要求的密实度。 ▪ 当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构） 筑物的要求，而软弱土层厚度又不很大时，采 用换填垫层法能取得较好的效果。换填垫层法 常用于荷载不大的建筑、地坪、堆料场地和道 路工程的地基处理。适用于淤泥、淤泥质土、 湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗 塘的浅层处理。处理深度一般控制在3m以内， 也不宜小于0.5m

2.换填材料和施工方法 换填材料要求使用砂和砂石换填应选用级配良 好、质地坚硬的中砂或粗砂、角（圆）砾、碎 (卵)石、石屑等，并应除去植物残体、垃圾 等杂质。若用粉细砂或石粉，应掺入30%的碎 石或卵石，砂石最大粒径不宜大于50mm。人 工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌合均匀后 再铺设。使用粉质粘土时，土料中有机质含量 不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀士。使 用灰上时，体积配合比宜为2：8或3：7。由分 层铺设的任工合成材料与地基土构成加筋垫层 时，作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度 较高受力时伸长率不大于4%~5%、耐久性 好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或 工织物等土工合成材料

▪ 2. 换填材料和施工方法 ▪ 换填材料要求使用砂和砂石换填应选用级配良 好、质地坚硬的中砂或粗砂、角（圆）砾、碎 （卵）石、石屑等，并应除去植物残体、垃圾 等杂质。若用粉细砂或石粉，应掺入30%的碎 石或卵石，砂石最大粒径不宜大于50mm。人 工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌合均匀后 再铺设。使用粉质粘土时，土料中有机质含量 不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土。使 用灰土时，体积配合比宜为2：8或3：7。由分 层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层 时，作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度 较高、受力时伸长率不大于4％～5％、耐久性 好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或 土工织物等土工合成材料

开挖软弱土方法主要有挖掘机挖除法 推土机挖除法、人工挖除法等。当士质 过手软弱而挖掘机和推土机无法作业时， 可采用水力挖塘机组挖除，即用高压水 流对软粘土进行切割并冲成泥浆，然后 用泥浆泵输送到指定地点沉淀后再处理 开挖的深度和宽度应根据换填垫层的设 计要求确定

▪ 开挖软弱土方法主要有挖掘机挖除法、 推土机挖除法、人工挖除法等。当土质 过于软弱而挖掘机和推土机无法作业时， 可采用水力挖塘机组挖除，即用高压水 流对软粘土进行切割并冲成泥浆，然后 用泥浆泵输送到指定地点沉淀后再处理。 开挖的深度和宽度应根据换填垫层的设 计要求确定

换填垫层施工应分层铺设，分遍压（振） 实，填料的含水量应控制在最优施工含 水量范围。换填施工过程应注意防止基 坑灌水或雨水下渗。坑槽开挖时应避免 坑底土层扰动，可保留200mm厚土层暂 不挖去，待铺设垫层前再挖至设计标高， 如有浮土必须清除。当坑底为饱和软士 时，须在与土面接触处铺一层细砂起反 滤作用，其厚度不计入地基垫层设计厚 度内

▪ 换填垫层施工应分层铺设，分遍压（振） 实，填料的含水量应控制在最优施工含 水量范围。换填施工过程应注意防止基 坑灌水或雨水下渗。坑槽开挖时应避免 坑底土层扰动，可保留200mm厚土层暂 不挖去，待铺设垫层前再挖至设计标高， 如有浮土必须清除。当坑底为饱和软土 时，须在与土面接触处铺一层细砂起反 滤作用，其厚度不计入地基垫层设计厚 度内

同一建筑物下地基垫层设计厚度不同时， 在厚度突变处或分段施工交接处应做成 阶梯搭接或斜坡搭接，并按先深后浅的 顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。 铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶 面应平整，防止土工合成材料被刺穿 、 顶破；铺设时应把土工合成材料张拉平 直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或 回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用 搭接法缝接法和胶结法，并均应保证 主要受力方向的连结强度不低于所采用 材料的抗拉强度

▪ 同一建筑物下地基垫层设计厚度不同时， 在厚度突变处或分段施工交接处应做成 阶梯搭接或斜坡搭接，并按先深后浅的 顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。 铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶 面应平整，防止土工合成材料被刺穿、 顶破；铺设时应把土工合成材料张拉平 直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或 回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用 搭接法、缝接法和胶结法，并均应保证 主要受力方向的连结强度不低于所采用 材料的抗拉强度

换填压实的施工方法有机械碾压法、夯 实法和振动法等。对于砂垫层，还可采 用插振法、水撼法。应根据不同的换填 材料选择压实机械，如粉质粘土、灰土、 素填土宜采用平碾、振动碾或羊足碾； 砂土、碎石类土等宜用振动碾、振动压 实机粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平 板振动器蛙式夯；矿渣宜采用平板振 动器或平碾、振动碾；中小型工程可采 用蛙式夯、柴油夯

▪ 换填压实的施工方法有机械碾压法、夯 实法和振动法等。对于砂垫层，还可采 用插振法、水撼法。应根据不同的换填 材料选择压实机械，如粉质粘土、灰土、 素填土宜采用平碾、振动碾或羊足碾； 砂土、碎石类土等宜用振动碾、振动压 实机；粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平 板振动器、蛙式夯；矿渣宜采用平板振 动器或平碾、振动碾；中小型工程可采 用蛙式夯、柴油夯

2.1.2强夯法 1.加固机理、特点和适用范围 强夯法属高能量夯击，它是用起重机械 将大吨位夯锤 (一般80300kN)起吊到 6~30m高度后，自由落下，给地基土以 强大冲击能量的夯击，在土中出现冲击 波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压 缩，在夯击点周围产生裂隙，形成良好 的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土 粒重新排列，经时效压密达到固结，从 而提高地基承载力，降低其压缩性。强 夯法是一种常用的深层地基处理方法

▪ 2.1.2 强夯法 ▪ 1. 加固机理、特点和适用范围 ▪ 强夯法属高能量夯击，它是用起重机械 将大吨位夯锤（一般80~300kN）起吊到 6~30m高度后，自由落下，给地基土以 强大冲击能量的夯击，在土中出现冲击 波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压 缩，在夯击点周围产生裂隙，形成良好 的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土 粒重新排列，经时效压密达到固结，从 而提高地基承载力，降低其压缩性。强 夯法是一种常用的深层地基处理方法

强夯法特点： 施工方法和设备简单，施工速度 快，功效高；节约原材料，较为经济；适用土 质范围广，可取得较高的承载力，一般地基强 度可提高2~5倍；沉降变形小，压缩量可降低 2~10倍；加固影响深度可达6~10m, 但振动影 响较大。 强夯法适用于加固碎石土、 砂土、低饱和度粉 士、粘性士、湿陷性黄土、索填土、杂填士以 及工业废渣、垃圾地基的处理。当强夯所产生 的振动对周围建筑物、设备及其他设施有影响 时，不得采用强夯法施工。必要时，应采取防 振、隔振措施

▪ 强夯法特点： 施工方法和设备简单，施工速度 快，功效高；节约原材料，较为经济；适用土 质范围广，可取得较高的承载力，一般地基强 度可提高2~5倍；沉降变形小，压缩量可降低 2~10倍；加固影响深度可达6~10m，但振动影 响较大。 ▪ 强夯法适用于加固碎石土、砂土、低饱和度粉 土、粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土以 及工业废渣、垃圾地基的处理。当强夯所产生 的振动对周围建筑物、设备及其他设施有影响 时，不得采用强夯法施工。必要时，应采取防 振、隔振措施