二、地基与基础工程施工

　　土木工程的地基问题，可概括为以下四个方面：

　　(1)强度和稳定性问题。

　　(2)压缩及不均匀沉降问题。

　　(3)地基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致发生事故。

　　(4)地震、机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无黏性土的液化、失稳和震陷等危害。

　　(一)地基加固处理

　　1.换填地基法

　　换填地基法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等，再分层夯实后作为地基的持力层。

灰土地基	加固深1～4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。
砂和砂石 地基	①适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的黏性土地基，包括淤泥、淤泥质土。 ②不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的黏性土地基。
粉煤灰地基	可用于作各种软弱土层换填地基的处理，以及作大面积地坪的垫层等。

　　【练习题】

　　1.可用作结构辅助防渗层的地基是( )。【2015】

　　A.灰土地基

　　B.砂和砂石地基

　　C.粉煤灰地基

　　D.振冲地基

　　【答案】A

　　【解析】灰土地基适用于加固深1～4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。

　　2.土工合成材料地基(按面积计量)

　　3.夯实地基法

重锤 夯实法	适用于地下水距地面0.8m以上稍湿的黏土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土，软黏土层不宜采用。
强夯法	①是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。 ②适用于加固碎石土、砂土、低饱和度粉土、黏性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土以及“围海造地”地基、工业废渣、垃圾地基等的处理。还可用于水下夯实。不得用于不允许对工程周围建筑物和设备有一定振动影响的地基加固。 ③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基底下设计处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。

　　2.以下土层中不宜采用重锤夯实法夯实地基的是( )。【2015】

　　A.砂土

　　B.湿陷性黄土

　　C.杂填土

　　D.软黏土

　　【答案】D

　　【解析】重锤夯实法适用于地下水距地面0.8m以上稍湿的黏土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土，但在有效夯实深度内存在软粘土层时不宜采用。

　　3.关于地基夯实加固处理成功的经验是( )。【2013】

　　A.沙土、杂填土和软粘土层适宜采用重锤夯实

　　B.地下水距地面0.8m以上的湿陷性黄土不宜采用重锤夯实

　　C.碎石土、沙土、粉土不宜采用强夯法

　　D.工业废渣、垃圾地基适宜采用强夯法

　　【答案】D

　　【解析】重锤夯实法适用于地下水距地面0.8m以上稍湿的黏土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土，但在有效夯实深度内存在软粘土层时不宜采用。强夯法适用于加固碎石土、砂土、低饱和度粉土、黏性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土以及“围海造地”地基、工业废渣、垃圾地基等的处理;也可用于防止粉土及粉砂的液化，消除或降低大孔土的湿陷性等级;对于高饱和度淤泥、软黏土、泥炭、沼泽土，如采取一定技术措施也可采用，还可用于水下夯实。

　　4.预压地基

　　适用于处理道路，仓库，罐体，飞机跑道，港口等各类大面积淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和黏性土地基。

　　5.振冲地基(不填料：面积，填料：米或立方米)

　　6.砂桩、碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩

　　①碎石桩和砂桩合称为粗颗粒土桩。

　　②水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)：承载能力来自桩全长产生的摩阻力及桩端承载力，桩越长承载力越高，桩土形成的复合地基承载力提高幅度可达4倍以上且变形量小，适用于多层和高层建筑地基。

　　③褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，最大粒径不宜大于30mm。不宜采用卵石。

　　7.土桩和灰土桩

①适用于处理地下水位以上，深度5～15m的湿陷性黄土或人工填土地基。 ②地下水位以下或含水量超过25%的土，不宜采用。
土桩	主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性。
灰土桩	主要适用于提高人工填土地基的承载力。

　　4.以下土层中可用灰土桩挤密地基施工的是( )。【2015】

　　A.地下水位以下，深度在15m以内的湿陷性黄土地基

　　B.地下水位以上，含水量不超过30%的地基土层

　　C.地下水位以下的人工填土地基

　　D.含水量在25%以下的人工填土地基

　　【答案】D

　　【解析】土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。适用于处理地下水位以上，深度5～15m的湿陷性黄土或人工填土地基。土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。地下水位以下或含水量超过25%的土，不宜采用。

　　5.关于土桩和灰土桩的说法，正确的有( )。【2012】

　　A.土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成

　　B.用于处理地下水位以下，深度5～l5m的湿陷性黄土

　　C.土桩主要用于提高人工填土地基的承载力

　　D.灰土桩主要用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性

　　E.不宜用于含水量超过25%的人工填土地基

　　【答案】AE

　　【解析】土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。适用于处理地下水位以上，深度5～15m的湿陷性黄土或人工填土地基。土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。地下水位以下或含水量超过25%的土，不宜采用。

　　8.深层搅拌桩地基

　　深层搅拌法适宜于加固各种成因的淤泥质土、黏土和粉质黏土等，用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性和各种坑槽工程施工时的挡水帷幕。

　　6.采用深层搅拌法进行地基加固处理，适用条件为( )。

　　A.砂砾石松软地基

　　B.松散砂地基

　　C.黏土软弱地基

　　D.碎石土软弱地基

　　【答案】C

　　【解析】深层搅拌法适宜于加固各种成因的淤泥质土、黏土和粉质黏土等，用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性和各种坑槽工程施工时的挡水帷幕。

　　9.柱锤冲扩桩

　　适用于处理杂填土，粉土，黏性土，素填土，黄土等地基，对地下水位以下饱和松软土层应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m，复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。

　　10.高压喷射注浆桩

　　高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。高压喷射注浆法分旋喷、定喷和摆喷三种类别。施工时可分别采用单管法、二重管法、三重管法和多重管法。

单管法	成桩直径小，一般为0.3～0.8m。
二重管法	成桩直径为1.0m左右。
三重管法	成桩直径较大，一般有1.0～2.0m，但桩身强度低（0.9～1.2MPa）。
多重管法	在砂性土中最大直径可达4m。

　　7.在砂性土中施工直径2.5m的高压喷射注浆桩，应采用( )。【2016】

　　A.单管法

　　B.二重管法

　　C.三重管法

　　D.多重管法

　　【答案】D

　　【解析】多重管法成桩直径在砂性土中最大直径可达4m，单管法成桩直径较小，一般为0.3～0.8m，二重管法成桩直径为1.0m左右，三重管法成桩直径较大一般有1.0～1.2m。

　　(二)桩基础施工

桩基础是由若干根桩和桩顶的承台组成的一种常用的深基础。
按照受力分类	端承桩	上部结构荷载主要依靠桩端反力支撑。
	摩擦桩	上部结构荷载主要由桩侧的摩阻力承担，而桩端反力承担的荷载只占很小的部分。
按施工方法分类	桩身可分为预制桩和灌注桩两大类
按成孔方法分类	根据成孔方法的不同可分为：钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。

　　1.钢筋混凝土预制桩施工

　　(1)桩的制作、起吊、运输和堆放

制作	①长度在10m以下的短桩，一般多在工厂预制。 ②制作预制桩有并列法、间隔法、重叠法、翻模法等。现场预制桩多用重叠法预制，重叠层数不宜超过4层。 ③上层桩或邻近桩的灌注，应在下层桩或邻近桩混凝土达到设计强度等级的30%以后方可进行。
起吊运输	①混凝土达到设计强度的70％后方可起吊。 ②达到设计强度的100％方可运输和打桩。
堆放	堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩应分别堆放。

　　8.钢筋混凝土预制桩的运输和堆放应满足以下要求( )。【2015】

　　A.混凝土强度达到设计强度的70%方可运输

　　B.混凝土强度达到设计强度的100%方可运输

　　C.堆放层数不宜超过10层

　　D.不同规格的桩按上小下大的原则堆放

　　【答案】B

　　【解析】钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度的70%方可起吊;达到100%方可运输和打桩。堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩应分别堆放。

　　(2)沉桩

　　1)锤击沉桩

　　①适用范围

　　锤击沉桩法适用于桩径较小(一般桩径0.6m以下)。施工速度快，机械化程度高，适应范围广，现场文明程度高，但施工时有挤土、噪声和振动等公害，对城市中心和夜间施工有所限制。

　　②锤击法施工

　　a.打桩机具的选择

　　打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。要求锤重应有足够的冲击能，锤重应大于等于桩重。当锤重大于桩重的1.5～2.0倍时，能取得良好的效果，当桩重大于2t时，可采用比桩轻的桩锤，但亦不能小于桩重的75%。在施工中，宜采用“重锤低击”。

　　b.打桩准备

　　c.确定打桩顺序

　　一般当基坑不大时，打桩应从中间开始分头向两边或四周进行;

　　当基坑较大时，应将基坑分为数段，而后在各段范围内分别进行;

　　打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行;

　　当桩基的设计标高不同时，打桩顺序易先深后浅;当桩的规格不同时，打桩顺序宜先大后小、先长后短。

　　【由中到边】【深浅、大小、长短】

　　9.关于钢筋混凝土预制桩施工，说法正确的是( )。【2016】

　　A.基坑较大时，打桩宜从周边向中间进行

　　B.打桩宜采用重锤低击

　　C.钢筋混凝土预制桩堆放层数不超过2层

　　D.桩体混凝土强度达到设计强度的70%方可运输

　　【答案】B

　　【解析】A错误，打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行;B正确，在施工中，宜采用“重锤低击”;C错误，堆放层数不宜超过4层，不同规格的桩应分别堆放;D错误，钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度的70%方可起吊，达到100%方可运输和打桩。

　　10.采用锤击法打预制钢筋混凝土桩，方法正确的是( )。【2015】

　　A.桩重大于2t时，不宜采用“重锤低击”施工

　　B.桩重小于2t时，可采用1.5～2倍桩重的桩锤

　　C.桩重大于2t时，可采用桩重2倍以上的桩锤

　　D.桩重小于2t时，可采用“轻锤高击”施工

　　【答案】B

　　【解析】当锤重大于桩重的1.5～2倍时，能取得良好的效果，但桩锤亦不能过重，过重易将桩打坏;当桩重大于2t时，可采用比桩轻的桩锤，但亦不能小于桩重的75%。施工中，宜采用“重锤低击”。

　　2)静力压桩

　　静力压桩施工时无冲击力，噪声和振动较小，桩顶不易损坏，且无污染，对周围环境的干扰小，适用于软土地区、城市中心或建筑物密集处的桩基础工程，以及精密工厂的扩建工程。

　　11.静力压桩正确的施工工艺流程是( )。【2015】

　　A.定位—吊桩—对中—压桩—接桩—压桩—送桩—切割桩头

　　B.吊桩—定位—对中—压桩—送桩—压桩—接桩—切割桩头

　　C.对中—吊桩—插桩—送桩—静压—接桩—压桩—切割桩头

　　D.吊桩—定位—压桩—送桩—接桩—压桩—切割桩头

　　【答案】A

　　【解析】静力压桩由于受设备行程的限制，在一般情况下是分段预制、分段压入、逐段压入、逐段接长，其施工工艺程序为:测量定位—压桩机就位—吊桩、插桩—柱身对中调制—静压沉桩—接桩—再静压沉桩—送桩—终止压桩—切割桩头。

　　3)射水沉桩

　　射水沉桩法适用于砂土和碎石土，有时对于特别长的预制桩，单靠锤击有一定困难时，亦可用射水沉桩法辅助之。

　　4)振动沉桩

　　①振动沉桩主要适用于砂土、砂质黏土、亚黏土层，在含水砂层中的效果更为显著。但在砂砾层中采用此法时，尚需配以水冲法。

　　②振动沉桩法的优点是：设备构造简单，使用方便，效能高，所消耗的动力少，附属机具设备亦少。其缺点是适用范围较窄，不宜用于黏性土以及土层中夹有孤石的情况。

　　(3)接桩

　　常用接桩方式有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接等几种形式。焊接接桩应用最多。

　　12.在钢筋混凝土预制桩打桩施工中，仅适用于软弱土层的接桩方法是( )。【2012】

　　A.硫磺胶泥锚接

　　B.焊接连接

　　C.法兰连接

　　D.机械连接

　　【答案】A

　　【解析】常用的接桩方法有焊接、法兰接或硫黄胶泥锚接。前两种接桩方法适用于各类土层;后者只适用于软弱土层。焊接接桩应用最多。

　　2.钢管桩

钢管桩 型式	有螺旋缝钢管和直缝钢管两种，由于螺旋缝钢管刚度大，工程上使用较多。
打桩 机械	有桅杆式（履带行走），柱脚式、塔式、龙门式等多种，三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打桩机使用较普遍。
打桩 顺序	有先挖土后打桩和先打桩后挖土两种方法。在软土地区，一般采取先打桩后挖土的施工法。
打桩	直接经受锤击的部位应放置减振木垫。
接桩	钢管桩接桩一般采用焊接。
贯入度 控制	停打标准以贯入深度为主，并结合打桩时的贯入量、最后1m锤击数和每根桩的总锤击数等综合判定。

　　3.混凝土灌注桩施工

　　根据成孔工艺不同，分为泥浆护壁成孔、干作业成孔、人工挖孔、套管成孔和爆扩成孔等。灌注桩能适应地层的变化，无须接桩，施工时无振动、无挤土和噪声小，适宜于在建筑物密集地区使用。

　　(1)泥浆护壁成孔灌注桩

　　①按成孔工艺和成孔机械不同分为以下4种

正循环钻孔灌注桩	可用于桩径小于1.5m、孔深一般小于或等于50m场地。
反循环钻孔灌注桩	可用于桩径小于2m，孔深一般小于或等于60m的场地。
钻孔扩底灌注桩	孔深一般小于或等于40m。
冲击成孔灌注桩	对厚砂层软塑一流塑状态的淤泥及淤泥质土应慎重使用。

　　②灌注桩的桩顶标高至少要比设计标高高出0.8～1.0m。

　　13.在砂土地层中施工泥浆护壁成孔灌注桩，桩径1.8米，桩长52米，应优先考虑采用( )。【2016】

　　A.正循环钻孔灌注桩

　　B.反循环钻孔灌注桩

　　C.钻孔扩底灌注桩

　　D.冲击成孔灌注桩

　　【答案】B

　　【解析】反循环钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、细粒碎石土及强风化、中等一微风化岩石，可用于桩径小于2.0m、孔深一般小于或等于60m的场地。

　　(2)干作业成孔灌注桩

　　(3)人工挖孔灌注桩

　　(4)套管成孔灌注桩

　　1)锤击沉管灌注桩

　　2)振动沉管灌注桩

单打法	施工速度快，混凝土用量较小，但桩的承载力较低。
复打法	能使桩径增大，提高桩的承载能力。
反插法	使桩的截面增大，从而提高桩的承载力，一般适用于较差的软土地基。

　　(5)爆扩成孔灌注桩

　　爆扩成孔灌注桩又称爆扩桩，是由桩柱和扩大头两部分组成。适用范围较广，除软土和新填土外，其他各种土层中均可使用。

　　4.钻孔压浆桩

适用性	各种地质土层 水位以上干作业成孔成桩、地下水位以下成孔成桩 常温、-35℃的低温 风化岩层、盐渍土层及砂卵石层、厚流沙层、紧邻持续振动源
施工 要点	两次高压注浆都是由下而上，靠高压浆液振荡，并顶升排出桩体内的空气，使桩身混凝土达到密实，因此桩身混凝土强度等级能达到C20、C25甚至更高。

　　5.灌注桩后压浆

　　钻孔灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后压浆、桩侧后压浆、复式压浆(桩底和桩侧同时后压浆)三类。