项目季节性地基基础施工edqf.ppt
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1、单元7 季节性地基基础施工冬期地基基础施工7.1雨期地基基础施工7.2冬雨期施工的安全技术7.31项目7.1 冬期地基基础施工 o7.1.1 冬季地基基础施工的特点n冬期施工所采取的技术措施是以气温作为依据的。各分项工程冬期施工的起讫日期,在有关施工规范中均做了明确的规定。冬期施工有以下几个特点:n1)冬期施工是质量事故的多发期。在冬期施工中,长时间持续负低温、大的温差、强风、降雪和反复的冻融,经常造成建筑施工的质量事故。据资料分析,有三分之二的工程质量事故发生在冬期,尤其是混凝土工程。地基与基础工程施工地基与基础工程施工2项目7.1 冬期地基基础施工 n2)冬期施工质量事故的发现有滞后性。冬
2、期发生质量事故往往不易觉察,到春天解冻时,一系列质量问题才暴露出来。这种事故的滞后性给处理质量事故带来很大的困难,处理不恰当,将会影响建筑物的使用寿命。n3)冬期施工的计划性和准备工作时间性很强。冬期施工时,常由于时间短,仓促施工,容易出现质量事故。地基与基础工程施工地基与基础工程施工3项目7.1 冬期地基基础施工 o7.1.2 土方工程的冬期施工n土在结冻时其机械强度大大提高,使土方工程冬期施工造价增高,工效降低。寒冷地区土方工程施工一般宜在入冬前完成。若必须在冬期施工时,其施工方法应根据本地区气候、土质和冻结情况并结合施工条件进行技术经济比较后确定。施工前应周密计划,做好准备,以便做到连续
3、施工。地基与基础工程施工地基与基础工程施工4项目7.1 冬期地基基础施工 n1.土壤的防冻保温o土壤的防冻保温是在冬季来临时,土层未冻结之前,采取一定的措施使基础土层免遭冻结或减少冻结的一种方法。在土方冬期开挖中,土的保温防冻法是最经济的方法之一,常用的做法有翻松耙平防冻、雪覆盖防冻和隔热材料防冻等。o1)翻松耙平法。翻松耙平法是在土壤冻结之前,将预先确定的冬期土方作业地段上的表层土翻松耙平,利用松土中许多充满空气的孔隙来降低土壤的导热性,达到防冻的目的。翻耕的深度一般在2530cm,其宽度宜为开挖时冻结深度的两倍加基槽(坑)底宽之和。地基与基础工程施工地基与基础工程施工5项目7.1 冬期地基
4、基础施工 o2)雪覆盖防冻法。在初冬积雪量大的地区,可以利用雪的覆盖作为保温层来防止土的冻结。雪覆盖防冻的方法可视土方作业的特点而定。对大面积的土方工程可在地面上设篱笆,或筑雪堤,其高度h为50100cm,其间距宜为1015m,设置时应使其长边垂直于主导风向,如图7.1所示。对面积较小的基槽(坑)土方开挖,可在土冻结前、初次降雪后在地面上挖积雪沟,沟深3050cm,宽度为预计深度的两倍与槽(坑)底宽之和。施工时在挖好的沟内应很快用雪填满,以防止未挖土层的冻结,如图7.2所示。地基与基础工程施工地基与基础工程施工6项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工7项目7.1 冬
5、期地基基础施工 o3)保温材料覆盖法。面积较小的基槽(坑)的防冻,可直接用保温材料覆盖。常用保温材料有炉渣、锯末、膨胀珍珠岩、草袋、树叶等,再加盖一层塑料布。在已开挖的基槽(坑)中,靠近基槽(坑)壁处覆盖的保温材料需加厚,以使土壤不致受冻或冻结轻微,如图7.3所示。对未开挖的基坑,保温材料铺设宽度为两倍的土层冻结深度与基槽(坑)底宽度之和,如图7.4所示。地基与基础工程施工地基与基础工程施工8项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工9项目7.1 冬期地基基础施工 n2.冻土的融化o由于土在冻结时的机械强度大大提高,冻土的抗压强度比抗拉强度大23倍,因此冬期土方施工可采
6、取先将冻土破碎或利用热源将冻土融化,然后再挖掘。o为了有利于冻土挖掘,可利用热源将冻土融化。融化冻土的方法有循环针法、烟火烘烤法和电热法三种,后两种方法因耗用大量能源,施工费用高,使用较少,只用在面积不大的工程施工中。融化冻土的施工方法应根据工程量大小、冻结深度和现场条件综合选用。融化时应按开挖顺序分段进行,每段大小应适应当天挖土的工程量。冻土融化后,挖土工作应昼夜连续进行,以免因间歇而使地基土重新冻结。地基与基础工程施工地基与基础工程施工10项目7.1 冬期地基基础施工 o1)循环针法。循环针分为蒸汽循环针和热水循环针两种,如图7.5所示。n蒸汽循环针法。它是将管壁钻有孔眼的蒸汽管插入事先钻
7、好的冻土孔内。蒸汽管直径D一般为2025mm,其下端应封死,冻土孔径宜为3070mm,间距不大于1m,插入深度视土的冻结深度确定。然后通入低压蒸汽,借蒸汽的热量来融化冻土。由于蒸汽融化冻土会破坏土的结构、降低地基承载力,故此法不宜用于开挖基槽(坑)。n热水循环针法。它是用直径为60150mm的双层循环热水管按梅花形布置,间距不超过1.5m,管内用4050的热水循环供热。地基与基础工程施工地基与基础工程施工11项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工12项目7.1 冬期地基基础施工 o2)烟火烘烤法。烟火烘烤法适用于面积较小、冻土不深,且燃料便宜的地区。常用锯末、谷壳和
8、刨花等作燃料。在冻土上铺杂草、木柴等引火材料,燃烧后撒上锯末,上面压数厘米的土,让它不起火苗地燃烧(250mm厚的锯末,其热量经一夜可融化约300mm厚的冻土)。开挖时分层分段进行,烘烤时应做到有火就有人,以防引起火灾。地基与基础工程施工地基与基础工程施工13项目7.1 冬期地基基础施工 o3)电热法。电热法通常用直径为1625mm的下端带尖钢筋作电极,将电极钢筋打到冻土层以下150200mm的深度,并露出地面100150mm,做梅花形布置,其间距见表7-1。加热时间视冻土厚度、土的温度、电压高低等条件而定。通电加热时,可在冻土上铺100250mm厚的锯末,用质量分数为1%2%的氯盐溶液浸湿,
9、以加快表层冻土的融化。电热法效果最佳,但能源消耗量大、费用高,仅在土方工程量不大时或紧急工程中采用。地基与基础工程施工地基与基础工程施工14项目7.1 冬期地基基础施工 o采用此法时,必须有周密的安全措施,应由电气专业人员担任通电工作,工作地点应设置警戒区,通电时严禁人员靠近,防止触电。地基与基础工程施工地基与基础工程施工15项目7.1 冬期地基基础施工 n3.冻土的开挖o冻土的开挖宜采用剪切法,具体的开挖方法一般有人工法、机械法和爆破法三种。o1)人工法开挖。人工法开挖冻土适用于开挖面积较小和场地狭窄,不具备用其他方法进行土方破碎、开挖的工程。开挖时一般用大铁锤和铁楔子劈冻土(图7.6)。施
10、工中1人掌楔,23人轮流打大锤,一个组常用几个铁楔,当一个铁楔打入土中而冻土尚未脱离时,再把第二个铁楔在旁边的裂缝上加进去,直至冻土剥离为止。为防止震手或误伤,铁楔宜用粗铁丝做成把手。施工时掌铁楔的人与掌锤的人不能脸对着脸,必须互成90,同时要随时注意去掉楔头打出的飞刺,以免飞出伤人。地基与基础工程施工地基与基础工程施工16项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工17项目7.1 冬期地基基础施工 o2)机械法开挖。当冻土层厚度在0.5m以内时,可用推土机、铲运机或中等动力的普通挖掘机施工开挖。当冻土层厚度在0.51.0m之间时,可用大功率推土机、拖拉机牵引的专用松土机
11、破碎冻土层。当冻土层厚度在1.01.5m之间时,可采用重锤冲击破碎冻土,重锤可由铸铁制成楔形或球形,重量宜为23t,如图7.7所示。o最简单的施工方法是用风镐将冻土破碎,然后用人工和机械挖掘运输。地基与基础工程施工地基与基础工程施工18项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工19项目7.1 冬期地基基础施工 o3)爆破法开挖。爆破法适用于冻土层较厚、面积较大的土方工程。这种方法是将炸药放入直立爆破孔中或水平爆破孔中进行爆破,冻土破碎后用挖土机挖出,或借爆破的力量向四周崩出,做成需要的沟槽。o冻土深度在2m以内时,可以采用直立爆破孔(图7.8a)。冻土深度超过2m时,可
12、采用水平爆破孔(图7.8b)。地基与基础工程施工地基与基础工程施工20项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工21项目7.1 冬期地基基础施工 o爆破孔断面的形状一般是圆形,直径为5070mm,排列成梅花式,爆破孔的深度约为冻土厚度的0.60.85倍。爆破孔的间距等于12倍最小抵抗线长度,排距等于1.5倍最小抵抗线长度(药包中心至地面最短距离)。爆破孔可用电钻、风钻、钢钎钻打而成。o爆破冻土所用炸药有黑色炸药、硝铵炸药及TNT炸药等。工地上通常所用的硝铵炸药呈淡黄色,燃点在270以上,比较安全。地基与基础工程施工地基与基础工程施工22项目7.1 冬期地基基础施工 o冻
13、土爆破必须在专业技术人员指导下进行,严格遵守雷管、炸药的管理规定和爆破操作规程。距爆破点50m以内应无建筑物,200m以内应无高压线。当爆破现场附近有居民或精密仪表等怕振动的设备时,应提前做好疏散及保护工作。冬期施工严禁使用任何甘油类炸药,因其在低温凝固时稍受振动即会爆炸,十分危险。地基与基础工程施工地基与基础工程施工23项目7.1 冬期地基基础施工 n4.冬期回填土施工o冬期回填土应尽量选用未受冻的、不冻胀的土壤进行回填施工。填土前,应清除基础上的冰雪和保温材料;填方边坡表层1m以内不得用冻土填筑;填方上层应用未冻的、不冻胀的或透水性好的土料填筑。冬期填方每层铺土厚度应比常温施工时减少20%
14、25%,预留沉降量应比常温施工时适当增加。用含有冻土块的土料作回填土时,冻土块粒径不得大于150mm,其含量(按体积计)不得超过30%;铺填时,冻土块应均匀分布、逐层压实。地基与基础工程施工地基与基础工程施工24项目7.1 冬期地基基础施工 o7.1.3 基槽(坑)冬期验槽n(1)冬期进行验槽时,应先了解基坑完成时间,如果基坑完成时间和验槽时间间隔较大,应怀疑基坑表层土的冻结现象。在现场检查时,应对土的状态进行鉴别判断,仔细观察土的温度、强度和土样温度升高后的强度变化等情况,如有冻结现象,可将冻结层清除,对冻结层以下的土进行检验。地基与基础工程施工地基与基础工程施工25项目7.1 冬期地基基础
15、施工 n(2)当基坑内有积雪或积冰时,对冰雪下的土的状态不好检验,可能漏掉局部软土或不均匀土的存在现象,导致验槽错误。因此,在验槽之前应对基坑内的积雪和局部积冰进行清扫,把地基土完全暴露,并注意冰下土的状态。对已覆盖保温的基坑,应分段将保温层揭开进行检查。地基与基础工程施工地基与基础工程施工26项目7.1 冬期地基基础施工 n(3)基坑中的坑、枯井、洞穴等附近容易出现冻土厚度不均匀现象,即在坑、枯井、洞穴位置冻土厚度较大,基坑开挖时,大面积冻土挖净后,在坑、枯井、洞穴部位可能还有残留冻土。在验槽时,如果不引起注意,可能给工程留下隐患。因此验槽之前,应首先对场地的地下工程进行核对,对原有的土(水
16、)坑、各种井和菜窖等人工洞穴进行专门检查,并重点检查土是否处于冻结状态,是否有局部松散或浸水软化的土层。地基与基础工程施工地基与基础工程施工27项目7.1 冬期地基基础施工 n(4)对于春融期开挖的基坑,如果基底容许留有残留冻土层,为了防止残留冻土层融化后出现不均匀融沉现象,在基础施工之前,应对基底的残留冻土层进行检查,对其融沉性进行评价,必要时对土的融沉性进行试验,确认冻土层厚度均匀、冻土实际状态与勘察资料一致后,再进行基础施工。地基与基础工程施工地基与基础工程施工28项目7.1 冬期地基基础施工 n(5)在验槽时,如果发现局部基坑表面已冻结,应对土的结构和冰晶结构进行观察,对土的冻胀性和融
17、化后的强度进行判断,发现软土和冻胀性较强的土受冻后,必须清除干净,然后再进行基础施工。地基与基础工程施工地基与基础工程施工29项目7.1 冬期地基基础施工 n(6)在基础施工前,应认真检查基坑开挖深度是否达到设计要求,如果基础埋深小于基础周围地基土的冻结深度,当基底土作用于基础底面的法向冻胀力大于基础上部荷载时,基础将在基底土的法向冻胀力作用下发生位移(图7.9)。当基底土的冻结深度、冻胀性、上部荷载分布等出现不均匀现象时,基础将在不均匀冻胀作用下出现破坏现象。地基与基础工程施工地基与基础工程施工30项目7.1 冬期地基基础施工 地基与基础工程施工地基与基础工程施工31项目7.1 冬期地基基础
18、施工 o7.1.4 地基处理冬期施工n1.灰土与砂石地基o1)冬期应避免大面积砂石换填施工,如果必须进行施工,应控制施工速度,保证每层砂石不出现冻结现象,可对填完的砂石层采取保温措施,或保证已出现冻结的砂石层表面不出现扰动现象。o2)当基坑底排水条件不好或基坑处于斜坡上方向时,应尽量在夏季进行水撼法换填施工,使浸入相邻建筑地基的水有足够的时间渗入地基深层,避免相邻建筑发生冻害。地基与基础工程施工地基与基础工程施工32项目7.1 冬期地基基础施工 o3)在严冬季节应避免采用水撼法进行换填施工,可采用压密法或夯实法进行施工。如果必须采用水撼法施工,应控制砂石料填入基坑时的温度和水的温度,必要时通过
19、现场简易试验或热工计算确认不会出现冻结现象后方可施工。o4)在冬期进行大量基坑水撼法换填砂石施工时,可能出现单个基坑施工不连续的现象,如果基坑数量较多,应控制同时施工的基坑数量,保证每个基坑在下一层施工结束后,马上进行上一层的回填,避免冻结现象发生。地基与基础工程施工地基与基础工程施工33项目7.1 冬期地基基础施工 o5)在第一层灰土回填前,应对基坑进行清理,将基坑底部堆积的冰雪、局部软土、浮土、冻土清理干净。施工期间出现降雪天气时,应对已经施工的地面进行覆盖保护,如果没有采取覆盖措施,应将表层积雪清除干净后,方可继续进行施工。o6)灰土换填冬期施工时,为了保证施工质量,遇到大风天气或降雪天
20、气应停工,并对现场堆积的材料和没有施工完的基坑进行覆盖保温,防止冰雪混入材料中,同时防止已填完的灰土层冻结。地基与基础工程施工地基与基础工程施工34项目7.1 冬期地基基础施工 o7)分层施工的灰土层应随铺随压,当天能压多少就铺多少。当气温较低或压实机械出现故障时,土层铺完后如果不能及时碾压,应将新铺的土层覆盖保温,当重新施工时,机械压到哪里,覆盖层揭到哪里,如果发现未压实的土已经冻结,应将其挖掉重新铺筑压实。地基与基础工程施工地基与基础工程施工35项目7.1 冬期地基基础施工 o8)冬期施工灰土换填工程,尤其要重视质量检验工作。应设置专人现场跟踪检验,压实一块检验一块,发现不合格部位立即返工
21、。对于工程量较大或较重要工程,可在现场设置简易试验室,其含水量试验可采用快速水分测定方法进行现场试验,既能保证检验工作的及时、可靠,又可防止因等待检验结果使填土层表层冻结。o9)不论是压实机械还是夯实机具,当其表面出现粘结现象时,应及时采取措施进行清理,必要时在土层表面撒一层薄砂,从而防止填料与压实设备冻结或粘结。地基与基础工程施工地基与基础工程施工36项目7.1 冬期地基基础施工 n2.强夯法o1)适用条件n(1)强夯法冬期施工适用于各种条件的碎石土、砂土、粉土、粘性土、湿陷性土、人工填土等。n(2)当建筑场地地下水位距地表面在2m以下时,可直接施夯,当地下水位较高不利施工或表层为饱和粘土时
22、,可在地表铺填0.52m的中(粗)砂、片石,也可以根据地区情况,回填含水量较低的粘性土、建筑垃圾、工业废料等而后再进行施夯。n(3)当日平均气温低于-10,大雪天或冻土厚度大于1.0m时,强夯施工不宜进行。地基与基础工程施工地基与基础工程施工37项目7.1 冬期地基基础施工 o2)强夯法冬期施工的施工期o冬季气温在0以下,土壤开始冻结到第二年春季冻土全部融化(季节冻土层)为止的整个冻结期称为强夯法冬期施工期。o由于强夯法冬期施工的施工期长,尤其是严寒地区,包括了冬季、春季和夏初季节,气候差异很大,地基土处在反复冻融状态,不但其厚度不同,强度也不相同,直接影响强夯施工工艺和参数。因此,按照气候条
23、件,基土状态将冬期施工分为三个阶段(或三期)。地基与基础工程施工地基与基础工程施工38项目7.1 冬期地基基础施工 o(1)初冬期:日平均气温不低于-10、冻土厚度不大于1m的月份划为初冬期。o(2)严冬期:日平均气温低于-10到日最高气温达0、同时冻土厚度大于1m的月份划为严冬期。o(3)春融期:日最高气温在0以上至冻土全部融化之前的月份称为春融期。地基与基础工程施工地基与基础工程施工39项目7.1 冬期地基基础施工 o3)强夯法冬期施工特点n(1)强夯法冬期施工包括地基土从冻结到全部融化的全过程,这一过程中地基土处于多层状态。如冬期表层为冻结土,下层为暖土;春融期表层为融土,中间层为冻结土
24、,下层为暖土。地基处于多层状态的情况下进行施工,这是冬期强夯施工的主要特点。在冬期强夯时,应根据各地气候条件,土壤冻结、融化厚度,不同的施工期(阶段)、制定相应的施工方案和工艺,组织施工。地基与基础工程施工地基与基础工程施工40项目7.1 冬期地基基础施工 n(2)强夯法冬期施工实际上就是在冻土地基上进行强夯法施工。因此,首先要根据施工时的气候、地基的土质、冻胀类别、冻层厚度及地基处理要求,决定对冻土层的处理原则。在冻土上施夯,一部分能量用于破碎处理冻土,因此,冬期强夯总需夯击能中应包括处理冻土和加固地基两项夯击能,一般把实际起加固作用的部分夯击能称为有效夯击能。n(3)冬期强夯法施工一般需要
25、回填(或换填)材料,且用量较大,因此,要在入冬前作好储料准备,并做好防冻处理。地基与基础工程施工地基与基础工程施工41项目7.1 冬期地基基础施工 n(4)冬期由于地表干燥、地下水位低、地表土冻结各种机械运行便利,是强夯法施工的好季节,尤其是在低洼沼泽、湖塘地带施工。但由于在负温下施工,应注意设备保温防冻和保养。另外,由于地基土冻结,夯击振动影响范围大,一定要加强防震措施。防震措施一般是设防震沟。对重要工程或有条件的地方,可进行测振试验,确定施工方案。根据以往经验,在中小能量强夯时,一般建筑物的振动影响安全距离为1520m,冬季有冻层时,可适当增大安全距离,一般为3050m,当冻深很大时还应增
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