地质勘察必备基础知识

1、地基        

所有建筑物都是修建在地表上，建筑物上部结构的荷载通过下部结构最终都会传到地表的土层或岩层上，这部分起支撑作用的土体或岩体就是地基。根据地基是否经过人工处理分为天然地基和人工地基 。

天然地基：自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人工处理的岩体、土体地基。

人工地基：天然地基的承载力不能承受基础传递的全部荷载，需经人工处理的岩体、土体地基。

人工处理方法：换填法、预压法、强夯法、振冲法、砂石桩法、石灰桩法、柱锤冲扩桩法、土挤密桩法、水泥土搅拌法（含深层搅拌法、粉体喷搅法。深层搅拌法简称湿法，粉体喷搅法简称干法）、高压喷射注浆法、单液规划法、碱液法等。

2、基础

将建筑物所承受的各种作用传递到地基上的下部承重结构称为基础。

基础按受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础；按构造方式可分为条形基础、独立基础、井格式基础、片筏基础、箱形基础、桩基础等。按基础埋置深度划分浅基础、深基础：埋置深度不超过5m者称为浅基础，大于5m者称为深基础。（注：基础底面离地面的深度称为基础的埋置深度）。

刚性基础：刚性基础所用的材料的抗压强度较高，但抗拉及抗弯、剪强度偏低。常见的有：砖基础、灰土基础、三合土基础、毛石基础、混凝土基础。毛石混凝土基础等。

柔性基础：在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基础可以承受弯矩，此类基础可称为柔性基础。

1、详细查明拟建场地范围内地基土的类别、地层特征及分布规律，查明各土层的物理力学性质指标，提供各层土的地基承载力特征值及压缩模量值。

2、查明地下水的类型、埋藏条件及其变化幅度，评价地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋以及钢结构的腐蚀性。

3、划分场地土类型和场地类别；提供与抗震设计有关的地震参数，判别场区内饱和粉土及砂土的地震液化情况。

4、分析、论证地基基础方案的可行性，提供合理的地基处理方案，推荐可能采用的桩基计算参数，并估算单桩承载力。

5、查明埋藏的河道、沟浜、墓穴等对工程不利的埋藏物。查明在工程施工过程中可能出现的不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议。

6、对该地质勘察区域提出岩土工程的分析及建议。

作为建筑地基的岩土，其工程性质由岩土的类别决定。《建筑地基基础设计规范》（以下简称《地基规范》）将作为建筑地基的岩土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土及特殊土等。

1、岩石

岩石的坚硬程度根据岩块的饱和单轴抗压强度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。

当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该试验时，可在现场通过观察定性划分 。

岩石按风化程度分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。

岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。

2、碎石土

碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土。

根据粒组含量及颗粒形状，碎石土可分为块石、漂石、碎石、卵石、角砾、圆砾。

3、砂土

砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50％、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％的土。

根据粒组含量，砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。

4、粉土

粉土为性质介于砂土和粘性土之间，塑性指数IP≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50％的土。

塑性指数等于液限与塑限之差。液限是指土由可塑状态转变为流动状态的界限含水量，塑限为土由半固态转变为可塑状态的界限含水量。

一般说来，土的颗粒越细、细颗粒的含量越多，土的塑性（塑性指数）也就越大。

5、粘性土

粘性土是指塑性指数IP＞10的土。根据塑性指数，可将粘性土分为粘土（IP＞17）和粉质粘土（10＜IP≤17）。

根据液性指数可将粘性土分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑五种状态。

液性指数IL是土的天然含水量和塑限之差与塑性指数的比值，是判断粘性土软硬程度的指标，也叫稠度。

一般而言，粘性土的沉积历史越久，结构性越好，工程力学性质越好。

6、人工填土

人工填土是人类活动的堆积物。根据其组成和成因，可分为素填土、杂填土和冲填土。

素填土为由碎石土、砂、粉土、粘性土等一种或几种土通过人工堆填方式而形成的土。经过分层压实后的素填土称为压实填土。

杂填土是指含有大量的建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等人工堆填物。

冲填土是人类借助水力充填泥砂形成的土，一般压缩性大、含水量大、强度低。

7、特殊土

（1）软土

软土泛指天然含水量高、压缩性高、强度低、渗透性差的软塑、流塑状粘性土。它包括淤泥、淤泥质土、冲填土等。软土生成于静水或缓慢流动的流水环境。

建筑在软土地基上的建筑物易产生较大沉降或不均匀沉降，且沉降稳定所需要的时间很长，所以，在软土上建造建筑物必须慎重对待。

（2）红粘土

红粘土是碳酸盐系岩石经红土化作用所形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。红粘土的液限一般大于50％，具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育的特征，吸水后迅速软化。

一般情况下，红粘土的表层压缩性低、强度较高、水稳定性好，属良好的地基土层。但随着含水量的增大，土体呈软塑或流塑状态，强度明显变低，作为地基时条件较差。

（3）膨胀土

膨胀土是一种具有强烈的吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。土呈黄、红褐、灰白色，粘粒含量高，天然含水量接近塑限。

膨胀土通常表现为压缩性低、强度高，因此易被误认为是良好的天然地基。

（4）湿陷性黄土

黄土是指以粉粒为主，富含碳酸钙盐系，垂直节理发育，具有大孔结构，以黄色、褐黄色为主，有时为灰黄色的土体。

黄土在天然含水状态下具有较高的强度和较小的压缩性，但雨水浸湿后，有的即使在自身重力作用下也会发生剧烈而大量的变形，强度也随之迅速降低。

黄土在一定的压力下受水浸湿后结构迅速破坏而发生附加下沉的现象称为湿陷。浸水后发生湿陷的黄土称为湿陷性黄土。在自重压力作用下，受水浸湿而发生湿陷的黄土称为自重湿陷性黄土，不发生湿陷的黄土称为非自重湿陷性黄土。

地质勘察报告的组成和主要内容

1、工程概况；2、场地地形、地貌；3、勘察技术要求及依据；4、地基土的组成及特征；5、地下水概况；6、场地及地震效应；7、岩土工程分析及建议。

附图表

1、勘探点平面布置图   ；2、工程地质剖面图   ；3、土工试验成果总表 ；4、各土层物理力学性质指标；5、静探试验成果表   ；6、标贯成果统计表 ；7、饱和砂（粉）土 液化判别表   ；8、固结试验e-p分层曲线   ；9、钻孔柱状图   ；10、波速测试报告 ；11、水质分析报告。

桩基础作为建筑工程的一个重要组成部分，其施工质量关系到整个建筑物的工程质量。在桩基施工过程中，当遇到各种意外情况时，如何及时分析、及时处理，是桩基施工的关键所在。桩基工程施工工序多，工艺要求高，影响质量的因素较多，一般有：工程地质勘察报告不够详尽准确；设计的不合理取值；施工中的各种原因等。

1、常见质量问题类别及原因分析

桩基工程常见质量问题有：单桩承载力低于设计值、桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大等五大类。

造成以上问题的原因：

1.1单桩承载力低于设计要求的常见原因有：

       1.1.1桩沉人深度不足；

       1.1.2桩端未进入设计规定的持力层，但桩深已达设计值；

       1.1.3最终贯入度过大；

　   1.1.4其他，诸如桩倾斜过大、断裂等原因导致单桩承载力下降；

　   1.1.5勘察报告所提供的地层剖面、地基承载力等有关数据与实际情况不符。

1.2桩倾斜过大的常见原因：

     1.2.1预制桩质量差，其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形，最易造成桩倾斜；

     1.2.2桩机安装不正，桩架与地面不垂直；

     1.2.3桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合，产生锤击偏心；

     1.2.4桩端遇石子或坚硬的障碍物；

     1.2.5桩距过小，打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应；

     1.2.6基坑土方开挖不当。

1.3出现断桩的常见原因：

除了桩倾斜过大可能产生桩断裂外，其他原因还有三种：

      1.3.1桩堆放、起吊、运输的支点或吊点位置不当；

　   1.3.2沉桩过程中，桩身弯曲过大而断裂。如桩制作质量造成的弯曲，或桩细长又遇到较硬土层时，锤击产生的弯曲等；

　 1.3.3锤击次数过多。如有的设计要求的桩锤击过重，设计贯入度过小，以致于施工时，锤击过度而导致桩断裂。

1.4桩接头断离的常见原因：

　   设计桩较长时，因施工工艺的需要，桩分段预制，分段沉人，各段之间常用钢制焊接连接件做桩接头。这种桩接头的断离现象也较常见。其原因，除了1.2节中1.2.1—1.2.5外，还有上、下节桩中心线不重合；桩接头施工质量差，如焊缝尺寸不足等原因。

1.5桩位偏差过大的常见原因：

　   测量放线差错；沉桩工艺不良，如桩身倾斜造成竣工桩位出现较大的偏差。

2、 常用处理方法

打桩过程中，发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理、业主，然后会同设计、勘察等相关部门分析、研究，作出正确处理方案。由设计部门出具修改设计通知。一般处理方法有：补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等，下面分别简要介绍：

2.1补沉法 预制桩人土深度不足时，或打入桩因土体隆起将桩上抬时，均可采用此法。

2.2补桩法 可采用下述两种的任一种：

       2.1.1桩基承台前补桩。当桩距较小时，可采用先钻孔，后植桩，再沉桩的方法。

       2.1.2桩基承台或地下室完成再补静压桩。此法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压桩的施工反力，设施简单，操作方便，不延长工期。

2.3补送结合法 当打入桩采用分节连接，逐根沉人时，差的接桩可能发生连接节点脱开的情况，此时可采用送补结合法。首先是对有疑点的桩复打，使其下沉，把松开的接头再顶紧，使之具有一定的竖向承载力；其次，适当补些全长完整的桩，一方面补足整个基础竖向承载力的不足，另一方面补打的整桩可承受地震荷载。

2.4纠偏法 桩身倾斜，但未断裂，且桩长较短，或因基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理。

2.5扩大承台法

由于以下三种原因，原有的桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求，而需要扩大桩基承台的面积。

        2.5.1桩位偏差大。原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求，可用扩大承台法处理。

　　2.5.2考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求，需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。

　　2.5.3桩基质量不均匀，防止独立承台出现不均匀沉降，或为提高抗震能力，可采用把独立的桩基承台连成整块，提高基础整体性，或设抗震地梁

2.6复合地基法

此法是利用桩土共同作用的原理，对地基作适当处理，提高地基承载力，更有效的分担桩基的荷载。常用方法有以下几种：

        2.6.1承台下做换土地基。在桩基承台施工前，挖除一定深度的土，换成砂石填层分层夯填，然后再在人工地基和桩基上施工承台。

       2.6.2桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求时，可采用在桩间土中干喷水泥形成水泥土桩的方法，形成复合地基基础。

2.7修改桩型或沉桩参数：

       2.7.1改变桩型。如预制方桩改为预应力管桩等。

       2.7.2改变桩人土深度。例如预制桩过程中遇到较厚的密实粉砂或粉土层，出现桩下沉困难，甚至发生断桩事故，此时可采用缩短桩长，增加桩数量，取密实的粉砂层作为持力层 。

　   2.7.3改变桩位。如沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物，使桩产生倾斜，甚至断裂时，可采用改变桩位重新沉桩。

　   2.7.4改变沉桩设备。当桩沉人深度达不到设计要求时，可采用大吨位桩架，采用重锤低击法沉桩。

2.8其他方法

       2.8.1底板架空。底层地面改为架空楼板，以减填土自重，降低承台的荷载。

       2.8.2上部结构卸荷。有些重大桩基事故处理困难，耗资巨大，耗时过多，只有采取削减上部建筑层数的方法，减小桩基荷载。也有采用轻质高强的隔墙或其他材料代替原设计的厚重结构而减轻上部建筑的自重。

       2.8.3结构验算。但出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故，可通过结构验算等方法寻找处理方案。如验算结果仍符合规范的要求时，可与设计单位协商，不作专门处理。但此方法属挖设计潜力，必须征得设计部门的同意，万不得巳时用之，且应慎之又慎。

      2.8.4综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用，往往可取得比较理想的效果。

    2.8.5采用外围补桩，增加周边嵌固，防止或减少桩位侧移等。

总之，桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量，在桩基施工过程中，当遇到各种意外情况时，应及时通过业主、监理与设计部门联系，按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工。

来源：工程智库

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