地基處理方法(1)

1、.1 .2 一、地基處理： 天然地基軟弱不能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變天然地基軟弱不能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變 形要求時(shí)，對(duì)天然地基進(jìn)行人工處理，再建造基礎(chǔ)，形要求時(shí)，對(duì)天然地基進(jìn)行人工處理，再建造基礎(chǔ)， 這種地基加固稱為地基處理。這種地基加固稱為地基處理。 二、處理對(duì)象： 軟弱地基 特殊土 淤泥 沖填土 素填土 失陷性黃土 膨脹土 凍 土 .3 三、處理地基問題 1、提高地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性 地基承載力地基承載力f f0 0不足，地基發(fā)生破壞不足，地基發(fā)生破壞 整體剪切破壞整體剪切破壞 局局 部部 剪剪 切切 破破 壞壞 刺入破壞刺入破壞 .4 變形過大，產(chǎn)生不均勻沉降、結(jié)構(gòu)開裂變形過大，

2、產(chǎn)生不均勻沉降、結(jié)構(gòu)開裂 2、降低地基變形： .5 3、消除液化 飽和粉土和砂土受到震動(dòng)時(shí)，飽和粉土和砂土受到震動(dòng)時(shí)， 孔隙水壓力大于上覆重力時(shí)，孔隙水壓力大于上覆重力時(shí)， 粉砂和粉土變?yōu)橐簯B(tài)，建筑粉砂和粉土變?yōu)橐簯B(tài)，建筑 物傾倒。物傾倒。 u G Gu 4、滲漏、管涌：對(duì)大壩破壞方式。 在滲透水流的作用下，土中的細(xì)在滲透水流的作用下，土中的細(xì) 顆粒被沖走，使土的孔隙不斷擴(kuò)顆粒被沖走，使土的孔隙不斷擴(kuò) 大，滲透速度不斷增加，使較粗大，滲透速度不斷增加，使較粗 的顆粒也相繼被水流帶走，逐漸的顆粒也相繼被水流帶走，逐漸 形成管狀滲透通道，造成土體崩形成管狀滲透通道，造成土體崩 塌，這種現(xiàn)象稱為管涌

3、。塌，這種現(xiàn)象稱為管涌。 管涌是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞，發(fā)生在一定級(jí)配的無粘性土中管涌是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞，發(fā)生在一定級(jí)配的無粘性土中 震動(dòng)液化震動(dòng)液化 震動(dòng)液化震動(dòng)液化 .6 四、地基處理分類 物理處理 化學(xué)處理 換土墊層 擠 密 樁 排水固結(jié)法 加 筋 法 灌 漿 深層攪拌法 高壓旋噴法 土 樁 灰 土 樁 砂 樁 振沖碎石樁 .7 .8 .9 zczz fpp .10 tan2 zbb .11 振動(dòng)平板夯振動(dòng)平板夯 YT系列沖擊壓實(shí)機(jī)系列沖擊壓實(shí)機(jī) 可轉(zhuǎn)向式手扶振動(dòng)壓路機(jī)可轉(zhuǎn)向式手扶振動(dòng)壓路機(jī) 四沖程汽油機(jī)式高頻振動(dòng)沖擊夯四沖程汽油機(jī)式高頻振動(dòng)沖擊夯 斜坡型單鋼輪壓振動(dòng)路機(jī)斜坡型單鋼輪壓振動(dòng)路機(jī)

4、 .12 由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人 工地基。工地基。 二、復(fù)合地基 變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形。變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形。 按 材 料 分 類 散體樁復(fù)合地基 柔性樁復(fù)合地基 剛性樁復(fù)合地基 砂 樁 碎石樁 土 樁 灰土樁 石灰樁 粉噴樁 旋噴樁 樹根樁 CFG 樁 .13 樁體作用： 由復(fù)合地基定義復(fù)合地基由復(fù)合地基定義復(fù)合地基 由樁體和樁間土共同工作，由樁體和樁間土共同工作， 由變形協(xié)調(diào)條件，樁體和由變形協(xié)調(diào)條件，樁體和 樁間土變形相同。由于樁間土變形相同。由于E E樁樁 E E土，樁體產(chǎn)生應(yīng)力集

5、中，土，樁體產(chǎn)生應(yīng)力集中， 樁間土應(yīng)力降低。樁間土應(yīng)力降低。 由此復(fù)合地基承載力和整由此復(fù)合地基承載力和整 體剛度高于原地基，沉降體剛度高于原地基，沉降 有所減小。有所減小。 ps SS ps ESES ps FF .14 面積換算率 A A m p p A樁體的橫截面積 A 樁承擔(dān)復(fù)合地基的面積 d l 正方形布置：正方形布置： 樁體直徑為樁體直徑為d d，間距為，間距為l l， 則面積換算率為：則面積換算率為： 2 2 4 l d m .15 樁土應(yīng)力比 定義：將復(fù)合地基中樁體的豎向平均應(yīng)力記為定義：將復(fù)合地基中樁體的豎向平均應(yīng)力記為 p 樁間土的豎向平均應(yīng)力記為樁間土的豎向平均應(yīng)力記為

6、s 樁土應(yīng)力比為樁土應(yīng)力比為 sp n/ 1、散體樁承載力 kskpksp fmmff , )1 ( ksksp fnmf , )1(1 kskp nff , kpksp fnnmf , /)1(1 kskp nff , （1 1） （2 2） （3 3） .16 2、柔性樁復(fù)合地基 kskpksp fmmff , )1 ( 樁間土承載力折減系數(shù)，對(duì)摩擦樁取樁間土承載力折減系數(shù)，對(duì)摩擦樁取0.50.51.01.0，對(duì)，對(duì) 摩擦支撐樁取摩擦支撐樁取0.10.10.40.4。 3、對(duì)剛性樁地基 N基礎(chǔ)以下的樁數(shù)基礎(chǔ)以下的樁數(shù) d k R 單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值 A 基礎(chǔ)面積基礎(chǔ)面積 s

7、A 樁間土面積樁間土面積 樁間土承載力折減系數(shù)，一般取樁間土承載力折減系數(shù)，一般取0.80.81 1 AAmf A RN f sks d k ksp /)1 ( , （1 1） .17 .18 1 1、定義定義：在建筑物建造前，對(duì)天然地基或?qū)σ栽O(shè)置豎向排：在建筑物建造前，對(duì)天然地基或?qū)σ栽O(shè)置豎向排 水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部 分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種方法。分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種方法。 砂井 塑料排水板 豎向排水體 水平排水體： 砂墊層 排水系統(tǒng) 加壓系統(tǒng) 堆載法 真空法 降水法 電滲法 2、對(duì)象：對(duì)象：軟粘

8、土、吹填土、松軟粘土、吹填土、松 散粉土、新近沉積土散粉土、新近沉積土 3 3、工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：路堤、倉(cāng)庫(kù)、罐路堤、倉(cāng)庫(kù)、罐 體、飛機(jī)跑道、輕型建筑體、飛機(jī)跑道、輕型建筑 .19 飽和軟粘土地基在荷載作用下，產(chǎn)生孔隙水壓力，孔隙水在飽和軟粘土地基在荷載作用下，產(chǎn)生孔隙水壓力，孔隙水在 壓差作用下，由排水通道緩慢排出，使孔隙體積減小，地基壓差作用下，由排水通道緩慢排出，使孔隙體積減小，地基 固結(jié)沉降，同時(shí)土中有效應(yīng)力增加，地基土強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。固結(jié)沉降，同時(shí)土中有效應(yīng)力增加，地基土強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。 e a e b c f ge c d 固 結(jié) 壓 力 孔 隙 比 0 1 f g e a b c

9、c d c 抗 剪 強(qiáng) 度 0 e 1 e 點(diǎn)，壓力增加點(diǎn)，壓力增加 土樣固結(jié)壓力為土樣固結(jié)壓力為 0 孔隙比為孔隙比為 0 e c e坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)坐標(biāo)上對(duì)應(yīng) a 0 孔隙比減少孔隙比減少 e 對(duì)應(yīng)于曲線對(duì)應(yīng)于曲線 abc 如果卸除如果卸除 由由c c點(diǎn)回到點(diǎn)回到f f點(diǎn)，曲線點(diǎn)，曲線 土樣發(fā)生膨脹，土樣發(fā)生膨脹， fec 為卸荷曲線。為卸荷曲線。 .20 e a e b c f ge c d 固 結(jié) 壓 力 孔 隙 比 0 1 f g e a b c c d c 抗 剪 強(qiáng) 度 0 e 1 e 若對(duì)土樣再施加若對(duì)土樣再施加 的壓力，土樣發(fā)生再壓縮由的壓力，土樣發(fā)生再壓縮由 f 點(diǎn)沿虛線變化到點(diǎn)

10、沿虛線變化到 c 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 相應(yīng)由相應(yīng)由 f點(diǎn)變化（沿虛線）點(diǎn)變化（沿虛線） c 點(diǎn)，曲線點(diǎn)，曲線 cgf 到到 從兩條壓縮曲線從兩條壓縮曲線 cba 和和 cgf 可見施加同樣的壓力，孔隙比變化量不同，土樣在被再壓可見施加同樣的壓力，孔隙比變化量不同，土樣在被再壓 縮時(shí)孔隙比減小量縮時(shí)孔隙比減小量 e 比初壓縮量比初壓縮量 e小得多。小得多。 .21 排水固結(jié)法就是其應(yīng)用。建造建筑物前預(yù)先對(duì)地基施加排水固結(jié)法就是其應(yīng)用。建造建筑物前預(yù)先對(duì)地基施加 荷載，使地基完成大部分沉降，抗剪強(qiáng)度也得到提高；荷載，使地基完成大部分沉降，抗剪強(qiáng)度也得到提高； 卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷載作用

11、下產(chǎn)生沉卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷載作用下產(chǎn)生沉 降將大大減少。降將大大減少。 排水固結(jié)法關(guān)鍵排水固結(jié)法關(guān)鍵在于排出孔隙水，使孔隙減少及有效應(yīng)力在于排出孔隙水，使孔隙減少及有效應(yīng)力 增加，從而產(chǎn)生固結(jié)沉降。增加，從而產(chǎn)生固結(jié)沉降。 粘性土固結(jié)所需的時(shí)間為 V V C HT t 2 V T時(shí)間因數(shù) V C固結(jié)系數(shù) 2 H tc T v v a ek c w m v )1( .22 砂井設(shè)計(jì) 1、直徑及間距 we ddn/ e d砂井有效排水范圍內(nèi)等效直徑，砂井有效排水范圍內(nèi)等效直徑，30-50cm 30-50cm w d砂井直徑砂井直徑 井 徑 比 n 普通砂井 取68 袋裝砂井或塑料排

12、水板 取1520 2、深度： 壓縮層不厚時(shí)，砂井應(yīng)貫穿壓縮土層 壓縮層深厚時(shí)，由附加壓力和自重應(yīng)力之比為0.10.2處定。 e d .23 .24 .25 定義：定義： 強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法（強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法（Dynamic consolidationDynamic consolidation） 強(qiáng)夯法處理地基是強(qiáng)夯法處理地基是1919世紀(jì)世紀(jì)6060年代由法國(guó)梅那公司首創(chuàng)。將年代由法國(guó)梅那公司首創(chuàng)。將 10104040噸重的錘起吊到高噸重的錘起吊到高6 63030米的空中讓其自由下落，給米的空中讓其自由下落，給 地基以沖擊和振動(dòng)，以提高土體強(qiáng)度，降低其壓縮性，改善地基以沖擊和振動(dòng)，以提高

13、土體強(qiáng)度，降低其壓縮性，改善 土的振動(dòng)液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性。土的振動(dòng)液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性。 碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、 雜填土和素填土等地基。對(duì)于高飽和度的粉土與粘性土地雜填土和素填土等地基。對(duì)于高飽和度的粉土與粘性土地 基，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土，處理效果較差。基，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土，處理效果較差。 機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、油罐、公路、和鐵路機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、油罐、公路、和鐵路 處理對(duì)象處理對(duì)象 工程應(yīng)用工程應(yīng)用 加固地基的優(yōu)點(diǎn)加固地基的優(yōu)點(diǎn) .26 應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用范圍廣泛加固效果顯著加固效果顯著 有效加固深度

14、大有效加固深度大 8000KN.M8000KN.M高能級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)高能級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)1212米；一般能量夯能處米；一般能量夯能處 理深度理深度6 68 8米米 施工機(jī)具簡(jiǎn)單施工機(jī)具簡(jiǎn)單 強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)，當(dāng)起吊能力有限時(shí)鋪龍門式強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)，當(dāng)起吊能力有限時(shí)鋪龍門式 起落或其他設(shè)備，加上自動(dòng)脫鉤裝置。當(dāng)機(jī)械設(shè)備困難時(shí)，起落或其他設(shè)備，加上自動(dòng)脫鉤裝置。當(dāng)機(jī)械設(shè)備困難時(shí)， 還可因地制宜采用打樁機(jī)、龍門架、桅桿等簡(jiǎn)易設(shè)備。還可因地制宜采用打樁機(jī)、龍門架、桅桿等簡(jiǎn)易設(shè)備。 節(jié)省材料節(jié)省材料 強(qiáng)夯法處理地基，無需添加建筑材料。對(duì)于飽和低滲透性土，強(qiáng)夯法處理地基，無需添加建

15、筑材料。對(duì)于飽和低滲透性土， 可以鋪以砂井、擠密碎石樁配合強(qiáng)夯施工，其加固效果比單可以鋪以砂井、擠密碎石樁配合強(qiáng)夯施工，其加固效果比單 一工藝高出許多，材料亦比單一砂井、擠密碎石樁方案節(jié)省，一工藝高出許多，材料亦比單一砂井、擠密碎石樁方案節(jié)省， 費(fèi)用較低。費(fèi)用較低。 .27 降低工程造價(jià)降低工程造價(jià) 強(qiáng)夯處理價(jià)格低廉。北京乙稀工程，擠密碎石樁方案造價(jià)強(qiáng)夯處理價(jià)格低廉。北京乙稀工程，擠密碎石樁方案造價(jià) 200200元元/m/m2 2，強(qiáng)夯僅為，強(qiáng)夯僅為2525元元/m/m2 2；茂名三十萬噸乙稀工程，；茂名三十萬噸乙稀工程， 回填地基，原來用分層碾壓法處理，沒有達(dá)到應(yīng)有的加固回填地基，原來用分層

16、碾壓法處理，沒有達(dá)到應(yīng)有的加固 效果，如果采用擠密碎石樁，加固費(fèi)用增加效果，如果采用擠密碎石樁，加固費(fèi)用增加250250元元/m/m2 2以以 上，強(qiáng)夯處理僅需上，強(qiáng)夯處理僅需30305050元元/m/m2 2，且加固效果好，工期短。，且加固效果好，工期短。 施工快捷施工快捷 施工工期短，特別是粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短。施工工期短，特別是粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短。 .28 加固機(jī)理加固機(jī)理 瑞利波（表面波瑞利波（表面波 ）以夯坑為）以夯坑為 中心沿地表向四周傳播，使中心沿地表向四周傳播，使 表層土體松動(dòng)形成松弛區(qū)域。表層土體松動(dòng)形成松弛區(qū)域。 圓形基礎(chǔ) 瑞利波 豎向分量 水平分量

17、剪切波 壓縮波 體波對(duì)地基體波對(duì)地基 起加固作用，起加固作用， 縱波（壓縮縱波（壓縮 波波 ）使土體）使土體 受拉壓作用，受拉壓作用， 使孔隙水壓使孔隙水壓 力增加，導(dǎo)力增加，導(dǎo) 致土骨架解致土骨架解 體；體； 橫波（剪切波橫波（剪切波 ） 使解體的土顆粒處使解體的土顆粒處 于更密實(shí)的狀態(tài)。于更密實(shí)的狀態(tài)。 .29 一、加固非飽和土原理 采用強(qiáng)夯法加固非飽和土是基于動(dòng)力壓實(shí)原理，即用沖擊采用強(qiáng)夯法加固非飽和土是基于動(dòng)力壓實(shí)原理，即用沖擊 型動(dòng)力荷載，使土體顆粒產(chǎn)生相對(duì)位移重新排列，土中孔型動(dòng)力荷載，使土體顆粒產(chǎn)生相對(duì)位移重新排列，土中孔 隙中的氣相被排出，孔隙體積減小，土體變得更為密實(shí)，隙中的

18、氣相被排出，孔隙體積減小，土體變得更為密實(shí)， 從而提高其強(qiáng)度從而提高其強(qiáng)度 夯錘夯擊土體的瞬間， 土體產(chǎn)生較大沉降，錘 底土形成土塞向下運(yùn)動(dòng)， 土中壓力超過土的強(qiáng)度， 土結(jié)構(gòu)破壞。由于結(jié)構(gòu) 破壞，使土體軟化，側(cè) 壓力系數(shù)增大，側(cè)壓力 增大，土不僅被壓實(shí)， 而且被側(cè)向擠密，形成 蘋果形。 這一壓實(shí)區(qū)（A）就是土的破壞壓實(shí)區(qū) .30 在該區(qū)域外為次壓實(shí)區(qū)（在該區(qū)域外為次壓實(shí)區(qū)（B），該區(qū)應(yīng)力小于土極限強(qiáng)），該區(qū)應(yīng)力小于土極限強(qiáng) 度而大于土的彈性極限。該區(qū)土可能被破壞，但未被度而大于土的彈性極限。該區(qū)土可能被破壞，但未被 充分壓實(shí)，此區(qū)也可稱為破壞削弱區(qū)。充分壓實(shí)，此區(qū)也可稱為破壞削弱區(qū)。 動(dòng)應(yīng)力遠(yuǎn)大于原來土動(dòng)應(yīng)力遠(yuǎn)大于原來土 的自重應(yīng)力，坑底土的自重應(yīng)力，坑底土 在向側(cè)向擠出時(shí)，坑在向側(cè)向擠出時(shí)，坑 側(cè)土在側(cè)向分力的作側(cè)土在側(cè)向分力的作 用下將隆起，形成被用下將隆起，形成被 動(dòng)破壞區(qū)。夯坑越深，動(dòng)破壞區(qū)。夯坑越深， 土內(nèi)聚力越大，土不土內(nèi)聚力越大，土不 易破壞隆起，反之就易破壞隆起，反之就 易隆起。易隆起。 .31 不可壓縮的液體 固結(jié)時(shí)液體排出的孔徑不變 彈簧剛度為常數(shù) 無摩擦活塞 靜力固結(jié)模型 動(dòng)力固結(jié)模型 含有少量氣泡的可壓縮液體 固結(jié)時(shí)