特殊地基處理的目的

1、地基處理的目的及意義任何建筑物的荷載最終將傳遞到地基上，由于上部結(jié)果材料強(qiáng)度很高，而地基土強(qiáng)度很低，壓縮性較大，因此通過(guò)設(shè)置一定結(jié)構(gòu)型式和尺寸的基礎(chǔ)才能解決這個(gè)矛盾。基礎(chǔ)具有承上啟下的作用，它一方面處于上部結(jié)構(gòu)的荷載及地基反力的共同作用下，承受由此產(chǎn)生的內(nèi)力；基礎(chǔ)底面的反力反過(guò)來(lái)又作為地基土的荷載，使地基產(chǎn)生應(yīng)力和變形?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，除了需保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有足夠的剛度和強(qiáng)度外，同時(shí)還需選擇合理的基礎(chǔ)尺寸和布置方案，使地基的強(qiáng)度和沉降保持在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。因此，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)又常被稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。凡是基礎(chǔ)直接建在未經(jīng)加固的天然土層上時(shí)，這種地基稱之為天然地基。若天然地基很軟弱，則事先需要經(jīng)過(guò)人工處

2、理后再建造基礎(chǔ)者，這種地基稱之為人工地基。地基處理的目的就是采取切實(shí)有效的地基處理方法,改善地基土的工程性質(zhì),使其滿足工程建設(shè)的要求。一般采用的方法有：一 . 換填法：當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來(lái)處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實(shí)至密實(shí)。工程實(shí)例實(shí)例一：保津高速公路樁號(hào)為K14+191的2m一3m通道。設(shè)計(jì)為剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，U型重力式橋臺(tái)，要求地基承載力大于250kPa。開挖基礎(chǔ)后對(duì)原狀土進(jìn)行了輕型觸探(深度為30cm)，發(fā)現(xiàn)地基承載力僅為120kPa。為提高承載力水平，用石灰穩(wěn)定土處

3、理地基30cm，分兩層，每層厚為15cm，灰劑量為8壓實(shí)度>t95 。通過(guò)輕型觸探得知處理后的地基承載力為500kPa，這大大超過(guò)了設(shè)計(jì)要求。該橋整體完5123個(gè)月后便產(chǎn)生明顯沉降，經(jīng)測(cè)定天津臺(tái)下沉14cm保定臺(tái)下沉9cm。實(shí)例二：宣大高速公路K83+600一K89+520路段土質(zhì)為濕陷性黃土，采用換填法對(duì)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)地基進(jìn)行處理。換填土為6水泥穩(wěn)定砂礫土(砂礫：土=25：75)，換填深度根據(jù)承載力要求為lm2m不等，要求水泥穩(wěn)定砂礫土7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度>15MPa，壓實(shí)度I>95。該路段經(jīng)過(guò)處理的27個(gè)小橋涵中大部分基礎(chǔ)穩(wěn)定達(dá)到了預(yù)期效果。但樁號(hào)為K85+341的lm 4m

4、涵洞在主體完5126個(gè)月后，大同臺(tái)下沉23cm，宣化臺(tái)下沉19cm。二 . 預(yù)壓法：預(yù)壓法是一種有效的軟土地基處理方法。該方法的實(shí)質(zhì)是，在建筑物或構(gòu)筑物建造前，先在擬建場(chǎng)地上施加或分級(jí)施加與其相當(dāng)?shù)暮奢d，使土體中孔隙水排出，孔隙體積變小，土體密實(shí)，提高地基承載力和穩(wěn)定性。堆載預(yù)壓法處理深度一般達(dá)10m左右，真空預(yù)壓法處理深度可達(dá)15m左右。工程實(shí)例深圳市寶安區(qū)某快速干道一路段長(zhǎng)159M，寬約50M，設(shè)計(jì)填筑的路堤高5M。當(dāng)時(shí)因某些原因工期要求已落后4個(gè)多月，為了趕上工期，設(shè)計(jì)與施工單位采用自載聯(lián)合真空預(yù)壓的加固方法加固地基，最終不僅加固達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且工期也彌補(bǔ)上來(lái)。這是自載聯(lián)合真空預(yù)壓法運(yùn)

5、用得比較成功的一個(gè)實(shí)例，詳細(xì)介紹如下： 1、路基土層的地質(zhì)概況地質(zhì)勘探資料表明，該路段自上而下由以下幾層組成：第一層，人工吹填土，厚為0.3-0.5M；由粉砂、細(xì)砂組成，含少量細(xì)碎貝殼和淤泥；第二層，耕植土，厚0.5-1.3M，松散，含植物根系；第三層，淤泥混砂，飽和、軟塑-流塑，富含有機(jī)質(zhì)，局部夾粉砂，該層含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低，是地基加固的主要對(duì)象；第四層，粉土或砂混淤泥，厚3.5-73.5M，底板埋深一般在7.5M、最大為10.5M；飽和，該層滲透性較好，k=10-3-10-4cm/s；第五層，淤泥或淤泥夾砂層，層厚大于10M，飽和、流塑-軟塑、強(qiáng)度低，含水量高，孔隙比大、

6、壓縮性高、強(qiáng)度低，也是加固的主要對(duì)象；第六層，淤泥質(zhì)粘土層，飽和，軟塑狀，粘滑，含大量貝殼及腐植物，分布均勻，鉆探未鉆穿，應(yīng)該說(shuō)這也是一層需處理的對(duì)象，其對(duì)路堤的后期沉降會(huì)有較大的影響。淤泥軟土的土工試驗(yàn)綜合成果見表1所示。 表1 淤泥軟土的物理力學(xué)指標(biāo)2、施工簡(jiǎn)況（1） 場(chǎng)地打設(shè)了深20M、間距1.3M、直徑為7CM、呈梅花形布置的袋裝砂井作為垂直排水通道；表層鋪設(shè)厚度為70CM的中粗砂墊層，作為水平排水通道。（2） 在加固區(qū)外采用淤泥攪拌墻（深7M、局部10M）及垂直插塑（深5M）等密封技術(shù)，對(duì)第四層粉土及砂混淤泥進(jìn)行封堵，以保證加固區(qū)內(nèi)有較高的真空度；實(shí)踐證明這二項(xiàng)技術(shù)起到了作用，在試抽

7、時(shí)膜下真空度一天內(nèi)達(dá)到80KPA，而停抽一天后真空度才損失2KPA。（3） 密封膜上鋪設(shè)了40#扁絲機(jī)織土工布（抗拉強(qiáng)度40KN/M）以保護(hù)其不被刺破。（4） 抽真空裝置安排12臺(tái)套，其中2臺(tái)套為備用。平均每臺(tái)套擔(dān)負(fù)800M2 面積，濾管間距為6M。（5） 在抽真空開始、膜下真空度達(dá)到80KPA后的30天才開始用吹填方式填筑路堤，填筑共分五層，層厚依次為1.2M、1.6-1.8M、1.0M、0.5M、0.5M，共5M厚；歷時(shí)67天，此后自載聯(lián)合真空預(yù)壓又歷時(shí)124天完成加固。實(shí)際的加載歷時(shí)曲線見圖2，聯(lián)合加載的典型斷面如圖3。 圖2實(shí)際的加載歷時(shí)曲線圖3聯(lián)合加載的典型斷面3、自載聯(lián)合真空預(yù)壓加

8、固的效果與分析加固現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了真空度、地表沉降、水平位移和孔隙水壓力等觀測(cè)項(xiàng)目，觀測(cè)結(jié)果表明加固取得了較好的效果。（1）加固中最大沉降速率達(dá)到72MM/D，發(fā)生在抽真空的初期；在聯(lián)合預(yù)壓加固中，每次加載的頭幾天沉降速率也都在40-50MM/D；遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范要求的沉降速率宜控制在20MM/D以下的標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)填筑過(guò)程中路提始終是穩(wěn)定的，沒(méi)有出現(xiàn)任何失穩(wěn)的征兆。路中心點(diǎn)平均沉降達(dá)277.5CM，估計(jì)固結(jié)度達(dá)到90%左右，基本滿足工后沉降量30CM的要求。典型斷面的荷載沉降曲線見圖4。圖4典型斷面的荷載沉降曲線（2）孔隙水壓力的觀測(cè)結(jié)果（見圖5）表明，開始抽真空時(shí)孔隙水壓力就開始下降，形成負(fù)超靜水壓力，

9、在地下9M深的測(cè)頭孔隙水壓力值下降較快、較大；在吹填加載期間，每加一級(jí)荷載，各個(gè)測(cè)頭的孔隙水壓力值均明顯地出現(xiàn)短暫的增大、隨后很快便穩(wěn)定，在吹填加載5M的整個(gè)過(guò)程中，其最大累計(jì)升幅為30KPA（發(fā)生在埋深18M的測(cè)頭處），其余為10-20KPA，而且所有測(cè)頭讀數(shù)都未超過(guò)出孔壓初時(shí)的穩(wěn)定值。這是由于在加固區(qū)內(nèi)始終豐在著穩(wěn)定的真空壓力，其產(chǎn)生的負(fù)超靜水壓力抵消了相當(dāng)一部分堆載過(guò)程中始終處于低孔隙水壓力的穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)滑坡和失穩(wěn)現(xiàn)象。也正因此才大大縮短了堆載和維持堆載穩(wěn)定的時(shí)間，加快了工期；該工程比常規(guī)的堆載預(yù)壓法提前了4個(gè)多月的工期，保證了全線按時(shí)通車。圖5加固中孔隙水壓力時(shí)間過(guò)程線 4、 小

10、結(jié)本工程實(shí)例通過(guò)運(yùn)用自載聯(lián)合真空預(yù)壓法，很好地解決了在珠江三角洲軟土地基上修路時(shí)存在的兩大難題，同時(shí)在施工結(jié)束后不存在卸除超載土的問(wèn)題，既環(huán)保又節(jié)約了投資。因此說(shuō)在沿軟弱土層地區(qū)修建公路，自載聯(lián)合真空預(yù)壓排水固結(jié)法是一種經(jīng)濟(jì)而有效的地基處理方法。三 . 強(qiáng)夯法：即用幾十噸重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。實(shí)踐證明，經(jīng)夯擊后的地基承載力可提高25倍，壓縮性可降低200500，影響深度在10m以上。工程實(shí)例 蘭許高速公路是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目日南高速公路的重要組成部分，全程采用雙向6車道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h。 K32+905K33+220段土質(zhì)較為松散，主要由砂性土

11、和少量粘性土組成，地下水埋深為3.8m。其中K33+110K33+140段30m為碎石樁布置，其余為強(qiáng)夯布置，平均處理寬度為63.12m，夯點(diǎn)間距4m，按正方形布置，鋪30cm厚度碎石，主夯點(diǎn)共布17行80列，副夯點(diǎn)共布16行79列。夯錘為圓形，直徑1.5m,重135kN,高度為15m，夯點(diǎn)單擊夯擊4次，主、副夯完成后進(jìn)行全副滿夯，全副滿夯只夯擊1次，單點(diǎn)夯擊能為E=WH=0.67×135kN×15m=1356.75kJ。設(shè)計(jì)要求地基承載力200MPa。 地基加固效果檢測(cè)方法為重型動(dòng)力觸探，試驗(yàn)采用63.5kg重錘，落距76cm，錐底直徑74mm，錐角600，探桿直徑42m

12、m，計(jì)探頭入土中10mm的錘擊數(shù)N63.5,根據(jù)N63.5的大小，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)評(píng)價(jià)承載力，超過(guò)200MPa的可視為達(dá)到加固效果。四 . 振沖法：是振動(dòng)水沖擊法的簡(jiǎn)稱，按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實(shí)法兩類。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；在砂土中主要起振動(dòng)擠密和振動(dòng)液化作用。振沖法的處理深度可達(dá)10m左右工程實(shí)例。1 工程概況 某工程為昭待公路路基加固工程。云南昭通至待補(bǔ)公路地處云南東北部，位于東經(jīng)102°43103°20,北緯24°5025°02之間，是建設(shè)項(xiàng)目“五縱七橫”國(guó)道主干線（GZ40二連浩特-昆明

13、-河口公路），云南省公路網(wǎng)主骨架的組成。經(jīng)云南昭通、曲靖兩個(gè)地區(qū)及貴州省威寧縣，北連四川省，南接級(jí)邊境口岸河口，服務(wù)于滇東北、滇中、滇南等廣闊地域。 本工程位于昭待公路K316+950K317+180段，段內(nèi)路基液化土層與軟土呈互層狀分布。 2 工程地質(zhì)條件 2.1 地層 層：亞粘土：灰色、褐灰色，含少量灰?guī)r礫石，表層0.50m為松散狀種植土。容許承載力60130KPa；深度在04.2m范圍內(nèi)。 層：淤泥：褐灰、褐紅色，含少量園礫，局部夾薄層狀砂。容許承載力55112KPa；深度在4.29.4m范圍內(nèi)。 層：亞粘土：褐灰色，含15%的園礫，粒徑210mm。容許承載力60130KPa；深度在9.

14、415m范圍內(nèi)。 層：粘土：褐灰色、灰黑色，含少量有機(jī)質(zhì)。軟塑，局部可塑。容許承載力115140KPa，硬塑狀容許承載力312KPa；深度在1517.1m范圍內(nèi)。 2.2 地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)位于揚(yáng)子地臺(tái)之滇東臺(tái)褶皺帶，主要在滇東臺(tái)褶束與會(huì)澤臺(tái)褶束之間，川滇南北向構(gòu)造小江深大斷裂帶東緣與級(jí)構(gòu)造雨斷裂帶部位。地質(zhì)構(gòu)造以北東向?yàn)橹鳎瑪嗔汛沃?。?gòu)造較為，北東向構(gòu)造發(fā)育；南北向構(gòu)造分布在西部（系小江斷裂帶的組成）、東北部，其余零星殘；北西向構(gòu)造大屬于南北向構(gòu)造和北東向主干構(gòu)造的配套成分。與本段路線關(guān)系密切的北東向構(gòu)造為五星背斜及窩都斷裂。 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，主要為大面積的升降、斷塊差異性升降和斷裂活動(dòng)等

15、3種類型。特點(diǎn)是斷裂破碎帶發(fā)育、新構(gòu)造變動(dòng)形跡或跡象較多：眾多的小型山間盆地、湖泊、新生帶地層的斷錯(cuò)、的斷層三角面、成串的（溫）泉、頻繁的地震活動(dòng)等。路線穿越小江大斷裂東側(cè)的滇東臺(tái)褶帶，是我國(guó)強(qiáng)烈地震活動(dòng)帶，區(qū)域穩(wěn)定性差。 2.3 地震 質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2001年發(fā)布的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB183062001)全線地震動(dòng)參數(shù)劃分：地震動(dòng)峰值加速度為0.10.2g(對(duì)應(yīng)的地震烈度為度)地震動(dòng)反應(yīng)譜周期為0.40.45s。 2.4 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià) 液化砂土：段內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度為0.10.2g，對(duì)應(yīng)的地震烈度為3 工程措施 對(duì)本路段軟土地基，采用振沖碎石樁復(fù)合地基加固。 4 碎石樁施工 4.1 施

16、工技術(shù)要點(diǎn) (1)采用江蘇產(chǎn)ZCQ 3O型振沖器，碎石樁樁徑377mm。公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJOO489)，段內(nèi)地質(zhì)剖面資料，碎石樁樁長(zhǎng)按10m，間距按d=1.2m，按正三角形滿堂，詳見圖4。 圖1 碎石樁平面大樣示意圖(2)碎石材料采用粒徑為20lOOmm未風(fēng)化的花崗巖碎石，含泥量1O。 (3)密實(shí)電流經(jīng)試樁為4550A，留振為1020s，水壓0.4O.6MPa。 (4)碎石樁頂鋪設(shè)一層300mm碎石墊層。 4.2 試樁 施工前設(shè)計(jì)的分區(qū)地質(zhì)資料試樁，據(jù)此各區(qū)碎石樁的密實(shí)電流、留振及水壓等施工參數(shù)，是可液化砂土與軟土互層地基的關(guān)鍵。 4.3 施工工藝流程 定樁位樁機(jī)就位沉振沖頭至設(shè)計(jì)深

17、度成孔至孔口沉振沖頭至孔底清孔回填碎石料并分層振實(shí)到地面止移機(jī)至下樁位結(jié)束。 4.4 施工工藝要求 (1)平整場(chǎng)地至設(shè)計(jì)標(biāo)高，按樁位設(shè)計(jì)平面圖在現(xiàn)場(chǎng)用竹簽作標(biāo)記，樁位偏差不大于土5cm。 (2)成孔：對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)供水泵和振沖器，待振沖器電流穩(wěn)定后緩慢下沉振沖器成孔，直到符合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)要求，記錄振沖器經(jīng)各深度的電流值和，振沖器至孔口。 (3)清孔：成孔后，上下串動(dòng)振沖器12遍清孔。試樁要求減小水壓。 (4)填料及振密制樁：清孔后將振沖器提離孔口。向孔內(nèi)投入約0.5m 碎石，然后下沉振沖器將碎石振密到試樁要求的密實(shí)電流；將振沖器O.30.5m投料下沉振沖器留振振密；如此重復(fù)自下而上逐段振密制樁至孔

18、口，并記錄各深度的電流值和填料量，即一根樁施工。五 . 深層攪拌法：利用水泥或其它固化劑通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基中將水泥和土體強(qiáng)制拌和，使軟弱土硬結(jié)成整體，形成具有水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的水泥土樁或地下連續(xù)墻，處理深度可達(dá)812m。 施工過(guò)程：定位沉入到底部噴漿攪拌（上升）重復(fù)攪拌（下沉）重復(fù)攪拌（上升）完畢工程實(shí)例工程背景資料： 廣東省汕頭市某污水處理廠工程，沉淀池和生化池的基坑圍護(hù)采用的就是深層攪拌法?；娱L(zhǎng)240m寬150m.，基坑深度為3.506.00m，水泥土圍護(hù)樁設(shè)計(jì)為二七排，樁長(zhǎng)813m，樁徑500mm，布樁間距350，固化劑為32.5普通硅酸鹽水泥，摻入比為18 %，施工時(shí)間為2009年5月。六 . 砂石樁法：振