基礎(chǔ)工程（地基處理）

1、浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理地基處理浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理一、緒論二、淺基礎(chǔ)三、樁基工程四、地基處理五、基坑工程目 錄浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理地基處理地基處理概述軟土地基處理技術(shù)1、排水固結(jié)法2、深層水泥攪拌樁法浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理建筑物對(duì)地基的要求1、地基承載力或穩(wěn)定性方面 各類荷載組合作用下（包括靜荷載和動(dòng)荷載）設(shè)計(jì)荷載 50%， e=1.22.0， H=1550m軟土壓縮性高 Cc=0.30.7，3m高的填土?xí)?m的沉降軟土強(qiáng)度低 Cu=815Kpa，一次性堆填3m 高的路堤會(huì)引起滑坡軟土滲透性差 k=110-8 510-7c

2、m/s 沉降穩(wěn)定時(shí)間可能長達(dá)幾十年， 例如杭甬高速公路運(yùn)行10年后，實(shí)測沉降速率達(dá)到2.06.0mm/月軟土具有結(jié)構(gòu)性，結(jié)構(gòu)破壞后工程特性顯著降低浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 改善剪切特性：提高土體抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而提高地基承載力和穩(wěn)定性 改善壓縮特性：控制沉降，不均勻沉降和側(cè)向變形 改善透水特性：防止?jié)B流過大和滲流破壞 改善動(dòng)力特性：提高抗震性能，防止液化 改善特殊土的不良地基的特性：黃土的濕陷性，膨脹土的脹縮性地基處理的目的浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 碾壓及夯實(shí)：重錘夯實(shí)，機(jī)械碾實(shí)，強(qiáng)夯 換土墊層法：砂石墊層，素土墊層 排水固結(jié)：堆載預(yù)壓，降水預(yù)壓法，真空預(yù)壓 振密擠密：

3、沉樁擠密，振沖擠密 置換及拌入：高壓噴射注漿水泥土攪拌法 加筋：土工合成材料加筋，碎石樁，樹根樁，加筋土 其他：灌漿、凍結(jié)、托換技術(shù)地基處理的分類浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：利用壓實(shí)原理，通過機(jī)械碾壓夯實(shí)，把表層地基土壓實(shí)；強(qiáng)夯則利用強(qiáng)大的夯擊能，在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，迫使土動(dòng)力固結(jié)密實(shí)適用范圍：碎石、砂土、粉土、低飽和度的粘性土，雜填土等，對(duì)飽和粘性土應(yīng)慎重采用碾壓及夯實(shí)強(qiáng)夯法示意圖 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：以砂石、素土、灰土和礦渣等強(qiáng)度較高的材料，置換地基表層軟弱土，提高持力層的承載力，擴(kuò)散應(yīng)力，減少沉降量 適用范圍：處理地基表面軟弱土和

4、暗溝、暗塘等軟弱土地基換土墊層砂墊層及其應(yīng)力分布、擴(kuò)散 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：在地基中設(shè)置豎向排水體，加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長，提高地基的穩(wěn)定性；加速沉降發(fā)展，使基礎(chǔ)沉降提前完成 適用范圍：適用于處理飽和軟弱粘土層；對(duì)于滲透性極低的泥炭土，必須慎重對(duì)待排水固結(jié)砂井堆載預(yù)壓 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：采用一定的技術(shù)措施，通過振動(dòng)或擠密，使土體的孔隙減少，強(qiáng)度提高；必要時(shí)在振動(dòng)擠密的過程中，回填砂、礫石、灰土、素土等，與地基土組成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力，減小沉降量 適用范圍：處理松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土，非飽和粘性土等振密擠密擠密砂樁法加固

5、地基 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理采用復(fù)打工藝的沉管砂石樁成樁工藝擠密砂樁法加固地基 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：采用專門的技術(shù)措施，以砂、碎石等置換軟弱土地基中部分軟弱土，或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未處理部分土組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降量 適用范圍：粘性土、沖填土、粉砂、細(xì)砂等。振沖置換法限于不排水抗剪強(qiáng)度大于20kPa的地基土置換及拌入振沖施工浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 原理：在地基或土體中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工合成材料、鋼片等加筋材料，使地基或土體能承受抗拉力，防止斷裂，保持整體性，提高剛度，改變地基土體的

6、應(yīng)力場和應(yīng)變場，從而提高地基的承載力，改善變形特性 適用范圍：軟弱土地基、填土及砂土加筋浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理 灌漿、凍結(jié)、托換技術(shù)、糾傾技術(shù)，通過特種技術(shù)措施處理軟弱土地基其他浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理樁側(cè)和樁端注漿浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理應(yīng)力擴(kuò)散復(fù)合地基增強(qiáng)體1、深層水泥攪拌樁法水泥攪拌樁、碎石樁、高壓旋噴樁巖石層浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理深層水泥攪拌法 原理： 通過攪拌機(jī)械就地將水泥漿液與軟土強(qiáng)制拌和，使軟土硬凝成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土；提高地基土的模量和強(qiáng)度，達(dá)到加固軟土地基的目的。 關(guān)鍵問題： （1）確定復(fù)合地

7、基的承載力 （2）控制沉降量浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥土形成的機(jī)理 機(jī)理：水泥水化物對(duì)水泥土強(qiáng)度起著重要作用，尤其是Ca(OH)2。浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥土的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、含水量比原土樣減少0.5%7.0%2、重度比天然軟土增加0.5%3%3、相對(duì)密度比天然軟土增加0.7%2.5%4、滲透系數(shù)隨水泥摻合量的增大而降低，約為（二）力學(xué)性質(zhì)1、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：比天然軟土大幾十倍甚至上百倍，一般qu=15MPa2、抗拉強(qiáng)度：與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度有關(guān)，3、抗剪強(qiáng)度：4、變形模量5、壓縮系數(shù)和壓縮模量浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥攪拌的設(shè)計(jì) 對(duì)地質(zhì)勘察

8、的要求： 除一般常規(guī)要求外還要注意土質(zhì)分析（有機(jī)質(zhì)含量、可溶鹽含量等）和水質(zhì)分析（地下水pH值、硫酸鹽含量）。 加固形式的選擇：柱狀、壁狀和塊狀 加固范圍的確定：加固深度浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥攪拌的計(jì)算浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥攪拌的計(jì)算浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥攪拌的計(jì)算浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理水泥攪拌的施工工藝浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理溫州地區(qū)多層建筑深層水泥攪拌樁地基處理 (1980s)控制總沉降浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理設(shè)計(jì)參數(shù)處理深度: 12.5 m樁徑: 500 mm水泥含量: 0.15置換率

9、: 0.2 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理長期沉降觀測 (8 年)浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理12棟房屋的沉降量計(jì)算值與觀測值計(jì)算值總是遠(yuǎn)大于觀測值?浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理沉降計(jì)算模式 Stotal = S1 + S2 S1 = 20 30 mm, 根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測 S2 依賴于土體壓縮性加固區(qū)壓縮量下臥土層壓縮量浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理結(jié)構(gòu)性軟土壓縮特性曲線y = (1.21.6) v , 根據(jù)土單元體試驗(yàn)結(jié)果 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理改進(jìn)壓縮曲線計(jì)算得到的沉降量實(shí)測沉降量改進(jìn)壓縮曲線計(jì)算沉降量傳統(tǒng)壓縮曲線計(jì)算沉降量浙江大學(xué)巖土工程研

10、究所基礎(chǔ)工程地基處理 通過控制下臥層應(yīng)力來控制工后沉降設(shè)計(jì)參數(shù)： 加固深度: 13 m 樁徑: 0.5 m 間距: 1.4m 水泥含量: 0.13應(yīng)力控制: (v0 + v )/ v0 = 1.35工后沉降小于 60 mm水泥攪拌樁地基處理溫州機(jī)場跑道擴(kuò)建工程浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理軟土孔隙比減小壓縮性降低強(qiáng)度增加加載系統(tǒng)：堆載孔壓上升排水系統(tǒng)：砂井、塑料排水板、砂墻2、排水固結(jié)法處理深厚軟土地基孔壓消散基巖塑料排水板袋裝砂井堆載預(yù)壓浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)法原理 隨著時(shí)間增長，超孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增加，孔隙比減小，強(qiáng)度增長。浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)

11、工程地基處理砂井地基固結(jié)理論 計(jì)算假定1）等應(yīng)變條件成立，無側(cè)向變形，統(tǒng)一水平面垂直變形相等2）砂井影響范圍內(nèi)的滲流路徑既有豎向分量，又有徑向分量3）砂井內(nèi)孔隙水壓力沿徑向變化很小，可以不計(jì)4）除滲透系數(shù)外，井料和涂抹區(qū)內(nèi)的性質(zhì)與天然地基的相同5）荷載一次瞬時(shí)施加浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理砂井地基固結(jié)理論 徑向固結(jié)基本方程徑向固結(jié)基本方程等應(yīng)變條件下徑向和豎向固結(jié)組合方程浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)法的設(shè)計(jì) 豎向排水體的類型的選用 普通砂井，袋裝砂井，塑料排水板 豎向排水體布置間距和打入深度的確定 地基強(qiáng)度增長的計(jì)算 預(yù)壓設(shè)計(jì) 為消除基礎(chǔ)沉降的預(yù)壓設(shè)計(jì) 提高地基承

12、載力與穩(wěn)定性的預(yù)壓設(shè)計(jì)浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)法地基強(qiáng)度增長的計(jì)算地基中某一點(diǎn)在某一時(shí)刻的抗剪強(qiáng)度f可以表示為 f0-地基中某點(diǎn)在加載之前的天然地基抗剪強(qiáng)度； c由于固結(jié)而增長的強(qiáng)度；由于剪切蠕變引起的強(qiáng)度減少。 由于剪切蠕變引起的強(qiáng)度減少難以計(jì)算，上式可以改為 -由于剪切蠕動(dòng)和剪切速率的減慢引起地基強(qiáng)度折減的系數(shù)，一般為0.900.95 0天然地基土的抗剪強(qiáng)度，可采用天然地基土的三軸試驗(yàn)不排水抗剪強(qiáng)度Cu，或原位十字板試驗(yàn)強(qiáng)度測定值浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理對(duì)于正常固結(jié)飽和軟粘土由于固結(jié)而增長的強(qiáng)度c可以用下式計(jì)算：排水固結(jié)法地基強(qiáng)度增長的計(jì)算則時(shí)間t地基強(qiáng)

13、度的增長值為：z計(jì)算點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力 Ut地基中某點(diǎn)的固結(jié)度浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理為消除基礎(chǔ)沉降的預(yù)壓設(shè)計(jì)通過施加預(yù)壓荷載（p+p），使地基在該荷載下排水固結(jié)，經(jīng)歷一定的預(yù)壓期后，達(dá)到擬消除的沉降值，然后卸去該預(yù)壓荷載，再開始建造建筑物。1)設(shè)定某一預(yù)壓荷載（P+P），計(jì)算最終沉降值 2) 計(jì)算設(shè)計(jì)要求達(dá)到的固結(jié)度和所需的預(yù)壓持續(xù)時(shí)間浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理提高地基承載力與穩(wěn)定性的預(yù)壓設(shè)計(jì)1）估算施加第一級(jí)荷載的大小P1，宜小于天然地基的承載力。2）估算加荷速度q和預(yù)壓固結(jié)時(shí)間。加荷速率q不宜過快，以防止局部剪切破壞。在施加第一級(jí)荷載之后需要恒載一段時(shí)間，待地基固

14、結(jié)后再施加下一級(jí)荷載。3）計(jì)算地基強(qiáng)度增長和估算第二級(jí)荷載的容許值。如果第二級(jí)荷載未達(dá)到設(shè)計(jì)荷載，可按此原理，重復(fù)上述步驟計(jì)算第三、四級(jí)荷載，直到達(dá)到設(shè)計(jì)荷載為止。浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)真空預(yù)壓法塑料排水管真空抽水大氣壓密封膜大氣壓浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)法實(shí)例杜湖水庫杜湖水庫大壩砂井排水固結(jié) (1970年) 滿足地基穩(wěn)定性 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理淤泥質(zhì)粘土16m厚cu = 15 kPa 地基承載力 = 75 kPac = 0, = 2628 地基承載力 = 2000 kPa 17m砂井浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理設(shè)計(jì)關(guān)鍵

15、問題：控制加載速率和孔壓上升砂井 (2997根)直徑: 0.42 m, 長度:1214 m三角形布置間距: 3 m 控制加載速率浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理孔壓與填筑高度的關(guān)系 現(xiàn)場監(jiān)測 大壩穩(wěn)定性監(jiān)測沉降、水平位移、孔壓浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理填筑過程中土體強(qiáng)度指標(biāo)變化（10年）( 十字板試驗(yàn))地基承載力 = 350 kPa Month/Year Height of filling1980年, cu = 70 kPa浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理排水固結(jié)法實(shí)例溫州機(jī)場 溫州機(jī)場跑道超載預(yù)壓 (1988)控制工后沉降 工后沉降要求 總沉降 60 mm 差異沉降 30 mm 浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理場地典型地質(zhì)剖面軟土厚度: 約 30 m浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理存在問題場地填高2m如果不處理，地基沉降完成需要40年實(shí)際工期：2年解決方法袋裝砂井 處理深度: 20 m 部分打穿超載預(yù)壓超載高度: 32 kPa浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理部分打穿砂井地基砂井下臥層浙江大學(xué)巖土工程研究所基礎(chǔ)工程地基處理超載預(yù)壓超載橫斷面加載過程超載 永久填土 砂墊層 加載過程