培訓(xùn)地基處理

1、基 礎(chǔ) 工 程地 基 處 理概述夯實法及碾壓法換土墊層法排水固結(jié)預(yù)壓法擠密法和振沖法強夯法深層攪拌法高壓噴射注漿法內(nèi)容提要1、地基處理的目的和意義基本概念場地、天然地基、人工地基、軟弱地基地基處理的目的及問題地基處理的作用5-1 概述2、基本概念場地：工程建設(shè)所直接使用的有限面積的土地。天然地基：基礎(chǔ)直接建造在未經(jīng)加固的天然土層。人工地基：天然地基很軟弱，不能滿足地基強度和變形的要求，必須事先對地基進行加固處理后再建造基礎(chǔ)。軟弱地基：由淤泥、淤質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土構(gòu)成的地基。3、地基處理的目的及問題目的：利用換填、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱力學(xué)等方法對地基加固，改良地基土

2、的工程特性。問題：強度及穩(wěn)定問題；壓縮及不均勻沉降問題；滲流、液化、特殊土問題。4、地基處理的作用改良土體工程特性提高地基的抗剪強度；降低地基的壓縮性；改善地基的透水性；改善地基的動力特性；改善特殊土的不良地基特性。5、歷史回顧解放前：以經(jīng)驗積累階段；50年代70年代：技術(shù)引進70年代末：技術(shù)研發(fā)地基處理學(xué)術(shù)委員會：1984，杭州地基處理學(xué)術(shù)討論會：上海，1986；煙臺，1989；秦皇島，1992；肇慶，1995；武夷山，1997；溫州，2000；長沙，2004；太原，2006。6、地基處理的基本原則力求“安全適用、確保質(zhì)量、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、保護環(huán)境”當(dāng)天然地基不能滿足構(gòu)筑物對地基的要求時

3、，要考慮的有：如何加固地基；上部結(jié)構(gòu)體型合理性；整體剛度是否足夠。在考慮地基處理方案時，應(yīng)同時上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，決定選用地基處理方案或選用加強上部結(jié)構(gòu)剛度和地基處理相結(jié)合。地基處理有許多方法，各種方法都有各自的特點和作用機理。沒有哪一種方法是萬能的，對于每一個工程都必須進行綜合考慮，通過幾種可能采用的地基處理方案的比較，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種地基處理方法的綜合。 軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其它高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。 淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，其具有特殊的物理力學(xué)性質(zhì)，

4、從而導(dǎo)致了其特有的工程性質(zhì)。7、地基處理的對象1、軟弱土地基軟土的物理力學(xué)特性天然孔隙比大： e1天然含水量高：wwl壓縮系數(shù)高滲透系數(shù)小抗剪強度低靈敏度高具有明顯的流變性 流變：在應(yīng)力不變的情況下，土體的剪應(yīng)變和體應(yīng)變?nèi)噪S時間而增長的現(xiàn)象。淤泥：e1.5淤泥質(zhì)土：1.5 e1.0軟土工程特性軟土地基的地基承載力低建筑物的沉降和差異沉降較大建筑物沉降歷時長濕陷性黃土地基膨脹土地基泥炭土地基 多年凍土地基 巖溶與土洞地基山區(qū)地基飽和粉細砂與粉土地基2、特殊土及不良地基換土墊層法：淺層軟土處理；振密、擠密法：表層壓實法，重錘夯實法，強夯法，振沖擠密法，土樁法，砂樁法，夯實水泥土樁，爆破法排水固結(jié)法

5、：堆載、砂井等置換法加筋法膠結(jié)法冷熱處理法5-2地基處理方法分類及應(yīng)用范圍編號分類處理方法原理及作用適用范圍1碾壓及夯實重錘夯實，機械碾壓，振動壓實，強夯利用壓實原理，通過機械碾壓夯擊，把表層地基土壓實；強夯則利用強大的夯擊能，在地基中產(chǎn)生強烈的沖擊波和動應(yīng)力，迫使土動力固結(jié)密實。適用于：碎石土，砂土，粉土，低飽和度的粘性土，雜填土等。對飽和粘性土應(yīng)慎用。2換土墊層砂石墊層，素土墊層，灰土墊層，礦渣墊層。以砂石、素土、灰土、礦渣等強度較高的材料置換地基表層軟弱土，提高持力層承載力，擴散應(yīng)力，減少沉降量。適用于：處理暗溝、暗塘等軟弱土地基。編號分類處理方法原理及作用適用范圍3排水固結(jié)天然地基預(yù)壓

6、，砂井預(yù)壓，塑料排水帶預(yù)壓，真空預(yù)壓，降水預(yù)壓。在地基中增設(shè)豎向排水體，加速地基的固結(jié)和強度的增長，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。適用于：處理飽和軟弱土層。對滲透性極低的泥炭土，必須慎重對待。4振密擠密振沖擠密，爆破擠密，灰土擠密樁，砂樁，石灰樁采用一定的技術(shù)措施，通過振動和擠密，使土體的孔隙減少，強度提高；必要時，在振動擠密的過程中，回填砂、礫石、灰土、素土等，與地基土組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降量。適用于：處理松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土。編號分類處理方法原理及作用適用范圍5置換及拌入振沖置換，深層攪拌，高壓噴射注漿，石灰樁等。采用專門的技術(shù)措施，以砂

7、、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加水泥、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，減少沉降量。適用于：處理粘性土、沖填土、粉砂、細砂等。振沖置換法對于不排水剪強度Cu20kpa時慎用。6加筋土工聚合物加筋，錨固樹根樁，加筋土。在地基或土體中埋設(shè)強度較大的土工聚合物、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，改變土體的應(yīng)力、應(yīng)變場，從而提高地基承載力，改善變形特性。適用于：處理軟弱土地基、填土及陡坡填土、砂土。編號分類處理方法原理及作用適用范圍7其它灌漿，凍結(jié)，托換技術(shù)，糾偏技術(shù)。通過獨特的技術(shù)措施處理軟弱土地基。根據(jù)實際情況確

8、定。 墊層法（也稱換土墊層法）是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后分層回填強度較大的砂、碎石、素土或灰土等材料，并加以夯實或振密的一種地基處理方法。 此法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層地基處理。 墊層法的作用表現(xiàn)在以下三個方面， 第一， 提高淺基礎(chǔ)下地基的承載力； 第二， 減少地基的沉降量； 第三， 加速軟弱土層的排水固結(jié)。 5-3 墊層法1、概述 墊層的設(shè)計要在滿足強度、變形兩個方面的要求下，確定合理的厚度h和墊層寬度b如圖。b 墊層剖面示意圖2、墊層設(shè)計墊層設(shè)計返回由墊層底軟弱下臥層承載力確定墊層厚度由基底面積應(yīng)力擴散和防止墊層向兩側(cè)擠出確定墊層寬

9、度；現(xiàn)場試驗確定墊層的承載力壓實度沉降計算對于條形基礎(chǔ)，墊層底面寬度bm，可按下式計算對于矩形基礎(chǔ)，墊層底面長度lm的確定與bm的確定相同。防止墊層水平擠出，整片墊層平面尺寸適當(dāng)加寬墊層頂面（基礎(chǔ)底面）每邊宜超出基礎(chǔ)邊緣不少于30cm或從墊層底面兩側(cè)向上，按當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)開挖經(jīng)驗放坡墊層平面尺寸確定 砂墊層厚度確定后，墊層平面尺寸可按基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴散的要求或按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。 重要建筑或墊層下存在軟弱下臥層，墊層法應(yīng)計算地基沉降S，包括墊層本身壓縮沉降Sm和墊層下地基土沉降Sg，即 Sm計算中，應(yīng)力可取墊層頂面和底面壓力的平均值。一般砂墊層Es=1224MPa；粉煤灰則Es=820MPa。無論是地基還

10、是墊層，其沉降計算均可傳統(tǒng)分層綜合法計算。沉降計算加固機理：加載系統(tǒng)(堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓)排水系統(tǒng)設(shè)計計算：瞬時加載、逐級加載堆載預(yù)壓法，真空預(yù)壓5-4 排水固結(jié)法1、概述適用地基土質(zhì)：各類淤泥、淤質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土。真空預(yù)壓法、降低地下位法、電滲法適用特別軟弱的粘性土地基，可克服次固結(jié)變形。排水固結(jié)法：對天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井(袋裝砂井、塑料排水帶)等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載；或在建筑物建造前在場地先行加載預(yù)壓，使土體中孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步增加提高的方法。目的：沉降問題：使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使建筑物在使用

11、期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差；穩(wěn)定問題：加速地基土的強度的增長，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。2、堆載預(yù)壓加固機理 加載后在土中形成超孔隙水壓力，隨著時間增長，孔壓消散，有效應(yīng)力增加，孔隙比減小，強度增長。3、固結(jié)度的計算瞬時加載：一般計算方法：豎向排水固結(jié)公式，內(nèi)徑向排水固結(jié)公式等。逐級線性加載改進太砂基法：只從每級荷載的加載時段一半開始計時計算固結(jié)度。逐級變速加載：改進的高木俊介法4、地基土的抗剪強度的計算5-5 強夯法1、概述 強夯法是采用80300kN重錘，以820m落距自由落下，對軟弱地基瞬時施加巨大沖擊能。 單擊能量一般5008000kNm。 加固影響深度達到1020m，甚至更深一些

12、。 適用：砂土、碎石地基，低飽和度的粉土、粘性土、雜填土和素土地基。強夯法示意圖 強夯技術(shù)加固地基的三種作用機理，即 動力密實 動力固結(jié) 動力置換 它們的發(fā)揮取決于地基土的性質(zhì)和強夯的施工工藝。2、強夯的加固機理 強夯最初應(yīng)用時，加固的機理是動力密實，即在沖擊型動力荷載作用下，土顆粒相對位移，孔隙中氣體被擠出，孔隙減小而致密的過程。 強夯技術(shù)應(yīng)用于多孔隙、粗顆粒、非飽和土?xí)r，主要是基于動力密實的機理。 實踐中，單錘夯擊能量一般為 10002000kNm，所產(chǎn)生沖切變形在加固深度范圍內(nèi)，土中氣體減少可達到60%。地基土體的結(jié)構(gòu)的破壞地基土的滲透性提高與固結(jié)致密結(jié)構(gòu)強度的觸變恢復(fù)。 用強夯法處理細

13、顆粒飽和土?xí)r，則是借助于動力固結(jié)的理論，即巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂縫，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，其強度也得了提高。動力置換：復(fù)合地基3、強夯的設(shè)計計算3.1、有效加固深度 根據(jù)Menard的經(jīng)驗公式修正后，單錘夯擊能與強夯加固影響深度Z 式中 H落錘的高度（m）； W夯錘的重量（t）； a影響深度折減系數(shù)，一般取0.30.7；對于填土和粘性土，取0.4。強夯法的有效加固深度（m） 我國建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ7991）中的規(guī)定，強夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯加固效

14、果或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。在缺少試驗資料時，可按表5.6預(yù)估。單錘夯擊能（kNm）碎石土或砂土等粉土粘性土或濕陷性黃土等單錘夯擊能（kNm）碎石土或砂土等粉土粘性土或濕陷性黃土等10005.06.04.05.040008.09.07.08.020006.07.05.06.050009.09.58.08.530007.08.06.07.060009.510.08.59.03.2、夯擊次數(shù)與夯沉量 夯點的夯擊次數(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定。 累計夯沉量隨夯擊次數(shù)增加而增加； 單擊夯沉量則隨累計次數(shù)增加而減少，即夯擊效果漸趨飽和。3.3、夯擊遍數(shù)與間歇時間 對于飽和粘性土，孔隙水壓力

15、消散較慢，故隨著夯擊次數(shù)增加，超靜孔隙水壓力相應(yīng)地發(fā)生積聚并達到最大值。在這種情況下，如再連續(xù)施加夯擊能，對土的加固無效，應(yīng)停止夯打。這種使孔隙水壓力上升至最大值的夯擊次數(shù)就是第一遍的夯擊數(shù)。 需要分遍夯擊的遍數(shù)，根據(jù)地基性質(zhì)確定，一般為23遍。 各遍夯擊的間歇時間，根據(jù)孔隙水壓力消散情況確定，一般為24周。5-6 砂石樁法1、概述 適用：松散砂土、粉土、素填土、雜填土、粘性土、濕陷性黃土等地基。 砂石樁是采用振沖或沖擊的方法，在軟弱地基中成孔，填入砂石料且擠壓入土中，形成大直徑密實砂石樁的地基處理方法。砂石樁加密效果示意圖 （1）砂石樁填料。應(yīng)采用粗顆粒潔凈材料：礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫

16、、卵石、碎石等。填料中含泥量不得大于5%，并不宜含有大于50mm的顆粒。 （2）砂石樁直徑與平面布置。根據(jù)置換率要求、成樁方法、施工機械能力等因素綜合考慮確定砂樁直徑。在軟弱粘性土中盡可能采用較大的直徑。2、砂石樁的設(shè)計計算 （3）砂石樁長度。根據(jù)軟土層厚度或根據(jù)工程要求通過計算確定砂石樁長度。當(dāng)軟土層厚度不大時，砂石樁長度可按軟土層厚度確定；當(dāng)軟土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程來說，砂石樁長度不小于最危險滑動面的深度；對按沉降控制的工程來說，砂石樁應(yīng)滿足砂石樁地基沉降量不超過建筑物或構(gòu)筑物容許沉降量的要求，可通過沉降計算確定；當(dāng)使用砂石樁處理易振動液化的飽和松散砂土?xí)r，砂石樁長度應(yīng)達到可能發(fā)生液化的砂層底部。 （4）砂石樁擠密地基的寬度?；诨A(chǔ)底面應(yīng)力擴散的規(guī)律，要求砂石樁處理地基要超出基礎(chǔ)一定寬度。擠密地基寬度應(yīng)超