地基處理及建筑糾偏與平移-1-應(yīng)惠清

1、地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 應(yīng) 惠 清e-mail：tjuyhTel：1概述強夯法排水固結(jié)法水泥土攪拌樁特殊灌注樁施工建（構(gòu)）筑物的糾偏建筑的平移地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 21 概述1.1 地基處理一般解決的問題（1）強度及穩(wěn)定性；（2）沉降及不均勻沉降；（3）滲透性（防滲漏）；（4）動力穩(wěn)定性；（5）特殊土的安定性 （如濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土等）地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 31.2 地基處理的分類 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 41.3 地基處理方法的選擇原則 應(yīng)綜合考慮地基條件、加固要求、工程進度、工程造價、材料及機具等各方面因素，并注意環(huán)境保護等因素。 可以采用一種地基處理方法，也可

2、采用由兩種或兩種以上的組合方案。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 51.4 地基處理的程序 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 62 強夯法 強夯法是1969年由法國梅那（Menard）首創(chuàng)的一種地基處理技術(shù)。這種方法一般將100400kN重的錘從640m高處自由落下，對地基以沖擊力和振動，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。目前已在世界許多國家應(yīng)用，國外強夯法施工中運用最大的錘重200kN，落距25m，其加固深度達到40m。我國在20世紀(jì)70年代引進強夯法技術(shù)。目前，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、倉庫、油罐、貯倉、公路和鐵路路基，飛機場跑道及碼頭等工程中。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 7強夯工程實例地基處理

3、及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法8 強夯法的適用性 強夯法適用于各種土層，而且能應(yīng)用于飽和粘性土。 砂性土加固后的強度和壓縮模量可以提高23倍，甚至更大。 粘性土強夯后6個月土的平均強度可達到200MPa。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法92.1 強夯法原理2.1.1 Menard的飽和粘性土力學(xué)模型 動力固結(jié)模型 與傳統(tǒng)固結(jié)理論不同，提出了飽和土的可壓縮性。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法10靜力固結(jié)和動力固結(jié)模型靜力固結(jié)模型動力固結(jié)模型1土骨架與孔隙；2排水孔；3彈簧；4活塞地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法動力固結(jié)模型幾點假定： 液體可以“壓縮” 變孔隙 有摩擦的活塞 彈簧

4、剛度可變112.1.1 Menard的飽和粘性土力學(xué)模型 動力固結(jié)模型 夯擊能的傳遞 夯擊能的傳遞是由波傳播的。 體波包括壓縮波（P波）和剪切波（S波），在強夯中是沿半球 波陣面的徑向向外傳播的： 壓縮波對土顆粒產(chǎn)生徑向的推拉運動，一方面使孔隙水壓力增 加，同時又使土顆粒密實。 剪切波則使土顆粒沿波陣面的正交方向產(chǎn)生位移。土顆粒與波陣面正交方向的位移使土體受到剪切，對土起到松動的作用 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法122.1.2 強夯過程中土體的變化地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法132.2 強夯法設(shè)計2.2.1 有效加固深度 強夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)?經(jīng)驗確定。

5、 在缺少試驗資料或經(jīng)驗時可按梅那Menard經(jīng)驗公式估算。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法142.2 強夯法設(shè)計 有效加固深度式中 h 有效加固深度（m）； Q 錘重（kN）； H 有效落距（m）； 修正系數(shù)，可取0.50.8，若地基中設(shè)置 排水通道時，值可適當(dāng)提高。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法152.2 強夯法設(shè)計2.2.2 錘重選擇 在選擇錘重時，應(yīng)考慮錘底壓力： 對粘性土，錘底靜壓應(yīng)力不宜大于30kPa； 對砂性土，錘底靜壓應(yīng)力可適當(dāng)增大。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法16 2.2 強夯法設(shè)計 2.2.3 夯點布置（1）布置形式 可采用等邊三角形、等腰三角形或正方

6、形布置。 大面積基礎(chǔ)宜采用正方形插檔法布置（圖2-3a）； 條形基礎(chǔ)可采用點線插檔法布置（圖2-3b）并保證縱 橫承重墻交接處基礎(chǔ)下均有夯擊點； 工業(yè)廠房獨立柱基可按柱網(wǎng)采用三角形布置（圖2-3c） 或點夯法夯擊；1第一次夯點；2第二次夯點；3第三次夯點（a）正方形插檔布置；（b）點線插檔布置；（c）等邊三角形夯點布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法17（2）夯點間距 應(yīng)通過試夯確定。 為便于超靜孔隙水壓力的消散間距不宜過小。 第一遍間距適當(dāng)放大，以免在淺層形成密實層而影響夯擊能往深層傳遞。一般可取夯錘直徑的2.53.5倍； 第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間，以后夯擊點間距可適當(dāng)減小。2

7、.2 強夯法設(shè)計2.2.3 夯點布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法18（1）夯擊能量 經(jīng)驗： 對砂性土可取10005000kNm/m2； 粘性土可取15006000kNm/m2。 可通過現(xiàn)場試夯確定。2.2 強夯法設(shè)計2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時間 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法19（2）夯擊遍數(shù) 夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用 點夯24遍。 對壓縮層厚度大，滲透系數(shù)小，含水量高， 用大值，反之用小值。 最后，以低能量滿夯2遍，滿夯可采用輕錘或 低落距錘多次夯擊，錘印搭接。2.2 強夯法設(shè)計2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時間 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法202.2

8、 強夯法設(shè)計2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時間 （3）間歇時間 一般對粘性和粉性土，含水量高、軟弱土層較 厚、滲性較差的，間隔時間不應(yīng)少于34周，可采用 塑料排水帶或袋裝砂井，有利于孔隙水壓力的消散。 對于滲透性好的地基土可不考慮間歇時間而進行連續(xù)夯擊，例如砂土，孔隙水壓力的峰值夯完后隨即出現(xiàn)，而其消散時間一般只有24min。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法212.3 強夯施工 2.3.1 施工機械（1）夯錘夯錘的形狀 底面形狀宜采用圓形或多邊形； 錘底面積宜按土性質(zhì)確定。 靜接地壓力值可取2540kPa。 錘的底面與其頂面設(shè)置貫通的排氣孔，孔徑可取250300mm。氣孔可減小起吊夯錘時的吸

9、力（達3倍錘重）；又可減少夯錘著地前的瞬時氣墊的上托力。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法22（1）夯錘b. 夯錘質(zhì)量 根據(jù)要求處理的深度和起重機的起重能力選擇強夯錘質(zhì)量。 強夯錘質(zhì)量可取100400kN。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.1 施工機械23（1）夯錘c. 夯錘材料 錘重為80120kN時，宜用鋼板為外殼，內(nèi)部澆筑混凝土； 錘重大于120kN時，可用鋼或鑄鐵錘。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.1 施工機械24（2）起重設(shè)備 宜采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其它專用設(shè)備。 起重機接地壓力應(yīng)小于地基承載力。地基處

10、理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.1 施工機械25（3）脫鉤裝置 自動脫鉤裝置 要有足夠強度、 鎖卡穩(wěn)定、 脫鉤靈活。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.1 施工機械26 強夯和強夯置換施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進行試夯或試驗性施工。試驗區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場地復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類型確定。 對試夯場地進行檢測，并與夯前測試數(shù)據(jù)進行對比，檢驗強夯效果，確定工程采用的強夯參數(shù)。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.2 試夯27地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3

11、.3 施工工藝和管理（1） 墊層鋪設(shè) 墊層的厚度一般為0.52.0m的砂石墊層。 墊層能使擊夯能擴散，還可免夯擊成“彈簧土”。（2）現(xiàn)場檢查 開夯前應(yīng)檢查夯錘質(zhì)量和落距； 在每一遍夯擊前，應(yīng)復(fù)核夯點放線進行； 強夯時檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯 沉量。28（3）地基承載力試驗 a. 原位試驗和室內(nèi)土工試驗 b. 試驗時間與檢測數(shù)量 根據(jù)強夯的“時間效應(yīng)”，承載力檢驗應(yīng)在施工結(jié)束后間隔一定時間后進行，間隔時間可參照下表。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.3 強夯施工 2.3.3 施工工藝和管理處理地基完工后間隔時間（d）碎石土和砂土地基714粉土和粘性土地基1428292.5 工程實

12、例1、我國大型地基處理工程強夯法施工實例2.5.1 我國大型地基處理強夯法施工實例地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法30序項目名稱處理土質(zhì)處理目的處理面積(m2)夯擊能(kNm)處理深度(m)1貴陽 龍洞堡國際機場高填方土承載力12萬300054(分13層)2北京 燕山石化塊石回填地基承載力3萬300021(分3層)3貴州 甕福磷肥工程塊石回填地基承載力15萬30008000104岳陽 石化總廠塊石回填地基承載力11萬800017(分2層)5秦皇島 輸油泵站塊石回填地基承載力1萬8000126大連 太平洋石化塊石回填地基承載力1萬7200127惠州 馬鞭洲油灌區(qū)拋石填海承載力8萬80002

13、4(分2層)8廈門 廈門機場厚砂回填層承載力4.8200089蘭州 蘭州煉油廠飽和黃土承載力101800510三門峽 火力發(fā)電廠濕陷性黃土消除濕陷性19萬3000800011.511洛陽 744廠濕陷性黃土消除濕陷性5萬30004512蘭州 中州機場濕陷性黃土消除濕陷性1210002000513北京 乙烯工程液化地基液化23萬3000814廊坊 中紡總公司液化地基液化2.4萬3000715黑龍江 大慶石化儲罐液化地基液化1萬100015007.516茂名 30萬乙烯工程礫質(zhì)粘土承載力60萬25005717河南 中原油田飽和粉土承載力13.2萬2000250091118 惠州 威宏儲油庫淤泥質(zhì)土

14、承載力1.5萬80001219 天津 宜白、川府小區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土承載力2.1萬150020006820河南 首陽山電廠灰壩不均勻地基均勻承載力4萬250068地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 31（1）工程概況 黃石市人民廣場位于黃石市團城山開發(fā)區(qū)桂林南路與杭州北路東側(cè)，總占地面積約40000m2，廣場區(qū)域內(nèi)為飽和粘性回填土（35m），回填時未經(jīng)壓實，土質(zhì)疏松，必須進行地基處理，否則地面沉降量較大且不均勻，將危害地下管線，影響廣場景觀及環(huán)境。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場地基處理 32（2）方案選擇 對廣場地基處理提出了兩種方案： 采用強夯法處理進

15、行一次性全面地基處理； 局部道路采用粉噴樁加固處理，其他部分（約4/5區(qū)域） 均采用自然固結(jié)沉降，地面采用地面磚過渡，日后修整。 經(jīng)過各方面的技術(shù)經(jīng)濟分析，采用了強夯法處理方法。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場地基處理 33 經(jīng)過試夯，并調(diào)整試夯中的施工參數(shù)。a. 夯點布置 夯點布置方式見下圖。 廣場區(qū)域內(nèi)夯坑間距 b 取4.5 m； 廣場道路及管線部位間距 b 取3 m。夯點布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場地基處理 34b. 夯擊參數(shù)廣場區(qū)域內(nèi)： 錘重200 kN的夯錘，錘底面積5 m2，落距

16、10m， 夯擊能為2000 kN m；廣場道路及管線部位： 點夯采用錘重120 kN的夯錘，錘底面積4 m2，落距10 m，夯擊能為1200 kN m。夯擊數(shù)68擊。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場地基處理 35c. 其他措施 （a）夯擊間歇時間不小于2周； （b）產(chǎn)生“橡皮土”現(xiàn)象后，增設(shè)袋裝砂井，并延長間歇時間。 （c）夯坑內(nèi)回填煤矸石，有利孔隙水消散。 （d）淤泥質(zhì)土區(qū)域采用底面積為2 m2、重160 kN的夯錘夯擊，將毛渣夯至深處，使回填的毛渣形成一個“墩基” 。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民

17、廣場地基處理 36 排水固結(jié)法對軟粘土進行處理，是在建（構(gòu)）筑物建造前一定時間，在場地內(nèi)進行堆土或堆其它重物對地基進行預(yù)壓，同時設(shè)置（有時不設(shè)置）豎向排水體，并鋪設(shè)水平排水墊層，使地基在預(yù)壓荷載下逐漸固結(jié)，使地基的強度提高。 排水固結(jié)法由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩個部分組成。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法37澳門國際機場排水固結(jié)工程實例地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法上海F1賽場38天津東突港地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法上海國際機場A30長橋橋頭393.1 排水固結(jié)法分類地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法403 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法原理地基處理及建

18、筑平移糾偏技術(shù) 加載 即增加總應(yīng)力，使孔隙水壓力消散，增加有效應(yīng)力；降水 總應(yīng)力不變，減小孔隙水壓力，增加有效應(yīng)力。1土骨架與孔隙；2排水孔；3彈簧；4活塞413.2.1 水平濾水層砂料的選材： 應(yīng)選用中粗砂，可以混有少量粒徑小于50mm的礫石，其滲透系數(shù)宜大于110-2cm/s。砂料的攤鋪： 地表層土的承載力較好時可用機械分堆攤鋪法； 硬殼層承載力不足時可用順序推進鋪攤法； 軟土地基表面很軟先鋪設(shè)竹芭、塑料編織網(wǎng)、土工聚合物等改善 地基表面持力層條件，再用人力或輕型機械進行鋪攤。 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法施工423.2.2 豎向排水井系統(tǒng)（1）形式 排水砂

19、井、袋裝砂井、塑料排水板（排水紙板） 。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法施工（2）直徑 普通砂井直徑可取300500mm； 袋裝砂井直徑可取70120mm； 塑料排水帶的當(dāng)量換算直徑可按下式計算： 式中 dp 塑料排水帶當(dāng)量換算直徑（mm）； b 塑料排水帶的寬度（mm）； 塑料排水帶的厚度（mm）。塑料排水板433.3.3 預(yù)壓荷載（1）預(yù)壓范圍 預(yù)壓范圍應(yīng)等于或大于建筑物基礎(chǔ)外邊緣所包圍的范圍。（2）預(yù)壓荷載 預(yù)壓荷載的大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定。（3）加載速率 一次性加載 天然地基土的強度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性。 分級逐漸加載 天然地基土的強度不滿足時，應(yīng)待前

20、期預(yù)壓荷載下 地基土的強度增長滿足下一級荷載下地基的穩(wěn)定性時方 可加載。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.3 排水固結(jié)法施工444.1 水泥土的形成4 水泥土攪拌樁 通過機械將水泥與土進行強力攪拌，形成具有較高強度的水泥土。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 454.1 水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)4.1.1 物理性質(zhì)（1）重度 當(dāng)水泥摻入比在8%20%之間，水泥土重度比 原狀土增加約3%6%（2） 含水量 水泥土的含水量一般比原狀土降低715%（3）抗?jié)B性 滲透系數(shù)K一般在10-710-8cm/ces4 水泥土攪拌樁地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 46（1）無側(cè)限抗壓強度 無側(cè)限抗壓強度qu在0.3

21、4.0MPa之間，比原狀土提高幾十倍 乃至幾百倍。（2）抗拉強度 抗拉強度在（0.150.25）qu之間。（3）抗剪強度 當(dāng)水泥土qu=0.54MPa時，其粘聚力C在1001000KPa之間， 其摩擦角在2030之間。（4）變形特性 當(dāng)qu=0.54.0MPa時，50d后的變形模量相當(dāng)于（120150）qu。4 水泥土攪拌樁4.1 水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)4.1.1 力學(xué)性質(zhì)地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 474.3 水泥土攪拌樁地基加固a) 柱狀布置；b) 壁狀布置；c) 格柵狀布置；d) 塊狀布置 4 水泥土攪拌樁工程實例照片 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 484.4 設(shè)計原理樁土共同承載（復(fù)合地基）承載力 樁的承載力 + 樁間土承載力（折減）；沉降 樁范圍的壓縮 + 樁端以下土的沉降。4 水泥土攪拌樁地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 49 水泥土樁復(fù)合地基的變形包括： 水泥土樁群體的壓縮變形和樁端下未加固土層的壓縮 變形之和。 樁群體的壓縮變形值可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、樁長、樁身強 度等因素按經(jīng)驗取2040mm。 樁端以下