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地基處理學(xué)習(xí)報(bào)告副本第一篇:地基處理學(xué)習(xí)報(bào)告-副本一、概述
我國幅員遼闊,自然地理環(huán)境不同,地基條件區(qū)域性較強(qiáng),工程地質(zhì)條件差異大,各種軟弱地基分布面廣。在軟弱地基上進(jìn)行土木工程建設(shè),往往需要對天然地基進(jìn)行處理,以滿足工程結(jié)構(gòu)對地基的要求。同時(shí),既有結(jié)構(gòu)物的地基土因不滿足地基承載力和變形要求時(shí),除需進(jìn)行地基處理外,還要進(jìn)行基礎(chǔ)加固,以滿足結(jié)構(gòu)物的正常使用要求。
二、地基處理
2.1目的
土木工程地基處理與基礎(chǔ)加固主要目的在于。提高軟弱地基的強(qiáng)度,保證地基的穩(wěn)定性;降低軟弱地基的壓縮性,減少基礎(chǔ)沉降;防止地震時(shí)地基土的液化;改良與消除特殊土的不良特性;在滿足地基承載力和變形的同時(shí),保證結(jié)構(gòu)物的安全與正常使用。
2.2對象
地基處理的對象。軟弱地基與特殊土地基,軟弱土地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖擊土、雜填土以及其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。
2.3原則
地基處理的原則。在地基處理的設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)保證安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量。同時(shí)應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)要求,做到因地制宜、就地取材、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源。土木工程地基處理應(yīng)執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)范(程),且應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2.4方法
常用地基處理的方法:排水固結(jié)法、密實(shí)法、換填法、膠結(jié)法、加筋法、冷熱處理法、托換法、糾偏……
三、復(fù)合地基理論及應(yīng)用
部分土體被增強(qiáng)或被置換形成增強(qiáng)體,由增強(qiáng)體和周圍地基土共同承擔(dān)荷載的地基。增強(qiáng)體和周圍地基土協(xié)調(diào)變形,共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載。
3.1復(fù)合地基作用機(jī)理
施工階段的作用機(jī)理主要表現(xiàn)為擠密效應(yīng)和排水固結(jié)效應(yīng);工作階段的作用機(jī)理主要表現(xiàn)為樁體效應(yīng)、墊層效應(yīng)和加筋效應(yīng)。
3.1.1擠密效應(yīng)。豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基在施工過程中將樁位處的土部分或全部的擠壓到樁側(cè),使樁間土體擠密。
3.1.2排水固結(jié)效應(yīng)。增強(qiáng)體透水性強(qiáng),是良好的排水通道,縮短排水距離,加速樁間飽和軟粘土的排水固結(jié)。
3.1.3樁體效應(yīng)。復(fù)合地基中樁體剛度大,強(qiáng)度高,承擔(dān)的荷載大,能將荷載傳到地基深處,從而使復(fù)合地基承載力提高,地基沉降量減小。
3.1.4墊層效應(yīng)。復(fù)合地基的復(fù)合土層宏觀上可視為一個(gè)深厚的復(fù)合墊層,具有應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)。
3.1.5加筋效應(yīng)。水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基,在荷載的作用下,發(fā)生豎向壓縮變形,同時(shí)產(chǎn)生側(cè)向位移。復(fù)合地基中的加筋材料,將阻礙地基土側(cè)向位移,防止地基土側(cè)向擠出,提高復(fù)合地基中水平向的應(yīng)力水平,改善應(yīng)力條件,增強(qiáng)土的抗剪能力。
3.2復(fù)合地基的類別
3.2.1按增強(qiáng)體方向。豎向、斜向、水平向三種。
3.2.2按增強(qiáng)體。單一性、復(fù)合型(混凝土芯水泥土組合樁復(fù)合地基)、多樁型(碎石-cfg樁復(fù)合地基)、長短樁結(jié)合型。
3.2.3按成樁材料。散土類樁,碎石樁、砂樁;水泥類樁,水泥攪拌樁、旋噴樁;混凝土類樁,樹根樁、cfg樁。
3.2.4按樁體強(qiáng)度。柔性樁(散土類樁)、半剛性裝(水泥類樁)、剛性樁(混凝土類樁)。
3.3復(fù)合地基使用實(shí)例——cfg樁
3.3.1樁體作用
cfg樁是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合料。在荷載作用下cfg樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小,因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基的變形逐漸集中到樁體上,出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,復(fù)合地基的cfg樁起到了樁體作用
3.3.2擠密與置換作用
當(dāng)cfg樁用于擠密效果好的土?xí)r,由于cfg樁采用振動(dòng)沉管法施工,其振動(dòng)和擠密作用使樁間土得到擠密,重度、壓縮模量均得到提高,復(fù)合地基承載力的提高既有擠密又有置換。
當(dāng)cfg樁用于不可擠密的土體時(shí),其承載力的提高只是置換作用。
四、課程學(xué)習(xí)
4.1學(xué)習(xí)內(nèi)容
課程除了學(xué)習(xí)對地基處理認(rèn)識之外,重點(diǎn)學(xué)習(xí)了各類地基處理的方法。換填墊層法、深層密實(shí)法、排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、土的加筋以及托換與糾偏等。其中深層密實(shí)法包括強(qiáng)夯法、砂石樁法、石灰樁法、土樁和灰土樁、水泥粉煤灰碎石樁、振沖法等,化學(xué)加固法包括了水泥攪拌法、高壓噴射注漿法、灌漿法、單液硅化法和減液法,土的加筋則包含加筋擋土墻、土工合成材料、土層錨桿、土釘?shù)?,托換內(nèi)容則有基礎(chǔ)加寬托換、坑式托換、樁式托換、特殊托換等,糾偏技術(shù)包含了迫降糾偏、頂升糾偏以及綜合糾偏。每一種處理方法一般分別從概括、適用范圍、加固(作用)機(jī)理、設(shè)計(jì)計(jì)算、施工與質(zhì)量檢驗(yàn)、實(shí)例方面進(jìn)行學(xué)習(xí)。
4.2學(xué)習(xí)體會
五、報(bào)告講座學(xué)習(xí)
對于土木工程專業(yè)所涉及的各類課程的學(xué)習(xí),在課堂上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,理論與實(shí)踐的不同步也是學(xué)習(xí)的一大障礙。專家報(bào)告,特別是從事施工人員的真實(shí)事例,從一個(gè)現(xiàn)場人員的角度剖析實(shí)際工程的知識與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合應(yīng)用,對于實(shí)踐型專業(yè)的學(xué)習(xí)是很有幫助的。
5.1報(bào)告內(nèi)容5.2報(bào)告收獲
六、地基處理與基礎(chǔ)加固的發(fā)展與創(chuàng)新
隨著新材料的出現(xiàn)與制造業(yè)的進(jìn)步,地基處理技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn),從地基處理形式、處理工藝、施工設(shè)備到應(yīng)用范圍,都發(fā)生著巨大的發(fā)展變化,凸顯出地基處理技術(shù)蓬勃發(fā)展的生機(jī)與廣闊的發(fā)展前景。
6.1復(fù)合地基領(lǐng)域。由各種柔性樁增強(qiáng)體到引入剛性樁增強(qiáng)體,形成剛性樁復(fù)合地基,進(jìn)而發(fā)展剛性、柔性樁結(jié)合,長短樁結(jié)合的復(fù)合地基,拓寬了復(fù)合地基的適用范圍和設(shè)計(jì)優(yōu)化思路。
6.2各種地基處理技術(shù)之間、不同施工工藝之間相互嫁接、移植、互相交叉滲透,從而形成了新技術(shù)、新工藝,而通過嫁接、移植、交叉滲透,能產(chǎn)生更好的技術(shù)效果,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這是我國地基處理技術(shù)的新方向。
6.3研究在地基處理技術(shù)中采用節(jié)能,環(huán)保新型材料,新工藝,走節(jié)能,環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展之路。
6.4新型預(yù)應(yīng)力技術(shù),體外預(yù)應(yīng)力現(xiàn)階段主要應(yīng)用在特種結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁和大跨度建筑工程結(jié)構(gòu)中,形成了兩種主要體系。
1樁、樁—錨支擋體系;○2支擋與承6.5深基坑支擋技術(shù)發(fā)展,○重結(jié)構(gòu)一體化。
參考文獻(xiàn)
1.王寧偉《復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用研究》20062.尚亞偉,應(yīng)巍.《土木工程施工技術(shù)發(fā)展與展望》土木建筑學(xué)術(shù)文庫,2011
第二篇:地基處理讀書報(bào)告地基處理新技術(shù)讀書報(bào)告
1地基處理的概述
工程建設(shè)中,經(jīng)常會遇到各種各樣的地質(zhì)條件不好或軟弱地基,這樣的地基不能滿足結(jié)構(gòu)物的要求,需要經(jīng)過人工加固處理,處理后的地基稱為人工地基。軟弱地基是指由軟土(淤泥及淤泥質(zhì)土)、沖填土、雜填土、松散砂土及其他具有高壓縮性的土層構(gòu)成的地基。這些地基的共同特點(diǎn)是模量低、承載力小,未經(jīng)人工加固處理是不能在上面修筑基礎(chǔ)和建筑物的。地基處理的目的就是針對在軟弱地基上修筑建造物可能出現(xiàn)的問題,采取各種手段來提高地基土的抗剪強(qiáng)度,增大地基承載力,改善土的壓縮特性,從而達(dá)到滿足工程建設(shè)的需要。
1.1我國地基處理技術(shù)的發(fā)展歷程
地基處理在我國有著悠久的歷史,新中國成立后,特別是在近20年來得到迅猛發(fā)展?;仡?0年來我國地基處理技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了2個(gè)階段[2]。
第一階段。20世紀(jì)50年代至60年代為起步應(yīng)用階段,這一時(shí)期大量地基處理技術(shù)從前蘇聯(lián)引進(jìn)國門,最為廣泛使用的是墊層等淺層處理法。主要為沙石墊層、砂樁擠密、石灰樁、灰土樁、化學(xué)灌漿、預(yù)浸水法及井點(diǎn)降水等地基處理技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)名用建筑。
第二階段。20世紀(jì)70年代至今,為應(yīng)用、發(fā)展、創(chuàng)新階段。大批國外先進(jìn)技術(shù)被引進(jìn)、開發(fā),并結(jié)合我國自身特點(diǎn),初步形成了具體中國特色的地基處理技術(shù)及其支護(hù)體系,許多領(lǐng)域達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。大直徑灌注樁、石灰樁、碎石樁、高噴注漿、深層攪拌、真空預(yù)壓、動(dòng)力固結(jié)、塑料排水板法,大剛度柔性樁復(fù)合地基、深基坑工程及其支護(hù)體系等先進(jìn)方法得到迅猛開發(fā)與應(yīng)用。
2地基處理的方法
由于軟弱地基特性的復(fù)雜性和多樣性,到目前為止已經(jīng)形成了許多種不同的地基處理方法,按照其原理的不同可分為以下幾大類:
(1)排水固結(jié)法;(2)擠密壓實(shí)法;(3)置換及拌入法;(4)灌漿法;
1(5)加筋法;(6)冷熱處理法。
在以上幾大類地基處理方法當(dāng)中,每一類方法又都包含各自不同的幾種具體處理方法,但它們的原理相同,只是采取的具體施工措施不一樣。
2.1排水固結(jié)法
排水固結(jié)法的原理是軟粘土地基在荷載作用下,土中孔隙水逐漸排出,孔隙比減小,地基發(fā)生固結(jié)變形,同時(shí),隨著超孔隙水壓力逐漸消散,土的有效應(yīng)力逐漸增大,地基土的強(qiáng)度逐步增長。排水固結(jié)法常用于解決飽和軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題,可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時(shí)可增加地基土的抗剪強(qiáng)度,從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。采用排水固結(jié)法時(shí)常采用的施工方法有:(1)堆載預(yù)壓法(2)砂井法(3)真空預(yù)壓法(4)降低地下水位法;(5)電滲法。
2.2擠密壓實(shí)法
擠密壓實(shí)法的原理是采用一定的手段,通過振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小,強(qiáng)度提高,達(dá)到地基處理的目的。根據(jù)采用的手段可分為以下幾種方法:
2.2.1表層壓實(shí)法
采用人工或機(jī)械夯實(shí)、機(jī)械碾壓或振動(dòng)對填土、濕陷性黃土、松散無粘性土等軟弱或原來比較疏松表層土進(jìn)行壓實(shí),也可采用分層回填壓實(shí)加固,分層壓實(shí)的填料也可適量添加石灰、水泥等,適用于含水量接近于最佳含水量的淺層疏松粘性土、松散砂性土、濕陷性黃土及雜填土。
2.2.2重錘夯實(shí)法
利用重錘自由下落時(shí)的沖擊能來夯實(shí)淺層土地基,使其表面形成一層較為均勻的硬殼層,適用于無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土。
2.2.3強(qiáng)夯法
將很重的錘從高處自由落下,反復(fù)多次夯擊地面,給地基土以沖擊力和振動(dòng),從而提高地基土的強(qiáng)度并減小其壓縮性,適用于無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等。
2.2.4振沖擠壓法
通常用以加固砂層,其原理是。一方面依靠振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)使飽和砂層2發(fā)生液化,顆粒重新排列,孔隙比減少;另一方面依靠振沖器的水平振動(dòng)力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂層擠壓密實(shí),適用于砂性土,小于0.005mm粘性含量小于10%的粘性土,若粘粒含量大于30%效果明顯降低。
2.2.5土樁和灰土樁
土樁和灰土樁擠密地基是由樁間擠密土和填夯的樁體組成的人工“復(fù)合地基”。土樁主要適用于消除濕陷性黃土地基的濕陷性,灰土樁主要適用于提高人工填土地基的承載力。適用于濕陷性黃土、人工填土、非飽和粘性土。
2.2.6砂樁
在松散砂土或人工填土中設(shè)置砂柱,能對周圍土體產(chǎn)生擠密或振密作用,可以顯著提高地基強(qiáng)度,改善地基的整體穩(wěn)定性,并減少地基沉降量,適用于松砂地基或雜填土。
2.2.7爆破法
在地基鉆孔中爆破黃色炸藥或其他炸藥,利用其急劇產(chǎn)生的氣體壓力使地基壓密,并在爆孔中加入填料壓實(shí)后形成復(fù)合地基。對飽和松砂地基,可利用爆破振動(dòng),使松砂層液化__顆粒重新排列而趨于密實(shí),達(dá)到地基加固的目的。此法適用于非飽和疏松粘性土、濕陷性黃土、飽和砂土、雜填土。
2.3置換及拌入法
以砂、碎石等材料置換軟弱地基中部分軟弱土體,形成復(fù)合地基,或在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿或石灰等物質(zhì),形成加固體,與未加固部分形成復(fù)合地基,達(dá)到提高地基承載力,減少壓縮量的目的。置換及拌入法有下列幾種方法:(1)墊層法;(2)開挖置換法;(3)振沖置換法(或稱碎石樁法);(4)高壓噴射注漿法(旋噴柱);(5)深層攪拌法;(6)石灰樁法;(7)褥墊法。
2.4灌漿法
灌漿法的實(shí)質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理,把某些能固化的漿液注入各種介質(zhì)的裂隙或孔隙,以改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)。灌漿材料常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩個(gè)系統(tǒng),粒狀漿材包括純水泥漿、粘土水泥漿、水泥砂漿、石灰漿等;化學(xué)漿材包括環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類、聚氨酯類、丙烯酸胺類、木質(zhì)素類和硅酸鹽類等。在地基處理中,常用的灌漿方法按其依據(jù)的理論可分下述四種:3滲入性灌漿法、劈裂灌漿法、壓密灌漿法、電動(dòng)化學(xué)灌漿法等。若在灌漿壓力作用下,漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度,引起巖體或土體結(jié)構(gòu)的破壞,使地層中原有的孔隙或裂隙擴(kuò)張,或形成新的裂縫或孔隙,從而使低透水性地層的可活性和漿液擴(kuò)散距離增大,稱為劈裂灌漿法;若通過鉆孔向土層中壓入灌漿,在壓漿點(diǎn)周圍形成泡形空間,使?jié){液對地基土起到擠壓作用,稱為壓密灌漿法;當(dāng)在粘性土中插入金屬電極并通以直流電后,就在土中引起電滲、電泳和離子交換等作用,促使在通電區(qū)域的土中以高價(jià)金屬離子代換鈉離子,使土的含水量顯著降低,并可使土內(nèi)形成滲漿“通道”。若在通電的同時(shí)向土中灌注硅酸鹽漿液,就能在“通道”上形成硅膠,并與土粒膠結(jié)成具有一定力學(xué)強(qiáng)度的加固體,稱為電動(dòng)化學(xué)灌漿法。根據(jù)采取不同的灌漿方法及相應(yīng)的灌漿材料,灌漿法可應(yīng)用于砂及砂礫地基、濕陷性黃土地基、粘性土地基。灌漿法的基本原理及其應(yīng)用已形成一門新的學(xué)科分支———巖土工程化學(xué)。
2.5加筋法
通過在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達(dá)到提高地基承載力,減小沉降,或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱為加筋法。加筋法一般有以下幾種:
2.5.1土工聚合物
利用土工聚合物(或稱為土工合成物或土工織物)的高強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能,擴(kuò)散土中應(yīng)力,增大土體的剛度模量或抗拉強(qiáng)度,改善土體或構(gòu)成加筋土以及各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu)。土工聚合物除了上述加固強(qiáng)化作用外,還可以用作反濾、排水和隔離材料。適用于加強(qiáng)軟弱地基,或用作反濾、排水和隔離
材料。
2.5.2錨固技術(shù)
將一種新型受拉桿件的一端固定在邊坡或地基的巖層或土層中,另一端與結(jié)構(gòu)物(如擋土結(jié)構(gòu)物)連接,利用錨固力以承受由于土壓力、水壓力或風(fēng)力所施加于結(jié)構(gòu)物的推力,從而維持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。在天然地層中可用灌漿錨桿,在人工填土中可用錨定板。
2.5.3加筋土
把抗拉能力很強(qiáng)的拉筋埋置在土層中,通過土顆粒和拉筋之間的摩擦力形4成一個(gè)整體,稱為加筋土。拉筋一般使用具有耐拉力,摩擦系數(shù)大且耐腐蝕的網(wǎng)狀、絲狀、帶狀的材料,主要是鍍鋅鋼片、鋁合金以及合成樹脂等材料。加筋土技術(shù)在人工填筑的砂性土中可以采用,但不宜用于粘性土。
2.5.4樹根樁法
在地基中沿不同方向,打入直徑為75mm——125mm的細(xì)樁,可以是豎直樁,也可以是斜樁,形成如樹根狀的群協(xié)以支撐結(jié)構(gòu)物,或用以擋土,乃至可作為穩(wěn)定土坡的一種措施,適用于軟弱粘性土、雜填土等。
2.6冷熱處理法
冷熱處理法是通過改變地基土體的溫度從而改變土體中水的存在及狀態(tài),達(dá)到加固地基的目的。冷熱處理法包括:凍結(jié)法和燒結(jié)法兩種。
(1)凍結(jié)法。通過人工冷卻,使地基溫度降低到孔隙水的冰點(diǎn)以下,使之凍結(jié),從而具有理想的截水性能和較高的承載能力(或橫向支承能力)。適用于飽和的砂土或軟粘土地層中的臨時(shí)性措施。
(2)燒結(jié)法。在軟弱粘土地基的鉆孔中加熱,通過焙燒使周圍地基土減小含水量提高強(qiáng)度,減少壓縮性。適用于軟粘土、濕陷性黃土等。
3下面僅以其中關(guān)于的cfg為例進(jìn)行具體介紹。
1基本概念
水泥粉煤灰樁(cfg)、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基,屬于地基范疇。樁基是一種簡稱,是一種深基礎(chǔ)。盡管有時(shí)水泥粉煤灰碎石樁體強(qiáng)度等級與樁基中樁的強(qiáng)度等級相同,但由于在水泥粉煤灰碎石樁和基礎(chǔ)之間設(shè)置了褥墊層,在垂直荷載作用下,樁基中的樁、土受力和水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基中的樁、土受力有著明顯的不同。和樁相比,由于水泥粉煤灰碎石樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力,工程造價(jià)一般為樁基的1/3-1/2,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。并且水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價(jià)較為低廉的特點(diǎn)。
水泥粉煤灰碎石樁是針對碎石樁承載特性的一些不足,加以改進(jìn)而發(fā)展起來的。與一般碎石樁相比,碎石樁系散體材料樁,樁本身沒有粘結(jié)強(qiáng)度,主要靠周圍他土的約束形成樁體強(qiáng)度,并和樁間土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部建筑的垂直荷載。土越軟對樁的約束作用就越差;樁傳遞垂直荷載的能力就越差。
5cfg樁復(fù)合地基是一種新的地基處理技術(shù),它既不同于一般意義的樁基礎(chǔ),與普通的柔性樁復(fù)合地基也有很大的不同。cfg樁復(fù)合地基成套技術(shù)是由中國建筑科學(xué)研究院于20世紀(jì)80年代末開始開發(fā)的一項(xiàng)新地基加固技術(shù),90年代后開始在全國各地推廣,被視為國家級工法,并列入國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》。隨著cfg樁復(fù)合地基在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用,關(guān)于cfg樁復(fù)合地基各方面的研究也在迅速發(fā)展,總結(jié)近20年來的研究成果,大致可歸納如下:
(l)在cfg樁體材料特性的試驗(yàn)研究方面,范石、汪英珍通過對cfg復(fù)合地基樁體材料的室內(nèi)配比試驗(yàn),獲得了不同配比情況下樁體材料強(qiáng)度的變化規(guī)律,提出了cfg樁樁體材料配比時(shí)應(yīng)遵循的某些原則和方法。
(2)關(guān)于cfg樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì),趙其華、李建光等提出了沉降量和承載力雙重控制的cfc樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思想,并且建立了cfg樁復(fù)合地基半無限約束最優(yōu)化理論模型,利用matlal工具進(jìn)行求解,經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)證該模型是可行的。
(3)關(guān)于cfg樁復(fù)合地基工程特性的研究,中國建科院地基所閻明禮教授和張東剛高工作了大量的試驗(yàn)工作,總結(jié)了其工程特點(diǎn)。
(4)在復(fù)合地基墊層效用的研究方面,鄭東明、鄧安福等采用有限元數(shù)值分析方法,對cfg樁單樁帶臺復(fù)合地基褥墊層的效用進(jìn)行了研究分析,并提出了一些見解。
(5)關(guān)于cfg樁復(fù)合地基承載性狀的方面,張晶、李斌等進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,通過對工程上較軟弱土層進(jìn)行復(fù)合地基處理后的靜荷載試驗(yàn)結(jié)果,分析了cfg樁復(fù)合地基的承載力性狀,并對單樁、樁土復(fù)合、樁間土等不同的復(fù)合地基試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析對比,得出cfg樁的后期強(qiáng)度增長幅度較高,對整體樁的性狀是有利的結(jié)論。
(6)在cfg樁復(fù)合地基變形特性計(jì)算方面,目前主要有解析法和數(shù)值解法兩種。解析法大多應(yīng)用以mindlin解為基礎(chǔ)的geddes積分來計(jì)算復(fù)合地基中樁荷載所產(chǎn)生的附加應(yīng)力;樁間土荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力按boussinesq解計(jì)算,復(fù)合地基中任一點(diǎn)的附加應(yīng)力為二者的疊加;按照半無限彈性體內(nèi)集中力的mindlin公式,geddes研究得出了斗_中樁6端阻力和樁側(cè)阻力的表達(dá)式:這樣,在得到了樁間土荷載、樁端阻力、樁側(cè)阻力的分布規(guī)律后,即可計(jì)算復(fù)合地基的應(yīng)力場,求得復(fù)合地基的變形。數(shù)值解法一般采用有限元計(jì)算,在構(gòu)造兒何模型時(shí)通常采用兩種方法:其一是將單元?jiǎng)澐譃橥馏w單元和增強(qiáng)體單元,二者采用不同的計(jì)算參數(shù),在十體單元和增強(qiáng)體單元之間可以考慮設(shè)置界面單元;其二是將加固區(qū)土體和增強(qiáng)體考慮為復(fù)合土體單元,用復(fù)合材料參數(shù)作為復(fù)合土體單元的計(jì)算參數(shù)。在這方面作了許多工作的主要有閻明禮、刑仲星、董必昌等人。
(7)閻明禮、李春靈等對有邊載條件下,特別是在埋深較大條件下的復(fù)合地基承載力變形特性與無邊載條件下的復(fù)合地基性狀有什么不同,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為:邊載對復(fù)合地基承載力的提高具有明顯的作用;有無邊載條件下復(fù)合地基荷載分擔(dān)比也明顯不同,與無邊載條件相對比,有邊載條件下復(fù)合地基中樁的荷載分組比較低,而樁間土的荷載分擔(dān)比較高,樁需要在更高的總荷載水平下才能發(fā)揮其承載力。
(8)在cfg樁復(fù)合地基計(jì)算的數(shù)值模擬方面,邢仲星、陳曉平等對cfg樁復(fù)合地基力學(xué)特性進(jìn)行了研究及有限元分析,得出結(jié)論:cfg樁復(fù)合地基的變形主要是由樁間土及樁端土的壓縮組成,而樁身范圍內(nèi)的壓縮變形組成了攪拌樁
(9)吳春林、閻明禮等通過室內(nèi)模型試驗(yàn)方法,對無筋cfg樁承受水平荷載的性狀進(jìn)行了試驗(yàn)分析,并對是否會產(chǎn)生斷樁作了評價(jià)。室內(nèi)試驗(yàn)表明在垂直荷載作用條件下,由于褥墊層的作用,基礎(chǔ)承受水平荷裁時(shí),墊層厚度dh>lgem時(shí),cfg樁樁體不會發(fā)生水平斷裂破壞。2加固機(jī)理
cfg樁加固軟弱地基,樁和樁間土一起通過褥墊層形成cfg樁復(fù)合地基。其加固軟弱地基主要有三種作用。
2.1樁體作用
cfg樁不同于碎石樁,是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合料。在荷載作用下cfg樁的壓縮性明顯比其周邊軟土小,因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加壓力隨地基的變形漸集中到樁體上,出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,復(fù)合地基的cfg樁起到了樁體作用。
72.2擠密作用
cfg樁施工,由于振動(dòng)和擠密作用使樁間土得到擠密。經(jīng)加密后的地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均會有所減小,重度、壓縮模量均會有所增加。說明經(jīng)加固后的樁間土已擠密。
2.3褥墊層作用
由級配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成的褥墊,在復(fù)合地基中保證樁土共同承擔(dān)荷載,褥墊層的設(shè)置為cfg樁復(fù)合地基在受荷后提供了樁上、下刺人的條件。減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力,集中在樁頂對應(yīng)的基礎(chǔ)底面測得
的應(yīng)力與樁間土對應(yīng)的基礎(chǔ)底面測得的應(yīng)力之比隨褥墊層的厚度而變化。褥墊層可以調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比,荷載一定時(shí),褥墊越厚,土承擔(dān)的荷載越多,荷載水平越高,樁承擔(dān)的荷載占總樁荷載的百分比越大。3施工技術(shù)
3.1cfg樁的形式及布置
cfg樁設(shè)計(jì)直徑一般為0.5m,呈正方形或三角形布置,樁長、樁間距按各工點(diǎn)具體情況設(shè)計(jì)。樁頂鋪0.6m碎石墊層,墊層內(nèi)鋪設(shè)雙向高強(qiáng)土工格柵。樁長原則上必須穿透軟土至硬底。
3.2施工流程
為了進(jìn)行設(shè)備選型,項(xiàng)目經(jīng)理部選取了地質(zhì)情況具有代表性的地段對振動(dòng)沉管和長螺旋鉆機(jī)兩種設(shè)備都進(jìn)行了cfg樁試鉆。結(jié)合現(xiàn)場情況,振動(dòng)沉管施工至原地面2-3m時(shí)無法繼續(xù)下沉(振動(dòng)沉管地質(zhì)適應(yīng)情況較差),而長螺旋鉆機(jī)可以施工至全風(fēng)化層面≮1m。所以決定選用長螺旋鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行cfg樁施工。
經(jīng)過試樁總結(jié)出工藝流程如下:
原地面處理——測量放樣——機(jī)具定位——鉆進(jìn)成孔——灌注砼——機(jī)具移位——樁頭處理、場地余土清理——質(zhì)量檢測——褥墊層施工。
3.3材質(zhì)及配合比要求
樁體原材料采用碎石、粉煤灰、水泥、砂配合而成,材料按c15砼配比。水泥應(yīng)為po32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥,砼28天齡期標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度不小于c15砼標(biāo)準(zhǔn)?;旌狭蠑嚢璋磁浜媳冗M(jìn)行配料,采用拌和站集中拌和。每盤料攪拌時(shí)間按照普通混凝土的攪拌時(shí)間進(jìn)行控制,控制在60~90s,塌落度控制在8160mm~180mm。
3.4施工操作與工序控制1.原地面處理
一般地段,清表30cm以后平整場地,適當(dāng)留出cfg樁的混合料超灌量位置(一般為30-50cm)。當(dāng)?shù)鼗韺佑杏倌嗷蜍浫鯇訒r(shí),清瘀后回填普通土,地面低洼地段,回填土并碾壓平整后即可進(jìn)行cfg樁施工。處理后的地面標(biāo)高同上。碾壓平整后在復(fù)合地基加固范圍內(nèi)的回填土,壓實(shí)度k≥0.9,地基系數(shù)k30≥80mpa/m。場地應(yīng)做好排水坡,四周留設(shè)排水溝,保證場地不積水。
2.測量放樣
場平工作完成后按照設(shè)計(jì)的cfg樁平面布孔圖放樣,在樁位處撒白灰并在地面釘設(shè)不易更改的標(biāo)記(現(xiàn)場一般采用竹簽),方便在施工中迅速確定樁位。
3.機(jī)具定位
鉆機(jī)就位對準(zhǔn)樁位中心后,采用在鉆架上掛垂球的方法,在鉆架上刻上明顯的對照位置線,每根樁施工前須進(jìn)行對中及垂直度檢查,確保cfg樁的垂直度偏差不大于1%。
4.鉆進(jìn)成孔
鉆孔開始時(shí),首先關(guān)閉鉆頭閥門,向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí),啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)。先慢后快,同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。在成孔過程中,發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)困難時(shí),放慢進(jìn)尺,防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。根據(jù)鉆機(jī)塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記,成孔到達(dá)持力層(設(shè)計(jì)為懸浮樁地段除外)時(shí),停止鉆進(jìn)。為加強(qiáng)cfg樁施工地質(zhì)核查,可利用長螺旋鉆機(jī)沿線路方向至少每25米核對一個(gè)斷面,每個(gè)斷面做三個(gè)長螺旋鉆孔,描繪地質(zhì)圖,核對每個(gè)地層,同時(shí)要密切注意是否有軟弱夾層。如果cfg樁施工地段同時(shí)設(shè)計(jì)有巖溶注漿,還可以充分利用巖溶注漿先導(dǎo)孔鉆勘資料進(jìn)行地質(zhì)核查。若勘探出的持力層標(biāo)高和設(shè)計(jì)圖上相差超過1米或有其他異常情況時(shí),必須和設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通,由設(shè)計(jì)出具處理方案。在鉆進(jìn)時(shí),記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值,作為地質(zhì)復(fù)核情況的參考。
5.灌注砼
鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高確保進(jìn)入硬層1m后,停止鉆進(jìn),開始混合料灌注,每根9樁的投料量應(yīng)不少于設(shè)計(jì)灌注量。鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,施工樁頂高程宜高出設(shè)計(jì)高程50cm,灌注成樁完成后,樁頂蓋土封頂予以保護(hù)。在灌注混合料時(shí),對于混合料的控制采用記錄泵壓次數(shù)的辦法,對于同一種型號的輸送泵每次輸送量基本上是一個(gè)固定值,根據(jù)泵壓次數(shù)來計(jì)量混合料的投料量。灌注時(shí)采用靜止提拔鉆桿,在特殊情況下采用邊轉(zhuǎn)邊提進(jìn)行灌注,如圓礫層等情況下,拔管速度控制在2~3m/min。
6.機(jī)具移位
上一根樁施工完畢,對鉆桿端部進(jìn)行保護(hù),鉆機(jī)移位,進(jìn)行下一根樁的施工。
7.樁頭處理、場地余土清理
砼達(dá)到70%強(qiáng)度后人工對cfg樁超灌部分進(jìn)行鑿除,并清運(yùn)現(xiàn)場余土,確保達(dá)到場地平整要求。
8.質(zhì)量檢測
滿足一個(gè)檢驗(yàn)批地cfg樁施工完畢應(yīng)立即采用低應(yīng)變和靜載對樁身完整性和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測。
9.褥墊層施工
cfg樁檢驗(yàn)完畢,并滿足設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行褥墊層施工。一般cfg樁樁頂面鋪設(shè)0.5m厚碎石墊層,碎石粒徑宜為8~20mm,最大粒徑不宜大于30mm,墊層中鋪設(shè)一層強(qiáng)度不小于110kn/m雙向土工格柵,土工格柵上下各鋪設(shè)0.05m厚中粗砂保護(hù)層。墊層材料虛鋪后用靜力壓實(shí)。土工格柵鋪設(shè)時(shí)應(yīng)鋪平拉緊。搭接寬度,橫向搭接50cm,縱向搭接50cm。4質(zhì)量控制與檢測
1.混合料灌注時(shí)鉆桿提拔速率和輸送泵的泵送量要密切配合,鉆桿靜止提拔,并保證連續(xù)提拔,施工中嚴(yán)禁出現(xiàn)超速提拔及先提管后泵料。灌注過程中芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。
2.確保樁長達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求cfg樁必須穿透軟弱土層至硬底,對于第四系地層一般應(yīng)嵌入砂類土或硬塑黏性土≮2m,對于下伏基巖段應(yīng)嵌入全風(fēng)化層≮1m。
3.混合料的各種材料技術(shù)指標(biāo)必須滿足規(guī)范要求,其抗壓強(qiáng)度必須滿足設(shè)10計(jì)要求。
4.做好地質(zhì)情況的復(fù)核工作。對有代表性的地點(diǎn)在施鉆過程中適時(shí)提鉆以確認(rèn)地層分布情況是否和地質(zhì)資料一致,特別是鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)要確認(rèn)樁尖土是否已經(jīng)達(dá)到持力層足夠深度。必要時(shí),可在相鄰兩地質(zhì)橫斷面中間進(jìn)行補(bǔ)鉆,以進(jìn)一步復(fù)核地質(zhì)情況。若出現(xiàn)異常情況,則必須及時(shí)通知監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場確認(rèn),并提出處理意見。
5.按照《客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,成樁28d后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行低應(yīng)變試驗(yàn)檢測cfg樁樁身完整性,按成樁總數(shù)的10%抽樣檢驗(yàn),且每檢驗(yàn)批不少于5根;承載力采用復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn),其承載力、變形模量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,按總樁數(shù)2‰抽樣檢驗(yàn),且每檢驗(yàn)批不少于3根。為保證施工質(zhì)量,建議首批cfg樁的前100根必須全部進(jìn)行自檢,以總結(jié)、檢驗(yàn)和改進(jìn)工藝質(zhì)量控制。每臺cfg樁施工機(jī)組的第一批樁自檢數(shù)量不少于cfg樁總樁數(shù)的20%且不少于40根。我部通過對已完工地段的cfg樁檢測發(fā)現(xiàn),cfg樁使用的波速與橋樁檢測時(shí)使用的波速有一定的區(qū)別,設(shè)計(jì)c15的強(qiáng)度,cfg樁一般在3500m/s左右,比同等強(qiáng)度的橋梁樁基要高一些。檢測過程中還發(fā)現(xiàn)一部分cfg樁頂部淺層斷裂,經(jīng)過分析主要是在截莊過程中不注意人為造成,這應(yīng)引起重視。5結(jié)語
cfg樁與樁間土以及與基礎(chǔ)地面間的褥墊層共同組成復(fù)合地基,具有承載力高沉降小、變形穩(wěn)定快、施工方便、易于控制施工質(zhì)量、工程造價(jià)低的特點(diǎn)。根據(jù)上述施工技術(shù)指導(dǎo)施工的我項(xiàng)目部cfg樁通過了相關(guān)的質(zhì)量檢測,地基加固效果優(yōu)良。
參考文獻(xiàn):
地基處理手冊(第三版),龔曉南,中國建筑工業(yè)出版社地基處理技術(shù),閆明禮,中國環(huán)境科學(xué)出版社
軟土地基加固的理論、設(shè)計(jì)與施工。李彰明中國電力出版社
第三篇:地基處理1、試驗(yàn)檢測在軟土地基處理效果評定中的基本原則及常用方法
基本原則:
對地基處理效果的檢驗(yàn),應(yīng)在地基處理施工結(jié)束后,經(jīng)過一定時(shí)間休止恢復(fù)再進(jìn)行。
為了檢測地基處理的效果,通常在同一地點(diǎn)分別在處理前后進(jìn)行測試,以進(jìn)行比較,要注意:
(1)前后兩次測試應(yīng)盡量使用同一臺儀器,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
(2)由于各種測試方法都有一定的適用范圍,因此必須根據(jù)測試目的和現(xiàn)場條件選擇最有效的方法。
(3)無論何種方法,都有一定的局限性,故盡可能多采用多種方法進(jìn)行綜合評價(jià)。(4)測試位置應(yīng)盡量選擇有代表性的部位,測試數(shù)量按有關(guān)規(guī)定的要求進(jìn)行。
方法:
1地基與樁體強(qiáng)度。包括單樁和復(fù)合樁地基靜荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探與動(dòng)力觸探試驗(yàn)、樁身高應(yīng)變檢測、鉆芯法等。
2地基變形。包括地基沉降與水平位移測試。
3應(yīng)力監(jiān)測。包括土壓力和孔隙水壓力測試。
4樁身完整性。采用樁身低應(yīng)變檢測和聲波透射法測試。
5動(dòng)力特性;采用波速測試、地基剛度測試。
2、軟土地基的主要特性
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。其承載能力很低,一般不超過50kn/m2。在軟土地基修筑堤防工程,必須解決好四個(gè)方面的問題:①地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題。②地基的變形問題。③地基的滲漏和溶蝕問題。④地基的振動(dòng)液化與振沉問題。因此,研究堤防工程軟土地基的特征,提出相應(yīng)的處理措施就十分重要了。
軟弱土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1。5的亞粘土、粘土組成的淤泥和天然孔隙比大于1。0小于1。5的粘土組成的淤泥質(zhì)粘土。其主要特征如下:
1、孔隙比和天然含水量大我國軟土的天然孔隙比e一般在1~2之間,淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量w=50~70%,高的可達(dá)200%,普遍大于液限。
2、壓縮性高我國淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)一般a1~2都大于0。5mpa-1,建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降,尤其是沉降的不均勻性,會造成建筑物的開裂和損壞。
3、透水性弱軟弱土盡管其含水量大,透水性卻很小,滲透系數(shù)k≤1(mm/d)。因此,土體受到荷載作用后,呈現(xiàn)很高的孔隙水壓,影響地基的壓密固結(jié)。
4、抗剪強(qiáng)度低軟土通常呈軟塑~流塑狀態(tài),在外部荷載作用下,抗剪性能極差,我國軟土無側(cè)限抗剪強(qiáng)度一般小于30kn/m2(相當(dāng)于0。3kn/m2)。不排水剪時(shí),其內(nèi)摩擦角幾乎為零,抗剪強(qiáng)度僅取決于凝聚力c,一般c<30kn/m2;固結(jié)快剪時(shí),內(nèi)摩擦角=5°~15°。
5、靈敏度高軟粘土上尤其是海相沉積的軟粘土,在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有一定的抗剪強(qiáng)度,但一經(jīng)擾動(dòng),抗剪強(qiáng)度將顯著降低。其靈敏度(含水量不變時(shí)原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比)一般在3~4之間,有的甚至更高。
3、強(qiáng)夯法的原理及適用性
強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理,雖然國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了大量的研究,但至今尚未形成成熟和完善的理論。對強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理認(rèn)識,首先應(yīng)分宏觀機(jī)理和微觀機(jī)理。宏觀機(jī)理從加固區(qū)土所受沖擊力、應(yīng)力波的傳播、土的強(qiáng)度對土加密的影響做出解釋。微觀機(jī)理則對沖擊力作用下,土微觀結(jié)構(gòu)的變化,如土顆粒的重新排列、連接做出解釋。宏觀機(jī)理是外部表現(xiàn),微觀機(jī)理是內(nèi)部依據(jù)。其次應(yīng)對飽和土和非飽和土加以區(qū)別,飽和土存在孔隙水排出土才能壓實(shí)固結(jié)這一問題。還應(yīng)區(qū)分粘性土和無粘性土,它們的滲透性不同,粘性土存在固化內(nèi)聚力,砂土則不然。另外對一些特殊土,如濕陷性黃土、填土、淤泥等,由于它們具有各自的特殊性能,其加固機(jī)理也存在特殊性。強(qiáng)夯機(jī)理研究中還有一個(gè)必須研究的內(nèi)容就是夯擊能量的傳遞,即確定夯擊能量中真正用于加固地基的那部分能量和該部分能量加固地基的原理。
leon認(rèn)為,強(qiáng)夯加固作用應(yīng)與土層在被處理過程中的三種不同機(jī)理有關(guān)。其一是加密作用,以空氣和氣體的排出為特征;其二是固結(jié)作用,以孔隙水的排出為特征;其三是預(yù)加變形作用,以各種顆粒成分在結(jié)構(gòu)上的重新排列以及顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)的改變?yōu)樘卣?。由于加固地基土的?fù)雜性,他認(rèn)為不可能建立對各類地基具有普遍意義的理論。
目前普遍一致的看法認(rèn)為,經(jīng)強(qiáng)夯后,土強(qiáng)度提高過程可分為四個(gè)階段:①夯擊能量轉(zhuǎn)化,同時(shí)伴隨強(qiáng)制壓縮或振密(包括氣體的排出、孔隙水壓力上升);②土體液化或土體結(jié)構(gòu)破壞(表現(xiàn)為土體強(qiáng)度降低或抗剪強(qiáng)度喪失);③排水固結(jié)壓密(表現(xiàn)為滲透性能改變、土體裂隙發(fā)展、土體強(qiáng)度提高);④觸變恢復(fù)并伴隨固結(jié)壓密(包括部分自由水又變成薄膜水,土的強(qiáng)度繼續(xù)提高)。其中第①階段是瞬時(shí)發(fā)生的,第④階段是強(qiáng)夯終止后很長時(shí)間才能達(dá)到的(可長達(dá)幾個(gè)月以上),中間兩個(gè)階段則介于上述兩者之間。
強(qiáng)夯法適用性:
實(shí)踐證明,強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、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。對高飽和度的粉土與粘性土等地基,當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí),應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。
4、固結(jié)度的計(jì)算方法及在軟基加固施工中的作用
固結(jié)度計(jì)算
在進(jìn)行地基的固結(jié)度計(jì)算時(shí),將砂石樁的排水近似看成砂井
地基的排水來進(jìn)行計(jì)算,它建立在三維比奧滲透固結(jié)理論的基礎(chǔ)上。砂井地基既有豎向排水固結(jié),又有徑向排水固結(jié),如圖1所示,整個(gè)滲流是一個(gè)軸對稱的三維滲流。
首先介紹瞬時(shí)加荷條件下的固結(jié)度理論。
豎向排水固結(jié)度
式中:uv———豎向排水平均固結(jié)度,
m———正奇數(shù)
tv———豎向固結(jié)時(shí)間因數(shù)(無因次)
cv———豎向固結(jié)系數(shù),
t———固結(jié)時(shí)間,s;
h———土層的豎向排水距離,cm,雙面排水時(shí)h為土層厚
度的一半,單面排水時(shí)h為土層厚度。
徑向排水固結(jié)度
總平均固結(jié)度
以上是瞬時(shí)加荷條件下的固結(jié)度理論,在實(shí)際工程中,荷載總是分級逐漸施加的,因此,由上述理論方法求得的固結(jié)時(shí)間關(guān)系必須加以修正,修正的方法有改進(jìn)的高木俊介法和改進(jìn)的太沙基法。
改進(jìn)的高木俊介法
該法是根據(jù)巴倫理論,考慮變速加荷使砂井地基在輻射向和垂直向排水條件下推導(dǎo)出砂井地基的總平均固結(jié)度,其特點(diǎn)是不需要求得瞬時(shí)加荷條件下的地基固結(jié)度,而是可以直接求得修正后的平均固結(jié)度,其固結(jié)度的計(jì)算式為:
改進(jìn)的太沙基法
該法得到的固結(jié)度僅是對本級荷載而言的,總固結(jié)度等于各級荷載增量作用下固結(jié)度的疊加,對總荷載還要按荷載的比例進(jìn)行修正。修正后的太沙基法總平均固結(jié)度為:
其中,豎向和徑向固結(jié)系數(shù)的選取很關(guān)鍵。不同的土層因?yàn)橥恋奈锢砹W(xué)參數(shù)不同,因此豎向和徑向固結(jié)系數(shù)也有差異,計(jì)算的固結(jié)度也將不同
分別計(jì)算各個(gè)土層的固結(jié)系數(shù)并求出固結(jié)度,進(jìn)行對比分析,可以看出不同土層的固結(jié)情況。而且,在堆載作用下各個(gè)土層的抗剪強(qiáng)度增長量和沉降量也會不同,在由上述方法計(jì)算的固結(jié)度基礎(chǔ)上可以求得各個(gè)土層的抗剪強(qiáng)度增長量和沉降量。另外,在不同的堆載等級作用下,軟土地基的受力狀態(tài)必將發(fā)生改變,進(jìn)而影響土的物理力學(xué)參數(shù),因此,在不同等級的堆載作用下,土的固結(jié)系數(shù)是不同的。在每級加荷結(jié)束后,都要重新測量土工參數(shù),以求得固結(jié)系數(shù),再計(jì)算在該級堆載作用下的固結(jié)度或固結(jié)度增量。根據(jù)改進(jìn)的高木俊介法和太沙基法計(jì)算的地基固結(jié)度可以看出:1)高木俊介法計(jì)算的結(jié)果稍微偏大,但隨著堆載等級的增加,兩種方法的計(jì)算結(jié)果漸趨一致。其原因主要是太沙基法是假定每一級荷載增量pi所引起的固結(jié)過程是單獨(dú)進(jìn)行的,與上一級荷載增量所引起的固結(jié)度無關(guān),總固結(jié)度是在各級荷載增量作用下固結(jié)度的疊加,而高木俊介法不需要求得瞬時(shí)加荷條件下的地基固結(jié)度,這些假設(shè)條件和計(jì)算方法的不同導(dǎo)致兩種計(jì)算結(jié)果的差異。
2)地基土在第一級堆載下的排水固結(jié)效果最顯著,土的平均固結(jié)度均大于60%,在達(dá)到最大的堆載等級時(shí),兩種方法計(jì)算的固結(jié)度都接近了100%,表明堆載預(yù)壓排水固結(jié)法能夠較好地消散孔隙水壓力,加速地基土的固結(jié),從而使土的有效應(yīng)力增大,使土體強(qiáng)度得到逐步增長。用砂石樁結(jié)合堆載預(yù)壓法處理軟土地基達(dá)到了預(yù)期的效果。
作用:
1、計(jì)算平均附加應(yīng)力,計(jì)算殘余變形
2、計(jì)算達(dá)到允許殘余變形所需要的時(shí)間
3、估算強(qiáng)度增長
4、減少排水距離
5、分析比較復(fù)合地基、柔性樁、散體樁、剛性樁的變形特征
復(fù)合地基一般按強(qiáng)度可分為散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基(半剛性樁復(fù)合地基)、及剛性樁復(fù)合地基。散體材料樁復(fù)合地基和柔性樁復(fù)合地基容易區(qū)別,因?yàn)榍罢咝枰恋膰拍芊Q得上“樁”,后者則可以獨(dú)立成型。柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基也應(yīng)該是強(qiáng)度上的區(qū)別,但又為量化的區(qū)分點(diǎn),因強(qiáng)度和諸多因素有關(guān),也不可能有,只是一般把cfg樁復(fù)合地基,低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基等視為剛性樁復(fù)合地基,其它一般可視為柔性樁復(fù)合地基。
柔性樁是指無須樁周土的圍箍即能自立,樁身剛度和強(qiáng)度較小、壓縮量較大,單樁沉降以樁身壓縮為主、受樁端持力層性狀影響不大的復(fù)合地基豎向增強(qiáng)體。一般常把水泥攪拌樁、旋噴樁等一類低強(qiáng)度成形樁稱為柔性樁。
如果按樁身抗壓強(qiáng)度來進(jìn)行劃分,一般強(qiáng)度低于2mpa的稱為柔性樁。因?yàn)槿嵝詷稑渡韽?qiáng)度很低,在荷載作用下,很容易產(chǎn)生側(cè)向變形,且土所能提供的約束作用較小,這也是柔性樁復(fù)合地基變形和沉降的主要原因。
與散體材料樁依靠樁周土提供的被動(dòng)土壓力維持樁體平衡、承受上部荷載的作用不同,柔性樁同剛性樁一樣是依靠樁周摩阻力和樁端端阻力把作用在樁體上的荷載傳遞給地基土的,因而柔性樁復(fù)合地基中土的垂直應(yīng)力的擴(kuò)散范圍較散體材料樁復(fù)合地基大、深度深,加固效果也明顯。
碎石樁是地基處理中應(yīng)用最廣泛的樁型之一,碎石樁是以碎石為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁。碎石樁和砂樁等在國外統(tǒng)稱為散體樁或租顆粒土樁。所謂散體樁是指無粘結(jié)強(qiáng)度的樁,由碎石柱或砂樁等散體樁和樁間土組成的復(fù)合地基亦可稱為散體樁復(fù)合地基。目前在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復(fù)合地基都是散體樁復(fù)合地基。
6、分析比較復(fù)合地基的承載力傳力區(qū)別
由于樁體剛度大小的差異,柔性樁與剛性樁在荷載傳遞的規(guī)律上也不盡相同。在均質(zhì)地基中,柔性樁在荷載作用下,樁體的壓縮應(yīng)變由上而下逐漸減小,樁與四周土體之間的相對位移也由上而下逐漸減小,樁側(cè)摩阻力也是自上而下逐漸減小,樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮遠(yuǎn)早于樁端端阻力的發(fā)揮。柔性樁樁身變形和樁側(cè)摩阻力均主要發(fā)生在臨界樁長范圍內(nèi)。而在均質(zhì)土中的理想剛性樁,在荷載作用下樁周各處摩阻力和樁端端阻力的發(fā)揮是同步的;樁側(cè)摩阻力樁體深度方向的分布也是均勻的,并且隨著作用荷載的增加同時(shí)達(dá)到極限摩阻力。然而,由于理想的剛性樁實(shí)際上并不存在,在荷載作用下的樁體,總會產(chǎn)生一定的壓縮變形,樁側(cè)摩阻力總是先于樁端端阻力,即使是對于模量很大的鋼筋混凝土樁,在長細(xì)比足夠大的情況下,同樣可能呈現(xiàn)出柔性樁的性狀。因此,柔性樁是相對于剛性樁而言的。
剛性樁強(qiáng)度與剛度都很高,在置換率與柔性樁同樣的情況下,樁承擔(dān)大部分基礎(chǔ)荷載,土所分擔(dān)的荷載很小。剛性樁頂?shù)妮S向荷載大,在樁徑與長度與柔性樁相同時(shí),傳至底部的軸向力方面剛性樁就比柔性樁大
由于柔性樁復(fù)合地基中樁間土分擔(dān)的荷載份額較多,樁土應(yīng)力比小,地基中的主要受力區(qū)與天然地基相似,位于基礎(chǔ)底面處的沿線處,且超出基礎(chǔ)寬度較多。剛性樁則相反,因主要荷載由樁承擔(dān),沿樁身下傳,樁間土所受的應(yīng)力是越往下越大,到了樁底時(shí)最大。樁底以下的土是主要的受力區(qū),因?yàn)闃兜纵S力也全部傳到土上,樁底以下的土中應(yīng)力分布狀態(tài)與天然地基相近,但深度卻在樁長以下,剛性樁將土的主要受力區(qū)推到樁長以下去了。
半剛性樁介于柔性樁與剛性樁之間,土的主要受力區(qū)可能在加固深度的中間,或者接近于基底或者近樁底,視樁長與土應(yīng)力比的不同而變化。
7、分析比較格柵、土釘、錨索、錨桿的加固機(jī)理
錨桿。將拉力傳至穩(wěn)定巖土層的構(gòu)件。當(dāng)采用鋼絞線或高強(qiáng)鋼絲束作桿體材料時(shí),也可稱為錨索。
土釘。是一種基于新奧隧道法原理,在天然邊坡或開挖形成的邊坡、基坑原位巖土體中近于水平設(shè)置加筋桿件并沿坡面設(shè)置混凝土面層,使整體土工系統(tǒng)的力學(xué)性能得以改善從而提高邊坡、基坑穩(wěn)定性的原位加筋技術(shù)。土工格柵加固土工的機(jī)理
土工格柵對土的加固機(jī)理存在于格柵與土的相互作用中,一般認(rèn)為,這種相互作用可歸納為以下三種情況:1)格柵表面與土的摩擦作用;2)格柵孔眼對土的“鎖定”作用;3)土對格柵肋條的被動(dòng)阻抗作用。
上述三種作用均能充分約束土顆粒的側(cè)向位移,從而,大大地增加了土體的自立穩(wěn)定性,至于這三種作用在土體中各自發(fā)揮的程度將隨格柵種類,開孔大小,土顆粒級配等因素而定。
土釘墻加固與傳統(tǒng)的護(hù)坡和擋土墻支撐機(jī)理不一樣,土釘墻在邊坡的一定范圍內(nèi)形成了一個(gè)加固區(qū),由于很密的土釘錨桿的作用,滑移面不可能出現(xiàn)在加固區(qū),只能產(chǎn)生于非加固區(qū),從而使滑移面遠(yuǎn)離邊坡,達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的,加固區(qū)的整體穩(wěn)定,包括加固區(qū)抗傾覆與抗滑移問題,用增加加固區(qū)的寬度和底排土錨桿打成向下傾斜穿過滑移面等措施來解決,土釘墻通過下述幾個(gè)方面的綜合作用使邊坡周邊土體形成加固區(qū)。
1.錨固作用
密布的錨桿與砂漿柱體相結(jié)合對周圍土體產(chǎn)生有效的錨固作用,限制了砂漿柱體周圍的土體變形。①土釘不需要施加預(yù)應(yīng)力,而是在土體發(fā)生變形后使其承受拉力工作;②土釘支護(hù)在邊坡中比較密集,起到了加筋的作用,提高了土的強(qiáng)度,為被動(dòng)受力機(jī)制。由于土釘在全長范圍內(nèi)與土體接觸,其荷載傳遞沿整個(gè)土體進(jìn)行。
2.土釘漿孔對土體的擠密作用
由于土釘錨桿的密度比較大,擠密作用的影響也較大,使加固區(qū)的土體比非加固區(qū)土體密度大。密集的土釘與土釘之間土形成復(fù)合土體,其結(jié)構(gòu)類似重力式擋土墻,個(gè)別土釘?shù)钠茐牟粫拐麄€(gè)結(jié)構(gòu)的功能完全喪失。
3.護(hù)坡作用
土釘墻的面層不是主要受力結(jié)構(gòu),其主要作用在于保持土體的局部穩(wěn)定性。在公路邊坡治理中,土釘墻的面層還起到防止沖刷、防止雨水滲入坡體影響邊坡穩(wěn)定性的重要作用。
4.土釘受力及規(guī)模
一般錨桿長度在15~45m之間,直徑較大,錨桿所承受的荷載可達(dá)400kn以上,某些預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)荷載更可達(dá)3000kn。其端部的構(gòu)造較土釘復(fù)雜,以防止面層沖切破壞;而土釘長度一般為3~10m,漿體直徑100mm左右,一般不提供很大的承載力。單根土釘受荷一般在100kn以下,面層結(jié)構(gòu)較簡單,利用小尺寸墊板及掛網(wǎng)噴射混凝土即可滿足要求。
在國內(nèi),一般情況下,錨索是需要施加預(yù)應(yīng)力的,因此它是主動(dòng)受力,多應(yīng)用于已出現(xiàn)變形或?qū)ψ冃我髧?yán)格的工程部位;錨桿則一般不施加預(yù)應(yīng)力(有時(shí)也會施加很小的預(yù)應(yīng)力),因此它是被動(dòng)受力,只有當(dāng)被錨固巖土體發(fā)生一定變形時(shí)它才發(fā)揮錨固力。此外,錨索長度一般在20-50米,錨桿則不到20米。在國際上,錨索只是錨桿的一種類型。
預(yù)應(yīng)力錨索框架梁支護(hù)結(jié)構(gòu)采用對預(yù)應(yīng)力錨索施加的預(yù)應(yīng)力將滑動(dòng)巖土體與穩(wěn)定巖體緊密連結(jié)為一體,增加巖土體各層面的抗滑力,同時(shí)又通過坡面上框架梁將各個(gè)錨索有效地連成一個(gè)整體,形成一個(gè)由表及里的加固體系,進(jìn)而達(dá)到防止整體邊坡失穩(wěn)的目的,是一種新型的抗滑結(jié)構(gòu)。
噴錨支護(hù)體系是由密集的錨桿群、被加固的原位巖土體、噴射混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成的。錨桿依靠于土體之間的界面粘結(jié)力或摩擦力,使錨桿沿全長與周圍土體緊密連接成為一個(gè)整體,形成一個(gè)類似于重力式擋土墻的結(jié)構(gòu),抵抗墻后傳來的土壓力和其他載荷,達(dá)到加固邊坡的目的1.噴錨支護(hù)體系作用機(jī)理
噴錨支護(hù)體系是靠錨桿、土體、鋼筋網(wǎng)和混凝土面層共同工作來提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度,減少巖土體側(cè)向變形,增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性的一種支護(hù)體系。
錨桿的主要作用是約束和加固土體,它不僅能夠彌補(bǔ)土體抗拉、抗剪的不足,而且錨桿在注漿施工過程中,水泥漿能夠滲入到巖土體內(nèi)部的裂隙中,通過水泥漿對巖土體的補(bǔ)強(qiáng)作用,提高巖土體自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層能夠?qū)蝹€(gè)錨桿連接成一體,形成錨桿群,使錨桿與土體緊密的連接成為一個(gè)整體。同時(shí),噴射混凝土能封閉坡面,避免坡面受到水流的沖刷。
噴錨支護(hù)能改善巖土體的性質(zhì),加強(qiáng)巖土體的內(nèi)在強(qiáng)度和整體性,提高其自身的自承自穩(wěn)能力,充分發(fā)揮巖土體的潛能。
錨索穿過滑動(dòng)面靠穩(wěn)定巖體來提供的拉力來加固非穩(wěn)定巖體
土釘更多的是起到土釘擋土墻的作用錨桿的作用介于兩者之間
8、如何理解巖土工程中變形控制是一門藝術(shù)
在巖土工程中,很重要的是控制變形,控制變形的目的是為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全,滿足人們生產(chǎn)生活的正常需求。巖土工程作為上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),不能產(chǎn)生超過設(shè)計(jì)許可變形。變形控制的精髓是讓變形在可控的的范圍內(nèi)較大程度發(fā)揮巖土體自身的強(qiáng)度,在滿足安全性的情況下,節(jié)約成本,節(jié)約資源。
變形控制要建立在符合相應(yīng)的工程特點(diǎn)上的,變形控制要因地制宜,具體情況具體分析。例如復(fù)合地基要使樁體上有一定厚度的墊層,發(fā)揮上部地基的承載力。新奧法施工也是邊檢測邊施工,發(fā)揮圍巖自身的承載潛力。另外還應(yīng)注意的是,在現(xiàn)行的地基設(shè)計(jì)中,地基與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是分開的,但是應(yīng)在地基設(shè)計(jì)時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)形式,選用合適的地基,如果上部結(jié)構(gòu)為超靜定,則下部基礎(chǔ)不應(yīng)產(chǎn)生較大形變,以免上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的應(yīng)力。
9、淺談含水量對地基力學(xué)特性的影響
第四篇:地基處理軟土地基處理技術(shù)
摘要
近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,多高層建筑蓬勃發(fā)展,大量建筑不可避免的會建在一些軟土地層,然而由于軟土地基具有孔隙密度比大、天然含水量高、壓縮性強(qiáng)、承載能力低等特點(diǎn),使得在地基填土和建筑自重作用下,會出現(xiàn)不均勻沉降、承載力和穩(wěn)定性、滲流等地基問題。當(dāng)天然地基不能滿足建筑物要求時(shí),需要采用各種地基處理措施,形成人工地基以滿足建筑物對地基的各種要求,保證其安全與正常使用。本文介紹了地基處理方法及分類以及軟弱地基處理的方法及選擇?,F(xiàn)實(shí)中應(yīng)結(jié)合實(shí)際,選出最優(yōu)的處理方案。
一、引言
基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體?;A(chǔ)把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。從平面上可見,豎向結(jié)構(gòu)體系將荷載集中于點(diǎn),或分布成線形,但作為最終支承機(jī)構(gòu)的地基,提供的是一種分布的承載能力。
如果地基的承載能力足夠,則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同。但有時(shí)由于土或荷載的條件,需要采用滿鋪的伐形基礎(chǔ)。伐形基礎(chǔ)有擴(kuò)大地基接觸面的優(yōu)點(diǎn),但與獨(dú)立基礎(chǔ)相比,它的造價(jià)通常要高的多,因此只在必要時(shí)才使用。不論哪一種情況,基礎(chǔ)的概念都是把集中荷載分散到地基上,使荷載不超過地基的長期承載力。因此,分散的程度與地基的承載能力成反比。有時(shí),柱子可以直接支承在下面的方形基礎(chǔ)上,墻則支承在沿墻長度方向布置的條形基礎(chǔ)上。當(dāng)建筑物只有幾層高時(shí),只需要把墻下的條形基礎(chǔ)和柱下的方形基礎(chǔ)結(jié)合使用,就常常足以把荷載傳給地基。這些單獨(dú)基礎(chǔ)可用基礎(chǔ)梁連接起來,以加強(qiáng)基礎(chǔ)抵抗地震的能力。只是在地基非常軟弱,或者建筑物比較高的情況下,才需要采用伐形基礎(chǔ)。多數(shù)建筑物的豎向結(jié)構(gòu),墻、柱都可以用各自的基礎(chǔ)分別支承在地基上。中等地基條件可以要求增設(shè)拱式或預(yù)應(yīng)力梁式的基礎(chǔ)連接構(gòu)件,這樣可以比獨(dú)立基礎(chǔ)更均勻地分布荷載。
1
如果地基承載力不足,就可以判定為軟弱地基,就必須采取措施對軟弱地基進(jìn)行處理。軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。在建筑地基的局部范圍內(nèi)有高壓縮性土層時(shí),應(yīng)按局部軟弱土層考慮。勘察時(shí),應(yīng)查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質(zhì)情況,根據(jù)擬采用的地基處理方法提供相應(yīng)參數(shù)。沖填土尚應(yīng)了解排水固結(jié)條件。雜填土應(yīng)查明堆積歷史,明確自重下穩(wěn)定性、濕陷性等基本因素。
在初步計(jì)算時(shí),最好先計(jì)算房屋結(jié)構(gòu)的大致重量,并假設(shè)它均勻的分布在全部面積上,從而等到平均的荷載值,可以和地基本身的承載力相比較。如果地基的容許承載力大于4倍的平均荷載值,則用單獨(dú)基礎(chǔ)可能比伐形基礎(chǔ)更經(jīng)濟(jì);如果地基的容許承載力小于2倍的平均荷載值,那么建造滿鋪在全部面積上的伐形基礎(chǔ)可能更經(jīng)濟(jì)。如果介于二者之間,則用樁基或沉井基礎(chǔ)。
二、地基處理的目的及其處理對象
當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度穩(wěn)定性不足或壓縮性很大,不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),可以針對不同情況對地基進(jìn)行處理。處理的目的是增加地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、減少地基變形等。地基處理的對象包括軟弱地基與不良地基兩方面,軟弱地基是指在地表下相當(dāng)深度范圍內(nèi)存在的軟弱土,包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。這類土的工程特性為壓縮性高、強(qiáng)度低、通常很難滿足地基承載力和變形要求。而不良地基包括施陷性黃土地基、膨脹土地基、泥炭土地基、山區(qū)地基及巖溶與土洞地基等。
三、地基的處理方法分類
利用軟弱土層作為持力層時(shí),可按下列規(guī)定執(zhí)行。1)淤泥和淤泥質(zhì)土,宜利用其上覆較好土層作為持力層,當(dāng)上覆土層較薄,應(yīng)采取避免施工時(shí)對淤泥和淤泥質(zhì)土擾動(dòng)的措施;2)沖填土、建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢料,當(dāng)均勻性和密實(shí)度較好時(shí),均可利用作為持力層;3)對于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對基礎(chǔ)有侵蝕性的工業(yè)廢料等雜填土,未經(jīng)處理不宜作為持力層。局部軟弱土層以及暗塘、暗溝等,可采用基礎(chǔ)梁、換土、樁基或其他方法處理。在選擇地基處
2理方法時(shí),應(yīng)綜合考慮場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用。
地基處理設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)和地基的共同作用,必要時(shí)應(yīng)采取有效措施,加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度,以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對已選定的地基處理方法,宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級,選擇代表性場地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗(yàn),并進(jìn)行必要的測試,以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和加固效果,同時(shí)為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供相關(guān)依據(jù)。
經(jīng)處理后的地基,當(dāng)按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深而需要對地基承載力特征值進(jìn)行修正時(shí),基礎(chǔ)寬度的地基承載力修正系數(shù)取零,基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)取1.0;在受力范圍內(nèi)仍存在軟弱下臥層時(shí),應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力。對受較大水平荷載或建造在斜坡上的建筑物或構(gòu)筑物,以及鋼油罐、堆料場等,地基處理后應(yīng)進(jìn)行地基穩(wěn)定性計(jì)算。結(jié)構(gòu)工程師需根據(jù)有關(guān)規(guī)范分別提供用于地基承載力驗(yàn)算和地基變形驗(yàn)算的荷載值;根據(jù)建筑物荷載差異大小、建筑物之間的聯(lián)系方法、施工順序等,按有關(guān)規(guī)范和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)對地基變形允許值合理提出設(shè)計(jì)要求。地基處理后,建筑物的地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求,并在施工期間進(jìn)行沉降觀測,必要時(shí)尚應(yīng)在使用期間繼續(xù)觀測,用以評價(jià)地基加固效果和作為使用維護(hù)依據(jù)。復(fù)合地基設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結(jié)土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土?xí)r,設(shè)計(jì)要綜合考慮土體的特殊性質(zhì),選用適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)體和施工工藝。復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定,或采用增強(qiáng)體的載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。
常用的地基處理方法有。換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。
1、換填墊層法
3適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力,減少沉降量,加速軟弱土層的排水固結(jié),防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。
2、強(qiáng)夯法
適用于處理碎石土、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。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土,軟-流塑的粘性土等地基上對變形控制不嚴(yán)的工程,在設(shè)計(jì)前必須通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法主要用來提高土的強(qiáng)度,減少壓縮性,改善土體抵抗振動(dòng)液化能力和消除土的濕陷性。對飽和粘性土宜結(jié)合堆載預(yù)壓法和垂直排水法使用。
3、砂石樁法
適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基,提高地基的承載力和降低壓縮性,也可用于處理可液化地基。對飽和粘土地基上變形控制不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換處理,使砂石樁與軟粘土構(gòu)成復(fù)合地基,加速軟土的排水固結(jié),提高地基承載力。
4、振沖法
分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振沖碎石樁法。振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。對于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kpa的粘性土和飽和黃土地基,應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。不加填料振沖加密適用于處理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振沖碎石樁主要用來提高地基承載力,減少地基沉降量,還可用來提高土坡的抗滑穩(wěn)定性或提高土體的抗剪強(qiáng)度。
5、水泥土攪拌法
分為漿液深層攪拌法(簡稱濕法)和粉體噴攪法(簡稱干法)。水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。不宜用于處理泥炭土、塑性指數(shù)大于25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機(jī)質(zhì)含量較高的地基。若需采用時(shí)必須通過試驗(yàn)
4確定其適用性。當(dāng)?shù)鼗奶烊缓啃∮?0%(黃土含水量小于25%)、大于70%或地下水的ph值小于4時(shí)不宜采用于法。連續(xù)搭接的水泥攪拌樁可作為基坑的止水帷幕,受其攪拌能力的限制,該法在地基承載力大于140kpa的粘性土和粉土地基中的應(yīng)用有一定難度。
6、高壓噴射注漿法
適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當(dāng)?shù)鼗泻休^多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機(jī)質(zhì)時(shí),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果確定其適用性。對地下水流速度過大、噴射漿液無法在注漿套管周圍凝固等情況不宜采用。高壓旋噴樁的處理深度較大,除地基加固外,也可作為深基坑或大壩的止水帷幕,目前最大處理深度已超過30m。
7、預(yù)壓法
適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法及真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。當(dāng)軟土層厚度小于4m時(shí),可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理,當(dāng)軟土層厚度超過4m時(shí),應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。對真空預(yù)壓工程,必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。預(yù)壓法主要用來解決地基的沉降及穩(wěn)定問題。
8、夯實(shí)水泥土樁法
適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價(jià)低、施工文明、造價(jià)容易控制,目前在北京、河北等地的舊XX縣區(qū)危改小區(qū)工程中得到不少成功的應(yīng)用。
9、水泥粉煤灰碎石樁(cfg樁)法
適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性?;A(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層,保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法適用于條基、獨(dú)立基礎(chǔ)、箱基、
5筏基,可用來提高地基承載力和減少變形。對可液化地基,可采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型復(fù)合地基,達(dá)到消除地基土的液化和提高承載力的目的。
10、石灰樁法
適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土層時(shí),可采取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強(qiáng)度。該法不適用于地下水下的砂類土。
11、灰土擠密樁法和土擠密樁法
適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基,可處理的深度為5~15m。當(dāng)用來消除地基土的濕陷性時(shí),宜采用土擠密樁法;當(dāng)用來提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)定性時(shí),宜采用灰土擠密樁法;當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時(shí),不宜采用這種方法?;彝翑D密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同,土擠密樁法地基的承載力和水穩(wěn)定性不及灰土擠密樁法。
12、柱錘沖擴(kuò)樁法
適用于處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基,對地下水位以下的飽和松軟土層,應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m。
13、單液硅化法和堿液法
適用于處理地下水位以上滲透系數(shù)為0.1~2m/d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場地,對Ⅱ級濕陷性地基,應(yīng)通過試驗(yàn)確定堿液法的適用性。在確定地基處理方案時(shí),宜選取不同的多種方法進(jìn)行比選。對復(fù)合地基而言,方案選擇是針對不同土性、設(shè)計(jì)要求的承載力提高幅質(zhì)、選取適宜的成樁工藝和增強(qiáng)體材料。
四、軟弱地基形成的原因
6軟弱地基是由淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、沖填土或者其他高壓縮性土層形成的地基,這些地基基本上很少受到地質(zhì)變動(dòng)或者地形的影響,也從沒有受到過地震、荷載等物理作用的影響,更沒有受到土顆粒間化學(xué)作用的影響。軟弱地基是一種不良的地基,其穩(wěn)定性非常的差、強(qiáng)度較低、壓縮性較高、容易出現(xiàn)液化,沉降量也很大。因此在工程的建設(shè)過程中,要充分考慮地基的變形和穩(wěn)定等問題。在軟弱地基上建設(shè)的工程,由于其他基強(qiáng)度不夠和變形,往往不能滿足工程的質(zhì)量,所以要采用一定的措施,對軟弱地基進(jìn)行處理,從而提高地基的穩(wěn)定性,減少地基的沉降和不均勻下降。
五、軟弱地基處理方法的選擇
地基處理設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)和地基的共同作用,必要時(shí)應(yīng)采取有效措施,加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度,以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對已選定的地基處理方法,宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級,選擇代表性場地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗(yàn),并進(jìn)行必要的測試,以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和加固效果,同時(shí)為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供相關(guān)依據(jù)。
地基處理工程要做到確保工程質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)先進(jìn)的原則??筛鶕?jù)下列條件進(jìn)行選擇:
1、地質(zhì)條件:查明巖土的性質(zhì)、成因類型、地質(zhì)年代、厚度和分布范圍。對于巖層,還應(yīng)查明風(fēng)化程度及地層的接觸關(guān)系,調(diào)查天然地基的地質(zhì)構(gòu)造,查明水文及工程地質(zhì)條件,確定有無不良地質(zhì)現(xiàn)象:如滑坡,崩塌、巖溶、土洞、沖溝、泥石流、岸邊沖刷及地震等。
2、設(shè)計(jì)施工條件:設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工期及用料情況:工期不宜安排得太緊應(yīng)該時(shí)間充分在施工工期緊迫,時(shí)間有限的情況下,除個(gè)別路堤在不影響總體施工的情況下,可適當(dāng)?shù)牟蛔鞯鼗幚?。橋梁基礎(chǔ)處,可用多種方案進(jìn)行優(yōu)選,選擇最合適經(jīng)濟(jì)的方案,同時(shí)選用有資質(zhì)有大型先進(jìn)設(shè)備的建設(shè)單位以保證施工的質(zhì)量和安全性。施工時(shí)地基穩(wěn)定性一定要好,而且對于工程遺留問題一定要少。工程用料要求就地取材。施工時(shí)應(yīng)采用科學(xué)的管理方法。
3、場地環(huán)境條件:首先要弄清楚軟土地區(qū)的水文地質(zhì)情況,由于軟土地基的復(fù)雜性,用于強(qiáng)度計(jì)算的土工參數(shù),無論從測定方法中還是測定過程中都存在
7諸多的不確定性,理論上也無法達(dá)到完善。所以勘察人員要考察地質(zhì)資料,實(shí)地進(jìn)行多元勘探。工程地質(zhì)條件復(fù)雜,還應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū),做到勘探詳細(xì)化。在勘察設(shè)計(jì)時(shí)如地質(zhì)工作做的不詳細(xì),在施工時(shí)如有不能實(shí)施或?qū)嵤┪kU(xiǎn)性高,必須進(jìn)行補(bǔ)充勘察及勘探工作,對地質(zhì)情況作進(jìn)一步了解之后在作出修改方案。還要考慮施工時(shí)對周圍環(huán)境的影響。如:新填土?xí)D壓原有道路、房屋,產(chǎn)生側(cè)向位移或附加沉降;用砂樁、砂井時(shí),施工有噪聲,靠近居民點(diǎn)會擾民;采用降低水位法時(shí),要考慮引起周圍地基的下沉和對周圍居民用水的影響故應(yīng)預(yù)先調(diào)查或做隔水墻,并考慮施工后注水復(fù)原的問題;采用填土堆載時(shí)要有大量的土料運(yùn)進(jìn)運(yùn)出工地,會影響交通和環(huán)境衛(wèi)生;打石灰樁、灌注藥物或采用電滲排水時(shí),會污染周圍地下水,應(yīng)慎重對待。
六、總結(jié)
我國地域遼闊,工程地質(zhì)條件千變?nèi)f化,公路穿越軟土地區(qū)是經(jīng)常發(fā)生的事情。軟土地基的危害性很大,如果在公路施工過程中處理不當(dāng)或干脆不處理,或者因?yàn)楣ぷ髦械募?xì)小疏溜,往往會給建筑物的正常使用留下隱患,一旦發(fā)生問題再進(jìn)行處理,便直接造成經(jīng)濟(jì)損失和社會形象的負(fù)面影響。因此根據(jù)不同施工條件選用合適的方法處理軟土地基,可以有效的防止或解決出現(xiàn)的問題,保證工程的順利完成,減少財(cái)務(wù)支出,避免更大的事故或破壞情況發(fā)生。軟土地基的處理方法很多,每種處理方法都有一定的試用范圍、局域性、優(yōu)缺點(diǎn)。沒有一種方法是萬能的。要根據(jù)具體的工程情況,因地制宜確定適合的地基處理方法。
8
第五篇。地基處理總結(jié)一簡述地基處理的目的和意義。
目的。保證地基具有足夠的強(qiáng)度特性、變形特性、滲透特性。
意義。處理好地基問題,不僅關(guān)系所建工程是否可靠,而且關(guān)系所建工程投資的大??;處理好地基問題具有較好的經(jīng)濟(jì)效益;提高地基處理水平能保證工程質(zhì)量、加快工程建設(shè)速度、節(jié)省工程建設(shè)投資。二簡述土木工程建設(shè)中常見軟弱土和不良土的類型和工程特性。
常見軟弱土和不良土的類型:軟粘土、人工填土、部分砂土和粉土、濕陷性土、有機(jī)質(zhì)和泥炭土、垃圾土、膨脹土、鹽漬土、多年凍土、巖溶土洞和山區(qū)地基
工程特性:軟粘土:天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮系數(shù)高,滲透系數(shù)??;在荷載作用下,軟粘土地基承載力低;地基沉降變形大,不均勻沉降也大,而且沉降穩(wěn)定歷時(shí)比較長;人工填土土物質(zhì)組成與堆填方式:素填土、雜填土和沖填素填土:取決于填土性質(zhì),壓實(shí)程度以及堆填時(shí)間;雜填土:成分復(fù)雜,性質(zhì)也不相同,且無規(guī)律性,大多數(shù)情況下,不均勻;沖填泥沙的來源及沖填時(shí)的水力條件有密切關(guān)系。部分砂土和粉土在靜載作用下有較高的強(qiáng)度,但在振動(dòng)荷載作用下可能產(chǎn)生液化,另在滲流作用下可能產(chǎn)生流砂或流土現(xiàn)象。濕陷性土:在荷載作用下,受水浸濕后,土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,并發(fā)生顯著的沉降,其強(qiáng)度也迅速降低的黃土。有機(jī)質(zhì)和泥炭土:有機(jī)質(zhì)含量高,強(qiáng)度往往降低,壓縮性增大。特別是泥炭土,其含水量極高,有進(jìn)可達(dá)200%以上,壓縮性很大,不均勻,一般不宜作為建筑物地基;垃圾土:其性質(zhì)在很大程度上取決于垃圾的類別和堆積時(shí)間。性質(zhì)十分復(fù)雜,成分不僅具有區(qū)域性,而且與堆積的季節(jié)有關(guān)。膨脹土:在溫度和濕度變化時(shí)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形;鹽漬土:此種土在地基浸水后,土中鹽溶解可能產(chǎn)生地基溶陷,某些鹽漬土在環(huán)境溫度和濕度變化時(shí),可能產(chǎn)生土體積膨脹。多年凍土:多年凍土的強(qiáng)度和變形有許多
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