《地基處理》第一章

地基處理.課程內(nèi)容：地基處理教材：《地基處理》葉觀寶高彥斌中國建筑工業(yè)出版社2009年版參考書：《地基處理》張季超高等教育出版社2009年版《地基處理》陳昌富武漢理工大學(xué)出版社2010年版.緒言1.1地基處理的定義

場地：指工程建設(shè)所占有并直接使用的有限面積的土地。場地范圍內(nèi)及其鄰近的地質(zhì)環(huán)境都回直接影響著場地的穩(wěn)定性。

地基：指承托建筑物基礎(chǔ)的這一部分很小的場地。

基礎(chǔ)：指建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。.地基存在的問題.地基處理的目的和意義

地基處理：指天然地基很軟弱，不能滿足地基承載力和變形的要求，而地基需經(jīng)過人工處理后再營建基礎(chǔ)。目的各種建筑物和構(gòu)筑物對地基的要求主要包括下述三方面：（1）地基穩(wěn)定性問題；（2）地基變形問題；（3）地基滲透問題；當天然地基不能滿足建（構(gòu)）筑物在上述三個方面的要求時，需要對天然地基進行地基處理。天然地基通過地基處理，形成人工地基，從而滿足建（構(gòu)）筑物對地基的各種要求。.地基處理的目的和意義意義(1)處理好地基問題具有較好的經(jīng)濟效益。(2)保證工程質(zhì)量。(3)加快工程建設(shè)速度。...實例1．加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉平面呈矩形，長59.44m,寬23.47m。高31.0m。容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，共5排65個圓筒倉組成。谷倉的基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，基礎(chǔ)埋深3.66m。谷倉于1911年開始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷倉裝谷物，10月當谷倉裝了31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)1小時內(nèi)垂直沉降達30.5cm。結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時之內(nèi)，谷倉傾倒。谷倉西端下沉7.32m,東端上抬1.52m。1913年10月18日谷倉傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉堅如盤石，僅有極少的表面裂縫。.實例2.香港寶城滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡67人。.實例3.比薩斜塔比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為19.6m，最大深度5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°。第七層在南面突出4.5m。比薩斜塔基礎(chǔ)底面傾斜值，經(jīng)計算為0.093，即9.3％,我國國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GBJ7－89中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當建筑物高度Hg為：50m<Hg≤100m時，其允許值為0.005，即0.5％。比薩斜塔基礎(chǔ)實際傾斜值已等于我國國家標準允許值的18倍。.實例4.大地震中地基液化地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴重損傷。.實例5．Teton壩Teton壩位于美國愛達荷州的Teton河上，是一座防洪、發(fā)電、旅游、灌溉等綜合利用工程。大壩為土質(zhì)肥心墻壩。最大壩高126.5m(至心墻齒槽底)，壩頂長945m。建于1972-75年，1976年6月失事。損失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災(zāi)2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路。滲透破壞。.地基處理對象及其特征.軟弱地基軟土（SoftSoil）包括淤泥和淤泥質(zhì)土。在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成。主要由細粒土組成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高（壓縮系數(shù)>0.5MPa-1）和強度低。廣泛分布在我國東南沿海及內(nèi)地。例如天津、上海、杭州寧波、溫州、廈門、廣州等沿海地區(qū)，以及昆明、武漢等內(nèi)地地區(qū)。.沖填土（HydraulicFill）整治和疏浚江河航道時，用挖泥船通過泥漿泵將泥砂夾大量水分吹到江河兩岸而形成的沉積土。又稱吹填土。沖填土是否需要處理和采取何種方法處理，取決于沖填土的顆粒組成、土層厚度和排水條件。.雜填土（MiscellaneousFill）由人類活動而任意堆填的建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾。組成物質(zhì)雜亂，分布不均勻，結(jié)構(gòu)松散。因而強度低、壓縮性高和均勻性差。.飽和粉細砂（SaturatelooseSand）由于密實度小，容易在動力荷載下產(chǎn)生液化現(xiàn)象，并容易在動水壓力作用下產(chǎn)生管涌和流沙現(xiàn)象。.特殊土地基濕陷性黃土（CollapsibleLoess）指土體在一定壓力下受水浸濕時產(chǎn)生的濕陷變形量達到一定數(shù)值的土。包括：濕陷性黃土、干旱和半干旱地區(qū)具有崩解性的碎石土和砂土。黃土在我國特別發(fā)育，廣泛分布在黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙、山東、河北、河南、山西、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆等地。.膨脹土(ExpansiveSoil)指粘粒成分主要由親水性礦物所組成的粘性土。具有吸水膨脹、失水收縮的特性。主要分布在廣西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山東、陜西、江蘇、廣東等地。.紅粘土(RedClay)指石灰?guī)r、白云巖等碳酸類巖石在亞熱帶溫濕氣候條件下經(jīng)風(fēng)華作用所形成的褐紅色的粘性土。由于下臥巖面起伏及存在，一般容易引起不均勻沉降。主要分布在云南、貴州、廣西等地。.季節(jié)性凍土(FrozenSoil)土的溫度等于或低于攝氏零度，含有固態(tài)水。當自然條件改變時，產(chǎn)生凍脹、融陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。季節(jié)凍土占中國領(lǐng)土面積一半以上，其南界西從云南章鳳，向東經(jīng)昆明、貴陽，繞四川盆地北緣，到長沙、安慶、杭州一帶。多年凍土分布在東北大、小興安嶺，西部阿爾泰山、天山、祁連山及青藏高原等地，總面積為全國領(lǐng)土面積的1/5強。.巖溶（Karst）主要出現(xiàn)在碳酸類巖石地區(qū)。其基本特性是地基主要受力層范圍內(nèi)受水的化學(xué)和機械作用而形成的溶洞、溶溝、溶槽、落水洞以及土洞等。我國的巖溶地基廣泛分布在貴州和廣西兩省區(qū)。建造在巖溶地基上的建筑物，要慎重考慮可能會造成底面變形和地基陷落。判別天然地基是否屬于軟弱地基或不良地基沒有明確的界限，天然地基是否屬于軟弱地基或不良地基也可以說是相對的。.地基處理的目的1、改善土的抗剪特性2、改善壓縮特性3、改善透水特性4、改善動力特性5、改善特殊土的不良地基特性.1、改善土的抗剪特性地基的破壞屬于剪切破壞。因此可以通過提高地基土的抗剪強度來提高地基的強度和承載力。從而防止結(jié)構(gòu)倒塌、邊坡失穩(wěn)。地基的剪切破壞表現(xiàn)：建筑物的地基承載力不夠；由于偏心荷載及側(cè)向土壓力的作用使結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)；由于填土或建筑物荷載，使鄰近地基產(chǎn)生隆起；土方開挖時邊坡失穩(wěn)；基坑開挖時坑底隆起。.2、降低地基的壓縮特性土的壓縮機理土中的孔隙的減少。由于孔隙中含有水和氣，壓縮速度受排水和排氣特性的影響。土的壓縮性表現(xiàn)：建筑物的沉降合差異沉降大；地基的固結(jié)沉降；地基的不均勻沉降。減小建筑物的沉降和不均勻沉降；減小基坑開挖、隧道施工引起的地面沉降；減小降水產(chǎn)生的固結(jié)沉降。.3、改善透水特性地基的透水性表現(xiàn)：堤壩等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖工程中，因土層內(nèi)夾薄層粉砂或粉土而產(chǎn)生流沙和管涌。土的透水性能主要受孔隙大?。B透性）和排水距離的的影響?？梢酝ㄟ^減小孔隙和填充孔隙的方法來減小土的滲透性。也可以在土中植入透水性好的介質(zhì)（砂石樁和排水板）來增加其滲透特性。地下水位下基坑開挖的止水；砂土液化中的排水。.4、改善動力特性松散粉細砂的液化機理在動力荷載作用下，松散粉細砂有結(jié)構(gòu)變密的趨勢，從而導(dǎo)致孔壓增長，產(chǎn)生液化現(xiàn)象。因此可以通過增加密度、減小動剪切應(yīng)力和改良排水條件三方面來處理可液化地基。地基的動力特性表現(xiàn)：在地震時飽和松散粉細砂將產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生震動下沉。.5、改善特殊土的不良地基特性※改善黃土的濕陷性；※改善膨脹土的脹縮性；※改善凍土的凍脹和融沉特性。.地基處理技術(shù)的發(fā)展概況.自改革開放以來，我國地基處理技術(shù)發(fā)展很快，主要反映在下述幾個方面：(1)地基處理技術(shù)得到普及和提高；(2)地基處理隊伍不斷擴大；(3)地基處理理論的發(fā)展；.地基處理方法分類及適用范圍地基處理方法共分八類：1.置換置換是指用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，以形成雙層地基或復(fù)合地基，達到提高地基承載力、減少沉降的目的。....2.排水固結(jié)排水固結(jié)是指土體在一定荷載作用下排水固結(jié)，孔隙比減小，抗剪強度提高，以達到提高地基承載力，減少施工后沉降的目的。........3.灌入固化物灌入固化物是指向土體中灌入或拌入水泥、石灰、其他化學(xué)固化漿材，在地基中形成增強體，以達到地基處理的目的。...4.振密、擠密振密、擠密是指采用振動或擠密的方法使地基土體密實以達到提高地基承載力和減少沉降的目的。..........5.加筋加筋是在地基中設(shè)置強度高、模量大的筋材，如：土工格柵、土工織物等，以達到提高地基承載力、減少沉降的目的。......6、冷熱處理冷熱處理是通過凍結(jié)地基土體，或焙燒、加熱地基土體以改變土體物理力學(xué)性質(zhì)達到地基處理的目的。..7、托換托換是指對已有建筑物地基和基礎(chǔ)進行處理和加固。..8、糾傾和遷移糾傾是指對由于沉降不均勻造成傾斜的建筑物進行矯正。..一些新的地基處理方法主要包括三大類：組合式地基處理工法新的地基處理樁型新的地基處理施工技術(shù).組合式地基處理工法將幾種單一的地基處理方法有機地組合在一起，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，從而達到提高工效和縮短工期的目的，達到“一加一大于二”的目的。1.高真空擊密法將“高真空排水”和“強夯擊密”兩道工序相結(jié)合，對軟土地基進行交替、多遍處理的一種方法，適用于荷載不大、作用范圍比較小的工程。...2.水下真空預(yù)壓法是將“水下真空預(yù)壓”與“堆載預(yù)壓”兩道工序相結(jié)合，加快土體加固進度和強度，縮短工期，節(jié)省原材料，節(jié)約投資成本。3.動力排水固結(jié)法將強夯法與塑料排水板結(jié)合處理各種軟土地基的方法，使用范圍比傳統(tǒng)的強夯法要廣泛。..4.剛--柔性樁組合法是一種由剛性樁和柔性樁結(jié)合起來的長短樁所形成的新型復(fù)合地基，這種復(fù)合地基最大限度地利用了這兩種樁的特點，提高了樁間土的參與作用，有效地提高了地基強度，減少了沉降，加快了施工速度，并降低了造價。5.長板短樁法是采用水泥攪拌樁和塑料排水板聯(lián)合處理的組合型復(fù)合地基，其特點是將高速公路填土施工和預(yù)壓的過程作為路基處理的過程，充分利用填土荷載加速路基沉降，以達到減小工后沉降的目的。.新的地基處理樁型1.螺桿樁由上部的普通圓柱部分和下部的螺紋部分結(jié)合而成。.2.螺旋樁由一根中空鋼管和兩個螺旋葉片組成，由液壓旋轉(zhuǎn)設(shè)備進入土層后，通過大直徑的鋼管表面與土壤擠壓產(chǎn)生的摩擦力和螺旋片與土壤產(chǎn)生的阻力來承受樁所受的上拔力和壓力。.3.高壓注漿碎石樁簡稱HGP樁，是在預(yù)成孔中灌入碎石，然后利用液壓、氣壓，通過注漿管把水泥漿液注入樁孔中的碎石和樁周圍土壤的縫隙中，水泥漿凝固后形成的半剛性結(jié)石樁體，HGP樁與樁間土共同形成復(fù)合地基。4.加芯攪拌樁5.實散體組合樁6.釘形水泥土雙向攪拌樁7.水泥土粉煤灰鋼渣樁（GFS樁）.新的地基處理施工技術(shù)1.沖擊碾壓技術(shù)采用拖車牽引三邊形或五邊形雙輪來產(chǎn)生集中的沖擊能量達到壓實土石料的目的，在提高路基強度、穩(wěn)定性和均勻性、減少工后沉降、防止不均勻沉陷等方面效果良好。..2.靜壓擠密樁法采用靜力壓樁機壓樁，具有自動化程度高，行走方便，運轉(zhuǎn)靈活，樁位定點準確，施工時無振動、無噪聲、無污染、施工速度快、施工現(xiàn)場干凈文明等特點。..3.水墜沙技術(shù)4.夯擴擠密碎石樁5.干振碎石樁6.孔內(nèi)深層強夯法（DDC工法）7.DDC灰土樁8.雙液分噴法.地基處理方法的選擇.地基處理的原則.地基處理的設(shè)計