地基處理第01章緒論1課件

地基處理地基處理第01章緒論1第一章

緒論地基處理第01章緒論13W：地基處理是什么（what）為什么要進(jìn)行地基處理（why）怎樣進(jìn)行地基處理（How）地基處理是一門工程科學(xué)，源于工程，服務(wù)工程。地基處理第01章緒論1What軟弱地基軟土地基、沖/吹填土、雜填土特殊土地基濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土、凍土、巖溶

地基處理第01章緒論1Why強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題（塌方，失穩(wěn)）沉降變形問(wèn)題（橋頭跳車、房屋裂縫）地震、車行等動(dòng)力荷載，可能引起地基土的液化、失穩(wěn)及震陷（液化、管涌）地基處理第01章緒論1How換土墊層法深層密實(shí)法排水固結(jié)法加筋法化學(xué)處理熱學(xué)法地基處理第01章緒論1

軟弱土：淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土以及其它高壓縮性土。

淤泥和淤泥質(zhì)土：第四紀(jì)后期在冰海、湖泊、河（江）灘、三角洲、冰磧等地質(zhì)環(huán)境下沉積而成，還有部分沖填土和雜填土。

廣泛分布于東南沿海地區(qū)和內(nèi)陸江、河、湖泊的周圍

由軟弱土組成的地基，稱之為軟弱土地基。

軟弱地基地基處理第01章緒論1飽和的、含有機(jī)質(zhì)的

天然含水量接近或超過(guò)液限

壓縮性高且抗剪強(qiáng)度低

滲透性很小

具有結(jié)構(gòu)性軟弱土基本性質(zhì)地基處理第01章緒論1當(dāng)燒失量wn

5%時(shí)，有機(jī)質(zhì)土

當(dāng)燒失量wn

10%時(shí)，則稱之為泥炭質(zhì)土

當(dāng)燒失量wn

60%時(shí)，則稱之為泥炭物理狀態(tài)可分為有機(jī)質(zhì)含量可分為IL

1.0，且1

e

1.5時(shí)，稱之為淤泥質(zhì)土

IL

1.0，且e

1.5時(shí)，稱之為淤泥地基處理第01章緒論1（1）

物理性質(zhì)差

基本物理特性差，含水量W高，W=35%

80%；

孔隙比W大，e=1.0

2.0

具有較大孔隙各類絮狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈敏度高

粒度成分中粘土粒組和粉土粒組含量高

降低W、縮小e成為軟弱土地基加固的重要內(nèi)容軟弱土一般具有如下的工程特性地基處理第01章緒論1（2）

抗剪強(qiáng)度低

軟弱土天然不排水抗剪強(qiáng)度cu=5kPa

25kPa

正常固結(jié)軟弱土cu隨深度而增加，一般每米深度增長(zhǎng)1

2kPa

外載作用下，軟弱土滲透固結(jié)，強(qiáng)度會(huì)顯著增長(zhǎng)

加速軟弱土層滲透固結(jié)速率，是改善軟弱土強(qiáng)度特征的有效途徑地基處理第01章緒論1（3）

壓縮性較高

正常固結(jié)軟弱土壓縮系數(shù)為a1-2=0.5

1.5MPa-1，最大a1-2=4.5MPa-1；

壓縮指數(shù)Cc=0.35

0.75，且有Cc=0.0147w-0.213

天然軟弱土層一般為正常固結(jié)土，有部分土層處于超固結(jié)狀態(tài)，而近代海相或河湖相沉積物，一般處于欠固結(jié)狀態(tài)

控制沉降是地基加固重要內(nèi)容之一，尤其柔性荷載下控沉技術(shù)地基處理第01章緒論1（4）

滲透性很小

軟弱土滲透系數(shù)k=10-6

10-8cm/s，在外荷作用下滲透固結(jié)速率很慢

一般軟弱土層滲透性具有明顯各向異性，水平向滲透系數(shù)往往高于垂直向的滲透系數(shù)，尤其是存在水平砂夾層。

加速軟弱土層的固結(jié)速率，成為軟土加固的一個(gè)主要技術(shù)地基處理第01章緒論1（5）

結(jié)構(gòu)性明顯

軟弱土一般為絮凝結(jié)構(gòu)，尤以海相粘土更為明顯

結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，一旦結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)或破壞，強(qiáng)度明顯降低，甚至呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)

我國(guó)沿海軟弱土的靈敏度St=4

8，屬于高靈敏土

地基處理中或地基施工中，減小結(jié)構(gòu)性土層擾動(dòng)，直接影響施工效果

地基處理第01章緒論1（6）

流變性顯著

在外載作用下，土體主（滲透）固結(jié)完成后，在剪應(yīng)力作用下，土體剪切應(yīng)變緩慢發(fā)展

流變的工程問(wèn)題，既可導(dǎo)致強(qiáng)度衰減；又可產(chǎn)生可觀次固結(jié)沉降

流變機(jī)理認(rèn)識(shí)待完善，地基處理的對(duì)策目前是提高處置的等級(jí)地基處理第01章緒論1

除淤泥或淤泥質(zhì)粘土外一般軟土可作天然地基。由于它的壓縮性高、強(qiáng)度低，因此要注意地基的變形。一般處理方法有：輕基淺埋；減少基底壓力；砂墊層；砂井、砂井須壓、電滲法等地層排水因結(jié)法；防止塑流(控制施工速度和加裁速率，板杖圍墻，反壓法)；換土墊層；短校；鋼筋混凝土梁板跨越。施工時(shí)，保護(hù)基坑，減少撓動(dòng)，先建造高、重建筑物．后建造低、輕建筑物。軟土地基地基處理第01章緒論1濕陷性黃土

凡天然黃土在上覆土層的自重壓力作用下或在上覆土層的自重壓力和附加壓力共同作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞易發(fā)生顯著附加下沉的稱為濕陷性黃土。分為自重濕陷性黃土與非自重濕陷性黃土。地基處理第01章緒論1濕陷性黃土

ds＝（hp－h(huán)p’）/h05m內(nèi)壓力0.15MPa，10m內(nèi)0.2m，10m以下按自重應(yīng)力作為濕陷壓力，若自重應(yīng)力大于0.3MPa，仍用0.3MPa。ds<0.015非濕陷性Ds>=0.015濕陷性自重濕陷性？地基處理第01章緒論1濕陷性黃土處理濕陷性黃土地基，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用下列一種或幾種方法：重錘表層夯實(shí)；土(灰土)墊層；土(灰土)樁擠密；樁基礎(chǔ)(灌注樁、預(yù)制樁)；頂浸水；其他方法。

地基處理第01章緒論1膨脹土

膨脹土也稱脹縮土，有的地方稱為裂隙粘土，它是一種親水性很強(qiáng)的高塑性粘土。當(dāng)土受水浸濕時(shí)，體積發(fā)生顯著膨脹，干燥失水則明顯收縮，故稱為膨脹土。膨脹土的礦物成分主要是蒙脫土(微晶高嶺土)和伊利土(水云母)。其化學(xué)成分以SiO2和Al3O2和Fe2O3為主。SiO2/(Al3O2+Fe2O3)的比值愈小，脹縮量愈小，反之則大。當(dāng)?shù)V物成分相近時(shí)，粘土粒含量越高，吸水能力越強(qiáng)，脹縮變形越大。隙比小，浸水膨脹強(qiáng)烈，失水收縮??；孔隙比大，浸水膨脹小．失水收縮大。地基處理第01章緒論1膨脹土判別標(biāo)準(zhǔn)；自由膨脹率>=40％；液限多40％；液性指數(shù)<=0.25。當(dāng)土樣的三個(gè)指標(biāo)均符合判別標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可認(rèn)為是膨脹土。否則，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)與野外特征以及土樣物理力學(xué)性試驗(yàn)分析進(jìn)行綜合判定。地基處理第01章緒論1膨脹土在膨脹土地基上建造構(gòu)筑物時(shí)一般采取下列措施：(1)建筑物宜布置在簡(jiǎn)單場(chǎng)地上；(2)采取良好的誹水措施，如截流、排洪、導(dǎo)流、散水等：(3)選用適宜的基礎(chǔ)形式，增大基底壓力；(4)基礎(chǔ)深埋；(5)增加上部建筑物剛度；(6)增設(shè)封閉圈梁i(7)換土墊層和砂墊層；(8)樁基；(9)架空基礎(chǔ)梁。地基處理第01章緒論1凍土

凍土是指高緯度、高寒地區(qū)、土層溫度小于或等于0o，并含有冰的土層。有些土層的溫度盡管很低，但沒(méi)有冰的存在，則不能稱為凍土，只能稱作低溫寒土。通常將凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)多年不融的土，稱為多年凍土。融陷性是評(píng)價(jià)多年凍土工程性質(zhì)的重要指標(biāo)。凍土的融陷性應(yīng)由試驗(yàn)測(cè)定，以融陷系數(shù)A0表示：A0＝(e-e’)/(1+e)地基處理第01章緒論1凍土1．按保持凍結(jié)法設(shè)計(jì)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)形式宜采用校墩式基礎(chǔ)或校基。為了完全將熱量導(dǎo)走，還要導(dǎo)入冷空氣來(lái)平衡，常采用架空、通風(fēng)的底層地板和地下冷卻裝置。同時(shí)，為了消除季節(jié)凍脹對(duì)基礎(chǔ)的切向凍脹力，常用的方法是將基礎(chǔ)側(cè)面用不凍脹的材料(如砂、礫石、碎石、爐渣等)回填。2．按容許融化法設(shè)計(jì)。應(yīng)按融化后的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。地基處理第01章緒論1提高地基土強(qiáng)度，改善其變形特征和滲透性

提高抗液化能力、消除濕陷、脹縮等其它病害地基處理目的——是改善地基土工程性質(zhì)，滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求。地基處理第01章緒論1根據(jù)地基處理方法的基本原理，基本上可以分為如表所示的幾類。地基處理的方法——主要包括：置換、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法。物理處理

化學(xué)處理

熱學(xué)處理置換排水密實(shí)加筋

攪拌灌漿

熱加固凍結(jié)

地基處理方法的分類表1地基處理第01章緒論1分類方法工作原理適用范圍置換換土墊層法一般采用開(kāi)挖后回填的方法；對(duì)于厚度較小的淤泥質(zhì)土層，亦可采用拋石擠淤法。地基表面性能良好的墊層，形成雙層地基。墊層可有效的擴(kuò)散基底壓力，提高底基礎(chǔ)承載力。各種淺層的軟弱土地基振沖置換法利用振沖器在高壓水的作用下邊振、邊沖，在地基中成孔，在孔內(nèi)回填碎石料且振密成碎石樁。碎石樁柱體與樁間土形成復(fù)合地基，提高承載力，降低沉降cu

20kPa的粘性土、松散粉土和人工填土、濕陷性黃土地基等強(qiáng)夯置換法采用強(qiáng)夯時(shí)，夯坑內(nèi)回填碎石擠淤置換的方法，形成碎石墩柱體，以提高地基承載力和降低沉降適用于表層軟弱土層較薄的地基碎石樁法采用沉管法或其他技術(shù)，在軟土中設(shè)置砂或碎石樁柱體，置換后形成復(fù)合地基，可提高地基承載力，降低地基沉降。同時(shí)，砂、石柱體在軟粘土中形成排水通道，加速固結(jié)一般軟土地基石灰樁法在軟弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成豎向石灰樁柱體，通過(guò)石灰的吸水膨脹、放熱以及離子交換作用改善樁柱體周圍土體的性質(zhì)，形成石灰樁復(fù)合地基，以提高地基承載力，降低沉降填土、軟粘土地基EPS輕填法發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/50

1/100，并具有較高的強(qiáng)度和低壓縮性，用于填土料，可有效減少作用于地基的荷載，且根據(jù)需要用于地基的淺層置換軟弱地基上的填方工程排水固結(jié)加載預(yù)壓法在預(yù)壓荷載作用下，通過(guò)一定的預(yù)壓時(shí)間，天然地基被壓密、固結(jié)，地基的強(qiáng)度提高，壓縮性降低。在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，卸去預(yù)壓荷載，再建造上部結(jié)構(gòu)，以保證地基承載力和變形的穩(wěn)定性。當(dāng)天然土層的滲透性較低時(shí)，為了縮短滲透固結(jié)的時(shí)間，加速固結(jié)速率，可在地基中設(shè)置豎向排水通道，如砂井、排水板等。加載預(yù)壓的荷載，一般有利用建筑物自身荷載、堆載或真空預(yù)壓等軟粘土、粉土、雜填土、沖填土等超載預(yù)壓法基本原理與上述相同，但預(yù)壓荷載超過(guò)上部結(jié)構(gòu)的荷載。一般在保證地基穩(wěn)定的前提下，超載預(yù)壓方法的效果更好，特別是對(duì)降低地基次固結(jié)沉降十分有效淤泥質(zhì)飽和軟粘土振密擠密強(qiáng)夯法采用重量100

400kN的夯錘，從高處自由落下，在強(qiáng)夯的沖擊力和振動(dòng)力作用下，地基土密實(shí)，可以提高承載力，減少沉降松散碎石土、砂土，低飽和度粉土和粘性土，濕陷性黃土、雜填土和素填土地基振沖密實(shí)法振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)，使得飽和砂層發(fā)生液化，砂粒重新排列，孔隙比降低；同時(shí)，利用振沖器的水平振沖力，回填料使得砂層擠密，達(dá)到提高地基承載力，降低沉降的目的粘粒含量少于10%的疏松砂性土地基擠密碎石樁法施工方法與排水中的碎石樁相同，但是，沉管過(guò)程中的排土和振動(dòng)作用，將樁柱體之間土體擠密，并形成碎石樁柱體復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力和降低地基沉降的目的松散砂性土、雜填土、非飽和粘性土地基、黃土地基土、灰土樁法采用沉管等技術(shù)，在地基中成孔，回填土或灰土形成豎向加固體，施工過(guò)程中排土和振動(dòng)作用，擠密土體，并形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減小沉降地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土地基加筋加筋土法在土體中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金屬材料等，通過(guò)筋土間作用，達(dá)到減小或抵抗土壓力；調(diào)整基底接觸應(yīng)力的目的。可用于支擋結(jié)構(gòu)或淺層地基處理淺層軟土地基處理、擋土墻結(jié)構(gòu)錨固法主要有土釘和土錨法，土釘加固作用依賴于土釘與其周圍土間的相互作用；土錨則依賴于錨桿另一端的錨固作用，兩者主要功能是減少或承受水平向作用力適用于邊坡加固，土錨技術(shù)應(yīng)用中，必須有可以錨固的土層、巖層或構(gòu)筑物豎向加固體復(fù)合地基法在地基中設(shè)置樹根樁、低標(biāo)號(hào)混凝土樁等豎相加固體，例如CFG樁、二灰混凝土樁等，形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少沉降各類軟土地基、尤其是較深厚的軟弱土地基固化深層攪拌法利用深層攪拌機(jī)械，將固化劑（一般的無(wú)機(jī)固化劑為水泥、石灰、粉煤灰等）在原位與軟弱地基土攪拌成樁柱體，可以形成樁柱體復(fù)合地基、格柵狀或連續(xù)墻無(wú)機(jī)加固（水泥）土。作為復(fù)合地基，可以提高地基承載力和減少變形；作為支擋結(jié)構(gòu)或防滲，可以用作基坑開(kāi)挖時(shí)，重力式支擋結(jié)構(gòu)，或深基坑的止水帷幕。水泥系深層攪拌法，一般有兩大類方法，即可噴漿攪拌法和噴粉攪拌法一般適用于飽和軟粘土地基，對(duì)于有機(jī)質(zhì)較高的泥炭質(zhì)土或泥炭、含水量很高的淤泥質(zhì)土，適用性宜通過(guò)試驗(yàn)確定灌漿、注漿法有滲入灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿以及高壓注漿等多種工法，漿液的種類較多。適用于各類軟土地基，和巖基加固，可用于建筑物糾偏等處理技術(shù)中地基處理的主要方法、適用范圍和工作機(jī)理表2地基處理第01章緒論1碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重功能

石灰樁則具有擠密、吸水和置換等功能地基處理方法具有多重處理加固功能例如:地基處理第01章緒論1調(diào)查研究

設(shè)計(jì)要求：道路等級(jí)，橋梁及結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)、受力及使用要求，穩(wěn)定安全系數(shù)和容許變形值。工程地質(zhì)條件：地形及地質(zhì)成因、土層分布及工程特性，持力層及地下水特征。環(huán)