地基處理方法

地基處理2021/5/91一、地基處理：天然地基軟弱不能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變形要求時(shí)，對(duì)天然地基進(jìn)行人工處理，再建造基礎(chǔ)，這種地基加固稱為地基處理。二、處理對(duì)象：軟弱地基特殊土淤泥沖填土素填土失陷性黃土膨脹土凍土2021/5/92三、處理地基問題1、提高地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性地基承載力f0不足，地基發(fā)生破壞整體剪切破壞局部剪切破壞刺入破壞2021/5/93變形過大，產(chǎn)生不均勻沉降、結(jié)構(gòu)開裂2、降低地基變形：2021/5/943、消除液化飽和粉土和砂土受到震動(dòng)時(shí)，孔隙水壓力大于上覆重力時(shí)，粉砂和粉土變?yōu)橐簯B(tài)，建筑物傾倒。4、滲漏、管涌：對(duì)大壩破壞方式。在滲透水流的作用下，土中的細(xì)顆粒被沖走，使土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲透速度不斷增加，使較粗的顆粒也相繼被水流帶走，逐漸形成管狀滲透通道，造成土體崩塌，這種現(xiàn)象稱為管涌。管涌是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞，發(fā)生在一定級(jí)配的無粘性土中震動(dòng)液化震動(dòng)液化2021/5/95四、地基處理分類物理處理化學(xué)處理換土墊層擠密樁排水固結(jié)法加筋法灌漿深層攪拌法高壓旋噴法土樁灰土樁砂樁振沖碎石樁2021/5/96

換土墊層法是將基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的軟弱土層挖去，回填強(qiáng)度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實(shí)的一種地基處理方法。常用的墊層有：砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層、煤渣墊層、礦渣墊層以及用其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料做的墊層等。換土墊層法的作用：①提高淺層地基承載力。因地基中的剪切破壞從基礎(chǔ)底面開始，隨應(yīng)力的增大而向縱深發(fā)展。故以抗剪強(qiáng)度較高的砂或其它建筑材料置換基礎(chǔ)下較弱的土層，可避免地基的破壞。1換土墊層法的原理換土墊層法2021/5/97②減少沉降量。一般淺層地基的沉降量占總沉降量比例較大。加以密實(shí)砂或其它填筑材料代替上層軟弱土層，就可以減少這部分的沉降量。由于砂層或其它墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使作用在下臥層土上的壓力較小，這樣也會(huì)相應(yīng)減少下臥層土的沉降量。

③加速軟弱土層的排水固結(jié)。砂墊層和砂石墊層等墊層材料透水性強(qiáng)，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)和提高其強(qiáng)度，避免地基發(fā)生塑性破壞。④防止凍脹。因?yàn)榇诸w粒的墊層材料縫隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。

⑤消除膨脹土的脹縮作用。2021/5/982墊層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)墊層的設(shè)計(jì)不但要滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定斷面的合理厚度和寬度。對(duì)于墊層，既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。2．1墊層厚度的確定fz—墊層底面處軟弱土層承載力特征值

kPa

pcz—墊層底面處土的自重應(yīng)力，kPapz—墊層底面處土的附加應(yīng)力，kPa。2021/5/992．2墊層寬度的確定墊層的寬度除要滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求外，還應(yīng)防止墊層向兩邊擠動(dòng)。如果墊層寬度不足，四周側(cè)面土質(zhì)又較軟弱時(shí)，墊層就有可能部分?jǐn)D入側(cè)面軟弱土中，使基礎(chǔ)沉降增大。寬度計(jì)算通?？砂磾U(kuò)散角法，如條形基礎(chǔ)，墊層寬度bˊ應(yīng)為：2021/5/910振動(dòng)平板夯YT系列沖擊壓實(shí)機(jī)可轉(zhuǎn)向式手扶振動(dòng)壓路機(jī)四沖程汽油機(jī)式高頻振動(dòng)沖擊夯

斜坡型單鋼輪壓振動(dòng)路機(jī)2021/5/911由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基。二、復(fù)合地基變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形。按材料分類散體樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基砂樁碎石樁土樁灰土樁石灰樁粉噴樁旋噴樁樹根樁CFG樁2021/5/912樁體作用：由復(fù)合地基定義復(fù)合地基由樁體和樁間土共同工作，由變形協(xié)調(diào)條件，樁體和樁間土變形相同。由于E樁>E土，樁體產(chǎn)生應(yīng)力集中，樁間土應(yīng)力降低。由此復(fù)合地基承載力和整體剛度高于原地基，沉降有所減小。2021/5/913面積換算率樁體的橫截面積樁承擔(dān)復(fù)合地基的面積正方形布置：樁體直徑為d，間距為l，則面積換算率為：2021/5/914樁土應(yīng)力比定義：將復(fù)合地基中樁體的豎向平均應(yīng)力記為樁間土的豎向平均應(yīng)力記為樁土應(yīng)力比為1、散體樁承載力（1）（2）（3）2021/5/9152、柔性樁復(fù)合地基

樁間土承載力折減系數(shù)，對(duì)摩擦樁取0.5～1.0，對(duì)摩擦支撐樁取0.1～0.4。3、對(duì)剛性樁地基基礎(chǔ)以下的樁數(shù)單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值基礎(chǔ)面積樁間土面積樁間土承載力折減系數(shù)，一般取0.8～1（1）2021/5/916排水固結(jié)法2021/5/9171、定義：在建筑物建造前，對(duì)天然地基或?qū)σ栽O(shè)置豎向排水體的地基加載預(yù)壓，使土體固結(jié)沉降基本完成或完成大部分，從而提高地基土強(qiáng)度的一種方法。砂井塑料排水板豎向排水體水平排水體：砂墊層排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)堆載法真空法降水法電滲法2、對(duì)象：軟粘土、吹填土、松散粉土、新近沉積土

3、工程應(yīng)用：路堤、倉庫、罐體、飛機(jī)跑道、輕型建筑2021/5/918飽和軟粘土地基在荷載作用下，產(chǎn)生孔隙水壓力，孔隙水在壓差作用下，由排水通道緩慢排出，使孔隙體積減小，地基固結(jié)沉降，同時(shí)土中有效應(yīng)力增加，地基土強(qiáng)度逐漸增長。固結(jié)壓力孔隙比抗剪強(qiáng)度點(diǎn)，壓力增加土樣固結(jié)壓力為孔隙比為坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)孔隙比減少對(duì)應(yīng)于曲線如果卸除由c點(diǎn)回到f點(diǎn)，曲線土樣發(fā)生膨脹，為卸荷曲線。2021/5/919固結(jié)壓力孔隙比抗剪強(qiáng)度若對(duì)土樣再施加的壓力，土樣發(fā)生再壓縮由點(diǎn)沿虛線變化到抗剪強(qiáng)度相應(yīng)由點(diǎn)變化（沿虛線）點(diǎn)，曲線到從兩條壓縮曲線和可見施加同樣的壓力，孔隙比變化量不同，土樣在被再壓縮時(shí)孔隙比減小量比初壓縮量小得多。2021/5/920排水固結(jié)法就是其應(yīng)用。建造建筑物前預(yù)先對(duì)地基施加荷載，使地基完成大部分沉降，抗剪強(qiáng)度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷載作用下產(chǎn)生沉降將大大減少。排水固結(jié)法關(guān)鍵在于排出孔隙水，使孔隙減少及有效應(yīng)力增加，從而產(chǎn)生固結(jié)沉降。粘性土固結(jié)所需的時(shí)間為時(shí)間因數(shù)固結(jié)系數(shù)2021/5/921砂井設(shè)計(jì)1、直徑及間距砂井有效排水范圍內(nèi)等效直徑，30-50cm砂井直徑井徑比普通砂井取6～8袋裝砂井或塑料排水板取15～202、深度：壓縮層不厚時(shí)，砂井應(yīng)貫穿壓縮土層壓縮層深厚時(shí)，由附加壓力和自重應(yīng)力之比為0.1～0.2處定。2021/5/922強(qiáng)夯2021/5/9232021/5/924定義：強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法（Dynamicconsolidation）強(qiáng)夯法處理地基是19世紀(jì)60年代由法國梅那公司首創(chuàng)。將10～40噸重的錘起吊到高6～30米的空中讓其自由下落，給地基以沖擊和振動(dòng)，以提高土體強(qiáng)度，降低其壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性。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(duì)于高飽和度的粉土與粘性土地基，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土，處理效果較差。機(jī)場、倉庫、油罐、公路、和鐵路處理對(duì)象工程應(yīng)用加固地基的優(yōu)點(diǎn)2021/5/925應(yīng)用范圍廣泛加固效果顯著有效加固深度大8000KN.M高能級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)12米；一般能量夯能處理深度6～8米施工機(jī)具簡單

強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)，當(dāng)起吊能力有限時(shí)鋪龍門式起落或其他設(shè)備，加上自動(dòng)脫鉤裝置。當(dāng)機(jī)械設(shè)備困難時(shí)，還可因地制宜采用打樁機(jī)、龍門架、桅桿等簡易設(shè)備。節(jié)省材料

強(qiáng)夯法處理地基，無需添加建筑材料。對(duì)于飽和低滲透性土，可以鋪以砂井、擠密碎石樁配合強(qiáng)夯施工，其加固效果比單一工藝高出許多，材料亦比單一砂井、擠密碎石樁方案節(jié)省，費(fèi)用較低。2021/5/926降低工程造價(jià)

強(qiáng)夯處理價(jià)格低廉。北京乙稀工程，擠密碎石樁方案造價(jià)200元/m2，強(qiáng)夯僅為25元/m2；茂名三十萬噸乙稀工程，回填地基，原來用分層碾壓法處理，沒有達(dá)到應(yīng)有的加固效果，如果采用擠密碎石樁，加固費(fèi)用增加250元/m2以上，強(qiáng)夯處理僅需30～50元/m2，且加固效果好，工期短。施工快捷

施工工期短，特別是粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短。

2021/5/927加固機(jī)理瑞利波（表面波）以夯坑為中心沿地表向四周傳播，使表層土體松動(dòng)形成松弛區(qū)域。體波對(duì)地基起加固作用，縱波（壓縮波）使土體受拉壓作用，使孔隙水壓力增加，導(dǎo)致土骨架解體；橫波（剪切波）使解體的土顆粒處于更密實(shí)的狀態(tài)。2021/5/928一、加固非飽和土原理采用強(qiáng)夯法加固非飽和土是基于動(dòng)力壓實(shí)原理，即用沖擊型動(dòng)力荷載，使土體顆粒產(chǎn)生相對(duì)位移重新排列，土中孔隙中的氣相被排出，孔隙體積減小，土體變得更為密實(shí)，從而提高其強(qiáng)度

夯錘夯擊土體的瞬間，土體產(chǎn)生較大沉降，錘底土形成土塞向下運(yùn)動(dòng)，土中壓力超過土的強(qiáng)度，土結(jié)構(gòu)破壞。由于結(jié)構(gòu)破壞，使土體軟化，側(cè)壓力系數(shù)增大，側(cè)壓力增大，土不僅被壓實(shí)，而且被側(cè)向擠密，形成蘋果形。這一壓實(shí)區(qū)（A）就是土的破壞壓實(shí)區(qū)2021/5/929在該區(qū)域外為次壓實(shí)區(qū)（B），該區(qū)應(yīng)力小于土極限強(qiáng)度而大于土的彈性極限。該區(qū)土可能被破壞，但未被充分壓實(shí)，此區(qū)也可稱為破壞削弱區(qū)。動(dòng)應(yīng)力遠(yuǎn)大于原來土的自重應(yīng)力，坑底土在向側(cè)向擠出時(shí)，坑側(cè)土在側(cè)向分力的作用下將隆起，形成被動(dòng)破壞區(qū)。夯坑越深，土內(nèi)聚力越大，土不易破壞隆起，反之就易隆起。2021/5/930不可壓縮的液體固結(jié)時(shí)液體排出的孔徑不變彈簧剛度為常數(shù)