黃土地基處理ppt課件

1、黃土地基處理,目,錄,CONTENTS,處理方法,概述,Summarize,1.概述,黃土在世界上分布相當(dāng)廣泛，占全球陸地面積的十分之一，成東西向帶狀斷續(xù)地分布在南北半球中緯度的森林草原、草原和荒漠草原地帶。 中國(guó)是世界上黃土分布最廣、厚度最大的國(guó)家，其范圍北起陰山山麓，東北至松遼平原和大、小興安嶺山前，西北至天山、昆侖山山麓，南達(dá)長(zhǎng)江中、下游流域，面枳約63萬(wàn)平方公里。其中以黃土高原地區(qū)最為集中，占中國(guó)黃土面積的72.4，一般厚50200米(甘肅蘭州九洲臺(tái)黃土堆積厚度達(dá)到336米)，發(fā)育了世界上典型的黃土地貌。我國(guó)西北的黃土高原是世界規(guī)程最大的黃士高原，華北的黃土平原是世界上規(guī)模最大的黃土平

2、原,分 布,1.概述,1.2 黃土地基引發(fā)的工程地質(zhì)問(wèn)題（以鐵路為例,圖1-1 道路建設(shè)中的黃土地基,1.概述,1.3 黃土地基處理目的： 濕陷性黃土地基處理主要取決于濕陷性黃土的特殊性質(zhì)，濕陷性黃土地基的變形包括壓縮 和濕陷性兩種。 當(dāng)基底壓力不超過(guò)地基土的容許承載力時(shí)，地基的壓縮變形很小，大都在其上部結(jié)構(gòu)的容 許變形值范圍以內(nèi)，不會(huì)影響建筑物的安全和正常使用；濕陷變形是由于地基被水浸濕引起的 一種附加變形，往往是局部和突然發(fā)生，且不均勻，對(duì)建筑物破壞性大，危害嚴(yán)重。 因此對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的建筑物不論地基承載力是否達(dá)到容許承載力都應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行 處理，前者以消除濕陷為目的，后者以提高承載力為主

3、，同時(shí)應(yīng)消除黃土的濕陷性,1.概述,1.4 黃土地基處理方法,工藝機(jī)理,Process mechanism,2.1 黃土地基濕陷的原因與影響因素,圖2-1 黃土地基濕陷原因,圖2-2 黃土地基濕陷影響因素,2.1 黃土地基處理工藝機(jī)理,一、改善土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高地基承載力,二、減少土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生， 部分或全部消除它的濕陷性,設(shè)計(jì)措施,Design measures,3.1 設(shè)計(jì)措施種類(lèi),一、地基處理措施 常見(jiàn)方法有墊層、重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯、土（或灰土）樁擠密和深層孔內(nèi)夯擴(kuò)等， 可以完全或部分消除地基的濕陷性，或采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層，使 建筑物基礎(chǔ)坐落在密

4、實(shí)的非濕陷性土層上，保證建筑物的安全和正常使用。 二、防水措施 常見(jiàn)方法有場(chǎng)地排水、地面防水、排水溝和管道的排水、防水等，可以防止大 氣降水、生產(chǎn)和生活用水等浸入地基，是濕陷性黃土地區(qū)建筑物設(shè)計(jì)中不可缺少的 措施。 三、結(jié)構(gòu)措施 指結(jié)構(gòu)形式盡可能采用簡(jiǎn)支梁等對(duì)不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)。改變結(jié)構(gòu)形使剛度增加 ； 對(duì)長(zhǎng)度大且體形復(fù)雜的建筑物，采用沉降縫將其分為若干獨(dú)立單元，從而使建筑物適應(yīng)或減少不均勻沉降所造成的危害,在橋梁工程中，對(duì)較高的墩、臺(tái)和超靜定結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、 樁基礎(chǔ)或沉井等型式，并將基礎(chǔ)底面設(shè)置到非濕陷性土層中。 對(duì)一般結(jié)構(gòu)的大中橋梁，重要的道路人工構(gòu)造物如屬級(jí)非自重濕陷 性地

5、基或各級(jí)自重濕陷性黃土地基也應(yīng)將基礎(chǔ)置于非濕陷性黃土層或?qū)θ?部濕陷性黃土層進(jìn)行處理并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施;如屬級(jí)非自重濕陷性黃土也應(yīng) 對(duì)全部濕陷性黃土層進(jìn)行處理或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施。 小橋涵及其附屬工程和一般道路人工構(gòu)造物視地基濕陷程度，可對(duì)全 部濕陷性士層進(jìn)行處理，也可對(duì)地基的部分濕陷性土層進(jìn)行處理或僅采取結(jié)構(gòu)措施,3.2 不同建筑物類(lèi)別的處理措施,按處理厚度可分為全部濕陷性黃土層處理和部分濕陷性黃土層處理。 前者對(duì)于非自重濕陷性黃土地基，應(yīng)自基底處理至非濕陷性土層頂面(或壓縮層下限)，或者以土層的濕陷起始?jí)毫?lái)控制處理厚度;對(duì)于自重濕陷性黃土地基是指全部濕陷性黃土層的厚度。 后者指處理基礎(chǔ)底面以下適當(dāng)

6、深度的土層，因?yàn)樵摬糠滞翆拥臐裣萘恳话阏伎倽裣萘康拇蟛糠?。這樣處理后，雖發(fā)生少部分濕陥也不致影響建筑物的安全和使用。處理厚度視建筑物類(lèi)別，土的顯陷等級(jí)、厚度，基底壓力大小而定，一般對(duì)非自重濕陷性黃土為1-3m,自重濕陷性黃土地基為2-5m,3.3 不同處理厚度的處理措施,處理方法,Treatment method,4.1 地基處理措施,圖4-1 墊層法,施工流程,1）墊層法,4.1 地基處理措施,圖4-2 振動(dòng)擠密法,施工流程,2）擠密法,4.1 地基處理措施,平整場(chǎng)地 標(biāo)第一遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)場(chǎng)地高程 起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置 測(cè)量夯前錘頂高程 將夯錘起吊到預(yù)定高度，開(kāi)啟脫鉤裝 置，待夯錘

7、脫鉤自由下落后，放下吊 鉤，測(cè)量錘頂高程 重復(fù)上步，按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù) 及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊 換夯點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，完成第一 遍全部夯點(diǎn)的夯擊,施 工 流 程,圖4-3 強(qiáng)夯法,3）強(qiáng)夯法,4.1 地基處理措施,常見(jiàn)的主要有灌漿法、高壓噴射注漿法、 深層攪拌法等方法,灌漿法： 埋設(shè)灌漿嘴（盒、管）封縫密封檢查 配制漿液灌漿封口結(jié)束灌漿質(zhì)量檢查。 高壓噴射注漿法： 鉆機(jī)就位鉆孔插管?chē)娚渥鳂I(yè)沖洗 移動(dòng)機(jī)具。 深層攪拌樁法： 定樁位安裝樁機(jī)制備水泥漿液預(yù)攪下沉 提升噴漿攪拌重復(fù)上下攪拌清洗 橫（或后）移對(duì)位、調(diào)平，進(jìn)入下根樁施工 攪拌樁頂部與上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)或承臺(tái)接觸部 分視情況可增加水泥

8、漿量或增加攪拌一次,圖4-4 化學(xué)固結(jié)法,施 工 流 程,4）化學(xué)固結(jié)法,4.1 地基處理措施,預(yù)浸水法是在建筑物修建之前，對(duì)自重濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行大面積浸水，使土體在飽和自重壓力下發(fā)生自重濕陷、產(chǎn)生壓密，以消除距地表45m深度以下全部黃土層的白重濕陷性。上部45m厚的土層作為被動(dòng)層.不產(chǎn)生自重濕陷，但仍具有外荷濕陷性，需另作處理。 預(yù)浸水法的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，處理范圍廣、深度大、效果好。同時(shí)能消除地下暗縫、洞穴、墓坑等不良工程隱患。因此，特別適用于自重濕陷性土層厚、自重濕陷性強(qiáng)的黃土場(chǎng)地。對(duì)于自重濕陥性土層厚度大于10m。自重濕陷量超過(guò)50m的場(chǎng)地，均可采用預(yù)浸水法進(jìn)行處理。預(yù)浸水法

9、的浸水影響范圍較大，其影響范圍與濕陷性土層的厚度和土性有關(guān)，國(guó)內(nèi)浸水試驗(yàn)資料表明，厚度大于15m的自重濕陷性黃土，浸水影響范圍一般為濕陷性黃土層厚度的12.6倍。因此，浸水坑與已有建筑物之間的凈距，不易小于自重濕陷性土層厚度的3倍，同時(shí)，也不宜小于50m;并應(yīng)防止浸水對(duì)附近建筑物和場(chǎng)地邊坡的穩(wěn)定性所造成的不良影響。預(yù)浸水法用水量大、工期長(zhǎng)。 因此，預(yù)浸水法只能在具備充足水源.又有較長(zhǎng)施工準(zhǔn)備時(shí)間的條件下采用,5）預(yù)浸水法,4.1 地基處理措施,濕陷性黃土地基采用樁基礎(chǔ)的目的，是將一定長(zhǎng)度的樁穿透濕陷性黃土層，支承在堅(jiān)實(shí)的非濕陷性土層上，使上部的荷載通過(guò)樁傳人樁端堅(jiān)實(shí)土層上。 樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是即使

10、地基受水浸濕，也能完全避免濕陷對(duì)建筑物的危害。適用于基礎(chǔ)荷載大，有可靠的持力層的地基，土層厚度不大于30m。濕陷性黃土地區(qū)的樁基礎(chǔ)，基本上都屬于端承樁。天然濕陷性黃土中的樁基礎(chǔ)，雖然樁側(cè)正摩阻力值較大，但是，對(duì)于自重濕陷性黃土地基，浸水后樁周土將相對(duì)下沉。不僅使樁側(cè)正摩阻力基本消失，而且還會(huì)產(chǎn)生負(fù)摩阻力，于是樁所承受的荷載，包括負(fù)摩阻力在內(nèi)，便完全由樁端土來(lái)承擔(dān)。對(duì)于非自重濕陷性黃土地基。浸水后樁側(cè)雖有一定正摩阻力存在，但由于土體過(guò)于飽和，摩阻力作用大為減弱，基本上以端承為主。因此，在濕陷性黃土地區(qū)的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中單樁承載力的確定，應(yīng)考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響。只要單樁承裁力滿足要求，不需要驗(yàn)算群樁

11、承載力,6）樁基礎(chǔ),4.2 防水措施,1)在建筑物的建設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置排水通暢地區(qū)，并且在合理的范圍內(nèi)將建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣撸@樣能夠有效的保證散水的標(biāo)高高于周?chē)牡孛?，不?huì)對(duì)建筑物周?chē)牡孛娈a(chǎn)生作用。如果建筑物必須要在地勢(shì)低洼的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，則應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)方面采取相應(yīng)的措施，做好防水準(zhǔn)備； (2)建筑物與水渠、水塘、水池等應(yīng)有一定的距離，以免地基土被浸潤(rùn)。 (3)對(duì)于浴室、游泳場(chǎng)等用水量特別大的建筑物，采用防水措施后，如仍不能防止漏水，應(yīng)適當(dāng)增加它與臨近建筑物的距離,4.2 防水措施,4)建筑物周?chē)仨氫佒⑺▔亲o(hù)坡），以覆蓋建筑物基槽，防止屋面雨水浸入地基。鋪筑散水前必須非常注意

12、回填土的質(zhì)量，否則，浸水后回填土形成空洞，使散水折斷，雨水浸入地基，發(fā)生濕陷。 (5)散水外不宜設(shè)置雨水明溝，因?yàn)橐坏┡潘鳒下┧?，?duì)地基土浸潤(rùn)較嚴(yán)重。必須設(shè)置排水明溝時(shí)，要注意防止漏水，并做好地基土的夯實(shí)和加大縱向坡度，以保證排水暢通。 (6)管道應(yīng)檢查管材和接口的質(zhì)量。對(duì)有可能影響地基的地下管道應(yīng)增設(shè)檢漏管溝和檢漏井以便檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，杜絕事故的發(fā)生,4.3 結(jié)構(gòu)措施,在濕陷性黃土地基上的建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)鼗l(fā)生濕陷時(shí)建筑物仍能保持其整體性和穩(wěn)定性，減少建筑物的不均勻下沉，并減輕建筑物的損壞程度。 其結(jié)構(gòu)措施主要為: 選擇合理的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式，以適應(yīng)不均勻下沉； 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整

13、體性和空間剛度，以減少不均勻下沉； 外墻建筑部件(結(jié)構(gòu))的強(qiáng)度，減輕濕陷的損害； 預(yù)留適當(dāng)凈空，以適應(yīng)濕陷變形,典型案例分析,Typical case analysis,5.1南水北調(diào)中線禹州長(zhǎng)葛段一期總干渠工程,1）工程概況 南水北調(diào)中線一期工程總干渠禹州長(zhǎng)葛段黃土狀土主要指第四系上更新統(tǒng)形成的次生黃土，沿渠線累計(jì)分布長(zhǎng)度約 52.9 km，約占渠道總長(zhǎng)度的 98.5%，除潁河等較大河流河(溝)谷外，沿線地表基本上均有分布。巖性以沖洪積成因的中、重粉質(zhì)壤土(alplQ3)為主，局部區(qū)段為坡洪積成因的重粉質(zhì)壤土(dlplQ3)。 根據(jù)黃土狀土的濕陷等級(jí)和邊坡情況，要求施工單位對(duì)濕陷性土地基進(jìn)行

14、了凸塊振動(dòng)碾、強(qiáng)、重夯或擠密土樁等處理措施，局部采用黏性土換填，消除其濕陷性，進(jìn)而不影響渠坡的穩(wěn)定性,2）工程處理措施 根據(jù)該工程具體情況，擬采用強(qiáng)夯法處理填方渠段的地基。但對(duì)于從村莊附近穿過(guò)的局部渠段，為減少?gòu)?qiáng)夯振動(dòng)對(duì)房屋及構(gòu)筑物的影響，宜采用土擠密樁處理措施。 禹州長(zhǎng)葛段濕陷性黃土分布長(zhǎng)度52.853km，需進(jìn)行處理的渠38.438 km。其中，采用土擠密樁處理的有11段，累計(jì)長(zhǎng)4.99 km，采用強(qiáng)夯處理的有23段，累計(jì)長(zhǎng)11.915 km;采用重夯處理的有5段，累計(jì)長(zhǎng) 1.913 km;采用強(qiáng)夯+土擠密樁處理的有11段，累計(jì)長(zhǎng)6.695km;采用凸塊振動(dòng)碾處理的有 19 段，累計(jì)長(zhǎng)12

15、.925km,3）方案設(shè)計(jì) 土擠密樁處理方案設(shè)計(jì) 土擠密樁初始試驗(yàn)參數(shù)按照濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB500252004)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ792002)，以及土層厚度、濕陷性程度等設(shè)定。樁體長(zhǎng)度大于濕陷性土層厚度0.5m，樁體直徑0.4m。擠密樁的樁位按正三角形布置，樁中心距按以下公式計(jì)算,經(jīng)計(jì)算，樁中心距為 1 3 m。擠密填孔后，土擠密樁樁間土的最小擠密系數(shù) ，可按如下公式計(jì)算,3）方案設(shè)計(jì),土擠密樁處理方案設(shè)計(jì),3）方案設(shè)計(jì) 強(qiáng)夯處理方案設(shè)計(jì),3）方案設(shè)計(jì) 重夯處理方案設(shè)計(jì),1) 重夯技術(shù)參數(shù)。夯錘錘重3t;夯錘落距6m或9m;錘底直徑1.4 m; 夯擊點(diǎn) 順序布置;夯擊 3

16、 遍，累計(jì)夯 12 擊。 (2) 重夯處理范圍?；A(chǔ)處理范圍超出基礎(chǔ)外緣的寬度，每邊不宜小于處理 土層厚度1/2，并不應(yīng)小于 2 m,5.2焦作市景苑小區(qū)工程,1）工程概況,該工程地上 27 層，地下 1 層，上部為剪力墻結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深5.5m，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值 fa達(dá)到 400 k Pa。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告，擬建工程場(chǎng)地平坦，無(wú)不良地質(zhì)作用，其土層物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1,5.2焦作市景苑小區(qū)工程,2）工程處理措施,根據(jù)場(chǎng)地取樣試驗(yàn)，場(chǎng)地內(nèi)第 2，3 層土為新近堆積的黃土狀粉質(zhì)黏土，為黃褐色、大孔隙結(jié)構(gòu)，具有濕陷性，為級(jí)非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，其最大濕陷量為196.

17、83mm。因基礎(chǔ)埋深較大，處理范圍內(nèi)第2層土在基坑開(kāi)挖過(guò)程中將被全部挖出，因此只考慮第3層土的濕陷性，其濕陷系數(shù)s為0.038,采用土擠密樁與CFG樁組成的多樁型復(fù)合地基處理濕陷性黃土地基。 復(fù)合地基中土擠密樁用來(lái)消除黃土的濕陷性，CFG 樁用來(lái)提高地基的承載力。其中土擠密樁較短，CFG 樁較長(zhǎng)，在復(fù)合地基中形成 3 個(gè)不同的工作區(qū)域，即加固區(qū)、加固區(qū)、加固區(qū)( 圖 1),3）方案設(shè)計(jì),根據(jù) GB500252004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范的相關(guān)規(guī)定以及施工機(jī)械的特征，土擠密樁樁徑取500 mm，采用正三角形布樁方式，樁間距由試樁試驗(yàn)確定，即采取 3 種不同的樁間距 L( 1. 0 m，1. 2

18、m，1. 3 m)處理地基土后所獲得的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定，其結(jié)果見(jiàn)圖 2,3）方案設(shè)計(jì),由圖2可知，當(dāng)間距設(shè)為 1.2m時(shí)，能滿足工程設(shè)計(jì)的s（濕陷系數(shù)）和c（擠密系數(shù)）的要求。因此，本工程中土擠密樁的間距設(shè)為 1.2 m。 根據(jù) JGJ792002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范的規(guī)定及施工機(jī)械的具體情況，CFG樁樁徑取500mm，l 設(shè)為1.2m，有效樁長(zhǎng)取15m，樁端落于第5層粉質(zhì)黏土上，正三角形布樁，總樁數(shù)為 194 根，樁身混合料強(qiáng)度為C20，褥墊層的厚度為250 mm。 施工過(guò)程中，先用沉管法進(jìn)行土擠密樁施工，以消除黃土的濕陷性; 然后用長(zhǎng)螺旋鉆孔法在土擠密樁之間插打CFG樁，提高地基的承載力,4）復(fù)合地基檢測(cè)分析,土擠密樁檢測(cè) 土擠密樁檢測(cè)包括: 樁身