第四章地基處理(4.15)

1、第四章第四章 地基處理地基處理2016年4月11日4.1 概述概述淺基礎(chǔ)：當(dāng)承載力、沉降、液化、淺基礎(chǔ)：當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹不滿足設(shè)計(jì)要求凍脹不滿足設(shè)計(jì)要求(1) 采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)(2) 處理地基土、改善土性處理地基土、改善土性一一 、地基處理的目的、地基處理的目的1 提高土的強(qiáng)度提高土的強(qiáng)度:地基承載力地基承載力2 增加土的剛度增加土的剛度:減少地基沉降量減少地基沉降量3 改善地基土的水力特性改善地基土的水力特性 (1)防滲防滲,堤壩堤壩,閘基閘基,池池(濕陷濕陷,膨脹性土膨脹性土) (2)排水排水:軟基固結(jié)滲流軟基固結(jié)滲流,擋土墻排水擋土墻排水 (3)滲透穩(wěn)定性滲

2、透穩(wěn)定性:長江大堤的管涌長江大堤的管涌,流土流土.采用反采用反濾濾 (4)抗凍性抗凍性:實(shí)質(zhì)是滲透性實(shí)質(zhì)是滲透性,減少毛細(xì)現(xiàn)象減少毛細(xì)現(xiàn)象,加強(qiáng)加強(qiáng)排水排水4 改善抗震性能改善抗震性能:(1)液化液化:加密加密,圍封圍封; (2)震陷震陷:干松砂和溶洞。干松砂和溶洞。哪些土需要處理？哪些土需要處理？n淤泥土與淤泥質(zhì)土淤泥土與淤泥質(zhì)土n泥炭泥炭,泥炭質(zhì)土泥炭質(zhì)土n填土填土,回填土回填土n松砂松砂n區(qū)域性土區(qū)域性土二、軟土和特殊土地基二、軟土和特殊土地基2.1淤泥土與淤泥質(zhì)土淤泥土與淤泥質(zhì)土(1)定義定義淤泥土孔隙比淤泥土孔隙比 e1.5, l (Il1.0)淤泥質(zhì)土孔隙比淤泥質(zhì)土孔隙比 e=1.

3、01.5, l (Il1.0)(2)土性土性*高含水量高含水量 =4090% 甚至甚至 100%*高壓縮性高壓縮性 a 0.53.0Mpa-1*高流變性高流變性 : 次固結(jié)量隨時(shí)間增加次固結(jié)量隨時(shí)間增加*低強(qiáng)度低強(qiáng)度 Cu 1.5, l (Il1.0),有機(jī)含量有機(jī)含量 30%泥炭質(zhì)土泥炭質(zhì)土 e=1.01.5, l (Il1.0)有機(jī)含量有機(jī)含量10-30%n土性土性*高含水量高含水量 *高壓縮性高壓縮性, 快快, 不均勻不均勻* 高流變性高流變性 *低強(qiáng)度低強(qiáng)度 Cu 30 kPa*高滲透性高滲透性2.3 填土填土,回填土回填土n雜填土雜填土:建筑垃圾，填埋，不均勻，不穩(wěn)定建筑垃圾，填埋，

4、不均勻，不穩(wěn)定n沖填土沖填土:細(xì)細(xì) 欠固結(jié)欠固結(jié)素填土：礫石，砂，粉土，粘性土素填土：礫石，砂，粉土，粘性土2.4松砂松砂Dr 0.85 易液化，振陷易液化，振陷2.5 區(qū)域性土區(qū)域性土 濕陷性黃土：濕陷性黃土：廣泛分布，大孔隙，高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度廣泛分布，大孔隙，高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度膨脹土：蒙特石含量高膨脹土：蒙特石含量高 凍凍 土土： 凍脹性凍脹性三、地基處理方法分類三、地基處理方法分類4.2 換土墊層法換土墊層法4.3 夯實(shí)法夯實(shí)法4.4 加密法加密法4.5 化學(xué)加固法化學(xué)加固法原則：技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則：技術(shù)經(jīng)濟(jì)4.2 換土墊層法換土墊層法1 墊層法墊層法1.1 材料材料 (1)堆石堆石,塊石塊石,毛石毛石,拋

5、石擠淤拋石擠淤(2)礫礫,中粗砂中粗砂,振動(dòng)壓實(shí)振動(dòng)壓實(shí),防凍防凍,防液化防液化,加速固結(jié)加速固結(jié)(3)灰土灰土,三合土三合土(有一定膠結(jié)有一定膠結(jié))灰土灰土2:8,3:7, 土土-粉土粉土,粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土;三合土三合土:灰土灰土,灰渣及碎磚瓦灰渣及碎磚瓦(4)工業(yè)廢渣工業(yè)廢渣:粉煤灰粉煤灰,礦渣礦渣(5)素土素土:Ip=1017,濕陷性黃土換除濕陷性黃土換除,分層墊入分層墊入,壓實(shí)壓實(shí) b 回填土回填土2 墊層法的適用性墊層法的適用性(1)軟粘土和淤泥軟粘土和淤泥(2)濕陷性黃土濕陷性黃土 (3)填土填土,一般粘性土承載力低一般粘性土承載力低3 墊層設(shè)計(jì)墊層設(shè)計(jì) (確定斷面的合理厚度與寬度

6、確定斷面的合理厚度與寬度) 人工持力層人工持力層,因此要對(duì)軟弱下臥層驗(yàn)算因此要對(duì)軟弱下臥層驗(yàn)算(1)持力層承載力持力層承載力 p fa, 確定材料及密度確定材料及密度(2)深度設(shè)計(jì)深度設(shè)計(jì) 一般要求一般要求0.5m墊層的擴(kuò)散和技術(shù)的要求墊層的擴(kuò)散和技術(shù)的要求 10 kg, 100cm12t, 34m10t 40t,落距落距640 m 4.3 夯實(shí)法夯實(shí)法Heavy tamping適用范圍：Sr60%的濕陷性黃土處理厚度：重夯法 12m 強(qiáng)夯法 36m(1)強(qiáng)夯機(jī)理強(qiáng)夯機(jī)理 :動(dòng)態(tài)能量動(dòng)態(tài)能量, 波的傳播和固波的傳播和固結(jié)結(jié); (2)深層加密深層加密 M(KN),h(m),k=510. (3)適

7、用于礫、砂、非飽和粉土和粘性適用于礫、砂、非飽和粉土和粘性土土10/MhkH =降低壓縮性，提高強(qiáng)度降低壓縮性，提高強(qiáng)度1碾壓碾壓1.1 振動(dòng)平胎碾礫石振動(dòng)平胎碾礫石羊足碾粘性土或粉土羊足碾粘性土或粉土Pneumatic tired rollerSheepsfoot roller4.4 加密法加密法平滑鼓型振動(dòng)碾平滑鼓型振動(dòng)碾 Vibrocompaction for sand振動(dòng)平板碾級(jí)配砂或者砂、礫振動(dòng)平板碾級(jí)配砂或者砂、礫和粘性土的混合土和粘性土的混合土Vibrating plate for hand operationVibrating rollers produce high comp

8、action in a well-graded sand and in a clay, sand and gravel mixture1.2爆破爆破n振動(dòng)引起液化，在爆炸和重力作振動(dòng)引起液化，在爆炸和重力作用下振密到更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)用下振密到更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)n適合于干凈的松砂、粉砂適合于干凈的松砂、粉砂 Dr = 0.50.6. n加密有時(shí)效性加密有時(shí)效性2 深層擠密法深層擠密法2.1擠密法種類擠密法種類(1) 預(yù)制樁：預(yù)制樁：楔形樁楔形樁,混凝土混凝土,木木,1.54.0m, =512o,很少用了很少用了(2 ) 沉管擠密樁沉管擠密樁 (a)沉管沉管:封口或者活瓣封口或者活瓣,打入打入,加料加料,拔

9、出拔出.振動(dòng)振動(dòng),錘擊錘擊 (b)材料：土樁材料：土樁(原狀土粉原狀土粉,粉質(zhì)粘土再夯入粉質(zhì)粘土再夯入);灰灰土樁土樁,砂石樁砂石樁;夯實(shí)水泥土樁，二灰樁夯實(shí)水泥土樁，二灰樁(加粉加粉煤灰煤灰)，柱錘沖擴(kuò)法，柱錘沖擴(kuò)法 (c)適用于填土適用于填土,松砂松砂,濕陷性黃土濕陷性黃土,一般粘性土一般粘性土Sr60%.砂樁3 振沖樁振沖樁 (起源于德國起源于德國,我我國于國于70年代引入年代引入)(1)設(shè)備設(shè)備,振沖器振沖器d=270420mm,l=23m, G=820KN(2)原理原理:振動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)振動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn),振動(dòng)加密振動(dòng)加密,使顆粒移動(dòng)使顆粒移動(dòng) 沖沖:高壓水從中間穿過高壓水從中間穿過,土顆

10、粒振浮液化固結(jié)土顆粒振浮液化固結(jié)(3)填料填料 粗顆粒粗顆粒(粘細(xì)粒少粘細(xì)粒少);級(jí)配好級(jí)配好;最大顆粒最大顆粒50 不宜不宜(4)適用于松砂適用于松砂,素填土素填土,雜填土和一般雜填土和一般粘性土粘性土,不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土振沖器振沖器深層擠密法小節(jié)深層擠密法小節(jié)施工方法：沉管，振沖等施工方法：沉管，振沖等材料：砂石樁、夯實(shí)水泥土樁，灰土擠密材料：砂石樁、夯實(shí)水泥土樁，灰土擠密 樁，土樁，柱錘沖擴(kuò)樁樁，土樁，柱錘沖擴(kuò)樁由這些擠密方法形成的樁與原地基土一由這些擠密方法形成的樁與原地基土一起構(gòu)成起構(gòu)成復(fù)合地基復(fù)合地基擠密法規(guī)范要點(diǎn)1 、在處理深度內(nèi)，分層取樣測(cè)定擠密土及孔

11、內(nèi)填料的濕陷性及壓縮性；2 、在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試。擠密樁的適用范圍n灰土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水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，位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為可處理地基的深度為515m。當(dāng)以消除地基土。當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土擠密樁法。的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土擠密樁法。當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的時(shí)，宜選用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗恋囊康臅r(shí)，宜選用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥诤看笥?4%、飽和度大

12、于、飽和度大于65%時(shí)，不宜選時(shí)，不宜選用灰土擠密樁法或土擠密樁法。用灰土擠密樁法或土擠密樁法。n采用土樁或灰土樁處理后形成的復(fù)合地基的承采用土樁或灰土樁處理后形成的復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值：土樁擠密：不應(yīng)大于處理前的載力標(biāo)準(zhǔn)值：土樁擠密：不應(yīng)大于處理前的1.4倍且不大于倍且不大于180 kPa灰土樁擠密：不應(yīng)大于處理灰土樁擠密：不應(yīng)大于處理前的前的2倍且不大于倍且不大于250 kPa梅花形梅花形td正方形正方形td4 預(yù)壓固結(jié)法預(yù)壓固結(jié)法預(yù)壓原理預(yù)壓原理，原位自重應(yīng)力，原位自重應(yīng)力 cz，建筑物附加，建筑物附加應(yīng)力應(yīng)力 z, 預(yù)加壓力預(yù)加壓力 t=(1.21.5) z 變形變形 t e2ep

13、z e1 cz強(qiáng)度強(qiáng)度適用于飽和軟粘土（適用于飽和軟粘土（1）淤泥及淤泥質(zhì)土）淤泥及淤泥質(zhì)土（2）沖填土（）沖填土（3）填海（湖）造田。）填海（湖）造田。 超固結(jié)土超固結(jié)土正常固結(jié)正常固結(jié)具體應(yīng)用：具體應(yīng)用：（1）利用施加預(yù)壓荷載，使地基土排水固結(jié)強(qiáng)度增長來）利用施加預(yù)壓荷載，使地基土排水固結(jié)強(qiáng)度增長來提高地基的承載力和穩(wěn)定性；提高地基的承載力和穩(wěn)定性；（2）利用加載預(yù)壓，卸去荷載，再建造建筑物，以減少）利用加載預(yù)壓，卸去荷載，再建造建筑物，以減少過大沉降或工后沉降。過大沉降或工后沉降?；緱l件：基本條件：（1）足夠的預(yù)壓荷載；）足夠的預(yù)壓荷載；（2）良好的排水固結(jié)條件和充分的排水固結(jié)時(shí)間）良

14、好的排水固結(jié)條件和充分的排水固結(jié)時(shí)間 預(yù)壓方法預(yù)壓方法（1）堆載預(yù)壓）堆載預(yù)壓（2）降水預(yù)壓）降水預(yù)壓 增加有效應(yīng)力增加有效應(yīng)力（3）真空預(yù)壓）真空預(yù)壓 密封層密封層基坑降水預(yù)固結(jié)基坑降水預(yù)固結(jié)設(shè)計(jì)坑底設(shè)計(jì)坑底坑底降水深度坑底降水深度D坑底降水線坑底降水線板樁板樁z降水預(yù)壓降水預(yù)壓z -u真空預(yù)壓真空預(yù)壓排水砂墊層排水砂墊層袋裝砂井袋裝砂井(或塑料排水帶或塑料排水帶)出膜口出膜口加密法小節(jié)淺層：碾壓淺層：碾壓深層：爆破、強(qiáng)夯深層：爆破、強(qiáng)夯 預(yù)制混凝土樁，沉管，振沖等預(yù)制混凝土樁，沉管，振沖等 預(yù)壓固結(jié)預(yù)壓固結(jié)由深層擠密形成樁體與地基土構(gòu)成由深層擠密形成樁體與地基土構(gòu)成復(fù)合地復(fù)合地基基 4.5

15、 化學(xué)加固化學(xué)加固 將化學(xué)漿液（水泥漿、水玻璃等）注入或摻入將化學(xué)漿液（水泥漿、水玻璃等）注入或摻入土層來加固地基土層來加固地基 有多種方法，常用有如下幾類：有多種方法，常用有如下幾類：一一. . 灌漿法灌漿法 二二. . 高壓旋噴注漿法高壓旋噴注漿法三三. . 深度攪拌法深度攪拌法1. 水泥或粘土水泥灌漿水泥或粘土水泥灌漿方法方法：成孔后注漿，或?qū)⒆{管擊入土層注漿，：成孔后注漿，或?qū)⒆{管擊入土層注漿，工藝有多種，不詳述工藝有多種，不詳述.只能注入粗粒土層或基巖裂縫，主要作用是形成只能注入粗粒土層或基巖裂縫，主要作用是形成防滲帷幕（因粗粒土承載力一般不低）。防滲帷幕（因粗粒土承載力一般不低

16、）。用高壓劈裂灌漿，可加固軟土層（細(xì)粒）。用高壓劈裂灌漿，可加固軟土層（細(xì)粒）。可灌條件：可灌條件：略大于略大于1 1不行，會(huì)有群粒阻塞）不行，會(huì)有群粒阻塞）又由統(tǒng)計(jì)又由統(tǒng)計(jì)： D Dp p = e= ee eD D D D 粒徑；粒徑； e ee e 有效孔隙比，對(duì)砂礫約為有效孔隙比，對(duì)砂礫約為0.20.21510dD =另外要有好的流動(dòng)性，還不能很快沉淀析水，水另外要有好的流動(dòng)性，還不能很快沉淀析水，水泥漿還有初凝時(shí)間（泥漿還有初凝時(shí)間（2 24 4小時(shí)）小時(shí)）1510/8515=dDN2. 其它化學(xué)材料灌漿其它化學(xué)材料灌漿有多種，好的漿液：有多種，好的漿液： 1 1）可灌性高；可灌性高；

17、2 2）可控制凝固時(shí)間；）可控制凝固時(shí)間； 3 3）強(qiáng)度高；）強(qiáng)度高；4 4）耐久性；）耐久性；5 5）無毒、無污）無毒、無污染染多用硅酸鹽類（多用硅酸鹽類（水玻璃水玻璃），價(jià)格低，滲入性較好，），價(jià)格低，滲入性較好，無毒無毒單液法膠結(jié)慢，擴(kuò)散范圍大，但一般強(qiáng)度低單液法膠結(jié)慢，擴(kuò)散范圍大，但一般強(qiáng)度低單液法：只灌注氫氧化鈉單液法：只灌注氫氧化鈉雙液法：氫氧化鈉溶液與氯化鈣溶液輪番灌注加固雙液法：氫氧化鈉溶液與氯化鈣溶液輪番灌注加固二、高壓旋噴注漿法二、高壓旋噴注漿法 高壓噴射，破壞土體，使?jié){高壓噴射，破壞土體，使?jié){土混合土混合。三種方法：三種方法：1)1)單管法單管法：僅噴漿、旋轉(zhuǎn)、：僅噴漿、

18、旋轉(zhuǎn)、提升；樁徑提升；樁徑0.50.50.8m0.8m2）雙管法雙管法：同心管，外氣內(nèi)漿；樁徑：同心管，外氣內(nèi)漿；樁徑1 12m2m3）三管法三管法：氣、水、漿；樁徑更大：氣、水、漿；樁徑更大施工順序：施工順序：樁復(fù)合地基計(jì)算樁復(fù)合地基計(jì)算：大體同前：大體同前三、深層攪拌法三、深層攪拌法用水泥漿，亦可用石灰粉末（用水泥漿，亦可用石灰粉末（12%12%后效果不后效果不再增大）。用于飽和粘土。再增大）。用于飽和粘土。 4.5 托換、糾偏簡(jiǎn)介托換、糾偏簡(jiǎn)介 托換托換：既有建筑，當(dāng)原設(shè)計(jì)不當(dāng)或要加層、或：既有建筑，當(dāng)原設(shè)計(jì)不當(dāng)或要加層、或其他原因，對(duì)其地基進(jìn)行處理或?qū)ζ浠A(chǔ)進(jìn)行其他原因，對(duì)其地基進(jìn)行處

19、理或?qū)ζ浠A(chǔ)進(jìn)行加固。加固。 由托換定義知，由托換定義知，“糾偏糾偏”屬于托換，所以題目屬于托換，所以題目應(yīng)僅稱托換。應(yīng)僅稱托換。托換分類：托換分類：1)1) 補(bǔ)救性托換補(bǔ)救性托換：地基、基礎(chǔ)出現(xiàn)問題后的處理：地基、基礎(chǔ)出現(xiàn)問題后的處理2) 預(yù)防性托換預(yù)防性托換：擬建地下工程（地下隧道、基：擬建地下工程（地下隧道、基坑）會(huì)影響既有建筑時(shí)，對(duì)后者采取的地基坑）會(huì)影響既有建筑時(shí)，對(duì)后者采取的地基基礎(chǔ)加固措施基礎(chǔ)加固措施3) 維持性托換維持性托換：事先在建筑基礎(chǔ)上設(shè)置預(yù)頂：事先在建筑基礎(chǔ)上設(shè)置預(yù)頂升設(shè)備，以在事后出現(xiàn)較大差異沉升設(shè)備，以在事后出現(xiàn)較大差異沉 降時(shí)進(jìn)降時(shí)進(jìn)行處理行處理 早期應(yīng)用實(shí)例早期

20、應(yīng)用實(shí)例：英國英國WinchesterWinchester大教堂，建成后持續(xù)沉降了大教堂，建成后持續(xù)沉降了900900年，因持力層軟（泥炭、粉土）。本世紀(jì)初，潛年，因持力層軟（泥炭、粉土）。本世紀(jì)初，潛水工在水下挖除軟土，用混凝土包填實(shí)來托換。水工在水下挖除軟土，用混凝土包填實(shí)來托換。至今在教堂里有關(guān)于托換的紀(jì)念碑。至今在教堂里有關(guān)于托換的紀(jì)念碑。 目前托換工程很多，因地下工程多，擴(kuò)建加層工目前托換工程很多，因地下工程多，擴(kuò)建加層工程在增多。程在增多。 難度大，要求既懂結(jié)構(gòu)，又懂巖土，清楚概念原難度大，要求既懂結(jié)構(gòu)，又懂巖土，清楚概念原理。要注意監(jiān)測(cè)。理。要注意監(jiān)測(cè)。托換方法簡(jiǎn)介：托換方法簡(jiǎn)介： 基礎(chǔ)加寬托換基礎(chǔ)加寬托換： 坑式托換坑式托換：基礎(chǔ)旁挖：基礎(chǔ)旁挖坑，再挖至基礎(chǔ)下坑，再挖至基礎(chǔ)下（僅一小段，例如（僅一小段，例如1