地基處理及樁基新技術(shù)

1、地基處理及樁基新技術(shù)地基處理及樁基新技術(shù)山東建筑大學土木工程學院山東建筑大學土木工程學院 孔軍孔軍地基處理的概念：地基處理的概念：若天然地基很軟弱，不能滿足地基強度和變形等要求，則必須事先經(jīng)若天然地基很軟弱，不能滿足地基強度和變形等要求，則必須事先經(jīng)過人工處理后再建造基礎(chǔ)，這種地基加固稱為地基處理。過人工處理后再建造基礎(chǔ)，這種地基加固稱為地基處理。（把軟土換掉）（把軟土換掉）換填法換填法（把軟土加固）（把軟土加固）復合樁體法復合樁體法地基處理基本概念地基處理基本概念地基不良引發(fā)的工程事故地基不良引發(fā)的工程事故地面沉降引起的房屋開裂地面沉降引起的房屋開裂加拿大特蘭斯康納谷倉的地基破壞情況加拿大特

2、蘭斯康納谷倉的地基破壞情況地基不良引發(fā)的工程事故地基不良引發(fā)的工程事故比薩斜塔比薩斜塔因流砂引起的上海地鐵工地地面沉降因流砂引起的上海地鐵工地地面沉降地基處理的目的地基處理的目的地基處理的對象地基處理的對象地基處理方法地基處理方法地基處理方法地基處理方法地基處理方法地基處理方法回 填 粘 土塑 料 排 水 板圍 堰真 空 泵循 環(huán) 水 箱原 地 面 標 高圍 堰圍 堰膜 上 覆 水 密 封真 空 膜排 水 抽 真 空 管 路 系 統(tǒng)砂 砂 礫 墊 層真 空 預 壓 剖 面 示 意 圖回 填 粘 土三、地基處理方法三、地基處理方法地基處理方法地基處理方法地基處理方法地基處理方法e)f)c)d)a

3、)b)地基處理方法地基處理方法三、地基處理方法三、地基處理方法地基處理方法地基處理方法1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1.11.1.1概述概述分類：分類：排水固結(jié)法排水固結(jié)法適用范圍：適用范圍：大面積地基處理大面積地基處理1.1.21.1.2基本原理基本原理1 1、真空預壓基本原理：、真空預壓基本原理： 總應力不變，孔隙水壓力降低，有效應力增加?？倯Σ蛔儯紫端畨毫档?，有效應力增加。u理論上真空設(shè)備只能夠理論上真空設(shè)備只能夠降低一個大氣壓降低一個大氣壓，工程上的等，工程上的等效荷載理論極限值為效荷載理論極限值為100kpa100kpa，現(xiàn)在的工藝水平能夠達，現(xiàn)

4、在的工藝水平能夠達到到8095kpa.8095kpa.1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)2 2、真空聯(lián)合堆載預壓法基本原理、真空聯(lián)合堆載預壓法基本原理 真空預壓壓力不足或聯(lián)合使用真空預壓壓力不足或聯(lián)合使用。堆載在地基產(chǎn)生的附加應。堆載在地基產(chǎn)生的附加應力和真空預壓時降低的孔隙水壓力，均轉(zhuǎn)化為新增的有效力和真空預壓時降低的孔隙水壓力，均轉(zhuǎn)化為新增的有效應力。應力。此方法此方法總應力發(fā)生變化總應力發(fā)生變化。1.1.31.1.3真空預壓法設(shè)計真空預壓法設(shè)計設(shè)計參數(shù)選取、排水系統(tǒng)設(shè)計、抽氣系統(tǒng)設(shè)計、驗證滿設(shè)計參數(shù)選取、排水系統(tǒng)設(shè)計、抽氣系統(tǒng)設(shè)計、驗證滿足設(shè)計荷載所需的強度、固結(jié)

5、時間、工后沉降等。足設(shè)計荷載所需的強度、固結(jié)時間、工后沉降等。1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1.41.1.4施工技術(shù)施工技術(shù)1 1、施工設(shè)備：、施工設(shè)備：抽真空裝置、吸水管、密封膜、出膜裝置、抽真空裝置、吸水管、密封膜、出膜裝置、粘土帷幕墻的施工機械。粘土帷幕墻的施工機械。2 2、施工工序及流程：、施工工序及流程：平整場地平整場地鋪設(shè)砂墊層鋪設(shè)砂墊層打設(shè)排水板打設(shè)排水板開挖密封溝開挖密封溝布設(shè)布設(shè)吸水管吸水管鋪設(shè)密封膜鋪設(shè)密封膜安裝真空泵安裝真空泵抽真空抽真空停泵卸載。停泵卸載。1.1.51.1.5技術(shù)特點技術(shù)特點加載快、固結(jié)快、變形均勻沉降量大、抗剪強度增長快

6、，加載快、固結(jié)快、變形均勻沉降量大、抗剪強度增長快，周邊環(huán)境影響小。周邊環(huán)境影響小。1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)實例：1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固

7、軟土地基技術(shù)1.1真空預壓法加固軟土地基技術(shù)真空預壓法加固軟土地基技術(shù)1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯強夯強夯是利用強大的夯擊能給地基一沖擊強夯是利用強大的夯擊能給地基一沖擊力，并在地基中力，并在地基中產(chǎn)生沖擊波產(chǎn)生沖擊波，在沖擊力，在沖擊力作用下，夯錘對上部土體進行沖切，土作用下，夯錘對上部土體進行沖切，土體結(jié)構(gòu)破壞，形成夯坑，并體結(jié)構(gòu)破壞，形成夯坑，并對周圍土進對周圍土進行動力擠壓行動力擠壓 大塊石高填方強夯是在拋石填海技術(shù)的大塊石高填方強夯是在拋石填海技術(shù)的啟發(fā)下，通過啟發(fā)下，通過“大塊石填筑骨架強制壓大塊石填筑骨架強制壓縮縮沖切擠密沖切擠密震動填隙震動

8、填隙”過程加固地過程加固地基。基。強夯的三種加固機理強夯的三種加固機理: :v動力密實動力密實q動力荷載減小土孔隙，提高強度動力荷載減小土孔隙，提高強度q加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土v動力固結(jié)動力固結(jié)q局部產(chǎn)生裂縫，增加排水通道局部產(chǎn)生裂縫，增加排水通道q處理細顆粒飽和土處理細顆粒飽和土q超孔隙水壓力消散，土體固結(jié)超孔隙水壓力消散，土體固結(jié)v動力置換動力置換q加密、碎石墩置換、排水的組合加密、碎石墩置換、排水的組合q地基土的類別地基土的類別q強夯施工工藝強夯施工工藝1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處

9、理大塊石高填方地基技術(shù)v單點夯擊能單點夯擊能機械設(shè)備的選擇機械設(shè)備的選擇v最佳夯擊能最佳夯擊能試夯試夯v夯擊遍數(shù)夯擊遍數(shù)土層性質(zhì)土層性質(zhì)v間歇時間間歇時間土層性質(zhì)土層性質(zhì)v加固范圍加固范圍基礎(chǔ)尺寸和場地特點基礎(chǔ)尺寸和場地特點v夯點布置夯點布置夯實效果夯實效果經(jīng)強夯加固后，該土層經(jīng)強夯加固后，該土層強度和變形強度和變形等指標能滿足設(shè)計要求的土層范圍。等指標能滿足設(shè)計要求的土層范圍。 整個加固場地的總夯擊能量整個加固場地的總夯擊能量( (即即錘重錘重落距落距總夯擊數(shù)總夯擊數(shù)) )除除以加固面積以加固面積稱為單位夯擊能稱為單位夯擊能 10hWH1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地

10、基技術(shù)在最佳夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓在最佳夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土的自重壓力，避免土體破壞。力達到土的自重壓力，避免土體破壞。夯擊遍數(shù)應根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，對于滲透性夯擊遍數(shù)應根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，對于滲透性較差的細顆粒土，必要時夯擊遍數(shù)可適當增加。較差的細顆粒土，必要時夯擊遍數(shù)可適當增加。最后再以低能量滿夯最后再以低能量滿夯2 2遍，遍，滿夯還可采用輕錘或滿夯還可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。低落距錘多次夯擊，錘印搭接。1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3強夯處

11、理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù) 強夯夯點的間距通常為強夯夯點的間距通常為5-9m5-9m，其中第一遍夯擊點間距，其中第一遍夯擊點間距可取夯可取夯錘直徑的錘直徑的2.52.53.53.5倍，倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當減小。后各遍夯擊點間距可適當減小。 1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3.21.3.2主要技術(shù)內(nèi)容主要技術(shù)內(nèi)容1 1、基底基巖面上覆土層處理：、基底基巖面上覆土層處理：原地面整治、原地面處理。原地面整

12、治、原地面處理。2 2、挖填界面處的處理：、挖填界面處的處理：超挖設(shè)置褥墊層，調(diào)整不均勻沉降。超挖設(shè)置褥墊層，調(diào)整不均勻沉降。3 3、大塊石高填方的填筑施工：、大塊石高填方的填筑施工：填料級配：填料級配：(1)(1)分層填筑：分層厚度分層填筑：分層厚度4m4m，分，分3434個亞層（小于個亞層（小于1.51.5米）堆填。米）堆填。(2)(2)強夯施工參數(shù)：強夯施工參數(shù)： 1) 1)夯錘夯錘: :錘底面直徑錘底面直徑D=2.22.6mD=2.22.6m，錘重，錘重150250KN150250KN。 2 2）夯擊次數(shù)）夯擊次數(shù)：級配好：級配好CuCu1010，夯擊次數(shù)，夯擊次數(shù)12141214次；

13、次； 5 5CuCu 1010，夯擊次數(shù)，夯擊次數(shù)14161416次；次；3 3）夯擊點間距及夯擊遍數(shù)：）夯擊點間距及夯擊遍數(shù)：應有設(shè)計確定。分層厚度小于應有設(shè)計確定。分層厚度小于5m5m的，可以單的，可以單遍夯，夯擊點間距（遍夯，夯擊點間距（1.521.52）D D，填筑層頂面，主夯坑用推土機天平，應用，填筑層頂面，主夯坑用推土機天平，應用低能量級（低能量級（5001000kN.m5001000kN.m）滿夯一遍，夯擊次數(shù)）滿夯一遍，夯擊次數(shù)24.24.4 4）地基有效加固深度：）地基有效加固深度：單擊夯擊能量單擊夯擊能量3000kN.m3000kN.m，夯擊次數(shù)，夯擊次數(shù)12161216，

14、有效，有效加固深度加固深度4.04.2m4.04.2m；夯擊；夯擊3737次，地基加固有效深度次，地基加固有效深度2.53m2.53m。1.3.31.3.3設(shè)計要點設(shè)計要點1 1）填筑材料的顆粒級配和填筑施工方法的比選；）填筑材料的顆粒級配和填筑施工方法的比選；2 2）大塊石料分層填筑：厚度）大塊石料分層填筑：厚度4m4m。3 3）大塊石混合料（如）大塊石混合料（如3:73:7土石混合料）分層填筑：厚度土石混合料）分層填筑：厚度4m4m。1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)強夯處理大塊石高填方地基技術(shù)1.3.41.3.4施工要點及加固

15、效果監(jiān)測施工要點及加固效果監(jiān)測施工要點：施工要點：填土分層填筑施工：填土分層填筑施工： 1 1）做好場地防、排水；清表及挖填交界處的搭接；）做好場地防、排水；清表及挖填交界處的搭接； 2 2）控制填料級配及含水率；）控制填料級配及含水率； 3) 3)控制分層填筑厚度?？刂品謱犹钪穸取姾皇┕ぃ簭姾皇┕ぃ?1) 1)控制夯擊沉降量的同時，要考慮夯擊間隔時間；控制夯擊沉降量的同時，要考慮夯擊間隔時間； 2 2）施工機具必須滿足施工參數(shù)設(shè)計要求。）施工機具必須滿足施工參數(shù)設(shè)計要求。加固效果監(jiān)測：加固效果監(jiān)測：分層密度試驗、地面夯沉量測量。分層密度試驗、地面夯沉量測量。1.3.51.3.5技術(shù)特點技

16、術(shù)特點工期縮短、地基加固效果明顯、節(jié)約投資。工期縮短、地基加固效果明顯、節(jié)約投資。1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5.11.5.1概述概述即水泥（即水泥（C Cementement）、粉煤灰（）、粉煤灰（F Flyashlyash）、碎石（）、碎石（G Gravelravel）樁，是在碎）樁，是在碎石樁中加入石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和制成的一種石樁中加入石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和制成的一種具有高粘結(jié)具有高粘結(jié)強度的半剛性樁。強度的半剛性樁。和基礎(chǔ)之間設(shè)置和基礎(chǔ)之間設(shè)置褥墊層褥墊層，樁和樁間土及褥墊層構(gòu)成，樁和樁間土及褥墊層構(gòu)成復合地基。復合地基。目的作用：提高地基承載

17、力、減小地基沉降。目的作用：提高地基承載力、減小地基沉降。適應范圍：適用于處理粘性土、粉土、砂土和已完成自重固結(jié)的素填適應范圍：適用于處理粘性土、粉土、砂土和已完成自重固結(jié)的素填土。土。1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)提高承載力的機理：提高承載力的機理：（1 1）樁體置換作用：）樁體置換作用： 樁材置換原土層；樁材置換原土層； 樁向深部傳遞荷載。樁向深部傳遞荷載。（2 2）褥墊層的調(diào)整均化作用：）褥墊層的調(diào)整均化作用：（3 3）擠密作用：）擠密作用：1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5.21.5.2水泥粉煤灰碎石樁復合地基設(shè)計水泥粉煤灰碎石樁復合地基設(shè)計1 1、承

18、載力計算、承載力計算影響因素：影響因素：1 1）施工時土的擾動）施工時土的擾動; 2); 2)樁距樁距; 3; 3）樁和樁間土的承載力發(fā)）樁和樁間土的承載力發(fā)揮與沉降變形有關(guān)揮與沉降變形有關(guān); ;4 4）復合地基承載力與褥墊層厚度有關(guān)。）復合地基承載力與褥墊層厚度有關(guān)。由樁體承載力和樁間土承載力組成，應通過復合地基現(xiàn)場載荷試驗由樁體承載力和樁間土承載力組成，應通過復合地基現(xiàn)場載荷試驗確定，可按照下式確定。確定，可按照下式確定。skPaspkfmARmf11.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)其中其中（1 1）單樁豎向承載力特征值單樁豎向承載力特征值RaRa的取值規(guī)定：的取值規(guī)定： 1

19、1）試樁：極限承載力除以）試樁：極限承載力除以2 2， 2 2）規(guī)范公式計算：）規(guī)范公式計算：isiapppaalquAqRPacuARf3（2 2）樁體試塊強度：）樁體試塊強度：1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)2 2、變形計算、變形計算采用復合模量法。采用復合模量法。沿用分層綜合法公式計算。沿用分層綜合法公式計算。)()(11101111021iiiinisiiiiininisiiczzEpzzEpss主要包括復合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降主要包括復合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5.31.5.3施工技術(shù)施工技術(shù)

20、1 1、施工方法：、施工方法：1 1）鉆孔灌注成樁法；）鉆孔灌注成樁法；2 2）長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓）長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁法；混合料灌注成樁法；3 3）振動沉管灌注成樁法。）振動沉管灌注成樁法。1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)主要技術(shù)指標參數(shù)參數(shù)指標指標參數(shù)參數(shù)指標指標地基承載地基承載力力設(shè)計要求設(shè)計要求樁間距樁間距設(shè)計要求，設(shè)計要求，3535倍樁徑倍樁徑樁徑樁徑350600mm350600mm樁垂直度樁垂直度1.5%1.5%樁長樁長設(shè)計要求設(shè)計要求褥墊層褥墊層宜用中、粗砂或碎石；宜用中、粗砂或碎石；粒徑粒徑30mm30mm，厚度厚度150300mm150300mm，夯

21、填度夯填度0.90.9。樁身強度樁身強度設(shè)計要求，設(shè)計要求，C15C151.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.5水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁)復合地基技術(shù)1.6夯實水泥樁復合地基技術(shù)1.6.11.6.1概念：夯實水泥樁復合地基是利用概念：夯實水泥樁復合地基是利用土和水泥的混合料土和水泥的混合料，在成，在成孔中分層孔中分層夯實成樁體夯實成樁體，上，上設(shè)褥墊層設(shè)褥墊層，形成的復合地基，是一種中，形成的復合地基，是一種中等粘結(jié)強度樁。等粘結(jié)強度樁。適用范

22、圍：適用范圍：淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、粉質(zhì)粘土等，水位下降水淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、粉質(zhì)粘土等，水位下降水后也可使用。后也可使用。優(yōu)點：優(yōu)點：樁身強度均勻、施工機具簡單、施工速度快、造價低、樁身強度均勻、施工機具簡單、施工速度快、造價低、無污染等。無污染等。提高承載力的機理：提高承載力的機理：1 1、對樁間土的擠密；、對樁間土的擠密；2 2、夯實的樁體強度較、夯實的樁體強度較高。高。1.6.21.6.2水泥粉煤灰碎石樁復合地基設(shè)計水泥粉煤灰碎石樁復合地基設(shè)計1 1、承載力計算、承載力計算aPkspfmARmf1單樁承載力特征值單樁承載力特征值R R的取值：的取值：1 1）、理論取值：）、理論取

23、值：PKARR28kAqLqURPbisiPK/ )(2 2）、用靜載荷試驗得到的極限承載力確定）、用靜載荷試驗得到的極限承載力確定kRRuk1.6夯實水泥樁復合地基技術(shù)1.6夯實水泥樁復合地基技術(shù)2 2、變形計算、變形計算采用復合模量法。采用復合模量法。沿用分層綜合法公式計算。沿用分層綜合法公式計算。主要包括復合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降主要包括復合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降)(2111211innisiiiniisiiihEphEpss1.6夯實水泥樁復合地基技術(shù)1.6.31.6.3復合地基的施工技術(shù)復合地基的施工技術(shù)1 1、施工機具：、施工機具：成孔機具：成孔機具：排土法成孔機具、擠土法排土法成孔機具、