第四章 地基處理(4.15)

第四章地基處理2016年4月11日§4.1概述淺基礎(chǔ)：當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹不滿足設(shè)計要求(1)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)(2)處理地基土、改善土性一、地基處理的目的1提高土的強度:地基承載力2增加土的剛度:減少地基沉降量3改善地基土的水力特性

(1)防滲,堤壩,閘基,池(濕陷,膨脹性土)(2)排水:軟基固結(jié)滲流,擋土墻排水

(3)滲透穩(wěn)定性:長江大堤的管涌,流土.采用反濾

(4)抗凍性:實質(zhì)是滲透性,減少毛細現(xiàn)象,加強排水4改善抗震性能:(1)液化:加密,圍封;(2)震陷:干松砂和溶洞。哪些土需要處理？淤泥土與淤泥質(zhì)土泥炭,泥炭質(zhì)土填土,回填土松砂區(qū)域性土二、軟土和特殊土地基2.1淤泥土與淤泥質(zhì)土(1)定義淤泥土孔隙比e>1.5,>l(Il>1.0)淤泥質(zhì)土孔隙比e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)(2)土性*高含水量=40~90%甚至>100%*高壓縮性a>0.5~3.0Mpa-1*高流變性:次固結(jié)量隨時間增加*低強度Cu<30kPa*低滲透性10-6~10-8cm/s,固結(jié)過程長2.2泥炭,泥炭質(zhì)土定義:泥炭e>1.5,>l(Il>1.0),有機含量30%泥炭質(zhì)土e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)有機含量10-30%土性*高含水量*高壓縮性,

快,不均勻*高流變性*低強度Cu<30kPa*高滲透性2.3填土,回填土雜填土:建筑垃圾，填埋，不均勻，不穩(wěn)定沖填土:細欠固結(jié)素填土：礫石，砂，粉土，粘性土2.4松砂Dr<0.33ore>0.85易液化，振陷2.5區(qū)域性土

濕陷性黃土：廣泛分布，大孔隙，高結(jié)構(gòu)強度膨脹土：蒙特石含量高

凍土：凍脹性三、地基處理方法分類4.2換土墊層法4.3夯實法4.4加密法4.5化學(xué)加固法原則：技術(shù)經(jīng)濟§4.2

換土墊層法1墊層法1.1材料(1)堆石,塊石,毛石,拋石擠淤(2)礫,中粗砂,振動壓實,防凍,防液化,加速固結(jié)(3)灰土,三合土(有一定膠結(jié))灰土2:8,3:7,土-粉土,粉質(zhì)粘土;三合土:灰土,灰渣及碎磚瓦(4)工業(yè)廢渣:粉煤灰,礦渣(5)素土:Ip=10~17,濕陷性黃土換除,分層墊入,壓實b回填土2墊層法的適用性(1)軟粘土和淤泥(2)濕陷性黃土(3)填土,一般粘性土承載力低3墊層設(shè)計(確定斷面的合理厚度與寬度)

人工持力層,因此要對軟弱下臥層驗算(1)持力層承載力pfa,確定材料及密度(2)深度設(shè)計一般要求>0.5m墊層的擴散和技術(shù)的要求

<3.0m工程量,經(jīng)濟性按承載力設(shè)計(與軟弱下臥層相似)b回填土Z+CZf(z+d)Bb+2ztg+230cm

便于壓實機械施工Bb+z側(cè)向擠壓(淤泥)=0~2.0b回填土B’=b+2ztgdz填zCZCDzbdbFbGFpztgbbpCDczCDz填gssgqss+=+=+=+-=2)(條形基礎(chǔ)墊層法規(guī)范要點一土墊層的承載力特征值土墊層的實際承載力較高素土墊層fa≥200kPa，灰土墊層fa≥300kPa，為安全計，一般（經(jīng)驗取值）素土墊層fa≤180kPa(無試驗資料時)灰土墊層fa≤250kPa(無試驗資料時)墊層法規(guī)范要點二λc＝ρd／ρdmax

其中ρd—控制干密度

ρdmax—輕型擊實試驗測得土的最大干密度對于細粒土ρdmax＝ηds／（1+ωopds）（η：粘土0.95，粉質(zhì)粘土0.96，粉土0.97）Z≤3mλc≥0.95Z＞3m超過3m部分λc≥0.97土（灰土）墊層的質(zhì)量要求錘重落距>10kg,100cm1~2t,3~4m10t～40t,落距6～40

m§4.3夯實法Heavytamping適用范圍：Sr＜60%的濕陷性黃土處理厚度：重夯法1～2m

強夯法3～6m(1)強夯機理:動態(tài)能量,波的傳播和固結(jié);(2)深層加密

M(KN),h(m),k=5~10.(3)適用于－礫、砂、非飽和粉土和粘性土降低壓縮性，提高強度1碾壓1.1振動平胎碾－礫石羊足碾－粘性土或粉土PneumatictiredrollerSheepsfootroller§4.4加密法平滑鼓型振動碾Vibrocompactionforsand振動平板碾－級配砂或者砂、礫和粘性土的混合土VibratingplateforhandoperationVibratingrollersproducehighcompactioninawell-gradedsandandinaclay,sandandgravelmixture1.2爆破振動引起液化，在爆炸和重力作用下振密到更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)適合于干凈的松砂、粉砂

Dr=0.5~0.6.加密有時效性2深層擠密法2.1擠密法種類(1)預(yù)制樁：楔形樁,混凝土,木,1.5~4.0m,=5~12o,很少用了(2)沉管擠密樁

(a)沉管:封口或者活瓣,打入,加料,拔出.振動,錘擊

(b)材料：土樁(原狀土粉,粉質(zhì)粘土再夯入);灰土樁,砂石樁;夯實水泥土樁，二灰樁(加粉煤灰)，柱錘沖擴法

(c)適用于填土,松砂,濕陷性黃土,一般粘性土Sr<60%.砂樁3振沖樁(起源于德國,我國于70年代引入)(1)設(shè)備,振沖器d=270~420mm,l=2~3m,G=8~20KN(2)原理:振動偏心輪旋轉(zhuǎn),振動加密,使顆粒移動沖:高壓水從中間穿過,土顆粒振浮液化固結(jié)(3)填料粗顆粒(粘細粒少);級配好;最大顆粒<50mm0~10最好10~2020~3030~50差>50不宜(4)適用于松砂,素填土,雜填土和一般粘性土,不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土振沖器深層擠密法小節(jié)施工方法：沉管，振沖等材料：砂石樁、夯實水泥土樁，灰土擠密樁，土樁，柱錘沖擴樁由這些擠密方法形成的樁與原地基土一起構(gòu)成復(fù)合地基擠密法規(guī)范要點1、在處理深度內(nèi)，分層取樣測定擠密土及孔內(nèi)填料的濕陷性及壓縮性；2、在現(xiàn)場進行靜載荷試驗或其他原位測試。擠密樁的適用范圍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，可處理地基的深度為5～15m。當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時，宜選用土擠密樁法。當(dāng)以提高地基土的承載力或增強其水穩(wěn)性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時，不宜選用灰土擠密樁法或土擠密樁法。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)準值：土樁擠密：不應(yīng)大于處理前的1.4倍且不大于180kPa灰土樁擠密：不應(yīng)大于處理前的2倍且不大于250kPa梅花形td正方形td4預(yù)壓固結(jié)法預(yù)壓原理，原位自重應(yīng)力cz，建筑物附加應(yīng)力z,預(yù)加壓力t=(1.2~1.5)z

變形te2epze1cz強度適用于飽和軟粘土（1）淤泥及淤泥質(zhì)土（2）沖填土（3）填海（湖）造田。超固結(jié)土正常固結(jié)具體應(yīng)用：（1）利用施加預(yù)壓荷載，使地基土排水固結(jié)強度增長來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，以減少過大沉降或工后沉降。基本條件：（1）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)時間

預(yù)壓方法（1）堆載預(yù)壓（2）降水預(yù)壓增加有效應(yīng)力（3）真空預(yù)壓密封層基坑降水預(yù)固結(jié)設(shè)計坑底坑底降水深度D坑底降水線板樁’z降水預(yù)壓z’-u真空預(yù)壓排水砂墊層袋裝砂井(或塑料排水帶)出膜口加密法小節(jié)淺層：碾壓深層：爆破、強夯預(yù)制混凝土樁，沉管，振沖等預(yù)壓固結(jié)由深層擠密形成樁體與地基土構(gòu)成復(fù)合地基§4.5

化學(xué)加固將化學(xué)漿液（水泥漿、水玻璃等）注入或摻入土層來加固地基

有多種方法，常用有如下幾類：

一.灌漿法 二.高壓旋噴注漿法 三.深度攪拌法第一種是注入土體孔隙,后二種是摻入土中.1.水泥或粘土水泥灌漿一、灌漿法方法：成孔后注漿，或?qū)⒆{管擊入土層注漿，工藝有多種，不詳述.

只能注入粗粒土層或基巖裂縫，主要作用是形成防滲帷幕（因粗粒土承載力一般不低）。用高壓劈裂灌漿，可加固軟土層（細粒）?？晒鄺l件： Dp/d=2~3（略大于1不行，會有群粒阻塞）Dp

—孔隙直徑，d—漿料直徑又由統(tǒng)計：

Dp=ee

D

D—粒徑；ee—

有效孔隙比，對砂礫約為0.2

另外要有好的流動性，還不能很快沉淀析水，水泥漿還有初凝時間（2～4小時）取D15、d85，有可灌比：2.其它化學(xué)材料灌漿

有多種，好的漿液：

1）可灌性高；2）可控制凝固時間；

3）強度高；4）耐久性；5）無毒、無污染多用硅酸鹽類（水玻璃），價格低，滲入性較好，無毒10%~15%的硅酸鈉+2.5%氯化鈉單液法膠結(jié)慢，擴散范圍大，但一般強度低單液硅化法堿液加固法單液法：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二、高壓旋噴注漿法高壓噴射，破壞土體，使?jié){土混合。三種方法：單管法：僅噴漿、旋轉(zhuǎn)、提升；樁徑0.5～0.8m2）雙管法：同心管，外氣內(nèi)漿；樁徑1～2m3）三管法：氣、水、漿；樁徑更大施工順序：樁復(fù)合地基計算：大體同前三、深層攪拌法用水泥漿，亦可用石灰粉末（>12%后效果不再增大）。用于飽和粘土?！?.5

托換、糾偏簡介托換：既有建筑，當(dāng)原設(shè)計不當(dāng)或要加層、或其他原因，對其地基進行處理或?qū)ζ浠A(chǔ)進行加固。由托換定義知，“糾偏”屬于托換，所以題目應(yīng)僅稱托換。托換分類：補救性托換：地基、基礎(chǔ)出現(xiàn)問題后的處理2)預(yù)防性托換：擬建地下工程（地下隧道、基坑）會影響既有建筑時，對后者采取的地基基礎(chǔ)加固措施3)維持性托換：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 降時進行處理早期應(yīng)用實例：

英國Winchester大教堂，建成后持續(xù)沉降了900年，因持力層軟（泥炭、粉土）。本世紀初，潛水工在水下挖除軟土，用混凝土包填實來托換。至今在教堂里有關(guān)于托換的紀念碑。目前托換工程很多，因地下工程多，擴建加層工程在增多。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。托換方法簡介：基礎(chǔ)加寬托換：坑式托換：基礎(chǔ)旁挖坑，再挖至基礎(chǔ)下（僅一小段，例如1m，要跳槽挖），之后澆混凝土到距基底80mm左右，養(yǎng)護一天，將空隙用1:1水泥砂漿塞實。樁式托換：條基下分小段挖開做樁，筏板開洞后做樁，做樁方法有多種，