北京工業(yè)大學研究生地基處理課件.pptVIP

1、建筑地基處理技術規(guī)范,第四章 地基處理,（3）,北京工業(yè)大學建筑工程學院 張 欽 喜 2013年2月,重 要 性,1、由于高層建筑的大量興建，荷載加大，原來不需處理 的地基，現(xiàn)在需要處理，其次，城區(qū)的擴大，原來的魚塘、農(nóng) 田，地基處理應用的越來越多，越來越廣泛.如北京，燕郊.,2、注冊巖土工程師考試: 執(zhí)業(yè)資格考試 勘察、淺基礎、深基礎、地基處理、抗震、特種巖土、 岸坡、工程經(jīng)濟共10個方面。,3、一些新技術,其作用機理和計算方法并不完善,有待進一步 深入研究,如CFG樁的沉降計算, CFG樁復合地基的承載力， 碎石樁與CFG樁復合以后的計算，長短樁復合地基.,4、絕大多數(shù)同學在大學階段沒有學

2、習過這門課程,課程：注冊土木工程師專業(yè)考試課程 第一章巖土工程勘察 第二章巖土工程設計基本原則 第三章淺基礎 第四章深基礎 第五章地基處理 第六章土工結構與邊坡防護 第七章基坑工程與地下工程 第八章特殊條件下的巖土工程 第九章地震工程 第十章巖土工程檢測與監(jiān)測,幾個例子,75米跨度*300米,遷安煤棚,1、,2、,焦 作輪胎車間,3、,河南漯河高層住宅(30層),4、,曹妃甸 首鋼新址,5、,巖石,貴州 鋼廠,70米,6、,通州文化中心,7、,青島雨潤項目,8、,結構抗浮,主要參考書,1、建筑地基處理技術規(guī)范 JGJ79-2002 2、閻明禮 地基處理技術 環(huán)境科學出版社 1996 3、閻明禮

3、等 CFG樁復合地基技術及工程實 踐 水利水電出版社 2001 4、曾國熙等 地基處理手冊 建工出版社 5、于海峰等 注冊巖土工程師模擬考試題集 吉林大學出版社,授課形式,8次課，32課時，2學分，主要內(nèi)容： 1、換填法 2、堆載預壓法 3、復合地基法 4、CFG樁法 5、散體樁法 6、水泥土樁法 7、其他,學習方式：,1、課堂講授 2、自學 3、現(xiàn)場參觀,考核方式： 1、寫小論文，做ppt，講 2、做一個設計,0 緒 論,一、地基處理(ground treatment) 為提高地基承載力,改善其變形性質或滲透性質而采取的人工處理地基的方法. 二、地基處理的目的 改善土的工程性質，達到滿足建筑

4、物對地基承 載力和變形的要求目的。即處理后達到： 1、p f 2、s s,三、地基處理的原則 1、安全適用，技術先進，經(jīng)濟合理，確保質量， 保護環(huán)境 2、因地制宜，就地取材，保護環(huán)境，節(jié)約資源,地基處理設計程序,地區(qū)性經(jīng)驗,施工方案,四、地基處理的主要方法 1、換填法 2、密實法： 排水密實法：真空預壓法、砂井法 堆載密實法：堆載預壓法 樁體擠密法：夯擴樁、柱錘夯擴樁、復合載體樁 3、動力固結法：首鋼新址河北唐山曹妃店，幾十平方 公里的面積全部強夯一遍 4、復合地基法：碎石樁、灰土樁、水泥土樁、 渣土樁、CFG樁. 5、加筋法 6、化學加固法 7、污染土的治理,五、地基處理技術的發(fā)展,每2年開

5、一次全國性地基處理學術會議，出版 論文集，有專門的 地基處理 雜志 。 06年 第 9屆 太原（太原理工大學） 08年 第10屆 南京（東南大學） 10年 第11屆 海南 （海南大學） 12年 第12屆,中國土木工程學會 土力學與巖土工程學會 地基處理 學術 委員會,巖土工程近10年發(fā)展成熟的技術統(tǒng)計,1、灌注樁后壓漿技術 2、長螺旋水下壓灌混凝土（后插籠）成樁技術 3、CFG樁技術 4、夯實水泥土樁技術 5、真空預壓法加固軟基技術 6、強夯置換技術 7、爆破擠淤法技術 （待續(xù)）,六、其他基礎知識 1、荷載取值：標準組合（地基承載力 ）、基本組合（基礎構件）、 準永久組合（地基變形 ） 2、承

6、載力：地基承載力特征值、深寬修正后的地基承載力特征值 (深度修正系數(shù)為1，寬度修正系數(shù)為0) 基底壓力計算、承載力計算 3、變形 沉降量 沉降差 傾斜 局部傾斜,標準組合,準永久組合,基本組合,1、換土墊層法（cushion）,1、換土墊層法（cushion）,B,Z,挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。,適用條件: (1) 淺層處理 (2) 局部處理 (3) 處理深度3米以內(nèi),作用: (1) 置換后承載力提高 (2) 擴散作用 (3) 減小變形 (4) 當墊層的k較大時,加速下臥軟弱土的排水固結,根據(jù)應力變形規(guī)律: (1) 1b內(nèi)的

7、變形占總沉降的50%以上; (2) 1b處的應力衰減50%以上; 處理的重點是1b內(nèi)的軟弱土.,一、材料與作用 材料：中砂、粗砂、礫石、碎石、卵石、礦渣、灰土、素土，以中砂、粗砂應用最廣。 作用：提高承載力，減小對下臥層的附加壓力，排水加速固結，減小沉降，防止凍脹 適用性：適用于淺層軟弱地基和不均勻地基 二、設計寬度、厚度 1、由墊層材料確定f (規(guī)范) 2、假定厚度（一般不大于3米） 3、確定底寬 4、驗算下臥層的承載力,滿足下式要求：,（處理后的地基，進行承載力的深、寬修正時，寬度修正系數(shù) 取0，深度修正系數(shù) 取1）,Z 不宜小于0.5米，也不宜大于3米 B b+ 2 Z tan,擴散角,

8、0.25,=0.5,砂、碎石、礦渣,粉質粘土、粉煤灰,灰土,20,23,6,30,28,28,z/b,換填材料,注：1、當z/b0.25時，除灰土仍取=28外，其余均取=0 2、當z/b=0.250.50時，內(nèi)插,墊層的承載力,三、變形驗算,1、s=s1+s2 s1墊層本身壓縮量 s2下臥層的壓縮量,2、在墊層滿足設計厚度、寬度、壓實質量要求時 ，可不計s1 對變形要求嚴或墊層厚度大時，應計入 s1,3、當墊層頂面超出原地面標高或墊層材料重度大于天然土層重度時，應考 慮其附加的荷載對沉降的影響。,4、 對墊層下存在軟弱下臥層的建筑，應考慮鄰近基礎對軟弱下臥層頂面 應力疊加的影響。,四、施工 材

9、料選擇：通常以級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂和礫砂為好，含泥量不大于3% 施工：分層夯實、分層碾壓，要求控制壓實系數(shù) 或夯填度,打夯機,蛙式打夯機,蛙式打夯機,壓實機,五、檢測 1、壓實質量檢查 壓實系數(shù)，或其他間接的方法，如標貫，靜力觸探、輕型貫入 試驗等 2、承載力： 現(xiàn)場靜載荷試驗 例題：,2 堆載預壓法,一、原理與適用條件,堆載預壓法是利用地基排水固結的特性，通過施加預壓荷載，并增設各種排水條件（砂井和排水墊層等排水體），以加速飽和軟黏土排水固結的發(fā)展，提高承載力、減小變形的一種地基處理方法。 原理：如下圖所示,e,固結壓力p,f,p,能否取得良好的預壓效果取決于： 1、預壓荷載的大小

10、 2、排水邊界條件 3、預壓荷載的作用時間,控制地基強度與地基承載力的增長速率始終大于施 工荷載的增長速率,以滿足地基強度和穩(wěn)定的要求. 如一個地方原本只可筑4、5米高壩的地基，采用在2年的時間內(nèi)分級加荷的方式，最終修到了17.5米高的壩。,要做到： 1、足夠的預壓荷載（堆載預壓、自重預壓、真空預 壓、降水預壓） 2、提供好的排水條件，減小滲徑（固結所需時間與滲 徑的平方成正比） 在地基中設置各種類型的排水體，如豎向排水砂井、袋裝砂井、塑料排水帶，水平向排水墊層等。,H=20M 達固結度80 %所需要的時間為: 9年,H=10M 達固結度80 %所需要的時間為: 2.25年,H=4M 達固結度

11、80 %所需要的時間為: 0.36年,H,適用土質: 淤泥、淤泥質土及其他飽和軟黏土。 泥炭土和透水性很小的流塑狀態(tài)的飽和超軟弱土，應慎用。因其在很小何在下即產(chǎn)生較大的蠕變（次固結），而砂井排水固結僅對主固結有效,二、砂井固結理論,梅花形布井：de=1.05L 正方形布井：de=1.13L,砂井固結理論的發(fā)展：,早在30年代，Rendulic(1935),Carrilo(1942),Barron(1940,1942)等人就開始對這個問題進行研究。,1948年，Barron提出了等應變和自由應變兩種極端情況下，不考慮井阻和涂抹作用的理想井 和 等應變條件下，考慮井阻和涂抹作用的非理想井 的固結理

12、論，成為經(jīng)典的砂井固結理論。,由橫截面積相等的條件得出：,吉國洋（Yoshikumi,1974）和Hansbo于1981年又提出了考慮井阻和涂抹作用的新的非理想井固結理論,謝康和（1987）在總結前人研究成果的基礎上指出： 1、巴龍的非理想井固結理論、吉國洋的精確解，與工程實際相比偏于保守； 2、 Hansbo的是近似解，吉國洋的精確解不便于應用 于是又提出了新的非理想井固結理論 下面簡述之,p0,r,z,kh,kv,ks,kw,H,re,rs,rw,基本假定： 1、等應變條件成立 2、徑向流和豎向流分開單獨考慮，考慮豎向流時按太沙基一維固結理論求解，考慮徑向流時，令kv=0.然后按Carrl

13、io定理進行偶合。 3、除k外，井料和涂抹區(qū)內(nèi)的性質均和天然地基相同。 4、荷載一次驟然施加 5、井內(nèi)的孔壓沿徑向的變化很小，這種變化不予考慮。 6、從四周流入砂井的水量等于砂井向上流出的水量,最后解得：,涂抹因子，其中S涂抹比：,與井徑比n有關的函數(shù),井阻因子,上式: 1、令G=0，J=0(S=1)既轉化為理想井； 2、 G=0，轉化為無井阻情況； 3、 J=0(S=1)既轉化為不考慮涂抹作用； 4、 令z=0,為不考慮豎向排水情況； 5、令r=0,為無砂井的一維固結情況；,三、一級或多級等速加荷情況下平均固結度的計算,Time(d),Load(kPa),Ti-1,Ti,Tn,t,Tn-1,

14、If Ti-1tTi then Ti=t,四、砂井未貫穿軟土層情況的固結度,H1,H2,規(guī)范與例題,3 復合地基法,一、定義 通過在地基中設置豎向增強體（樁），使樁和樁間土 共同承擔上部結構荷載，這樣的地基處理方法，統(tǒng)稱 為復合地基法。,（composite subgrade / composite foundation）,褥墊層,復合地基,樁基礎,形成復合地基的必要條件： 中等粘結強度、高粘結強度樁要有褥墊層； 散體材料樁因為本身的壓縮變形大，也可不 要墊層,二、幾個重要的參數(shù) 1、（面積）置換率m,m= Ap / A,m與樁徑、樁距有關，也與布樁方式有關。,2、 樁土應力比 n,n= p/

15、 s,n 與樁-土相對剛度、褥墊層厚度、 荷載水平等有關,p,s,3、荷載分擔比,p=Pp/P,S=PS/P,p + S =1,相互關系：,p=mn/1+m(n-1) s=(1-m)/1+m(n-1),n=(1-m) p /(s m),與置換率、樁土應力比有關，也與樁長有關,m=0.05,n=40時， p=67.8%,4、復合地基的承載力,Afspk= Apfpk+ (A-Ap)fsk,fspk= mfpk+ (1-m) fsk,Ap,A,力的平衡,fspk= mRk/Ap+ (1-m) fsk,5、復合地基的變形,S=S1+S2,Zn,Es,Es,三、分類,1、按強度 高粘結強度樁-CFG樁

16、、素砼樁 中等粘結強度樁-各類水泥土樁、灰土樁 無粘結強度樁-砂樁、碎石樁、渣土樁,2、按剛度 剛性樁-CFG樁、素砼樁 半剛性樁-各類水泥土樁、灰土樁 柔性樁-砂樁、碎石樁、渣土樁,3、按材料+工藝分 1、碎石樁 振沖碎石樁、干振碎石樁、振動沉管碎石樁、強夯置換碎石樁 2、水泥土樁 深層攪拌水泥土樁（干、濕）、旋噴水泥土樁、夯實水泥土樁 3、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）(素混凝土樁) 4、渣土樁 5、灰土樁 .,多種樁型的組合,（多元復合地基）,1、置換作用（樁體效應）強度高、剛度大的樁 越明顯 2、擠密、振密效應 3、排水作用 4、減載作用-樁體采用比重較小的材料時 5、樁對土的約束作用,四

17、、復合地基效應,、,4、CFG樁法,一、概述 水泥（Cement）、粉煤灰(Fly-ash)、碎石(Gravel)樁， 是以碎石為骨料，以粉煤灰和水泥為粘結劑，形成的 一種高粘結強度樁，簡稱CFG樁。 二、材料及基本性狀 1、材料 碎石-粗骨料，3-5cm，是骨干材料 石屑-細骨料，2-5mm，使混合料級配良好，增加樁體強度 粉煤灰-細骨料+低標號水泥的作用，可使樁具有明 顯的后期強度 水泥-膠結料,2、配比振動沉管法,石屑率 =G1/（G2+ G1） G1 單方混合料石屑用量，kg G2 單方混合料碎石用量，kg 取0.25-0.33為合理用量,樁體強度 R28=0.366Rc (C / W

18、-0.071) Rc-水泥標號（MPa） C-單方混合料水泥用量，kg W-單方混合料用水量，kg,b,b,碎石 + 石屑 + 粉煤灰 + 水泥,塌落度34cm,3、配比長螺旋成孔壓灌砼工藝,卵石（或碎石 ）+ 砂 + III級或III級以上粉煤灰 + 水泥,必要時加泵送劑,塌落度1822cm,要考慮可泵性,4、養(yǎng)護條件：試驗證明，CFG樁體處在地下濕度的環(huán)境，后期強度增長較大，可用做安全儲備。,5、樁體應力應變特征：應力-應變關系受圍壓影響甚 小，是一種高強度高剛度的材料,a,1-3,1-3,a,CFG,土樣,三、CFG樁的工作性狀,1、樁土荷載分擔比 荷載小時， s p ；隨荷載增大， s

19、 減小，p增大； p與置換率、樁土應力比有關； s =p=0.5時的荷載記為Pk， Pk隨樁長的加大而降低。,2、褥墊層的作用 1、保證樁土共同分擔荷載 2、調整樁土荷載分擔比 3、減小基礎底面的應力集中 4、調整樁土水平荷載的分擔比,褥墊厚度可以調整樁土荷載分擔比,結論：荷載一定時，褥墊厚度越厚，土承擔的荷載越多。荷載水平越高，樁承擔的荷載占總荷載越大。,3、復合地基變形 S=S1+S2+S3 S1 刺入變形（向上刺入變形+向下刺入變形） S2 下臥層的壓縮變形 S3 墊層的壓縮變形，一般忽略,4、CFG樁復合地基的特點 1）、承載力提高幅度大，可調性強； 2）、適應范圍廣（非軟弱土）； 3

20、）、剛性樁的性狀明顯； 4）、樁體的排水作用； 5）、變形小,華亭嘉園 35層 由 200 提高到550 實測s=3-4cm 望京高校住宅樓1-4# 25F/2B 由200提高到400 實測s=3-4cm 世紀風景G1 18F/3B 由 280 提高到600 計算s=36mm,四、 CFG樁的設計,設計要求: 承載力滿足要求,即 fspk f 變形滿足要求, s s,1、承載力 fspk = mRk / Ap + (1-m)fsk,2、沉降 s=s1+s2 = p0(zii-zi-1i-1)/Espi+ p0(zi i-zi-1 i-1)/Esi,1,m,m+1,n,設計參數(shù)： 樁徑：d 樁距

21、：Sa (3d5d) 樁長：L 置換率：m 復合地基承載力fspk 樁體強度設計：R28 驗算變形：Ss,一般步驟,1、選定樁徑、樁長 2、確定單樁承載力設計值 Rk=u qsikLi + qpAp/2 3 、確定置換率,m=,fspk- fsk,Rk,Ap,fsk,4、確定樁距，布樁 5、樁體強度設計 R283,Rk,Ap,6、配比設計 7、沉降驗算 ESP = ES, 其中= fspk / fsk,8、褥墊層設計：150300mm厚，樁徑大或樁距大時取高值。 宜采用中砂、粗砂、級配砂石、碎石；粒徑宜為8-20mm。最大粒徑不宜大于30mm。 不宜用卵石（因其咬合力差，墊層厚度不易保證均勻）

22、,五、 CFG樁的施工,一、成孔 1、振動沉管 2、長螺旋干成孔（水上） 3、長螺旋成孔壓灌混凝土（水上、水下）,二、工序 1、振動沉管：就位-沉管-邊投料、邊振動提管（控制提管速度）-成樁 2、長螺旋干成孔（水上）：就位-鉆孔-下導管-澆注混合料-成樁 3、長螺旋成孔壓灌混凝土（水上、水下）： 就位-鉆孔-鉆桿內(nèi)壓灌混合料、提鉆-成樁,三、質量保證措施,1、控制拔管速度或控制提鉆速度 2、合理布樁：樁距（3-5）d 3、打樁順序（有擠土效應的沉管工藝時）： 連續(xù)打 1 2 3 4 5 6 7 . 跳打 1 2 3 4 5 6 7 . 4、合理控制塌落度 壓灌時18 - 22cm 5、設置保護

23、樁長 50 cm 以上 6、褥墊層鋪設 15 30cm,四、試驗及驗收,1、28天后進行單樁或多樁復合地基靜載荷試驗（0.5-1%, 且每個單體建筑不少于3個）； 2、抽取一定比例（10%）進行樁身完整性檢測（小應變）。,試驗要點：,1、承壓板面積必須與單樁或實際樁數(shù)所承擔的處理面積相等.,2、最大加載壓力不小于設計承載力的2倍，分8-10級施加.,3、試驗終止條件：,4、承載力的確定：,1、沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起； 2、累計沉降0.06B 3、最大壓力已大于設計要求壓力值的2倍。,1、突變型：若Pu2Pcr,取Pcr；若Pu2Pcr,取0.5Pu。 2、緩變型： 以

24、卵石、圓礫、密實中粗砂為主的地基，取s=0.008B對應的壓力； 以粘性土、粉土為主的地基，取s=0.01B對應的壓力；,工程實例,極差: 320-250=70 均值: (320+250+250)=273.3 700.3*273.3=82 fspk=273.3,多元復合地基,通過改變?nèi)靿|層的厚度調整樁的作用的發(fā)揮,例題,基礎底面35米*30米，p=515kPa，d=7米，dw=2.6米，fcu=25MPa,樁徑400mm,樁長11米，褥墊層200mm,0,10,18,25,1 r=18.9, fak=140,2 r=19, fak=170,3 r=20.6, fak=240,qs=48, qp

25、=640,qs=65, qp=900,qs=70, qp=1200,確定： 1 單樁承載力 2 復合地基承載力 3 置換率 4 樁數(shù),5、散體材料樁復合地基,5.1、概述 一、散體材料樁的定義 由碎石、砂、渣土等散體材料構成的樁。進一步可分為碎石樁、砂樁、渣土樁。 優(yōu)點：1、可就地取材甚至可消納工業(yè)和生活垃圾 2、不用三材，造價低。,二、分類-根據(jù)材料和工藝細分 1、碎石樁 （1）振沖碎石樁 （2）干振碎石樁 （3）沉管碎石樁 （4）強夯置換碎石樁 （5）射水成孔袋裝碎石樁 2、砂 樁 （1）振動成樁 （2）沖擊成樁 3、渣土樁 （1）鉆孔夯實法 （2）振動沉管法 （3）長錘夯擊法,5.2 散

26、體材料樁的加固機理,一、振沖碎石樁的加固機理 振動水沖法（vibro-flotation,簡稱振沖法）是由德 國于30年代提出的方法，起初用于處理松散砂土地基， 50年代末、60年代初開始用于加固粘土和粉質粘土。 我國始于1977年。 1、對砂土的加固機理 （1）增加密實度 （2）提供排水通道 （3）預振效應 2、對粘土的加固機理 （1）置換作用 （2）排水固結作用通道,二、干振碎石樁的加固機理 用于處理地下水位以上的松散粘性土、雜填土及濕陷性黃土。加固機理與前者有同、有異。 （1）擠密和振密作用 （2）置換作用 （3）墊層作用 三、渣土樁的加固機理 1、 多采用垂直振動法或垂直夯擊法成樁，故

27、樁體密實，承載力高，擠密效果顯著，復合地基承載力提高幅度大； 2、用鉆孔夯實法時，夯錘重達幾噸，單位面積的能量超過強夯，且分段填料，在深層夯擊，樁體強度高，單樁承載力標準值可達300-400 kN,復合地基承載力可達300 kPa以上。 四、強夯置換加固機理 形成直徑大于夯錘直徑的碎石樁柱。,5.3 散體材料樁的工作特性,1、樁土應力比： 通常在2-6之間 2、荷載傳遞： （1）樁頂應力最大，1d內(nèi)衰減迅速，4d以下應力很??； （2）復合地基應力衰減與荷載水平和基礎尺寸有關，荷載水平越高、b 越大，衰減越慢； 3、單樁的承載力與樁受到的側面約束密切相關，側向約束越強，樁的承載力越大。 4、護樁

28、的作用：基礎底面以外布置護樁，可提高對樁的約束，提高承載力，減小變形。 5、因主要靠擠密振密作用，在m 一定時，小樁徑，密樁距有利,5.4 設計計算,一、振沖碎石樁的設計計算 1、間距：根據(jù)荷載大小、土層條件和振沖器功率確定 30kw 1.3 2.0 m 55kw 1.4 2.5 m 75kw 1.5 3.0 m 荷載大或對粘性土取小值，荷載小或對砂土取大值 2、樁體材料：含泥量不大于5%的碎石、卵石、礦渣或其他性能穩(wěn)定的硬質材料。 30kw 20 80 m m 55kw 30 100 m m 75kw 40 150 m m 3、直徑：按每根樁的用料量計算平均直徑。,4、復合地基承載力：根據(jù)復

29、合地基荷載試驗確定，或 fspk = mfpk+ (1-m)fsk fspk = 1+m(n-1) fsk= fsk n- 24 原土強度高取大值，反之取小值,5、復合地基變形 Esp = 1+m(n-1) Es n-粘性土 2 4 ；砂土 、粉土 1.5 3 6、褥墊層：頂部設置 300 500 mm 厚的碎石墊層。,2,3,4,0.15,0.20,0.25,m,n,1.15,1.20,1.25,1.30,1.40,1.50,1.45,1.60,1.75,指用振動沉管、錘擊沉管、沖擊成孔等擠土工藝造孔，內(nèi)填 碎石、砂或砂石料所成的樁，因此有碎石樁、砂樁或砂石樁 ，主要靠擠密和振密起作用。 1

30、、直徑：300 500，主要取決于成孔設備。 2、間距：應通過現(xiàn)場試驗確定 對砂土、粉土 不宜大于 4.5d 對粘性土 不宜大于 3.0d 初步設計時可按以下公式： (1) 砂土、粉土 等邊三角形布樁 正方形布樁,二、砂石樁的設計計算,其中:,(2) 粘性土 等邊三角形布樁 正方形布樁,5、材料： 碎石、卵石、礫石、礫砂、粗砂、中砂或石屑，含泥量不大于5%，Dmax不大于50mm 6、褥墊層：頂部設置 300 500 mm 厚的碎石墊層。,3、樁長 4、承載力,三、其他,適用范圍,適用范圍,樁型,振沖碎石樁,干振碎石樁,渣土樁,砂土、粉土、粉質黏土、雜填土、素填土,非飽和的黏土、粉質黏土、粉土

31、，非飽和的雜填土， II 級以上的濕陷性黃土,強夯置換碎石樁,淤泥、淤泥質土，高飽和度的粉土和粘性土,加固范圍,砂石樁,大于基底范圍： 基礎外緣擴大1 3排，對可液化地基基礎外緣擴大寬度不小于可液化土層厚度的1/2，且不小于5 米,振沖法,大于基底范圍： 多層和高層：基礎外緣擴大1 2排 對可液化地基基礎外緣擴大寬度不小于可液化土層厚度的1/2,加 固 范 圍,樁長： 能到達硬層的盡量到達硬層； 滿足變形控制要求； 液化土滿足液化處理要求； 樁長不小于4米。,例題1,某粘性土地基用振沖碎石樁法處理，d=0.8m, 正方形滿堂布樁，fsk=120, Es=5MPa, n=4, fspk=220,

32、 求：m, s, Esp. ( 0.278, 1.34m, 9.17),例題2,某砂土地基采用振沖樁處理，正方形布樁，d=0.6, s=1.8, 不考慮成樁時的振動下沉密實作用，fsk=120, e=0.85, emax=0.89, emin=0.63, 求： 1、天然狀態(tài)下的Dr 2、處理后的Dr 3、若處理后的fsk=180，fpk=350, 問fspk=? 4、要使處理后的Dr=0.9，問s=?,一、概述,6、灰土擠密樁法和土擠密樁法,1、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。處理深度515米。,處理濕陷性為主要目的時，宜選用土擠密樁法 以提高承載力或增強其水穩(wěn)定性為

33、主要目的時，宜選用灰土擠密樁法 當土的含水量大于24%，或飽和度大于65%時，不宜用此類方法，因此時擠密效果差。,2、施工,沉管（錘擊、振動）成孔 H=0.5-0.7米 沖擊成孔 H=1.2-1.5米,設計樁頂以上預留覆蓋土層厚度H應滿足,成孔時，地基土宜接近最優(yōu)含水量（wp），當土的含水量低于12%時，宜對擬處理范圍內(nèi)的土層進行增濕，加水量按下式估算：,K為損耗系數(shù),取1.051.10 應于處理前45天,將需要增濕的水通過一定數(shù)量和一定深度的滲水孔,均勻的浸入擬處理范圍內(nèi)的土層中。,二、設計,1、成孔直徑：d=300-450mm 2、樁距：S=（22.5）d，或按下式估算：,樁間土的平均擠密

34、系數(shù)：,對重要工程，不宜小于0.93 對一般工程，不應小于0.90,3、樁頂標高以上設置300500mm的2：8灰土墊層，壓實系數(shù)不小于0.95 4、承載力由試驗確定 對灰土擠密樁復合地基，不宜大于處理前的2倍，并不宜大于250kPa; 對土擠密樁復合地基，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180kPa; 5、處理面積大于基底面積： 滿堂布樁時，處理土層厚度的1/2，且2米 對于局部處理時： 非自重濕陷性黃土、素填土、雜填土： 0.25b,且0.5米 自重濕陷性黃土 0.75b, 且1米,6、樁體的夯實質量宜用平均壓實系數(shù)控制。 當孔內(nèi)用灰土或素土分層回填、分層夯實時，平均壓實系數(shù)均不應小于

35、0.96 消石灰與土的體積配合比，宜為2：8或 3：7,例題,某濕陷性黃土場地，長50米，寬30米，濕陷性土層厚度12 米，采用土擠密樁法處理，等邊三角形布樁，d=0.4米，要 求平均擠密系數(shù)不小于0.93，場地土天然含水量10%，最優(yōu) 含水量為18%，天然重度為1.63t/m3，最大干密度1.86t/m3， 按規(guī)范確定： 1、S 2、擠密后樁間土的平均干密度不宜小于 3、n 4、Q,一、概述,7、水泥土樁復合地基,1、定義：泛指用機械或人工將土與水泥或水泥系材料混合所形成的圓柱形水泥土柱體。 水泥系材料： 日本：水泥+火山灰質材料和無機化合物。 我國：水泥與廢石膏和活性廢渣按不同比例配制的各

36、種固化劑,水泥土樁按施工方法可分為：,a、深層攪拌水泥土樁 b、旋噴樁 c、夯實水泥土樁 d、攪噴樁,2、發(fā)展,a、深層攪拌水泥土樁的發(fā)展 單軸、雙軸、多軸，日本8軸 干法、濕法 應用： 豎向承載復合地基的樁 止水帷幕 重力式擋土結構（基坑支護） 被動區(qū)加固 大體積水泥穩(wěn)定土,b、旋噴樁的發(fā)展 旋噴、擺噴、定噴 單管、雙重管、三重管,加固體可以為： 柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀,單管：高壓水泥漿液 雙管：同軸噴射高壓水泥漿液+空氣,三管：同軸噴射高壓水+空氣 +水泥漿液,土質,粘性土,砂土,砂礫,N,0-5 6-10 11-12,1 0.80.2 0.6,單,三,雙,2 1.50.2 1.0,1.

37、5 1.20.2 0.8,0-10 11-20 21-30,20-30,1.4 1.20.2 1.0,1.0 0.80.2 0.6,2.0 1.50.2 1.0,1.20.2,1.00.2,0.60.2,c、夯實水泥土樁的發(fā)展 90年代 建研院地基所開發(fā),3、工程應用情況 地基加固、基坑工程（支護、止水帷幕、被動區(qū)加固、SMW樁等）、水利工程、既有建筑物的加固等，十分廣泛。 建材地質何世鳴新技術：長螺旋引孔攪拌旋噴樁,二、水泥土樁的作用機理,對不同的土質有不同的機理： 1、在砂性土中：類似于水泥砂漿，此時具有很高的強度、固化時間短。 2、粘性土：機理復雜，固化時間長，過程慢。,水泥土的固化機理

38、： 1、水泥的水解和水化反應 2、離子交換團?；饔?3、凝硬反應,三、樁體的物理力學性質,1、樁體材料 固化劑- 水泥：一般425#普硅，是主固化材料 或水泥系材料：用于采用水泥固化效果不好的特殊環(huán)境，如腐植土、孔隙水中CaO、OH濃度較小的土.,土（占水泥土總重的80%以上）： 深攪和旋噴：原土 夯實：原土或新土,2、樁體的物理力學性質,主要有：qu、E0、抗剪強度、抗拉強度、密度、k,（1）、 qu 取決于以下因素 a 混合料種類 b 固化劑摻量 c 齡期 d 土的含水量 e 土的滲透系數(shù) f 施工工藝,（2）樁體的模量 （3）抗剪強度 （4）抗拉強度 （5）密度 （6）滲透系數(shù) （7）

39、抗凍性 （8）應力-應變關系,2、水泥土的工程性質 通過攪拌后形成的水泥土體，其主要物理力學性質如下： (1)重度：一般摻入量的水泥土其重度比原地基土增大0.53左右，相差甚小。,(2)含水量：隨水泥摻入量增大含水量降低，約降低0.57。,水泥土的無側限抗壓強度隨土樣含水量的降低而增大，當土的含水量從157降低到47時，無側限抗壓強度則從260kPa增加到2320kPa。一般土樣含水量每降低10，則強度可增加1050。,(3)滲透系數(shù)：隨水泥摻合量的增大滲透系數(shù)一般降低1個數(shù)量級，約為10-7108cm/s。,(4)無側限抗壓強度：它與地基土的性質、固化劑的種類及摻入量有關，一般qu=1000

40、5000kPa；原地基土強度較高者可qu50009000kPa，；有機質含量較高的土qu3001000kPa。,不同養(yǎng)護條件下水泥土強度,(5)抗拉強度：當qu1000一2000kPa時，其抗拉強度ft(0.10.2) qu；當qu =(20004000)kPa時，ft(0.0080.15) qu。 (6)變形模量E50：當垂直應力達到50無側限抗壓強度時，水泥土的應力與應變的比值。 對于淤泥質粘土E50(120150) qu；對于含砂粒土量在(1015)的性土E50(400600) qu。 (7)抗剪強度 約為： ,內(nèi)摩擦角 200300。,(8)泊松比：根據(jù)室內(nèi)試驗結果，泊松比 0.30.

41、45。,1、夯實水泥土樁:水位以上,10米以內(nèi)(洛陽鏟6米內(nèi)) a 布樁范圍：只在基底內(nèi)布 b 樁徑、樁距：300-600，s=（2-4）d c 樁長：相對硬層、沉降兩方面 d 復合地基承載力： e 沉降計算： f 褥墊層：100-300mm, Dmax 20mm,四、設計計算,2、水泥土攪拌樁：主要是確定 m 和 L a 布樁范圍：只在基底內(nèi)布，獨立承臺下3根 b 樁徑、樁距：500，s=（2-3）d c 樁長：相對硬層、沉降兩方面 濕法20米內(nèi)，干法15米內(nèi) d 復合地基承載力： e 沉降計算： f 褥墊層：豎向承載時200-300mm, Dmax20mm,水泥摻量： 1、塊狀加固 712

42、% 2、其他：12-20%（多用15%），水灰比0.45-0.55,單樁容許承載力,及 式中 單樁容許承載力(kN)； 水泥土90d齡期的抗壓強度平均值(kPa)； 樁的截面積(m2) 樁身強度折減系數(shù)，可取0.30.4； 樁的周長(m)； 樁周第i層土的容許摩阻力。對淤泥可取58kPa； 對淤泥質土可取812kPa；對粘性土可取1215kPa； 樁周第i層土的厚度(m)； 樁端天然地基土的承載力(kPa)； 樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.40.6。,復合地基承載力,式中 復合地基容許承載力(kPa)； 樁間天然地基土容許承載力(kPa)； 樁土面積置換率； 樁間土承載力折減系數(shù)。當

43、樁端為軟土時， 可取0.51.0；當樁端為硬土時，可取0.10.4。,3、旋噴樁 a 布樁范圍：只在基底內(nèi)布，獨立柱基下不少 于4根 b 樁徑、樁距：500，s=（2-3）d c 樁長：相對硬層、沉降兩方面 d 復合地基承載力： e 沉降計算： f 褥墊層：豎向承載時200-300mm, Dmax30mm g 用于防滲時，相鄰樁搭接300 h 水灰比0.81.5，常用1.0,例題,第四章 地基處理,41 地基處理方法 42 地基處理方案 43 地基處理設計 44 防滲處理 45 既有工程地基處理與基礎托換技術,44 防滲處理,了解地基的防滲處理技術及其工程應用。,44 防滲處理,一、常用的防滲措施 二、堤壩地基的防滲 三、有毒有害廢棄物防滲 四、基坑的防滲,一、常用的防滲措施,1、帷幕灌漿 2、地下連續(xù)墻 3、截水槽 4、板樁 5、高壓噴射注漿法 6、水泥土攪拌法 7、土工合成材料：土工膜、CGR,二、堤壩地基的防