《地基处理技术》PPT课件.pptVIP

软弱地基类型,1、淤泥和淤泥质土 2、松沙 3、充填土 4、杂填土 5、泥炭土 6、湿陷性黄土 7、冻土,地基处理方法,换填： 强夯： 桩基： 深层搅拌： 高压旋喷： 注浆： 排水固结： 加筋技术： 托换技术： 其它,绪论,地基处理目的与意义,提高地基强度 减少地基变形 降低地基渗透性 避免地基液化 其他,绪论,地基处理 的设计程序,绪论,换填法(Replacement Method)： 把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回填以工程性能好的土，压密后作为地基持力层。,换填法,作用 提高地基承载力；减少基础沉降量；加速软土的固结排 水；防止地基冻胀；减少地基的湿陷和胀、缩 应用范围 1.土层： 淤泥、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土、冻土等 2.建筑物基础： 中、小型建筑物为主 3.深度： 一般3米以下。 垫层材料 中粗砂、卵石、砾石、素土、灰土、矿渣,换填法(Replacement Method),换填法,垫层设计,一、垫层厚度 二、垫层宽度,换填法,垫层厚度(z),垫层厚度计算可采用基础作用在软弱下卧层的附加应力计算公式,条形基础：,pz：垫层底面处的附加压力设计值（kPa）； pcz：垫层底面处土的自重压力标准值（kPa）； fz：垫层底面处土层的地基承载力设计值（kPa）,矩形基础：,p：基础底面压力设计值（kPa）； co：基础底面处土的自重压力标准值（kPa）； b：基础底面宽度（m）； l：矩形基础底面长度（m）； ：垫层压力扩散角。,换填法,返回,压力扩散角(单位：度),注：当时z/b0.25，除灰土取=30o外，其余材料=0； 当0.25z/b0.5时，可由内插法求得。,换填法,垫层宽度,计算值,经验参考值,换填法,设计值的计算,f：地基承载力设计值，kPa： fk：地基承载力标准值，kPa； ：基础底部以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3； o：基础底部以上土的加权平均容重，kN/m3；地下水位以下用浮容重，kN/m3； b，d：相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，按土类不同可查表得到； b：基础宽度，m。宽度小于3m按3m计算；大于6m按6m计算； d：基础埋深，m。,绪论,换填法施工,一、施工方法 1. 碾压法； 2. 夯实法； 3. 振动压实法 二、垫层材料 砂、砂石垫层 素土垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层,换填法,强夯,方法： 强夯(Heavy Tamping)：通过重锤(830吨) 利用一定的落差(820米) ，对地基施加很大的冲击能，以达到地基加固的目的。,应用范围 应用地层： 砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性 黄土、杂填土和素填土等 应用工程： 工业与民用建筑、仓库、储油罐、公路与铁路、 机场跑道以及码头等设施的地基处理,强夯法,加固机理 动力密实： 非饱和饱和 动力固结： 降低含水量； 排水固结(强度提高)； 结构破坏(渗透性增强)； 触变恢复(强度恢复)； 振动液化：,动力固结模型,强夯法,设计计算,一、有效加固深度 二、夯锤重量和落距 三、夯击点布置 四、夯击次数与遍数 五、垫层铺设,强夯法,有效加固深度,单击强夯的有效加固深度H可按下式确定：,M夯锤重量(10kN)； h夯锤落距(m)； K修正系数，粘性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.350.5,强夯法,有效加固深度,根据照强夯能量按进行下表进行预估,单击强夯的有效加固深度(m),强夯法,夯锤重量M和落距h,总夯击能量：,E总夯击能量(kN.m)； n总夯击次数；,单位夯击能量：,e单位夯击能量(kN.m/m2)； A被夯击场地面积(m2)；,对粗颗粒土e取10003000kN.m/m2；细颗粒土e取15004000 kN.m/m2； 夯锤重一般1025吨；落距一般 820米。,强夯法,夯击点布置,2、夯击点间距,1、总体布置夯点位置布置,正方形、等边三角形： 大面积基础 等腰三角形： 一般民用建筑,基础边缘夯击宽度： 设计处理深度的1/21/3，不小于3m。,一般： 58m。根据土质与设计处理深度变化,强夯法,夯击次数与遍数,1、夯击次数,夯击次数应按照现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并且应该同时满足以下条件： 最后两击的平均夯沉量不大于50mm(对于这等夯击能) ； 夯坑周围不应该发生过大的隆起； 不因夯坑过深而发生起锤困难； 各夯击点夯击数应该使土体竖向压缩量最大，而侧向位移量最小为原 则。一般为410击。,2、夯击遍数与间隔,遍数：夯击一般采用23遍。 间隔：取决于空隙水压力的消散时间。对于砂土，一般 24min，对于粘性土，一般24周。,强夯法,垫层铺设,作用：扩散夯击能、增强地下水位与地表面距离、支承起重设备。 材料：砂、砾石、碎石。 厚度：0.52.0 m。,强夯法,加固范围,由于基础的应力扩散作用，加固范围应大于建筑物基础范围，具体扩大的范围应根据建筑结构类型和重要性等围素综合分析确定。 根据国内经验，对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1213，并不小于3m，对于重要建筑物，每边超出基础外缘的宽 度宜为设计处理的深度。若为非稳定边坡应加固到最危险的滑弧范围处。,施工工艺,施工步骤,1清理平整施工场地； 2标出第一遍夯击点位置，并测量场地高程； 3起重机就位，使夯锤对准夯点位置； 4测量夯前锤顶高程； 5将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由落下后放下吊钩， 测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底平整； 6重复步骤5，按照设计要求的夯击次数及控制标准，完成一个夯击点的夯击； 7重复步骤36，完成第一遍全部夯点的夯击； 8用推土机将夯坑填平，并测量场地高程； 9在规定的时间间隔后，按照上述步骤完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量场地高程。,强夯法,现场测试,1地面及深层变形 目的： 了解地表隆起的范围以及垫层密实度变化； 研究夯击能量与夯沉量的关系，以确定单点最佳夯击能量； 确定场地平均沉降量，用以研究夯击效果； 方法： 地面沉降观测； 深层沉降观测； 水平位移观测。 2孔隙水压力 3侧向挤压力 4振动加速度,强夯法,用振动、冲击或水冲等方法在软弱地层中成孔后，再将碎石或砂挤压入土孔中，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体称碎石桩(Stone Column)或砂桩(Sand Pile，总称粗颗粒桩(Granular Pile)。,方法,成桩方法： 沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法以及强夯置换法等,碎石桩与砂桩,中小型工业与民用建筑 港湾构筑物：如码头、护岸等 土工构筑物：如土石坝、路基等 材料堆置场：如矿石场、原料场等 其它：如轨道、滑道、船坞等。,应用范围,碎石桩与砂桩,加固机理,一、对松散砂土的加固机理,挤密作用； 排水减压作用； 砂基预振作用。,二、对粘性土的加固机理,置换作用； 排水固结； 加筋作用。,碎石桩与砂桩,设计计算,一、一般设计原则 二、砂性土 1、桩距确定 2、液化判别 三、粘性土 1、承载力计算 2、沉降计算 3、固结度计算 4、稳定分析,碎石桩与砂桩,设计计算：砂性土桩距,设桩的布置如下图(p82)。假设在松散砂土中桩能起到100%的挤密效果，即成桩过程中地面没有隆起或下沉，被加固的砂土没有流失。设桩的加固面积为A，单位深度灌碎石(或砂)量为Ap，原砂土地基单位深度的平均体积为Vo，其中砂固体颗粒所占体积为Vs；桩距为L。,碎石桩与砂桩,处理前地基土的体积：,(3-2),(3-3),(3-4),处理后地基土的体积：,从式(3-2) 和(3-3) 可以得到：,碎石桩与砂桩,(3-5),所以：,设桩的直径为d，则：,(1) 当桩按正方形布置时：,(2) 当桩按等边三角形布置时：,碎石桩与砂桩,地基挤密后，要求得到的孔隙比e1可以按照工程对地基承载力的要求或下式求得：,emax, emin分别为砂土的最大与最小孔隙比。地基挤密后要求达到的相对密实度0.700.85。,碎石桩和砂桩每根桩每米长度的填料量q：,等边三角形布置：,正方形布置：,如果用加固前后土的重度o、1表示则：,碎石桩与砂桩,设计计算：砂性土液化判别,一般对在地下15m范围内的液化土应该符合下面要求：,N63.5-饱和土标准贯入锤击数实测值(未经杆长修正)； Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值； No液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表取值； ds饱和土标准贯入点深度(m)； c粘粒含量百分率，当小於3或为砂土时，均采用3； dw地下水位深度(m)。,碎石桩与砂桩,设计计算：粘性土承载力计算,fR地基土极限承载力的作用面积； fnCu的作用面积； fmpro的作用面积 pP桩顶应力(kPa)； ps桩间土面上的应力(kPa)； pro桩对土块的侧向作用力(kPa)； BA面与水平面的夹角； Cu地基土不排水抗剪强度(kPa)。,单桩承载力Brauns极限承载力法,假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏(p86),碎石桩与砂桩,设计计算：粘性土承载力计算,单桩承载力Brauns极限承载力法,假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏,又,求pro的极大值,得到：,则可以得到：,则：,碎石桩与砂桩,设计计算：粘性土承载力计算,综合极限承载力法,假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏。,KP被动土压力系数,p碎石料的内摩擦角，取350450； r1-桩体侧向极限应力，可以按下式计算,K常量； ho某深度处的初始总侧向应力。 如果按照单桩极限承载力计算，可以写成：,碎石桩与砂桩,设计计算：复合地基承载力,当作用由复合地基上的载荷为时p(p90)，设作用于桩的载荷为pP,作用于粘性土的载荷为ps。假设在桩和粘性土各自面积和范围内为均布应力，则：,其中A单桩所分担的加固面积。,设桩土应力比为,对粘性土取24，对粉土取1.53,桩土面积置换率为,碎石桩与砂桩,则：,p应力集中系数； s应力降低系数。,Su桩间土十字板抗剪强度。,对小型工程，可以按下式简单计算地基承载力标准值,设计计算：复合地基承载力,碎石桩与砂桩,设计计算：沉降计算,(1) 分层总和法： 复合土层的压缩模量：,Esp复合土层的压缩模量； Es桩间土的压缩模量。,(2)沉降折减法 一般天然粘性土地基沉降量可以用下式计算：,H固结土层厚度； p垂直附加应力平均值； mv天然地基的体积压缩系数。,碎石桩与砂桩,如果用作为沉降量折减系数：,地基经过处理以后，垂直附加应力，体积压缩系数都有变化，处理后地基的沉降量应该为：,则处理后地基的沉降量为：,设计计算：沉降计算,碎石桩与砂桩,设计计算：稳定分析,利用复合地基的抗剪特性，用圆弧滑动法计算(p94) 假设在复合地基中某深度处，剪切面与水平面的交角为，如果考虑桩与桩间土都发挥抗剪强度，则复合地基的抗剪强度为,，,m面积置换,c桩间土的凝聚力； z自地表算起的计算深度； p桩料的重度； p桩料的内摩擦角； p应力集中系数,碎石桩与砂桩,石灰桩：方法,一、块灰灌入法 块灰灌入法，亦称石灰桩法。采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，或在生石灰块中加入少量水硬性材料(如粉煤灰和火山灰) ，一般配比为：8：2或7：3。在拔管时同时捣实。 二、粉灰搅拌法 粉灰搅拌法，亦称石灰柱法。采用粉体喷射搅拌方法，将石灰粉与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结。 三、石灰浆压力喷注法 石灰浆压力喷注法是压力注浆法的一种，采用压力将石灰浆或石灰-粉煤灰浆喷注于地基的孔隙或预先钻好的孔内，使灰浆在地基土中扩散和硬凝，形成网状结构，从而达到加固目的。,此法主要可应用于：,处理膨胀土；加固破坏的堤岸岸坡；处理松动下沉的铁路路基等。,石灰桩：加固机理,一、桩间土 1、成孔挤密 2、膨胀挤密：生石灰膨胀1.53.5倍。 3、脱水挤密：1kg生石灰消解反应吸收0.32kg水, 而且使桩间温度达到50度 左右，形成一定的汽化脱水。 4、胶凝作用：主要是生石灰吸水产生的Ca(OH)2与土中的SiO2和Al2O3反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等产物。 二、桩身 桩身膨胀1倍左右，但一般桩身强度不大，而且桩心有软化现象。增加桩身初始密度或则采用搀和料(粉煤灰、火山灰、钢渣或粘性土) 等可以防止石灰桩软心。,石灰桩：设计计算,一、桩径 石灰桩的桩径一般为150400mm。 二、桩的布置 桩距一般为桩径3倍。平面布置一般为梅花形或正方形。场地边缘一般要两排以上的护桩。 三、桩长 桩长取决于加固目的和上部构件要求。如果只是为了形成一个压缩性较小的垫层，桩长L=4米即可。如果为了减少沉降或解决深部滑移问题，则应该采用长桩。 四、承载力,石灰桩：设计计算承载力,1、桩间土体强度 石灰桩加固软弱地基的强度可以按复合地基计算。设计时只考虑桩身四周的早期强度，后期强度作为安全储备。 桩间土的强度可按加固后桩间土的平均含水量、孔隙比等物理指标查有关规范得到。,土的脱水量可以按下式计算,-消化后石灰桩的饱和度，一般取85%。,w0-天然地基含水量(%)； w加固后地基的平均含水量(%)； t天然地基的重度(kN/m3)； m石灰桩的置换率； w孔隙水的重度，近似等于10kN/m3； h生石灰桩的化学吸水当量，一般取0.28； c生石灰桩的充填重度，一般取13kN/m3,v生石灰桩的膨胀率，一般取80%；,-消化后石灰桩的孔隙率，一般取65%；,石灰桩,石灰桩：设计计算承载力,当地基土为饱和土时，地基土的孔隙比降低量为：,e0-天然地基土的孔隙比； e加固后地基土的孔隙比； ds土颗粒相对密度； w含水量降低值。,石灰桩,石灰桩：设计计算承载力,(1) 桩身变形模量 Es=1030MPa； Es=(35)Ec (Ec为桩 间土变形模量) ； (2) 加固后地基承载力可达原地基承载力23倍； (3) 桩间土的粘聚力和无侧陷抗压强度提高4070%。,石灰桩,石灰桩：施工工艺,一、材料 生石灰，粒径50mm左右，含粉量小于10，CaO含量大于80。 生石灰粉煤灰（或者火山灰）：7：3。 二、施工顺序 先外排，后内排；先两端后中间。 三、成桩 1成孔 沉管法 冲击法 螺旋钻进法 爆扩法 2夯填 3封顶 一般用灰土或者粘土封顶。封顶长度1m左右。,石灰桩,土桩及灰土桩,方法 利用打入刚套管(或振动成管) 在地基中成孔，通过挤压作用使地基得到加密，然后在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰) 后夯实成桩。 土桩：孔内分层填入素土后夯实成土桩。 灰土桩：孔中分层填入灰土后夯实成灰土桩。 二灰桩：孔中分层填入粉煤灰加石灰后夯实成二灰桩。,应用范围 处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填 土和杂填土。 不宜应用于 饱和度大于65%，含水量大于23%的地基土，以及含有薄砂砾夹层的地基土层。 当以消除黄土的湿陷为主时采用土桩；当以提高地基承载力或水稳定性为主时采用灰土桩,土桩及灰土桩,主要特点 1、土(灰土、二灰) 桩挤密属于横向挤密，但可以使桩 间土达到设计要求的最大密度指标。 2、与土垫层相比，无须开挖回填，比换填法缩短工期约一半。 3、处理深度可以达到12m左右。 4、处理造价比较底。,土桩及灰土桩,一、挤密作用 桩间土被强制向侧挤压，使桩周围一定范围内的土层密实度提高。孔壁附近，土的密度可以达到甚至超过最大干密度max，即压实系数c大于1。一般压实挤密的影响半径可以达到1.52.0倍桩径。 二、灰土性质作用 1、灰土桩 石灰与土的比例一般为体积比2：8(或3：7) 。灰土混合材料具有水硬性与气硬性。随时间增加，桩体本身强度提高。增加地基强度。 2、二灰桩 粉煤灰中含SiO2和Al2O3，与石灰及水混合后生成硅铝酸钙和水硬性胶凝物质，充填于粉煤灰颗粒的空隙中，提高桩体强度。增加地基强度。,加固机理,土桩及灰土桩,一、桩径与桩深 桩距小有利于桩间土的挤密。桩径一般300600mm。桩深一般大于3m，在1215m之间。 二、桩距与桩排 桩距设计以桩间土的挤密达到一定的平均密实度为目的，即要求桩间土的最小干密度要大于1.5t/m3，平均压实系数c=0.900.93。（压密系数d为控制干密度c与最大干密度d, max之比）。 为了桩间土能够均匀挤密，一般采用等边三角形布桩。有时为了减少桩数，也采用正方形与梅花形桩。,设计计算,土桩及灰土桩,假设按等边三角形布桩(图3-26P61) 。桩距为L，排距h。等边三角形ABC范围内天然土的平均干密度，挤密后其面积减少正好是半个圆的面积，而减少了面积的干土密度由于桩孔内土的挤入而增大。由此可以得到：,d桩孔直径(m)； L桩间距离(m)； h桩排间距离(m)；,-地基挤密后，桩间土的平均压实系数，一般取0.93,-地基土挤密前的平均干密度(t/m3)。,dmax桩间土的最大干密度(t/m3)；,桩距与桩排,土桩及灰土桩,施工工艺,成孔和回填夯实的施工应符合下列要求： (1)成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12 时，宜加水增湿至最优含水量。 (2)桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5。 (3)桩孔垂直度偏差不应大于1. 5。 (4)对沉管法，其直径和深度应与设计值相同，对冲击法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的70mm。桩孔深度不应小 于设计深度的0.5m。 (5)向孔内境料前，孔底必须夯实，然后用素土或灰土在员优含水量状态下分层回填夯实。回填土料一般采用过筛(筛孔不大于 20mm)的粉质糊土，并不得含有有机质的含量；粉煤灰采用含水量为30一50湿粉煤灰石灰用块灰消解(闷透)34d后并过筛， 其租较粒径不大于5mm的熟石灰。灰土或二灰应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。 (6)成孔和回垣夯实的施工顺序宜间隔进行，对大型工程可采取分段施工。,水泥粉煤灰碎石桩,水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel Pile) 简称CFG桩，是在碎石桩的基础上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的具有一定粘结强度的桩。与碎石桩相比，水泥粉煤灰碎石桩具有一定的差异,方法,水泥粉煤灰碎石桩,设计计算,1、桩径 2、桩距 3、承载力 4、变形计算,水泥粉煤灰碎石桩,1、桩径 水泥粉煤灰碎石桩一般采用振动沉管法施工，桩径一般为350400mm。 2、桩距 桩距可以按下表选用。选用时遵循以下原则： (1) 对挤密性好的土，如砂土、粉土和松散填土用小桩距； (2) 单、双排布桩的条形基础和面积小的独立基础用小桩距，对满堂布桩的 筏基础、箱基础以及多排布桩的条形基础、设备基础，桩距适当放大； (3) 地下水位高、地下水丰富的地基，桩距适当放大。,水泥粉煤灰碎石桩,RPsCFG桩复合地基承载力(kPa)； N基础下桩数； Q单桩承载力(kPa)； Rs天然地基承载力(kPa)； As桩间土面积(m2)； A基础面积(m2)； 桩间土承载力折减系数，一般取0.81.0,其中：桩间土承载力折减系数，一般取0.8； n桩土应力比，一般取1014； m桩的置换率。,承载力,也可以采用下式计算复合地基承载力：,水泥粉煤灰碎石桩,sPsCFG桩复合地基的变形量，由于比较小，简化计算时取0； ss下卧软弱层的变形量,变形计算,CFG桩复合地基的变形可以按下式计算,水泥粉煤灰碎石桩,一、沉管 二、投料 三、拔管 四、施工顺序 五、桩头处理 六、垫层厚度,施工工艺,水泥粉煤灰碎石桩,(一)沉管 (1)桩机就位须平整、稳固、调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1。 (2)若采用预制钢筋混凝土桩尖，需埋人地表以下300mm左右。 (3)启动马达，开始沉管，沉管过程中注意调整桩机的稳定，严 禁倾斜和错位。 (4)沉管过程中做好记录。激振电流每沉1m记录变化处理应特别说明。直到沉官至设计标高。,施工工艺,水泥粉煤灰碎石桩,(二)投料 (1)待沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合科面与钢管投料口平齐。 (2)如上料不够须在拔管过程中空中投料，以保证成桩桩顶、桩高满足设计要求。 (3)混合料配比应严格执行规定碎石和石屑含杂质应不大于5。 (4)按设计配比配制混合科投入搅拌机加水拌和加水量由 混合料坍落度控制，一般坍落度为30一50mm，成桩后桩顶浮浆厚度一般不超过200mu。 (5)混合料的摄拌须均匀搅拌时间不得少于1血n。,施工工艺,水泥粉煤灰碎石桩,施工工艺,(三)拔管 (1)当混合料加至钢管投料口平齐后，开动马达，沉管原地原振10s左右，然后边振动边拔管。 (2)拔管速度按均匀线速度控制，一般控制在1.21.5mmin 左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率可适当放慢。 (3)桩管拨出地面，确认成桩符合设计要求后用粒状材料或混 粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。,水泥粉煤灰碎石桩,施工工艺,(四)施工顺序 施工顺序应考虑隔排桩跳打，打新桩时与已打桩间隔时间应少于7天。 (五)桩头处理 CPG桩施工完毕待桩体达到一定强度(一般为7天左右)，方可进行基槽开挖。 (六)垫层厚度 为了调整CFG桩和桩间土的共同作用，宜在基础下铺设度的垫层。工程中一般垫层厚度在150一300mm之间。,高压旋喷（高压喷射注浆 ）,高压旋喷是利用钻机把带有高压喷嘴的注浆管钻入地层预定位置，让浆液以高压射流的形式从喷嘴喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度逐渐提升，使浆液与土体颗粒搅拌混合，浆液凝固后，在地层中形成固结体，从而达到提高地基性能的目的。,方法,单管法： 浆液高压射流：20MPa。,二重管法 浆液高压射流：20MPa； 压缩空气：0.7MPa。,三重管法 水高压射流：20MPa； 浆液高压射流：5MPa； 压缩空气：0.7MPa。,使用范围 主要适用于处理淤泥、 粘性土、 粉土、黄土、 砂、 碎石土 人工填土,第三节 设计计算,一、旋喷直径,二、地基承载力,三、地基变形,四、防渗,五、浆量,六、配方,旋喷直径,根据经验或者现场试验确定,影响旋喷直径因素： 地层 喷射压力 喷嘴直径 浆液性能 施工工艺,地基承载力,用旋喷桩处理的地基，按照复合地基设计。 地基承载力可以按现场试验或则下式确定：,单桩承载力标准值(kPa):,fsp, k复合地基承载力标准值(kPa)； Ae一根桩承担的处理面积(m2)； Ap桩的平均面积； 桩间天然地基承载力折减系数，可以根据现场试验确定，或取0.20.6,单桩承载力,-桩的平均直径(m) ； n桩长范围内土的层数； hi桩周第i层土的厚度(m) ； qsi桩周第i层土的摩擦力标准值(kPa)； qp桩端天然地基土承载力标准值(kPa) 。,fcu, k桩身试块(边长70.7mm的立方体) 的无侧限抗压强度平均值(kPa)； 强度折减系数0.350.50；,地基变形,复合地基土层的压缩模量为,Esp旋喷桩复合地基的压缩模量(kPa)； Es桩间土的压缩模量(kPa)； Ep桩体的压缩模量(kPa)；,防渗,在防渗工程中，一般按三排或双排标准桩。在这种情况下，孔距为1.73R0(R0为旋喷设计半径)、排距为1.5R0时最经济,每一排桩之间的交圈厚度e可以按下式计算,e旋喷桩的交圈厚度(m)； L旋喷桩孔位间距(m)。,浆量,体积法,Q需要的浆量(m3); De旋喷体直径(m); D0注浆管直径(m); K1充填率，取0.750.9; h1旋喷桩长度(m); h2未喷长度(m); K2未喷范围土的充填率，取0.50.75; 损失系数，取0.10.2;,工艺法,提升速度(m3/min); H喷射长度(m); q单位时间喷浆量(m3/min);,配方,良好的可喷性， 足够的稳定性， 气泡少， 凝固时间可调范围宽， 良好的力学性能， 安全无污染， 结石率高。,深层搅拌,利用水泥(或石灰) 等材料作为固化剂，通过搅拌机械，在地层深处就地将软土和固化剂(浆液或者粉体)搅拌，由固化剂和软土之间的物理-化学反应，使软土固结，从而提高地基的性能,深层搅拌法(CDM：Cement Deep Mixture),特点,1、固化剂与软土就地搅拌，地基土层利用率高； 2、对周围建筑物影响小； 3、施工噪音小； 4、加固后的土体重度变化小，对下部地层的附加应力小； 5、加固桩形状可以多样：柱状、壁状、格栅状和块状等。,深层搅拌,适用范围,1、建筑物地基、高填方路基； 2、码头施工、深基坑开挖支护； 3、防渗围幕。,第二节 加固机理,一、水泥水解与水化 水泥中含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及硫酸钙的水泥矿物，水泥水解与水化产生时，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙以及含水铁酸钙等硬化矿物。,二、粘土与水泥的作用 1、离子交换与团粒化作用； 2、硬凝反应，生成不溶于水的稳定化合物： SiO2+Ca(OH)2+nH2OCaOSiO2(n+1)H2O Al2O3+Ca(OH)2+nH2OCaOAl2O3(n+1)H2O,三、碳酸化作用 水泥中游离出的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用 Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O,试验结果整理与分析 1、水泥土的物理性能： 含水量 重度 渗透系数 抗冻性能 2、水泥土的力学性能： 无侧限抗压强度 抗拉强度 抗剪强度 变形模量 压缩系数和压缩模量,水泥土配方试验,设计计算,柱状加固地基,单桩竖向承载力设计计算 按照以下两式计算，取小值：,-桩土间平均摩擦力，kPa； Up桩周长(m)； l桩长，(m) ； qp桩端天然地基土承载力标准值(kPa); 桩端天然地基土承载力折减系数，0.40.6。,-单桩竖向承载力标准值(kN) ； Ap桩的截面积(m2)； 强度折减系数，0.350.5； fcu,k与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块(边长 70.7mm的立方体) 的90天龄期无侧限抗压强度(kPa) ；,fsp,k复合地基承载力标准值(kPa)； m面积置换率； fs,k桩间天然地基土承载力标准值(kPa); 桩间天然地基土承载力折减系数，0.11.0。,复合地基设计计算,复合地基承载力标准值：,置换率m和总桩数n可以按下式求得：,A地基被加固面积(m2);,fsp,k复合地基承载力标准值(kPa)； m面积置换率； fs,k桩间天然地基土承载力标准值(kPa); 桩间天然地基土承载力折减系数，0.11.0。,-单桩竖向承载力标准值(kN) ；,Ap桩的截面积(m2)；,壁状加固,LH, Lv渗透起始点至渗流出口的地下轮廓线的水平与垂直总长度(m); m换算系数，m=1.52.0; H挡土墙两侧水位差(m); ci渗径系数，粘土34；粉质粘土45；粉质土56；砂质粉土67。,抗渗计算,抗渗流长度：,Kf一般为1.53,抗渗安全系数：,排水固结法,排水固结法,第一节 概述 一、方法 二、类型 第二节 固结原理 第三节 设计与计算 一、预压法 二、砂井排水 三、抗剪强度预测 四、稳定分析 五、沉降计算 第四节 施工方法,排水固结法,排水固结法：是对天然地基，采用或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带) 等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前对地基进行加载预压的方法，使土体孔隙水排出，土体逐步固结，从而提高地基的承载力和稳定性。 排水固结系统是由排水系统和加压系统两部分组成,方法,排水固结法,1、排水系统 竖向排水系统： 普通砂井 袋装砂井 塑料排水带 水平排水系统： 砂垫层 2、加压系统 堆载加压； 真空加压； 降低地下水位法； 电渗法； 联合法,类型,根据排水与加压两大系统的不同可以分成很多类型。主要有：,排水固结法,设计与计算,一、预压法 (一)、堆载预压 (二)、真空预压 二、砂井排水 (一)、砂井的布置 (二)、砂井地基固结度 三、抗剪强度预测 四、稳定分析 (一)、地基强度沿深度增加时的稳定分析方法 (二)、有效固结压力强度指标的稳定分析法 五、沉降计算 (一)、单向压缩固结沉降的计算 (二)、瞬时沉降的计算 (三)、最终沉降量计算 (四)、实用实测的沉降-时间曲线推算最终沉降量,排水固结法,设计与计算：堆载预压计算步骤,1、第一级容许载荷 2、第一级载荷下地基的强度增长 3、第一级载荷作用下地基固结时间 4、第二级载荷 5、重复以上步骤，计算各级载荷 6、计算地基在预压载荷下的地基最终沉降量和预压期间的沉降量,继续,排水固结法,设计与计算:砂井排水,井径与井距布置原则： 细而密 砂井井径一般为0.30.4m；护管砂井井径为0.15m；0.070.12m。 塑料排水带设计时换算成相当直径的砂井。设塑料带宽度为b, 厚度为，则换算砂井直径为：,其中为换算系数，通过试验强度一般取0.60.9。,砂井井距一般为井径的68倍，沙袋井为1530倍。,排水固结法,设计与计算:砂井有效直径,砂井的平面布置可以采用正三角形和正方形,正方形,正三角形,de砂井有效直径； l砂井间距,排水固结法,砂井深度： 砂井深度一般为1020m。 砂垫层： 砂垫层厚度一般0.5m，水下施工时1m左右。,设计与计算:砂井排水,排水固结法,设计与计算:砂井排水,砂井未穿过整个受压土层的平均固结度固结度,设H1、H2分别为砂井深度及砂井以下压缩层范围内的土层厚度，则整个压缩层的平均固结度为,土工材料,土工合成材料 是应用于岩土工程的、以合成材料为原材料制成的各种产品的统称,主要有：聚酰胺纤维（PA，如尼龙、锦纶）、聚酯纤维（涤纶）、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等等。,土工材料,土工材料的应用,一、反 滤 二、排 水 三、隔 离 四、防 护 五、防 渗 六、加 筋 七、其 它,土工材料,土工合成材料 Geosynthetics,土工织物 Geotextile,土工膜 Geomembrane,土工复合材料 Geocomposite,特种土工材料,土工材料,土工材料的性能,物理性能指标单位面积质量 厚度 孔隙率,力学性能指标 抗拉强度与延伸率 握持强度 撕裂强度 胀破强度,水力性能指标 等效孔径 垂直渗透系数和透水率 水平渗透系数和导水率,土工材料与土相互作用性能指标 土土工材料之间摩擦系数 土土工材料之间渗透系数,耐久性指标 耐磨、抗紫外线、抗生物、抗化学等,土工材料,这4个强度的试验都表示土工织物抵抗外部冲击荷载的能人，其共向特点是试样为圆形，用环形夹具将试样夹住；其差别 是试样尺、加荷方式不同。,胀破强度、CBR顶破强度、回球顶破强度、刺破强度,土工材料,反滤作用,当土中水流过土上织物时，水可以顺畅穿过、而土粒却被阻留的现象称为反滤(过滤)。反滤不同于排水，后者的水流是沿织 物表面进行的，而不是穿越织物。当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的出逸处，需要设置反滤措施，否则土粒 将受水流作用而被带出土体外，发展下去可能导致土体破坏。土工织物可以代替水利工程中传统采用的砂砾等天然反滤材料作为反滤层(或称滤层)。,土工材料,(1)被保护的土料在水流作用下，土粒不得被水流带走。即需要有“保土性”，以使防止管涌破坏。 (2)水流必须能顺畅通过织物平面，即需要有”透水性”，以防止积水产生过高的渗透压力。 (3)织物孔径不能被水流挟好的土粒所阻塞，即要有“防堵性”，以避免反滤作用失效。,反滤设计基本要求,土工材料,1所需的基本资料 与反滤设计中要求的类似，应提供土体的物理力学特性，如土的分类、土的颗粒分析曲线、土的渗透系数等；有关地质、水文资料；来水量(或根据条件估算)；土与水的化学成分等。 另外，应提供待选土工织物的厚度、等效孔径O95，水平渗透系数Kh、垂直渗透系数Kv等。 2以反滤准则检验待选土工织物 用于排水的无纺土工织物首先应符合反滤准则，故待选材料 应先按反滤的三项准则逐一加以检验，如不合格，应更换其他合格材料。,排水设计,一般排水设计,土工材料,隔离功能,隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材