地基处理总结

1 / 63 地基处理总结 一简述地基处理的目的和意义。 目的：保证地基具有足够的强度特性、变形特性、渗透特性。 意义：处理好地基问题，不仅关系所建工程是否可靠，而 且关系所建工程投资的大小；处理好地基问题具有较好的经济效益；提高地基处理水平能保证工程质量、加快工程建设速度、节省工程建设投资。 二 简述土木工程建设中常见软弱土和不良土的类型和工程特性。 常见软弱土和不良土的类型：软粘土、人工填土、部分砂土和粉土、湿陷性土、有机质和泥炭土、垃圾土、 膨胀土、盐渍土、多年冻土、岩溶土洞和山区地基 工程特性：软粘土：天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高，渗透系数小；在荷载作用下，软粘土地基承载力低；地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而且沉降2 / 63 稳定历时比较长；人工填土土物质组成与堆填方式：素填土、杂填土和冲填 素填土：取决于填土性质，压实程度以及堆填时间；杂填土：成分复杂，性质也不相同，且无规律性，大多数情况下，不均匀；冲填泥沙的来源及 冲填时的水力条件有密切关系。部分砂土和粉土在静载作用下有较高的强度，但在振动荷载作用下可能产生液化，另在渗流作用下可能产生流砂或流土现象。湿陷性土：在荷载作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，并发生显著的沉降，其强度也迅速降低的黄土。有机质和泥炭土：有机质含量高，强度往往降低，压缩性增大。特别是泥炭土，其含水量极高，有进可达 200%以上，压缩性很大，不均匀，一般不宜作为建筑物地基；垃圾土：其性质在很大程度上取决于垃圾的类别和堆积时间。性质十分复杂，成分不仅具有区域性，而且与堆积的季节有关。膨胀土：在温度和湿 度变化时会产生强烈的胀缩变形；盐渍土：此种土在地基浸水后，土中盐溶解可能产生地基溶陷，某些盐渍土在环境温度和湿度变化时，可能产生土体积膨胀。多年冻土：多年冻土的强度和变形有许多特殊性。在长期荷载作用下，由于有冰和冰水的存在，可能产生强烈的流变性，另外，人类活动的影响下，可能产生融。岩溶和土洞：对建筑物的影响很大，可能造成地面变形，地基陷落，发生水的渗漏和涌水现象。 3 / 63 三 简述复合地基与浅基础、桩基 础在荷载传递路线方面的差别，试说明什么是复合地基的本质。 桩体复合地基：荷载通过基础将一部分荷载直接传递给地基土体，另一部分通过桩体传递给地基土。浅基础：荷载通过基础直接传递给地基土体。桩基础：荷载通过基础传递给桩体，再通过桩体传递给地基土体。 桩体复合地基的本质是桩和桩间土共同直接承担荷载。 四 分析垫层对复合地基的影响。 刚性垫层 :提高柔性基础下复合地基桩土荷载分担比，减小复合地基沉降。 柔性垫层：减小桩土荷载分担比，可以改善复合地基中桩体上端部分的受力状态，使桩体上端部分中间向应力减小，水平向应力增大，造成该部分桩体中剪应力减小，也可以增加桩体间土承担 荷载比例，较充分利用桩间土的承载潜能。 五、简述石灰桩法加固地基的机理及应用范围。 机理： 1，置换作用 2，吸水、升温使桩间土强度提高 3，胶4 / 63 凝、离子交换和钙化作用使桩周土强度提高 应用范围：适用于加固杂填土、素填土和粘性土地基，有经验时也可用于淤泥质土地基加固。主要用于路基加固、油 罐地基加固、边坡稳定加固以及多层住宅建筑地基加固。 六 如何确定换土填层宽度和深度。 宽度的确定 B b + 2z tan 根据垫层的地基承载力特征值确定出基础宽度，再根据下卧层的承载力特征值确定垫层的厚度，对于条形基础 Pz=(b(Pk-Pc)/(b+ 2z tan) 矩形基础 (bl(Pk-Pl)/( b+ 2z tan)*(L+2z tan) 七 深层搅拌法的工程应用 1形成水泥土桩复合地基 2形成水泥土支挡结构 3形成水泥土防 渗帷幕 4 其他方面的应用 八什么叫旋喷、摆喷和定喷？简述他们的主要工程应用 旋喷：在高压喷射过程中，一边喷射一边旋转、提升，直至设计高度时结束喷射。摆喷：在高压喷射过程中，钻杆一边5 / 63 提升一边左右旋转一定的角度。定喷：在高 压喷射过程中钻杆只是提升而不旋转。工程应用： 1 加固已有建筑物地基，在已有建筑物下设置旋喷柱形成旋喷桩复合地基提高承载力，减小沉降。 2 形成水泥土止水帷幕，采用摆喷和旋喷可以再地基中设置止水帷幕，应用在水利工程、矿井工程中。 3 应用于基坑开挖工程封底，防止管涌，减小基坑隆起。 4 水平高压喷射注浆法应用于地下铁道、隧道、矿山井巷、民防工事等地下地下工程的暗挖及塌 方事故的处理。 5其他工程的应用 高压喷射注浆法还可形成水泥土挡土结构应用于基坑开挖支护结构。应用于盾构施工时防止地面下降，也可应用于地下管道基础加固，桩基础持力层土质改良，构筑防止地下管道漏气的水泥土帷幕结构等。 九 锚杆支护与土钉支护的异同：土钉通常设有非锚固段；锚杆由锚固段，非锚固段和锚头组成锚固段处于稳定土层，一般对锚杆施加预应力，通过麻杆提供较大的锚固力维持和提高边坡稳定。土钉采用钻孔， 插筋注浆法在土中设置，布置较密类似加筋。土钉没有要求设锚头；土钉墙的面板不是受力构件，其主要的作用是防止边坡表面土体脱落，防止表面水流浸蚀边坡土体。 6 / 63 十 什么是低强度桩复合地基，刚性桩复合地基，及长短桩复合地基？分析三者之间共同之处及各自的优缺点。 答：凡桩体复合地基中的竖向增强体是 由低强度桩形成的复合地基可以统称为低强度桩复合地基。凡桩体复合地基竖向增强体是刚性桩形成的复合地基科技统称为刚性桩复合地基。由不同长度的桩体组成的桩体复合地基称为长短桩复合地基。低强度桩复合地基的承载力大，沉降小。施工工艺简单施工速度快工期短，可利用工业废料和当地材料，工程造价低具有良好的经济效益和社会效益。刚性桩复合地基考虑撞见图和桩共同承担荷载可以减少用桩量。长短桩复合地基有效地利用复合地基中桩体的承载潜力竖向增强复合地基 中状体的长度可随附加应力由上向下减小而做成不同长度，加固区既有长桩又有短桩地基的置换率高可有效提高承载力，减小沉降。三者都是复合地基，所以承载力都是由桩间土和桩体共同承担的。 十一 按排水系统分类，排水固结法可分为几类？按预压加载方法分类，排水固结法又可分 为几类？是分析各类排水固结法的优缺点。 7 / 63 按排水系统排水固结法可分为：普通砂井法、袋装砂井法和塑料排水袋法。按预压加载排水固结法可分为：堆载预压法、超载预压法、真空预压法和堆载预压联合作用法、电渗法，以及地下水位法。 计算 1 天然地基承载力特征值 120Kpa，要求处理后的地基承载力特征值为 200Kpa。拟采用挤密碎石桩复合地基。桩径采用，正方形布置，桩中心距取。在设置碎石桩过程中，根据经验该场地桩间土承载力可提高 20%。试求设计要求碎石桩承载力特征值。 解： fspk= M*fpk +(1-M)*fsk fspk= 200 fsk =120*(1+)=144Kpa de =*= M =d2 / de2 = 解得： fpk = 2 某砂土地基，拟采用挤密碎石桩法处理。在处理前地基土体孔隙比为由土工试验得到该砂土的最大和最小孔隙比分8 / 63 别为和。要求挤密处理后的砂土地基相对密度为。若砂石桩桩径为，采用等三角形布置，试求砂石桩桩距。 ?解： s=d(1+e)/(e0 -e1) e0 = e1 =emax-Dr1(emax -emin)=*()= 取 = 则 S =*(1+)/() ? = 3 某黄土地基湿陷性黄土厚 6 ,平均干密度 d =/m3 。现采用挤密灰土桩处理以消除湿陷性，要求处理后桩间土干密度达到 t/m3。灰土桩桩径采用，等边三角形布置，桩间土平均压实系数 c( 平均 ) =，试求灰土桩桩距。 解： s= (?*dmax)/( *dmax -d) =c( 平均 ) = =/md 3 d = dmax = 则 S= *(*)/( *。 26)? = 9 / 63 地基处理方法总结 一强夯法 1.强夯法的简单描述 强夯法是一种利用重锤设计 强夯加固地基的有效加固深度和单击夯击能的确定 强夯法加固地基能达到的有效深度直接影响采用强夯法解雇地基的加固效果。强夯法有效加固深度主要取决于单击夯击能和图的工程性质。单击夯击能的确定主要与锤重和落距有关，也与地基土性质和夯锤底面积等有关。加固深度可以通过试验确定，也可以通过修正 Menard 公式估算： H?KWh 10 W-锤重， kN: h-落距， m; K-修正系数，一般为 夯锤和落距地选用 10 / 63 夯击能确定后，课根据要求 的单击夯击能和施工设备条件确定夯锤重量和落距。夯锤重量确定后还需确定夯锤尺寸以及选用强夯自动脱钩装置。夯锤底面积大小取值与夯锤的重量和地基土体的性质有关，通常取决于表层土质，对砂性土地基一般采用 2-4m2,对粘性土地基一般采用 3-6. 夯击范围和夯击点布置 强夯法处理地基时，强夯 加固的范围应大于建筑物基础范围。通常要求强夯加固范围每边超出基础外缘一定的宽度。超出范围宽度为设计强夯加固深度的 1/3-1/2,并不小于3m。 夯击点布置一般可采用三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取 5-9m，以后每遍夯击点间距可以与第一遍相同，也可以适当减小。对加固深度要求较深或采用的单击夯击能较大的工程，所选用的第一遍夯击点间距可是当增大。 间歇时间 间歇时间是指两遍夯击之间的时间间隔 .时间间隔大小取决于地基土体中超孔隙水压力消散的快慢 .对渗透性好的地基 ,11 / 63 强夯在低级中形成的超孔隙水压力消散很快 ,夯完一遍 ,第二遍可连续夯击 ,不需间歇时间 .若地基土渗透性较差，强夯在地基土体中形成的超孔隙水压力消散很慢，二遍夯击之间需间歇时间要长，粘性土地基夯完一遍一遍需间歇 3-4 星期才能进行下一遍夯击。 垫层设计 强夯前一般需要铺设垫层，使地基具有一层较硬的表层能支承较重的强夯起重设备，并便于强夯夯击能的扩散，同时也可以加大地下水位和地表的距离，有利于强夯施工。对场地地下水位在 -2m 深度以下的砂砾石层 ,无需铺设垫层可直接进行强夯 ;对地下水位较高的饱和粘性土地 基与易于液化流动的饱和砂土地基 ,都需要铺设垫层才能进行强夯施工 ,否则 ,地基土体会发生流动 .铺设垫层的厚度可以根据场地条件、夯锤的重量和夯锤的形状等条件确定。砂砾垫层厚度一般可取。当场地条件好、夯锤较小或形状构造合理时，也可采用较薄的垫层厚度。 现场测试设计 地面沉降观测 12 / 63 通过地面沉降观测可以估计强夯法处理地基的效果。 孔隙水压力观测 测量在夯击和间歇过程中地基土体中孔隙水压力沿深度和水平距离变化的规律。从而确定夯击点的影响范围，合理选用夯击点间距 、夯击间歇时间等。 强夯影响范围观测 m 通常将地表的醉倒振动加速度等于 /s2 的位置作为设计时振动影响的安全距离。为了减小强夯振动对周围建筑物的影响，可在夯区周围设置隔振沟。 深层沉降和侧向位移观测 通过对地基深层沉降和侧向位移的测试可以有效地了解强夯处理的有效加固深度和强夯的影响范围。 2）施工 13 / 63 强夯施工所产生的振动对邻近的建筑物或 设备可能产生有害影响时应设置监测点，并采取隔振、防振措施。 强夯法加固地基施工一般可按下列步骤进行： 清理并平整施工场地。 铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低。 标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。 起重机就位，使夯锤对准夯点位置。 测量夯前锤顶标高。 将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程； 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。 重复步骤 ，按设计规定的夯击次数及控制标 准，完成一14 / 63 个夯点的夯击。 换夯点，重复步骤 4) 7)，完成第一遍全部夯点的夯击。 用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。 在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。 5.强夯法质量检测项目与方法 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取 7 14d；对粉土和粘性土地基可取 14 28d。强夯置换地基的间隔时间可取 28d。 强夯处 理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验；强夯置换后的地基，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。 15 / 63 竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于 3点；对于复杂场 地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的 1，且不应少于3 点。 检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。 6.强夯法的适用性 强夯法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的粘性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等地基。 7.工程实例 场地位于九江长江冲积漫滩上 ,地基土自上而下描述如下 :21 粉质黏土 :褐色 ,软塑 ,表层为 30cm耕土 ,层厚为 110 m。 22 淤泥粉 质黏土 :灰色 ,流塑 ,呈交互状 ,层厚在 13152510 m以上。其间发育有三层灰色饱和流塑状的粉土透镜体 ,其中透镜体 厚度为 2 3 m。 23 粉土 :灰色 ,流塑 ,其间16 / 63 发育有 层灰色流塑粉质黏土透镜体 ,埋深 1512 2510m 以上。 24 粉质黏土 :灰色 ,流塑 ,呈交互状 ,埋深大于 1619 m。 1、现场试验结果与分析 夯击沉降量是强夯施工最为宏观、最为直接的一种表征 ,用夯坑深度来描述。夯击沉降量的大小在一定程度上决定了强夯加固效果的好坏。单击夯击沉降量是强夯施工的控制标准之一 ,当单击夯击沉降量小于某个控制量时就停止继续夯击 ,即单击夯击沉降量控制了单个夯击点的夯击次数。 图 1 为某夯击点在夯击能 U为 510 MNm( 夯锤 20 t,落距 25 m)时 ,夯击次数与夯击沉降量的关系曲线。可以 看出 ,随着夯击次数的增加 ,单击夯击沉降量不断变小而累计夯击沉降量逐渐增大 ,并趋于一个恒定值。当夯击次数达到 20 次 ,单击沉降量小于 5 cm,说明此时已达到良好的加固效果。 图 2 为夯击 20次后 ,地表土体的位移曲线。可以看出土体的隆起较为明显 ,在距离夯点 3 m处隆起达到最大值。 图 3 为在不同夯击能作用下 ,夯击次数为 20 次时 ,最大夯击沉降量随深度的衰减曲线。随着深度的增加 ,最大夯击沉降17 / 63 量迅速减小 ;不同的夯击能作用下 ,夯击沉降量随深度衰减的趋势基本一致的 ,并且随着夯击能的增加 ,夯击沉降量增大。夯击沉降量在土层浅处的衰减很快 ,若要使更深处的土体被压实 ,则需要提高夯击能量 2,3。 图 4 为夯击能相同 ,锤重和落距不同组合下峰值沉降量随深度的衰减曲线。可以看出 ,重锤低落距方式产生的夯击沉降量大于轻锤高落距方式产生的夯击沉降量 ,在相同夯击能量下 ,重锤低落距的加固效果要优于轻锤高落距。 2、结论 本文通过现场夯击试验对强夯加固软土地基的夯击影响因素进行了分析。试验结果表明 :随着夯击次数的增加 ,单击夯击沉降量不断变小而累计夯击沉降量逐渐增大 ,并趋于一个恒定值。夯击过程中土体会发生隆起现象 ,在距离夯点 3 m处隆起达到最大值。随着夯击能的增加 ,夯击沉降量增大。在相同夯击能量下 ,重锤低落距的加固效果要优于轻锤高落距。 二砂石桩法 18 / 63 1.砂石桩法的简单描述 通过在地基中设置砂石桩，并在地基中设置桩体过程中对桩间土进行挤密，形成挤密砂石桩复合地基，以达到提高地基承载力，减小沉降目的的一类地基处理方法，统称为挤密砂石桩法。 在设置砂石桩的过程中对桩间土进行挤密是这类地基处理的关键，否则就不是挤密砂石桩，桩的作用主要作用排水。 2.砂石桩法的发展史 碎石桩最早在 1835 年由法国城 Bayonne 建造兵工厂车间时使用。但长期缺少实用 的计算方法，先进的施工工艺和施工设备，砂桩的应用和发展受到很大的影响。直到 1937 年由德国 一 1.地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。 2 软弱地基 包括：软土冲填土 杂填土 其他高压缩性土。 19 / 63 3 特殊土地基：湿陷性黄土 膨胀土 红粘土 季节性冻土 岩溶 4 换填：浅层软弱地基 3m内 不易 适用：淤泥土 湿陷性黄土 素 填土地基 暗沟等浅层处理。 5 压 实 系 数 c=dmax 1 p22 6垫层厚度根据垫层底部下卧土层承载力确定。 z+czfz 7 垫 层 宽 度 的 确 定 bb+2ztan? p23 本章练习题 1 当采用换填法处理地基时，若基底宽度为，在基底下铺厚度为的灰土垫层。为了满足基础底面应力扩散的要求，垫层底 面 宽 度 应 超 出 基 础 底 面 宽 度 至 少 为 多 少 ？ 22mtan28= 20 / 63 二 1 强夯法适用：碎石土 沙土 低饱和度的土与粘 性土 湿陷黄土 杂 素填土 2 强夯置换法适用：于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。 3 强夯加固机理：动力击实 (加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土 动力荷载减小土孔隙，提高强度 ) 动力固结 (处理细颗粒饱和土 局部产生 裂缝，增加排水通道 超孔隙水压力消散，土体固结 ) 动力置换 (分为整式置换和桩式置换 加密、碎石墩置换、排水的组合 ) 4桩式置换机理：主要靠碎石内摩擦角和桩间土的侧线来维持状体的平衡，并与桩间土起复合地基作用。 5 有效加固深度 H= p45 6 间歇时 间取决于；加固土中孔隙水压力消散所需时间，砂性土 2-4min 可以连续夯击 21 / 63 三 1. 碎 (砂 )石桩 -散体材料桩 2. 成桩方法 :振动成桩法 ,冲击成桩法 3. 碎石桩适用松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基 ，也可用于处理可液化 地基。 4. 对松散砂土加固原理 挤密作用 排水减压作用 砂基预振效应 5. 对粘性土加固机理不是使地基挤密，而是置换。此外还有排水、加筋和垫层的作用。 6. 用于砂性土的设计 -桩距 p60 7. 面积置换率 p62 22 / 63 8. 承载力特征值计算 p65 9. 一小型工程采用振冲置换法碎石桩处理，碎石桩桩径为，等边三角形布桩，桩距 ，处理后桩间土承 载力特征值为 120kPa，根据建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002) 求得复合地基承载力特征值最接近于下列哪一个数值 ? (n=3) B (A)145kPa (B)155kPa (C)165kPa (D)175kPa 四 1 石灰桩适应于加固杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土和粘性土地基，有地区经验时，可 用于加固透水性小的粉土，不适应于加固地下水下的砂类土。根据我国现有技术水平和加固经验，石灰桩的加固深度23 / 63 不宜超过。 2 桩间土 1、成孔挤密 2、膨胀挤密 3、脱水挤密 4、胶凝作用桩身复 合地基 3 桩径 L= p81 4 下列哪些地基土适合采用土挤密桩法处理 ? ACE (A)地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土 (B)湿陷性黄土、素填土和杂填土 (C)以消除地基土的湿陷性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土 (D)以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土 (E)地基土的含水量小于 24的湿陷性黄土 24 / 63 5水泥粉煤灰碎石桩法用于处理 粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素 填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。 水泥粉煤灰碎石桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层 6加固软弱地基主要有三种作用： 1)桩体作用； 2)挤密与置换作用； 3)褥垫层作用。 7桩和桩间土一起通过褥垫层形成 CFG 桩复合地基。此处的褥垫层是必须的 8褥垫层作用 1） 保证桩、土共同承担荷载 2)减少基础底面的应力集中 3)褥垫厚度可以调整桩土荷载分担比 25 / 63 4)褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比 9荷载一定时，褥垫越厚，土承担的荷载越多。荷载水平越高，桩承担的荷载占总荷载的百分比越大 桩法适用于处理以下哪些地基土 ? C D E (A)淤泥 (B)淤泥质土 (C)粘性土 (D)粉土 (E)砂土 桩复合地基由以下几个部分组成 ? A B D (A)CFG 桩 (B)桩间土 (C)素混凝土垫层 (D)褥垫层 3.下列哪几种说法是正确的 ? A C D A） CFG 桩处理后的桩间土有明显的挤密作用； B） CFG 桩处理后的桩间土无明显的挤密作用； C） CFG 桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层； 26 / 63 D）褥垫层是 CFG桩复 合地基不可缺少的一部分。 4CFG桩单桩承载力特征值影响因素 A、桩体试块抗压强度值； B、桩间土侧阻力； C、桩端土承载力； D、桩间土强度。 四 1 排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。 2 排水固结 ：排水系统【 竖向排水体 横向 排水体 】加压系统【堆载法 v 真空法 降低水位法 电渗法 联合法】 27 / 63 3 承载力计算 103 4 固结度 5 可克服次固结的方法有哪些 ? (A)砂井法 (B)堆载法 (C)真空预压 (D)超载法 6 下列哪一种或几种预压法不需控制加荷速率 ? CD ? (A)砂井堆载预压 (B)堆载 (C)砂井真空预压 (D)降水预压 (E)超 载预压 7 列哪一种或几种预压法为正压固结 ? 哪一种或几种预压法为负压固结 ?CD (A)砂井堆载预压 (B)堆载预压 (C)砂井真空预压 (D)降水预压 (E)超载预压 设计计算 90-91 8 塑料排水袋的当量换算直径可按下式计算 110 28 / 63 *注意 真空预压法处理地基时 必须设竖向排水体 ? 1 条件：某饱和粘土层地基 6 米厚 ,f0=30KPa,三轴不排水压缩试验得 cu=29, 粘 土层天然孔隙比 e=；采用堆载预压法处理地基 ,排水竖井采用塑料排水带 ,等边三角形布置 , 塑料排水带宽和厚分别为100mm*4mm,井径比为 n=20。 ? 排水竖井的间距较合适的是 ( A )。 ? A、 B、 C、 D、 ? 采用大面积堆载 z=100 KPa, 当黏土层平均固结度达 U=50%时 , 粘土层的抗剪强 度可以确定为 ( C )。 ? A、 35 KPa B、 46 KPa C、 58KPa D、 62KPa ? 若某粘土层在堆载产生的附加应力作用下 ,孔隙29 / 63 比达到 e=时 , 粘土层的最终竖向 变形量最接近下述何值 (经验系数取 ) 。 ? A、 25cm B、 C、 11cm D、15cm ? 2 有一饱和软粘土层，厚度 H 8m，压缩模 ,地下水位与饱和软粘土层顶面 相齐。先准备分层铺设 1m砂垫层 ,施工塑料排水板至饱和软粘土层底面。然后采 用 80kPa大面积真空预压 3个月，固结度达到 80。 B ? 1、地基最终固结沉降接近下列哪一个值 ? ? (A)36cm (B)44cm (C)50cm (D)55cm ? 2、软粘土层的残余沉降接近下列哪一个值 ?B ? (A)7cm (B)9cm (C)10cm (D)11cm 30 / 63 ? 3 某大面积饱和软土层，厚度 H=10m，下卧层为不透水层。现采用砂井堆载预压法 进行预压，砂井打到不透水层顶面，砂井的直径为 35cm，砂井的间距为 200cm，以正三角形布置。已知土的竖向固结系数 Cv 10 -3cm2/s，水平向固结系数为 Ch 10 -3cm2/s。试求在大面积荷载 150KPa作用下，历时 60天的固结度。 五 灌浆法的应用范围包括以下几个方面： 1. 土体的位移和变形等。 2. 3. 的力学强度。 4. 5. 31 / 63 6. 7. 8. 加固桥索支座岩石。 9. 灌浆法加固原理分 渗透灌浆 挤密灌浆 劈裂灌浆 电动化学灌浆 六 1 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法 适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数大于 25 的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。 32 / 63 深层搅拌法 (湿法 )：用水泥浆和地基土搅拌； 粉体喷搅法 (干法 )：用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。 2 水泥掺入比 最小 7% 10 % 150 3 沉降计算 157-160 【 1】某工程采用水泥土搅拌法加固，桩径为 500mm，水泥用量为 55kg/m，土的湿重度为 /m3， 则 1、该工程的水泥掺入量最接近下列哪个值 ?C (A)% (B)% (C)%(D)% 2、该工程的水泥掺量最接近下列哪个值 ?B (A)270kg/m3 (B)280kg/m3 (C)290kg/m3(D)300kg/m3 =55kg/m1m/(1m)=/m3 【 2】某工程采用水泥土搅拌桩法加固，桩径，水泥掺入率33 / 63 15%，土的密度 =1740kg/m3, 计算水泥掺量 【 3】下列哪种说法是不正确的 ? (A)竖向承 载搅拌桩复合地基的变形包括搅拌桩复合土层的平均压缩变形与桩端下未加 固土层的压缩变形； (B)s1和 s2均可采用分层总和法计算； (C)搅拌桩复合地基变形计算时，其附加应力从基底开始扩散； (D)搅拌桩复合地基变形计算时，其附加应力从桩底开始扩散； (E)搅拌桩和预制桩相同，均属基础范畴。 【 4】城市中心拟建宜多层住宅楼 ,地基土为饱和软粉土 (淤泥质土布排水剪强度指标 cu=10KPa)其承载力不能满足设计要求 ,下列哪种地基处理方案比较适宜 ( ) 34 / 63 A、强夯法 B、深层水泥搅拌桩 C、降水预压砂井排水固结 D、砂桩挤密 【 5】某工程采用水泥土搅拌桩处理地基，桩径为 500mm，桩长为 6m，间距为的正方形布置，桩间土压缩模量为，搅拌桩桩身强度为，则搅拌桩复合土层的压缩模量最接近下列哪个值 ? (A) (B) (C) (D) 解答 : 搅拌桩复合地基置换率为 / 根据 (JTJ79-2002)第条 ,搅拌桩的压缩模量 Ep 可取(100200)fcu,对桩较短或桩身较低者可取低值 ,则 Ep=100 fcu =150MPa 因此 Esp=m Ep +(1-m)Es=*150+()*= MPa 【 6】某住宅筏形基础 12m50m ，基础埋深。基础底面荷载35 / 63 标准值 Pk=180KPa,天然地基 fak=110KPa， =/m3, Es=,地基采用搅拌桩复合地基，桩径为，桩长为，置换率 m=,搅拌桩压缩模量 120MPa，复合土层压力扩散角 20。求：搅拌桩复合土层的压缩变形 。 PZ= PK-md= KPa 七 1 高压喷射注浆法 适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、 砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性 2 高压喷射注浆法三种形式：旋喷、定喷、摆喷 3 工艺分类 单管法：喷射高压水泥浆液 ; 36 / 63 喷射高压水泥浆液和压缩空气 ; 三管法：喷射高压水流、压缩空气及水泥浆液 多重管法 4 土工合成材料在工程应用中的作用： 反滤作用 排水作用 隔离作用 防护作用 加筋作用 5 加筋土垫层加固机理 扩散应力 调整不均匀沉降 增大地基稳定性 八 复合地基：天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在天 然地基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体两部分 组成的人工地基。 37 / 63 复合地基与桩基区别： 1.浅基础 :一般指基础埋深小于 5m，或者基础埋深小于基础宽度的基础 2.地基处理的目的 :1提高土的强度 -地基承载力 2 增加土的刚度 -减少地基沉降量 3 改善地基土的水力特性 (1)防渗 (2)排水 (3)渗透稳定性 : (4)抗冻性 4 改善抗震性能 (1)液化 (2)震陷 软土指淤泥及淤泥 质土，是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。 软土的特征及分类 :富含有机质和粘粒，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于 1。 天然孔隙比大于等于时，称为淤泥；介于 1 和之间时，称淤泥质土；土中有机质含量介于 5%和10%之间时，称有机质土；介于 10%和 60%之间时，称为泥炭质土；大于 60%时泥炭。 变形特征：变形大而不均匀；变形稳定历时长；抗剪强度低；较显著的触变 性和蠕变性 38 / 63 4.填土分类：杂填土，吹填土，素填土 5.吹填土是由水力冲填泥砂形成的沉积土，即在整理和疏浚江河航道时，有计划地用挖泥船，通过泥浆泵夹大量水分，吹送至江河两岸而形成的一种填土。 吹填土与软土：吹填土在工程性质上，很接近软土。比如富含有机质和粘粒，含水量大，孔隙比高，饱和度高，透水性较弱，强度低，压缩性高等等。造成这一现象的原因是，吹填土的来源就是海相沉积的淤泥和砂土。因此，目前国内对吹填土的处理，除了一些吹填初期的预加固之外，多数将之视为软土进行地基处理与加固。 1 地基处理：为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。 2 复合地基：部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。 3 地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。 39 / 63 14 换填垫层法：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。 15 预压法：对地基进行堆载或真空预压，使地基土固结的地基处理方法。 16 真空预压法：通过对覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜内抽真空 ，而使地基固结的地基处理方法。 17 强夯法：反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。 1 8 强夯置换法：将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。 1 9 振冲法：在振冲器水平振动和高压水的共同作用下，使松砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩柱，并和原地基土组 成复合地基的地基处理方法。 20 砂石桩法：采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构40 / 63 成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。 21 水泥粉煤灰碎石桩法：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由 桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。 23 水泥土搅拌法：以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。 24 深层搅拌法：使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法。简称湿法。 25 粉体喷搅法：使用干水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌法。简称干法。 26 高压喷射注浆法：用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法 27 石灰桩法：由生石灰与粉煤灰等掺合料拌和均匀，在孔41 / 63 内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。 28 灰土挤密桩法：利用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密。用灰土填入桩孔内分层夯实形成灰土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。 1.换填法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至要求的密实度。 按换填材料的不同，将垫层分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。 用作地基的浅层处理，其主要作用包括：提高持力层的强度，并将建筑物基底压力扩散到垫层以下的软弱地基，使软弱地基土中所受应力减少到该软弱地基土的容许承载力范围内，从而满足强度要求；垫层置换了软弱土层，从而可减少地基的变形量；加速软土层的排水固结。防止冻胀。对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，处理的目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性等。 42 / 63 建 筑地基处理技术规范中规定：换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。 2.素土、灰土、二灰垫层总称土垫层，适用于处理 14m 厚的软弱土层。 灰土垫层中石灰和土的体积比一般以 2： 8 或 3： 7 为最佳。垫层强度随含灰量的增加而提高。但含灰量超过一定 值后，灰土强度增加很慢。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按 2： 8 或 3： 7 体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土的湿陷性。 土垫层设计内容主要包括 :厚度确定 ; 宽度确定 ; 平面处理范围 厚度确定 1.软土地基上土垫层厚度的确定与砂垫层相同。 2.对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应保持天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力值。根据试验结果，当矩形基础的垫层厚度为 倍基底宽度，条形基础的垫层厚度为 43 / 63 倍基底宽度时，能消除部分至大部分非自重湿陷性黄土地基的湿陷性。当垫层厚度为 倍柱基基底宽度或 倍条基基底宽度时，可基本消除非自重湿陷性黄土地基的湿陷性。 3.在自重湿陷性黄土地基上，垫层厚度应大于非自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度，或控制剩 余湿陷量不大于 20cm 才能取得好的效果。 1.复合地基是指由两种刚度不同的材料组成，共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。 根据桩体材料的不同，复合地基的分类如下。 散体 材料复合地基：砂桩，碎石桩，矿渣桩复合地基 柔性桩复合地基：土桩，灰土桩，石灰桩，粉体搅拌石灰桩，水泥土桩复合地基 刚性桩复合地基：树根桩， CFG桩复合地基 一、作用机理 1、桩体作用 ，复合地基是桩体与桩间土共同工作，由于桩体的刚度比周围土体大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力将重新分配，桩体产生应力集中而桩间44 / 63 土应力降低，这样复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。 2、加速固结作用 ，碎石桩、砂桩具有良好的透水特性 ,可加速地基的固结。另外 ,水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。 3、挤密作用 ，砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。另外，采用生石灰桩，由于生石灰具有吸水、发热和膨胀等作用，对桩间土同样起到挤密作用。 4、加筋作用 ，各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。 二、破坏模式 复合地基的破坏形式可分为三种情况：第一种是桩间首先破坏进而发生复合地基全面破坏；第二种是桩体首先破坏进而复合地全面破坏；第三种是桩体和桩间土同时发生破坏。在实际工程中，第一、第三种情况较少见，一般都是桩体先破坏、继而引起复合地基全面破坏。 45 / 63 刺入破坏模式。桩体刚度较大，地基土强度较低的情况下较易发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏后，不能承担荷载，进而引起桩间土发生破坏，导致复合地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生这类破坏。 鼓胀破坏模式。在荷载作用下，桩间土不能提供足够的围压来 阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体的鼓胀破坏。桩体发生鼓胀破坏引起复合地基全面破坏。散体材料桩复合地基较易发生这类破坏。在一定的条件下，柔性桩复合地基也可能产生这类型式的破坏。 整体剪切破坏模式。在荷载作用下，复合地基产生图中所示的塑性区，在滑动面上桩体和土体均发生剪切破坏。散体材料桩复合地基较易发生这类型式的整体剪切破坏，柔性桩复合地在在一定条件下也可能发生这类破坏。 滑动破坏模式。在荷载作用下，复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。各种复合地基都可能发生这类型式的破坏。 2.若桩体的横截面积为 Ap，该桩体所承担的复合地基面积为A，则复合地基置换率为： m=Ap/A 46 / 63 3.桩土应力比是复合地基的一个重要设计参数，它关系到复合地基承载力和变形的计算。影响桩土应力比的因素：荷载水平、桩土模量比、复合地基面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层情况等。 1.砂桩是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂挤入土中，形成大直径的密实柱体。 砂桩适用于松散砂土、人工填土、粘性土、粉土和杂填土等地基，以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，以防止饱和松散砂土地基的振动液化。对加固饱和软弱土地基则应慎重，如果建筑物以变形为控制条件，则砂桩处理后的软弱地基需经预压，以消除沉降后才可作为建筑物地基，否则难以满足建筑物对沉降的要求。 根据国内外的使用经验，砂桩适用于中小型工业与民用建 筑物、散料堆场、码头、路堤、油罐等工程的地基加固。 砂桩的加固机理 一、在松散砂土中的加固机理 砂土属单粒结构，可分为疏松和密实两种极端状态。密实的47 / 63 单粒结构，颗粒间的排列已接近最稳定状态，在动荷载下，一般不再产生大的变形。而疏松的单粒结构，颗粒间孔隙大，颗粒位置不稳定，在动荷载作用下 容易产生位移，因而会产生较大的沉降，特别在动荷载作用下更为显著，可减少 20%，因此必须经过人工处理后才可作为建筑物的地基。 在砂桩的成桩过程中，因采用振动或冲击方法，桩管对周围砂土产生很大的横向挤压力，将地基中等于桩管体积的砂挤向周围的砂层，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙比降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能得到改善，地基承载力大幅度提高，一般可提高 25倍。当砂土地基被挤密到临 界孔隙比以下时，还可防止砂土振动液化。 二、 在软弱粘土中的加固机理 砂桩在软弱粘性土地基中主要起置换作用和排水作用，这样形成的复合地基，可提高地基的承载力和整体稳定性。 1.置换作用 粘性大多为蜂窝结构，在成桩过程中受扰动后，比具有相同密实度和含水量的原状土的力 学性质会降低，不仅很难起到挤密加固作用，甚至会使桩周土体强度出现暂时降低。所以砂桩加固软弱地基主要利用砂桩本身的强48 / 63 度形成复合地基，提高地基的承载力和地基的整体稳定性。 -7-42.排水作用 一般软弱地基土的渗透性很小 ,渗透系数多在 110110cm/s 范围内。在软弱地基中设 置砂桩后 ,减少了软弱地基土的的排水距离 ,加快了固结速率 ,有助于地基土强度的提高。 1.石灰桩是指用人工或机械在地基中成孔后 ,灌入生石灰块(或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺合料 ,如粉煤灰、火山灰等 )，经振密或夯压后形成的桩柱体。 用石灰桩加固软弱地基 ,不同的土质会产生不同的加固效果。 如果被加固土的渗透系数太小 ,不利于软土脱水固结；如果被加固土的渗透系数太大 ,石灰难以密实。根据国内外的工程经验 ,石灰桩适用于处理杂填土、素填土、饱和粘性土、淤泥质土和淤泥等。 2.石灰桩的加固机理可从桩间土、桩身和复合地基三个方面进行分析。 一、 桩间土 1成孔挤密作用 2吸水、升 温和膨胀作用 3胶49 / 63 凝及离子交换作用 二，桩身 生石灰桩具有一定的强度和刚度，可以提高地基的承载力和改善地基的变形特性。石灰桩桩身的强度与上覆压力和龄期有关。 三、复合地基 石灰桩复合地基承载力由三部分构成： 桩身强度； 桩间土； 桩周形成的硬壳层。由于硬壳层的形成需要一个长期 过程，在设计时一般不作考虑而作为安全贮备。根据国内外实测数据，石灰桩复合地基的桩土应力比一般为 。 要提高复合地基的承载力可从两方面着手，即提高桩身强度与增加桩间土的加固效果。但应注意： 桩间土的承载力应协调。既要保证桩身有较大的强度，又没必要过大增大桩身强度。 桩身吸水量的增加有助于改善桩间土的物理力学性能，但吸水量过多又使桩身强度降低，为使两者兼备有时必须采用较大的置换率。因此在提高复合地基 承载力时要进行综合考虑，确定桩间土强度、桩身强度和造价之间的最优关系。 1.碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔50 / 63 后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其制桩工艺分为振冲碎石桩