特殊地基处理的目的.doc

地基处理的目的及意义任何建筑物的荷载最终将传递到地基上，由于上部结果材料强度很高，而地基土强度很低，压缩性较大，因此通过设置一定结构型式和尺寸的基础才能解决这个矛盾。基础具有承上启下的作用，它一方面处于上部结构的荷载及地基反力的共同作用下，承受由此产生的内力；基础底面的反力反过来又作为地基土的荷载，使地基产生应力和变形。基础设计时，除了需保证基础结构本身具有足够的刚度和强度外，同时还需选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的强度和沉降保持在规范允许的范围内。因此，基础设计又常被称为地基基础设计。凡是基础直接建在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基很软弱，则事先需要经过人工处理后再建造基础者，这种地基称之为人工地基。地基处理的目的就是采取切实有效的地基处理方法,改善地基土的工程性质,使其满足工程建设的要求。一般采用的方法有：一 . 换填法：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。工程实例实例一：保津高速公路桩号为K14+191的2m一3m通道。设计为刚性扩大基础，U型重力式桥台，要求地基承载力大于250kPa。开挖基础后对原状土进行了轻型触探(深度为30cm)，发现地基承载力仅为120kPa。为提高承载力水平，用石灰稳定土处理地基30cm，分两层，每层厚为15cm，灰剂量为8压实度t95 。通过轻型触探得知处理后的地基承载力为500kPa，这大大超过了设计要求。该桥整体完5123个月后便产生明显沉降，经测定天津台下沉14cm保定台下沉9cm。实例二：宣大高速公路K83+600一K89+520路段土质为湿陷性黄土，采用换填法对刚性扩大基础地基进行处理。换填土为6水泥稳定砂砾土(砂砾：土=25：75)，换填深度根据承载力要求为lm2m不等，要求水泥稳定砂砾土7d无侧限抗压强度15MPa，压实度I95。该路段经过处理的27个小桥涵中大部分基础稳定达到了预期效果。但桩号为K85+341的lm 4m涵洞在主体完5126个月后，大同台下沉23cm，宣化台下沉19cm。二 . 预压法：预压法是一种有效的软土地基处理方法。该方法的实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。工程实例深圳市宝安区某快速干道一路段长159M，宽约50M，设计填筑的路堤高5M。当时因某些原因工期要求已落后4个多月，为了赶上工期，设计与施工单位采用自载联合真空预压的加固方法加固地基，最终不仅加固达到设计要求，而且工期也弥补上来。这是自载联合真空预压法运用得比较成功的一个实例，详细介绍如下： 1、路基土层的地质概况地质勘探资料表明，该路段自上而下由以下几层组成：第一层，人工吹填土，厚为0.3-0.5M；由粉砂、细砂组成，含少量细碎贝壳和淤泥；第二层，耕植土，厚0.5-1.3M，松散，含植物根系；第三层，淤泥混砂，饱和、软塑-流塑，富含有机质，局部夹粉砂，该层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低，是地基加固的主要对象；第四层，粉土或砂混淤泥，厚3.5-73.5M，底板埋深一般在7.5M、最大为10.5M；饱和，该层渗透性较好，k=10-3-10-4cm/s；第五层，淤泥或淤泥夹砂层，层厚大于10M，饱和、流塑-软塑、强度低，含水量高，孔隙比大、压缩性高、强度低，也是加固的主要对象；第六层，淤泥质粘土层，饱和，软塑状，粘滑，含大量贝壳及腐植物，分布均匀，钻探未钻穿，应该说这也是一层需处理的对象，其对路堤的后期沉降会有较大的影响。淤泥软土的土工试验综合成果见表1所示。 表1 淤泥软土的物理力学指标2、施工简况（1） 场地打设了深20M、间距1.3M、直径为7CM、呈梅花形布置的袋装砂井作为垂直排水通道；表层铺设厚度为70CM的中粗砂垫层，作为水平排水通道。（2） 在加固区外采用淤泥搅拌墙（深7M、局部10M）及垂直插塑（深5M）等密封技术，对第四层粉土及砂混淤泥进行封堵，以保证加固区内有较高的真空度；实践证明这二项技术起到了作用，在试抽时膜下真空度一天内达到80KPA，而停抽一天后真空度才损失2KPA。（3） 密封膜上铺设了40#扁丝机织土工布（抗拉强度40KN/M）以保护其不被刺破。（4） 抽真空装置安排12台套，其中2台套为备用。平均每台套担负800M2 面积，滤管间距为6M。（5） 在抽真空开始、膜下真空度达到80KPA后的30天才开始用吹填方式填筑路堤，填筑共分五层，层厚依次为1.2M、1.6-1.8M、1.0M、0.5M、0.5M，共5M厚；历时67天，此后自载联合真空预压又历时124天完成加固。实际的加载历时曲线见图2，联合加载的典型断面如图3。 图2实际的加载历时曲线图3联合加载的典型断面3、自载联合真空预压加固的效果与分析加固现场设置了真空度、地表沉降、水平位移和孔隙水压力等观测项目，观测结果表明加固取得了较好的效果。（1）加固中最大沉降速率达到72MM/D，发生在抽真空的初期；在联合预压加固中，每次加载的头几天沉降速率也都在40-50MM/D；远远超出规范要求的沉降速率宜控制在20MM/D以下的标准。整个填筑过程中路提始终是稳定的，没有出现任何失稳的征兆。路中心点平均沉降达277.5CM，估计固结度达到90%左右，基本满足工后沉降量30CM的要求。典型断面的荷载沉降曲线见图4。图4典型断面的荷载沉降曲线（2）孔隙水压力的观测结果（见图5）表明，开始抽真空时孔隙水压力就开始下降，形成负超静水压力，在地下9M深的测头孔隙水压力值下降较快、较大；在吹填加载期间，每加一级荷载，各个测头的孔隙水压力值均明显地出现短暂的增大、随后很快便稳定，在吹填加载5M的整个过程中，其最大累计升幅为30KPA（发生在埋深18M的测头处），其余为10-20KPA，而且所有测头读数都未超过出孔压初时的稳定值。这是由于在加固区内始终丰在着稳定的真空压力，其产生的负超静水压力抵消了相当一部分堆载过程中始终处于低孔隙水压力的稳定状态，没有出现滑坡和失稳现象。也正因此才大大缩短了堆载和维持堆载稳定的时间，加快了工期；该工程比常规的堆载预压法提前了4个多月的工期，保证了全线按时通车。图5加固中孔隙水压力时间过程线 4、 小结本工程实例通过运用自载联合真空预压法，很好地解决了在珠江三角洲软土地基上修路时存在的两大难题，同时在施工结束后不存在卸除超载土的问题，既环保又节约了投资。因此说在沿软弱土层地区修建公路，自载联合真空预压排水固结法是一种经济而有效的地基处理方法。三 . 强夯法：即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高25倍，压缩性可降低200500，影响深度在10m以上。工程实例 兰许高速公路是国家级重点建设项目日南高速公路的重要组成部分，全程采用双向6车道技术标准，设计时速为120km/h。 K32+905K33+220段土质较为松散，主要由砂性土和少量粘性土组成，地下水埋深为3.8m。其中K33+110K33+140段30m为碎石桩布置，其余为强夯布置，平均处理宽度为63.12m，夯点间距4m，按正方形布置，铺30cm厚度碎石，主夯点共布17行80列，副夯点共布16行79列。夯锤为圆形，直径1.5m,重135kN,高度为15m，夯点单击夯击4次，主、副夯完成后进行全副满夯，全副满夯只夯击1次，单点夯击能为E=WH=0.67135kN15m=1356.75kJ。设计要求地基承载力200MPa。 地基加固效果检测方法为重型动力触探，试验采用63.5kg重锤，落距76cm，锥底直径74mm，锥角600，探杆直径42mm，计探头入土中10mm的锤击数N63.5,根据N63.5的大小，结合地区经验评价承载力，超过200MPa的可视为达到加固效果。四 . 振冲法：是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右工程实例。1 工程概况 某工程为昭待公路路基加固工程。云南昭通至待补公路地处云南东北部，位于东经1024310320,北纬24502502之间，是建设项目“五纵七横”国道主干线（GZ40二连浩特-昆明-河口公路），云南省公路网主骨架的组成。经云南昭通、曲靖两个地区及贵州省威宁县，北连四川省，南接级边境口岸河口，服务于滇东北、滇中、滇南等广阔地域。 本工程位于昭待公路K316+950K317+180段，段内路基液化土层与软土呈互层状分布。 2 工程地质条件 2.1 地层 层：亚粘土：灰色、褐灰色，含少量灰岩砾石，表层0.50m为松散状种植土。容许承载力60130KPa；深度在04.2m范围内。 层：淤泥：褐灰、褐红色，含少量园砾，局部夹薄层状砂。容许承载力55112KPa；深度在4.29.4m范围内。 层：亚粘土：褐灰色，含15%的园砾，粒径210mm。容许承载力60130KPa；深度在9.415m范围内。 层：粘土：褐灰色、灰黑色，含少量有机质。软塑，局部可塑。容许承载力115140KPa，硬塑状容许承载力312KPa；深度在1517.1m范围内。 2.2 地质构造 本区位于扬子地台之滇东台褶皱带，主要在滇东台褶束与会泽台褶束之间，川滇南北向构造小江深大断裂带东缘与级构造雨断裂带部位。地质构造以北东向为主，断裂次之。构造较为，北东向构造发育；南北向构造分布在西部（系小江断裂带的组成）、东北部，其余零星残；北西向构造大属于南北向构造和北东向主干构造的配套成分。与本段路线关系密切的北东向构造为五星背斜及窝都断裂。 新构造运动频繁而强烈，主要为大面积的升降、断块差异性升降和断裂活动等3种类型。特点是断裂破碎带发育、新构造变动形迹或迹象较多：众多的小型山间盆地、湖泊、新生带地层的断错、的断层三角面、成串的（温）泉、频繁的地震活动等。路线穿越小江大断裂东侧的滇东台褶带，是我国强烈地震活动带，区域稳定性差。 2.3 地震 质量技术监督局2001年发布的地震动参数区划图(GB183062001)全线地震动参数划分：地震动峰值加速度为0.10.2g(对应的地震烈度为度)地震动反应谱周期为0.40.45s。 2.4 工程地质条件评价 液化砂土：段内地震动峰值加速度为0.10.2g，对应的地震烈度为度。据本区勘察资料，按公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)第2.2.2条检算，埋深20m以内的(2-2)淤泥质砂层粘粒含量为14.7 ，对该砂层液化判定，为可液化砂土，液化抵抗系数Ce=0.1O.8，承载力折减系数u=Ol3。 3 工程措施 对本路段软土地基，采用振冲碎石桩复合地基加固。 4 碎石桩施工 4.1 施工技术要点 (1)采用江苏产ZCQ 3O型振冲器，碎石桩桩径377mm。公路工程抗震设计规范(JTJOO489)，段内地质剖面资料，碎石桩桩长按10m，间距按d=1.2m，按正三角形满堂，详见图4。 图1 碎石桩平面大样示意图(2)碎石材料采用粒径为20lOOmm未风化的花岗岩碎石，含泥量1O。 (3)密实电流经试桩为4550A，留振为1020s，水压0.4O.6MPa。 (4)碎石桩顶铺设一层300mm碎石垫层。 4.2 试桩 施工前设计的分区地质资料试桩，据此各区碎石桩的密实电流、留振及水压等施工参数，是可液化砂土与软土互层地基的关键。 4.3 施工工艺流程 定桩位桩机就位沉振冲头至设计深度成孔至孔口沉振冲头至孔底清孔回填碎石料并分层振实到地面止移机至下桩位结束。 4.4 施工工艺要求 (1)平整场地至设计标高，按桩位设计平面图在现场用竹签作标记，桩位偏差不大于土5cm。 (2)成孔：对准桩位，启动供水泵和振冲器，待振冲器电流稳定后缓慢下沉振冲器成孔，直到符合设计桩长要求，记录振冲器经各深度的电流值和，振冲器至孔口。 (3)清孔：成孔后，上下串动振冲器12遍清孔。试桩要求减小水压。 (4)填料及振密制桩：清孔后将振冲器提离孔口。向孔内投入约0.5m 碎石，然后下沉振冲器将碎石振密到试桩要求的密实电流；将振冲器O.30.5m投料下沉振冲器留振振密；如此重复自下而上逐段振密制桩至孔口，并记录各深度的电流值和填料量，即一根桩施工。五 . 深层搅拌法：利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达812m。 施工过程：定位沉入到底部喷浆搅拌（上升）重复搅拌（下沉）重复搅拌（上升）完毕工程实例工程背景资料： 广东省汕头市某污水处理厂工程，沉淀池和生化池的基坑围护采用的就是深层搅拌法。基坑长240m宽150m.，基坑深度为3.506.00m，水泥土围护桩设计为二七排，桩长813m，桩径500mm，布桩间距350，固化剂为32.5普通硅酸盐水泥，掺入比为18 %，施工时间为2009年5月。六 . 砂石桩法：振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下，把套管打入规定的设计深度，夯管入土后，挤密了套管周围土体，然后投入砂石，再排砂石于土中，振动密实成桩，多次循环后就成为砂石桩。也可采用锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化，也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。其处理深度达10m左右。工程实例合