2.1地基处理方法.doc

搅拌法注浆法石灰系搅拌法水泥系搅拌法深层搅拌法高压喷射注浆法土工织物加筋土树根桩冻结法热加固法浅层密实处理深层密实处理冲击密实振冲击挤密法爆破挤淤法强夯法砂（石）桩挤密法灰土桩挤密法石灰桩挤密法碾压法重锤夯实法振动压实法砂（砂石）垫层法土工织物法力学排水电学排水电渗排水其他排水加压排水抽水排水负压排水真空排水法塑料袋排水法砂井排水法袋装砂井排水法水井排水法井点排水法1. 换土处理2. 密实处理3. 排水处理4. 加筋处理5. 热学处理全部挖出换土法部分挖出换土法自重强制换土法强夯挤淤法挖除换土法强制换土法焊破换土法爆破挤淤法物理处理化学处理地基处理方法分类图1-1 按作用机理分类的地基处理方法2 软弱地基2.1概述软弱地基是主要由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其它高压缩性土层构成的地基。这类地基一般很少受到地质变动或地形的影响，也没有受到过荷载、地震等物理作用的影响，更没有土颗粒间化学作用的影响。软弱地基是一种不良的地基，因此在工程的建设过程中，考虑其地基强度不够和变形要求，往往不能满足工程的质量，必须采用一定的措施，对软弱地基进行处理，从而改善地基的稳定性，减少地基的沉降和不均匀沉陷。2.1.1 冲填土冲填土是人工填土之一，它是在疏浚江河航道或从河底取土时用泥浆泵将已装在泥驳船上的泥砂。直接或再用定量的水加以混合成一定浓度的泥浆。通过输泥管送到四周筑有围堤并设有排水挡板的填土区内，经沉淀排水后而成。冲填土有别于素土回填，它具有一定的规律性。其工程性质与冲填土料、冲填方法、冲填过程及冲填完成后的排水固结条件、冲填区的原始地貌和冲填龄期等因素有关。2.1.2 软土1）在公路工程名词术语中，软土的定义为“由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土，主要有淤泥、淤泥质土及泥炭”。我国公路行业规范未对软土地基有明确的定义。日本高等级公路设计规范中定义：软土地基指主要由粘土和粉土颗粒含量高的软弱土，或由孔隙率大的有机质土、泥炭及松散砂构成的土层，地下水位高,其上的填方和构造稳定性差或产生下沉的地基。软土地基是在工程建设中遇到最多需要处理的软弱地基，它们广泛地分布在我国滨海平原以、河口三角洲、山涧谷底及湖泊地区。2）软土的基本特性是： 天然含水量大于液限，一般高达50%70%甚至更大。孔隙比大，一般为1.02.0，呈海绵状结构。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥，当天然孔隙比为1.01.5时，称为淤泥质土。抗剪强度低，不排水抗剪强度约在5kPa25 kPa，内摩擦角多为3 5。压缩性高，压缩系数常在0.74Mpa-11.54 Mpa-1，属高压缩性土。在上层荷载作用下，软土地基沉降量大，而且这种恶化是不可逆的，沉降长期难以消失。渗透系数小，一般约（3.66.5）10-7/s。上层排水困难。 固结系数小，Cu平均值为1.0510-3 cm2/s。这意味着地基沉降稳定要经历很长的一段时间。 灵敏度高，当土体的原状结构发生破坏时，触变性大。2.2软弱地基的处理方法软弱地基的处理方法有几十种，有的技术已经广泛地应用于工程实践，有的技术不是很成熟，尚处于摸索阶段，而有的技术还在研究当中，无法在工程中加以应用。针对软弱土地基的基本特性，目前在道路桥梁施工过程中主要通过换填垫层法、深层密实、塑料板排水法、碎石桩、管桩灌浆、高压喷射注浆法、强夯法、加筋技术等技术手段对软弱土地基进行处理。通过对相关资料的阅读与整理，根据不同的实际情况，结合第一章地基处理的分类及适用范围，下面对常用软弱地基处理办法进行简要归纳。表1.231 常用软弱地基处理方法类别方法简要原理适用范围置换及拌入法换土垫层法碎石桩法石灰桩法褥垫法EPS超轻质料填土法强夯挤淤法在天然土层上开挖到一定深度，回填具有较高抗剪强度、压缩性小的土工材料，如石渣、砾等，形成双层地基。垫层可扩散基底压力，提高地基承载力，降低沉降利用能产生水平振动的管状机械在高压水流下边振边冲，在饱和粘性土地基中成孔，填入碎石或卵石等材料，形成碎石桩。碎石桩置换部分土体，形成复合地基用机械成孔，填入生石灰填入生石灰块或生石灰块与其他掺合料并搅拌或压制成桩体，通过石灰的吸水膨胀及离子交换作用，与周围土体形成复合地基，达到加固作用当建筑物的地基压缩性存在差异时，为避免发生不均匀沉降，在压缩性较低的地基，通过换填法加上一定厚度土料形成褥垫，达到调整岩土交界处的相对变形，减少沉降差聚苯乙烯（EPS）泡沫塑料具有重度轻、抗压强度高、耐久性强及良好的缓冲作用，作为轻型填料，可有效减小因填土自重造成的土基沉降，同时施工简单，是一种节能土工材料通过抛石或边填碎石边强夯，置换淤泥以达到增强土基承载力的目的软土厚度不大或埋藏浅、无硬壳层的浅层地基软弱粘性土地基，因承载力涨幅小，工后沉降大，很少应用杂填土、软弱粘性土地基易发生不均匀沉降的地基软弱地基上的填方工程淤泥或淤泥质粘土地基挤密压实法表层压实法重锤夯实法强夯法振冲挤压法碎石桩挤密法土桩和灰土桩砂桩通过人工或机械夯实、机械振动或碾压对软弱土进行压实通过重锤自由下落的冲击能来压实和夯压浅层土地基，改善表面硬壳层的厚度和物理力学指标将1040t的重锤从高处自由下落，反复多次夯实地基，地基土在振动力和冲击力的作用下，强度提高，压缩性减小一方面通过振冲器的振动使饱和砂层液化，颗粒重新排列，孔隙比减小；另一方面利用振冲器的水平振动形成的孔洞，加入回填料，使砂层密实用振冲、冲击沉管在软弱地基中成孔后，将碎石或砂挤压入已成形的孔中，形成大直径的密实柱体，与挤密的桩间土形成复合地基，提高承载力利用沉管法、爆扩法或冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，由桩间挤密土与夯实桩体形成复合地基，土桩适用于消除地基湿陷性，灰土桩适用于提高地基承载力在人工填土或松散砂土地基中设置砂桩，桩体对周围土体产生挤密或振密作用，可以提高地基强度接近最佳含水量的浅层松散砂性土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土无粘性土、湿陷性黄土、杂填土无粘性土、湿陷性黄土、杂填土砂粒含量10%的疏松砂性土地基砂土地基、非饱和性粘土地基地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土地基杂填土、松砂地基排水固结法堆载预压法砂井堆载法真空预压法塑料排水板法电渗法降低地下水位在建造前，通过临时堆填土石等方法对土基加载预压，地基在荷载作用下固结排水，预先完成部分或大部分沉降，提高承载力，然后卸去预压荷载再建造建筑物，工后沉降小设置一系列砂井，在砂井设置上层排水通道（砂沟或砂垫），缩短排水距离，加快土中孔隙水的排除，达到挤密土颗粒和提高强度的目的在粘土层上铺设排水体系（砂垫层），覆盖不透气薄膜密封，用真空泵对排水体系抽气抽水，使地基中产生负的孔隙水压力，从而吸出孔隙水达到固结将塑料排水板打入或用插板机插入地基中，形成垂直的排水通道，替代常用的砂井法。其滤水性好，施工方便在地基中插入金属电极并接通直流电，在电场作用下，土中水从阳极流向阴极，水在阴极被排除而在阳极附近补充通过井点抽水使地下水位降低，改变土的受力状态，以达到预压的效果，此方法不因孔隙水压力增高而使地基破坏软粘土、杂填土、泥炭土地基饱和粘性土地基，透水性差加固的深度不大，不适用要求较高的地基软粘土地基饱和软粘土地基砂性土或透水性较好的粘土层加筋处理土工织物加筋土锚固技术树根桩利用土工聚合物的韧性、强度高的力学性能，将土中应力扩散，增大土体的抗拉强度或刚度模量将抗拉强度高的筋材埋置在土层中，拉筋与土粒间的摩擦力使二者组成复合体，共同受力、协调变形将杆件的一段固定在地基的岩层或土层中，另一端与结构物连接，利用锚固力维持结构物的稳定在地基中设置树根状的灌注桩，其直径为70 280 mm，可提高地基承载力加强软弱地基人工填筑的砂性土地基，不宜用于粘性土软粘土地基中应慎用各类地基灌入固化物深层搅拌桩法高压喷射注浆法渗入性灌浆法劈裂性灌浆法压密灌浆法电化学灌浆利用深层搅拌机械对水泥、石灰等建筑材料与地基土进行搅拌，使得固化物和软土搅拌均匀，产生一系列的物理或化学反应，从而形成圆柱状或连续墙水泥土增强体，这样就能够使得复合地基强度大大高于天然强度，其压缩性、渗水性比天然软土大大降低利用高压喷射冲击破坏土体，用浆液置换部分土体，将水泥浆与土体强制拌合，凝固后形成拌合柱体。通过形成复合地基以提高承载力，减少沉降利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液灌入地基中而渗入孔隙和裂隙中，浆液将松散的土粒与裂隙胶结成整体通过注浆管将浆液灌入地基中，浆液克服地基的原始应力和抗拉强度，形成新的孔隙和裂隙，浆液将松散的土粒与裂隙胶结成整体通过钻孔向土层中压入浓浆液，随土体的压密及浆液的挤入，形成灯泡型空间，并因浆液的挤压作用产生辐射状上抬力，引起地层隆起，用于纠正建筑物不均匀沉降在粘性土中插入电极并接通直流电，在土体中产生电渗、电泳和离子交换等作用，随着土中水的排出，同时向土体灌注硝酸盐浆液，在渗浆通道内形成硅胶，与土体颗粒胶结成加固体各种成因的软土层，尤其是对于厚度较大的饱和软黏土。有机质含量较高时应通过实验确定粉细砂、粘性土、沙砾石地基中砂、粗砂、砾石地基沙砾石、砂、粘性土地基常用于可压缩性、排水条件好的地基粘性土地基托换法基础加宽法墩式托换法桩式托换法通过增加原建筑物基础的底面积，以减小基底的接触压力，降低地基土的附加应力水平，从而减小沉降量或满足地基的变形要求和承载力在施工建筑物的基础下挖坑，然后浇筑混凝土，从而增大原有基础的埋置深度，使基础支撑在较好的土层上在原建筑物的基础下设置钢筋混凝土桩，以桩基的形式进行托换的方法总称。国内常用方法有树根桩托换、压入桩托换、锚杆静压桩托换和灌注桩托换原地基承载力较高原地基承载力较低冷热处理法冻结法烧结法通过人工冷却，降低地基孔隙水温度使之冻结，从而使土体抗剪强度提高，具有良好的截水性能。形成止水帷幕或挡土结构在地基的钻孔中加热，通过焙烧使周围地基土的含水量减小，减小其压缩性，提高强度饱和砂土或软粘土层的临时措施软粘土、湿陷性黄土，周围有富余热源的地区纠偏法加载迫降法掏土迫降法顶升纠倾法综合纠偏通过堆载或者其他加载形式，使沉降较小的一侧产生沉降，减小不均匀沉降在建筑物沉降较小的地方，其以下的地基中或基础的两侧地基中掏取部分土体，迫使沉降较小的部位发生进一步沉降通过在墙体中设置千斤顶以提升整栋建筑物，即可调整不均匀沉降，又可整体提升达到标高上述迫降与顶升方法进行组合，如浸水加压纠偏、顶端掏土纠偏等深厚软土地基各类不良地基各类不良地基各类不良地基2.3 其他地基处理技术2.3.1复合地基1962年，世界上首次提出了“复合地基”的概念。复合地基是指利用两种刚度（或模量）不同材料（桩体和桩间土），共同承当上部结构的荷载并协调变形，以满足地基承载力和控制沉降量的人工地基。浅基础、桩基础和复合地基是土木工程中比较常见的三种基础形式。（a）（b）（c）（d）均质加固部分均质加固部分荷载荷载荷载增强体增强体荷载经过处理后的人工地基可以分为均质人工地基、多层地基和复合地基。见图2-11。图2-11 人工地基的分类（a） 均质人工地基；（b） 双层地基；（c） 水平向增强体复合地基；（d） 竖向增强体复合地基根据复合地基中的增强体的方向不同，可以分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基。竖向的增强体习惯上称为桩，也称柱。水平向增强体复合地基主要指加筋土地基。其分类详见下表2-33表2-33 复合地基的分类水平向增强体复合地基主要指加筋土地基竖向增强体复合地基散体材料桩复合地基砂桩复合地基碎石桩复合地基矿渣桩复合地基柔性桩复合地基土桩复合地基灰土桩复合地基石灰桩复合地基粉体搅拌石灰桩复合地基水泥土桩复合地基刚性桩复合地基树根桩复合地基水泥粉煤灰碎石桩复合地基（CFG桩）复合地基的作用机理主要有以下几点：1) 桩体作用：刚性基础下桩体与桩间土共同承受作用并等量变形时，地基中应力将重新分配，桩间土应力减小，桩体的应力集中。从而提高复合地基的整体刚度和地基承载力，降低沉降量。2) 垫层作用：复合地基在加固深度范围内，其复合土层可以起到类似于换土垫层的作用，增大了应力扩散角。3) 加速固结作用：碎石桩，砂桩具有良好的透水性，加速地基固结。水泥土类桩与混凝土类桩也可加速地基固结。4) 挤密作用：砂桩、碎石桩施工过程中由于振动，挤压，排土作用等原因，对桩间土起到一定的密实作用。5) 加筋作用：复合地基提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。复合地基的破坏形式有三