地基基础施工方法及理论分析.doc

大连理工大学网络高等教育毕业大作业模板 网络高等教育专 科 生 毕 业 大 作 业 题 目： 地基基础施工方法及理论分析 学习中心：山东日照奥鹏学习中心7层 次： 高中起点专科 专 业： 土木工程 （道桥方向） 年 级： 2010年 春季 学 号： 101064104001 学 生： 李 华 指导教师： 杨岳峰 完成日期： 2012年 3月 19日 II地基基础施工方法及理论分析内容摘要在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸，而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施工。本文通过分析软土地基的特点，针对软土地基处理中常用的技术及处理施工、评价工作要点进行探讨。关键词：地基；处理方法；措施目 录内容摘要I引 言11 地基处理的概述22 地基处理的方法32.1 排水固结法32.2 挤密压实法32.2.1 表层压实法32.2.2 重锤夯实法42.2.3 强夯法42.2.4 振冲挤压法42.2.5 土桩和灰土桩42.2.6 砂桩42.2.7 爆破法42.3 置换及拌入法52.4 灌浆法52.5 加筋法52.5.1 土工聚合物62.5.2 锚固技术62.5.3 加筋土62.5.4 树根桩法62.6 冷热处理法63 地基处理方法的选用原则84 结语9参考文献：10引 言市场的需要是地基处理技术进步的原动力，而地基处理设备与材料的发展则推动了地基处理理论研究的进步。近年来，以房屋建筑、高速公路、高速铁路和大面积填海造陆地基处理为典型的工程需求，不断地推进我国地基处理技术的进步。地基处理的目的、方法有各自的特点，体现在对处理后地基的承载力、沉降、不均匀沉降、沉降速率、工后沉降速率、工后沉降要求上；或出于减小与消除地基土湿陷性、膨胀性、液化和减小桩侧负摩擦；或提高边坡稳定等。正是这些不同的需要，推动了地基处理设备、技术、理论的进步1。保护环境、寻求可持续发展促进了环境岩土工程的发展，对污染土的地基处理技术也正在发展中，解决对污染场地的处理，防止污染物迁移，并进行无害化处理。地基处理向宽度和深度方面正在经历快速的发展，对岩土工程师提出了更高的要求。本文对地基处理中的一些方法进行综合研究。1 地基处理的概述工程建设中，经常会遇到各种各样的地质条件不好或软弱地基，这样的地基不能满足结构物的要求，需要经过人工加固处理，处理后的地基称为人工地基。软弱地基是指由软土（淤泥及淤泥质土）、冲填土、杂填土、松散砂土及其他具有高压缩性的土层构成的地基。这些地基的共同特点是模量低、承载力小，未经人工加固处理是不能在上面修筑基础和建筑物的。地基处理的目的就是针对在软弱地基上修筑建造物可能出现的问题，采取各种手段来提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，改善土的压缩特性，从而达到满足工程建设的需要。地基处理在我国有着悠久的历史，新中国成立后，特别是在近20年来得到迅猛发展。回顾60年来我国地基处理技术的发展大致经历了2个阶段2。第一阶段：20世纪50年代至60年代为起步应用阶段，这一时期大量地基处理技术从前苏联引进国门，最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。主要为沙石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰土桩、化学灌浆、预浸水法及井点降水等地基处理技术应用于工业名用建筑。第二阶段：20世纪70年代至今，为应用、发展、创新阶段。大批国外先进技术被引进、开发，并结合我国自身特点，初步形成了具体中国特色的地基处理技术及其支护体系，许多领域达到了国际领先水平。大直径灌注桩、石灰桩、碎石桩、高喷注浆、深层搅拌、真空预压、动力固结、塑料排水板法、托换技术，大刚度柔性桩复合地基、深基坑工程及其支护体系等先进方法得到迅猛开发与应用。2 地基处理的方法由于软弱地基特性的复杂性和多样性，到目前为止已经形成了许多种不同的地基处理方法，按照其原理的不同可分为以下几大类：（1）排水固结法；（2）挤密压实法；（3）置换及拌入法；（4）灌浆法；（5）加筋法；（6）冷热处理法。在以上几大类地基处理方法当中，每一类方法又都包含各自不同的几种具体处理方法，但它们的原理相同，只是采取的具体施工措施不一样。2.1 排水固结法排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下，土中孔隙水逐渐排出，孔隙比减小，地基发生固结变形，同时，随着超孔隙水压力逐渐消散，土的有效应力逐渐增大，地基土的强度逐步增长。排水固结法常用于解决饱和软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。采用排水固结法时常采用的施工方法有：（1）堆载预压法（2）砂井法（3）真空预压法（4）降低地下水位法；（5）电渗法。2.2 挤密压实法挤密压实法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。根据采用的手段可分为以下几种方法：2.2.1 表层压实法采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实，也可采用分层回填压实加固，分层压实的填料也可适量添加石灰、水泥等，适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土。2.2.2 重锤夯实法利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。2.2.3 强夯法将很重的锤从高处自由落下，反复多次夯击地面，给地基土以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并减小其压缩性，适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等。2.2.4 振冲挤压法通常用以加固砂层，其原理是：一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压密实，适用于砂性土，小于0.005mm粘性含量小于10%的粘性土，若粘粒含量大于30%效果明显降低。2.2.5 土桩和灰土桩土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。适用于湿陷性黄土、人工填土、非饱和粘性土。2.2.6 砂桩在松散砂土或人工填土中设置砂柱，能对周围土体产生挤密或振密作用，可以显著提高地基强度，改善地基的整体稳定性，并减少地基沉降量，适用于松砂地基或杂填土。2.2.7 爆破法在地基钻孔中爆破黄色炸药或其他炸药，利用其急剧产生的气体压力使地基压密，并在爆孔中加入填料压实后形成复合地基。对饱和松砂地基，可利用爆破振动，使松砂层液化_颗粒重新排列而趋于密实，达到地基加固的目的。此法适用于非饱和疏松粘性土、湿陷性黄土、饱和砂土、杂填土。2.3 置换及拌入法以砂、碎石等材料置换软弱地基中部分软弱土体，形成复合地基，或在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆或石灰等物质，形成加固体，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基承载力，减少压缩量的目的。置换及拌入法有下列几种方法：（1）垫层法；（2）开挖置换法；（3）振冲置换法（或称碎石桩法）；（4）高压喷射注浆法（旋喷柱）；（5）深层搅拌法；（6）石灰桩法；（7）褥垫法。2.4 灌浆法灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力学性质。灌浆材料常分为粒状浆材和化学浆材两个系统，粒状浆材包括纯水泥浆、粘土水泥浆、水泥砂浆、石灰浆等；化学浆材包括环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类、聚氨酯类、丙烯酸胺类、木质素类和硅酸盐类等。在地基处理中，常用的灌浆方法按其依据的理论可分下述四种：渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、压密灌浆法、电动化学灌浆法等。若在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩体或土体结构的破坏，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可活性和浆液扩散距离增大，称为劈裂灌浆法；若通过钻孔向土层中压入灌浆，在压浆点周围形成泡形空间，使浆液对地基土起到挤压作用，称为压密灌浆法；当在粘性土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子交换等作用，促使在通电区域的土中以高价金属离子代换钠离子，使土的含水量显著降低，并可使土内形成渗浆“通道”。若在通电的同时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在“通道”上形成硅胶，并与土粒胶结成具有一定力学强度的加固体，称为电动化学灌浆法。根据采取不同的灌浆方法及相应的灌浆材料，灌浆法可应用于砂及砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。灌浆法的基本原理及其应用已形成一门新的学科分支岩土工程化学。2.5 加筋法通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。加筋法一般有以下几种：2.5.1 土工聚合物利用土工聚合物（或称为土工合成物或土工织物）的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的刚度模量或抗拉强度，改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。土工聚合物除了上述加固强化作用外，还可以用作反滤、排水和隔离材料。适用于加强软弱地基，或用作反滤、排水和隔离材料。2.5.2 锚固技术将一种新型受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，另一端与结构物（如挡土结构物）连接，利用锚固力以承受由于土压力、水压力或风力所施加于结构物的推力，从而维持结构物的稳定。在天然地层中可用灌浆锚杆，在人工填土中可用锚定板。2.5.3 加筋土把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体，称为加筋土。拉筋一般使用具有耐拉力，摩擦系数大且耐腐蚀的网状、丝状、带状的材料，主要是镀锌钢片、铝合金以及合成树脂等材料。加筋土技术在人工填筑的砂性土中可以采用，但不宜用于粘性土。2.5.4 树根桩法在地基中沿不同方向，打入直径为75mm125mm的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群协以支撑结构物，或用以挡土，乃至可作为稳定土坡的一种措施，适用于软弱粘性土、杂填土等。2.6 冷热处理法冷热处理法是通过改变地基土体的温度从而改变土体中水的存在及状态，达到加固地基的目的。冷热处理法包括：冻结法和烧结法两种。（1）冻结法：通过人工冷却，使地基温度降低到孔隙水的冰点以下，使之冻结，从而具有理想的截水性能和较高的承载能力（或横向支承能力）。适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时性措施。（2）烧结法：在软弱粘土地基的钻孔中加热，通过焙烧使周围地基土减小含水量提高强度，减少压缩性。适用于软粘土、湿陷性黄土等。3 地基处理方法的选用原则地基处理方法很多，各种处理方法有它的适用范围、局限性和优缺点，没有一种方法是万能的，工程地质条件千变万化，各个工程间地基条件差别大，具体工程对地基的要求也不同，而且机具、材料等条件也会因工作部门不同、地区不同有较大的差别。因此，对每一具体工程都要进行具体分析，应从地基条件、处理要求、处理范围等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法。合理的地基处理方法原则上一定是技术可靠、经济合理，又能满足施工进度的要求。通过比较分析可以采用一种地基处理方法，也可采用两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。在确定地基处理方法时，还要注意环境保护、节约能源，避免因为处理地基对地表水和地下水产生污染，振动噪音对周围环境产生不良影响等。4 结语以上通过对各种地基处理方法的介绍，不难看出对于不良地质及软弱地基的处理方法是多种多样的。对于一名土木工程技术人员，不仅要在理论上了解各种地基处理方法，而且关键要在生产实际中，做到如何结合实际情况，灵活而正确地选择恰当的地基处理方法，解决实际施工过