软弱土地基处理概述(ppt 43页).ppt

1 软弱土地基处理 2 第1节概述第2节夯实法及碾压法第3节换土垫层法第4节排水固结预压法第5节挤密法和振冲法第6节强夯法第7节深层搅拌法第8节高压喷射注浆法 3 第1节概述 软弱土系指淤泥 淤泥质土和部分冲填土 杂填土及其他高压缩性土 由软弱土组成的地基称为软弱土地基 淤泥 淤泥质土在工程上统称为软土 其具有特殊的物理力学性质 从而导致了其特有的工程性质 4 软土 指在静水或非常缓慢的流水环境中沉积 经生物化学作用下形成的软弱土 物理力学特性软土的 天然孔隙比大 e 1 天然含水量高 w wl 压缩系数高 渗透系数小 抗剪强度低 灵敏度高 具有明显的流变性 5 淤泥 e 1 5 淤泥质土 1 5 e 1 0 软土 工程特性软土地基的 地基承载力低 建筑物的沉降和差异沉降较大 建筑物沉降历时长 流变 在应力不变的情况下 土体的剪应变和体应变仍随时间而增长的现象 6 由于软土地基的上述工程特性 所以在软土地基上修建建筑物 必须重视地基的变形和稳定问题 由于软土地基的承载力较低 如果不做任何处理 一般不能承受较大的建筑物荷载 因此在软土地基上建造建筑物 要求对软土地基进行处理 7 地基处理的目的主要是改善地基的工程性质 包括改善地基土的变形特性和渗透性 提高其抗剪强度等 8 地基处理的原则 地基处理有许多方法 各种方法都有各自的特点和作用机理 没有哪一种方法是万能的 对于每一个工程都必须进行综合考虑 通过几种可能采用的地基处理方案的比较 选择一种技术可靠 经济合理 施工可行的方案 既可以是单一的地基处理方法 也可以是多种地基处理方法的综合 9 第2节夯实法及碾压法 通过夯锤或机械 夯击或碾压填土 疏松土层 使其孔隙体积减少 密实程度提高 这种作用称为压实 压实能降低土的压缩性 提高其抗剪强度 减弱土的透水性 使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力层 10 一 土的压实原理大量工程实践和试验研究表明 控制土的压实效果的主要因素是 土的含水量 压实机械及其压实功能等 土的压实效果常用干密度 d 单位土体积内土粒的质量 来衡量 11 1 最优含水量对粘性土 当压实功能和条件相同时 土的含水量过大或过小 土体都不易压实 只有把土的含水量调整到某一适宜值时 才能收到最佳的压实效果 在一定压实机械的功能条件下 土最易于被压实 并能达到最大密度时的含水量 称为最优含水量wop 相应的干密度则称为最大干密度 dmax 12 w d 0 dmax wop 13 试验统计表明 最优含水量wop与土的塑限wp有关 大致为wop wp 2 土中粘土矿物含量大 则最优含水量大 2 压实功能对于同类土 随着压实功能的变化 最大干密度和最优含水量也随之变化 当压实功能较小时 土压实后的最大干密度较小 对应的最优含水量则较大 反之 干密度较大 对应的最优含水量则较小 14 第3节换土垫层法 当建筑物基础下的持力层比较软弱 不能满足上部荷载对地基的要求时 常采用换土垫层法来处理软弱土地基 即将基础下一定深度内的土层挖去 然后回填以强度较高的砂 碎石或灰土等 并夯至密实 15 实践证明 换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题 换土垫层按其回填的材料可分为砂垫层 碎石垫层 灰土垫层等 砂垫层的主要作用 1 提高浅基础下地基的承载力 2 减少沉降量 3 加速基底下软弱土层的排水固结 4 防止冻胀 5 消除膨胀土的胀缩作用 16 第4节排水固结预压法 排水固结预压法是利用地基土排水固结的特性 通过施加预压荷载 并增设各种排水条件 砂井和排水垫层等排水体 以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法 17 c e a b c e0 e b a e 18 土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关 当土层厚度相对于荷载宽度比较小时 土层中孔隙水向上下面透水层排出而使土层发生固结 称为竖向排水固结 根据固结理论 粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比 因此 为了加速土层的固结 最有效的方法是增加土层的排水途径 缩短排水距离 19 竖向排水情况 砂井地基排水情况 20 排水固结预压法主要适用于处理淤泥 淤泥质土及其他饱和软粘土 对于砂类土和粉土 因其透水性良好 无需用此法处理 一 堆载预压法二 砂井堆载预压法三 真空预压法 21 第5节挤密法和振冲法 在砂土中 通过机械振动挤压或加水振动可以使土密实 挤密法和振冲法就是利用这个原理发展起来的两种地基加固方法 22 一 挤密法挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中 对土产生横向挤密作用 在一定挤密功能作用下 土粒彼此移动 小颗粒填入大颗粒的空隙 颗粒排列紧密 孔隙体积减少 地基土的强度也随之增强 所以挤密法主要是使松软土地基挤密 改善土的强度和变形特性 23 二 振冲法振冲法是利用一个振冲器 在高压水流的作用下边振边冲 使松砂地基变密 或在粘性土地基中成孔 在孔中填入碎石制成一根根的桩体 这样的桩体和原来的土构成复合地基 在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的 在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用 在粘性土中主要是振冲置换作用 置换的桩体与土组成复合地基 24 第6节强夯法 强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下 反复多次夯击地面 对地基进行强力夯实 这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动 从夯击点发出纵波和横波 向地基纵深方向传播 使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用 25 第7节深层搅拌法 深层搅拌法 DeepMixingMethod DMM 是一种化学加固地基的方法 它通过特制机械 各种深层搅拌机 沿深度将固化剂 水泥浆 水泥粉或石灰粉 外掺一定的添加剂 与地基土强制就地搅拌 利用固化剂自身及其与地基土之间所产生的一 26 系列物理 化学反应 使地基土硬结成为具有整体性 水稳定性 较低渗透性和一定强度的复合土桩 体 或与地基土构成复合地基 从而提高软土地基的承载力 减小地基的变形 27 a 定位 b 喷浆 粉 搅拌下沉 c 搅拌上升 d 重复喷浆 粉 搅拌下沉 e 重复搅拌上升 完毕 a b c d e 28 深层搅拌法按固化主剂的不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法 按施工工艺又可分为浆体喷射深层搅拌法和粉体喷射深层搅拌法 水泥系深层搅拌法所形成的固化土称为水泥土 水泥加固土 影响水泥土强度的主要因素有 1 水泥掺入比 29 水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺入比的增大而增大 当aw 5 时 由于水泥与土的固化反应过弱 对于提高地基土的强度效果不明显 工程上常用的aw约为7 25 30 水泥土的强度增长率在不同的掺入量区域 不同的龄期时段内是不相同的 而且原状土不同 水泥土的强度增长率也不同 31 32 2 龄期水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大 其强度增长规律不同于混凝土 一般在T 28d后强度仍有较大增长 直到90d后其强度增长率逐渐变缓 所以 以龄期90天作为标准强度 33 34 3 地基土的含水量当水泥掺入比相同时 水泥土的无侧限抗压强度随着含水量的降低而增大 含水量的降低使水泥土的密实性得到增强 从而提高了强度 4 水泥标号水泥土的强度随水泥标号的提高而增大 在水泥掺入比相同的条件下 水泥标号每提高100号 水泥土的无侧限抗压强度约增大20 30 35 5 添加剂不同的添加剂对水泥土强度有着不同的影响 选用合适的添加剂可以提高水泥土强度或节省水泥用量 在水泥系深层搅拌法中 常选用木质素磺酸钙 石膏和三乙醇胺等添加剂 添加剂对水泥土强度的影响程度可通过试验来确定 36 6 土中的有机质含量由于有机质使土壤具有较大的水容量和塑性 较大的膨胀性和低渗透性 并使土壤具有酸性 这些因素都会阻碍水泥水化反应的进行 影响水泥土的固化 从而降低水泥土的强度 因此 有机质含量的增高将会明显地降低水泥土的强度 37 38 第8节高压喷射注浆法 高压喷射注浆法 HighPressureJetGrouting 是利用高压射流技术 喷射化学浆液 破坏地基土体 并强制土与化学浆液混合 形成具有一定强度的加固体 来处理软弱地基的一种方法 39 按注浆喷射形式的不同 加固体的形状不同 喷射形式主要有 1 旋转喷射注浆 2 定向喷射注浆 3 摇摆喷射注浆 40 高压喷射注浆法在工程上的应用主要有两方面 1 加固地基 提高建筑物地基的承载力 改善地基的变形性质 既可应用于拟建建筑物的地基处理 又可应用于已建建筑物的事故处理 2 地基或土体的防渗处理 形成防渗帷幕 防止渗流破坏 流土或管涌 41 第9章内