地基处理复习.doc

场地：工程建设所直接使用的有限面积的土地。天然地基：基础直接建造在未经加固的天然土层。人工地基：天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形的要求，必须事先对地基进行加固处理后再建造基础。软弱地基：由淤泥、淤质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土构成的地基。天然地基是否需要进行地基处理取决于地基土的性质和建筑物对地基的要求两个方面。地基处理的对象软弱土地基或不良地基软土：孔隙比大，天然含水量高，压缩性高，强度低，渗透性差，具有灵敏性，包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等。一般固结时间长，固结沉降大，需进行加固处理。杂填土：由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。其一般特征是强度低、压缩性高、均匀性差，一般具有浸水湿陷性。会产生很大的沉降及浸水湿陷性。冲填土：由水力充填泥沙形成的填土，如以粘性土为主，则有大量的水分难于排出，一般属于强度低压缩性较高的欠固结土。其他：湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、季节性冻土、岩溶土洞等。改良土体工程特性 提高地基的抗剪强度；降低地基的压缩性；改善地基的透水性； 改善地基的动力特性； 改善特殊土的不良地基特性。地基处理方法分类及应用范围换土垫层法：浅层软土处理；振密、挤密法：表层压实法，重锤夯实法，强夯法，振冲挤密法，土桩法，砂桩法，夯实水泥土桩，爆破法排水固结法：堆载、砂井等 置换法 加筋法 胶结法 冷热处理法地基处理的基本原则力求“安全适用、确保质量、经济合理、技术先进、保护环境”当天然地基不能满足构筑物对地基的要求时，要考虑的有：如何加固地基；上部结构体型合理性；整体刚度是否足够。在考虑地基处理方案时，应同时上部结构、基础和地基的共同作用，决定选用地基处理方案或选用加强上部结构刚度和地基处理相结合。地基处理的监测现场监测来指导施工，检验设计参数和处理效果，及时采取措施或修改设计。现场监测内容：地面沉降和深层沉降，地面水平位移和深层土体侧向位移，地基强度，地基中孔隙水压力等。预压排水固结法是利用地基排水固结的特性，通过预先施加顶压荷载，并增设各种排水条件，以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。预压排水固结原理用于处理海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水系统水平系统：软土层顶面的排水砂垫层，创造一个竖向渗流的排水边界。有砂井：满铺;无砂井： 排水砂沟;软土地基表面很软： 铺设塑料编织网或土工布竖向系统 创造一个水平向渗流排水边界。 （普通砂井、袋装砂井、塑料排水板。）加载系统堆载预压法:加荷系统中最常用的一种方法。在软土表面堆置相应的砂石料、钢锭等荷载，使地基发生固结沉降，承载力得到提高。优点：计算明确，施工技术简单，对地质条件的适应性广。缺点：工程量大，投资高，对堆载用料来源有困难时，更不经济。降水预压法:通过降低地基中的地下水位，使软弱土层固结沉降。 常与堆载法结合使用，降水有一定的局限性，降水与突出的分布和渗透性有关系，降水深度也有一定的限度，常和经验结合起来确定。真空预压法:在砂井地基上覆盖一层不透气的密封膜，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置抽气，将膜内空气排出，膜内外产生一个气压差，相当于作用在地基上的荷载。联合预压法:将堆载预压法和降水预压法相结合将堆载法和真空预压法相结合密实法原理：利用各种机械功能，在短时间内使土的孔隙比减小，密实度增加，从而达到增加地基强度、减少沉降的目的。主要方法：碾压、夯实、挤密、振密碾压法：利用压实机械的重量对土进行压实，主要用于填土工程，采用分层碾压的方法。夯实法：利用冲击能来击实地基。重锤夯实：用起重机械将夯锤提高到一定高度，让其自由下落，利用冲击能量将地基夯实。强夯法：对于湿陷性黄土，重锤夯实可减少表层土的湿陷性；对于杂填土，则可减少其不均匀性。挤密法：在软弱土层中挤土成孔，从侧向将土挤密，再将填料充填密实成柔性的桩体，并与原地基形成一种复合型地基，从而改善地基的工程性能。换垫法原理：是将基础底面下一定深度范围内的软弱土层挖去，然后分层回填强度较大的砂、碎石、素土或灰土等材料，并加以夯实或振换土垫层法的作用提高浅层地基承载力：因地基中的剪切破坏从基础底面开始，随应力的增大而向纵深发展。故以强度较高的垫层置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。 减少沉降量：一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大。 加速软弱土层的排水固结防止冻胀：因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区中结冰所造成的冻胀。 土的胶结法原理：将某些能固化的化学浆液，采用压力注入或机械搬入的施工方法，把土颗粒胶结起来，从而改善地基土的物理力学性质。主要方法：灌浆法、深层搅拌法等。灌浆法：将浆液均匀地注入地层中，将原来松散的土体胶结成一个整体，形成强度高、防渗和化学稳定性好的固结体。按灌入浆液材料科分为：水泥灌浆 化学灌浆水泥土搅拌法：用特制的深层搅拌或喷粉机械，将软弱土和水泥浆或石灰等固化剂强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的固结柱体。锚固和加筋原理：利用打入或埋入稳定岩层或土层内的锚杆等所产生的摩擦力来平衡土压力、水压力、风力等施加于建筑物上的推力，以维持其稳定性。锚固杆件的锚固端在天然稳定地层中，加筋主要用在填土工程中。结构与构造灌浆锚杆 加筋土结构 锚定板结构桩按承载性质分 摩擦型桩 端承型桩 摩擦-端承型桩按桩的制作工艺分 预制桩 现浇桩按材料分 木桩(基本弃用) 碎石桩 混凝土-钢筋笼桩 钢桩 组合桩(特殊地质条件)按成桩方法分 预制桩 灌注桩预制桩的施工方法 1、打入法 采用打桩机 2、 压入法 采用压桩机桩顶、桩身打坏的原因和处理1、打桩时，桩的顶部由于直接受到冲击而产生很高的局部应力-顶部的配筋应做特别的处理。2、桩身的混凝土保护层太厚-主筋需摆正3、桩垫材料选用不合适或打坏-采用材质均匀、强度高、弹性好的桩垫4、桩的顶面与桩的轴线不垂直，局部受冲击-保证垂直度，及时纠正5、过打现象。（由于桩尖通过硬层等原因，使桩下沉速度慢而施打时间长，锤击次数多或冲击能量过大）-分析土质，改善操作方法6、桩身的混凝土强度不高，或未达到养护期，影响了桩的强度。-加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢打歪的原因和处理1、原因（1）桩顶不平、桩的质量问题，（2）与操作有关，如：初入土时，桩身就歪斜，未及时纠正就施打。2、处理方法1、保证打桩机的导架的垂直度2、桩尖要对准桩位，桩顶和桩帽要正确结合3、刚打时，要采用小落距，边打边检查，稳定后在按要求的落距打4、桩顶不平，产生桩尖偏心-保证桩的质量打不下的原因和处理方法1、桩顶或桩身已打坏，无法有效地传递荷载 -拔出桩，与设计部门协商，再做处理。2、土层中夹有较厚的砂层或其它硬土层，或者遇上钢渣、孤石等障碍物，仍进行盲目施打。 -同设计勘探部门共同研究解决3、由于土的固结作用，使桩身周围的土与桩牢固结合，钢筋混凝土桩变成了直径很大的土桩而承受荷载，很难继续将桩打下去-应在准备条件完善的前提下，保证连续施打4、一桩打下，邻桩上升。（由于桩身土体受到挤密和扰动，容易造成近地面的地表面隆起和水平移动-改变打桩的顺序，由中间向两边对称施打或中间向四周施打打入法的特点和有效措施1、特点 土体挤压造成土体隆起和位移，对周围建筑物等存在危险，且噪音大2、措施 开挖防震沟，搭隔离板桩等1.天然地基上的浅基础需要掌握的重点:承载力 确定方法 原位试验 规范公式 经验法,持力层，软弱下卧层的承载力计算,宽度深度修正,宽度、深度对承载力的影响.确定基础埋深的原则 .掌握基础尺寸确定的原则. 刚性角.掌握地基变形计算、基础冲切计算.2.桩Pile：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较小的杆状构件。桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。3.桩的功能及类型. : 特点. 优点:将荷载传递到下部好土层;承载力高;沉降量小;抗震性能好,穿过液化层;承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷);与其他深基础比较,施工造价低.4.缺点:比浅基础造价高;施工环境影响, 预制桩施工噪音, 钻孔灌注桩的泥浆;有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩.5. 适用条件: (1)水上建筑物(2)深持力层,高地下水位(3)抗震地基(4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器.6.桩的分类 不同的分类标准: (一) 按承台 :承台:将几个桩结合起来传递荷载(二)材料(三)形状(四)承载机理(五)按尺寸(六)施工方法7. 二 桩的分类: (一) 按承台 承台:将几个桩结合起来传递荷载1.高承台桩: 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥;2.低承台桩 承台在地面以下, 承台本身承担部分荷载8.(二) 按材料: 木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管(型钢)桩、复合桩,钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土(离心预制)、高强混凝土. (三) 按形状: 按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩;按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩.9. (四) 按尺寸: 按断面(直径）的大小：大直径:d80cm; 小直径d 60m（a3) 长桩, l 10m 短桩, a 水平变形系数; al 2.5 为刚性短桩,2.5 al 2.5 为弹性中长桩,al 4.0 ,为弹性长桩10. (五) 按荷载传递方式: (1) 竖直荷载：端承桩(嵌岩桩)、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩,Q = Qp+Qs ,Tip resistance(端承力), Skin friction(侧摩阻力) ;端承桩 主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬 ;摩擦桩 主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长,深11. (六) 按施工方法: 施工方法沉桩方法:1.预制桩 Prefabricated pile ,.挤土桩2 现场灌注桩 Cast in place .非挤土桩12. 1 预制桩: -气锤打入,振动沉桩,静压桩- 引孔,部分挤土,大面积地面隆起,不引孔,挤土桩 2 现场灌注桩: 成孔方法- 人工挖孔,螺旋钻,正反循环地下水以下泥浆护壁,冲击, 夯 扩,爆破,沉管灌注; 浇注法: 水上水下,其他13. 桩的分类总结: (一) 按承台 (二)材料(三)形状(四)承载机理(五)按尺寸(六)施工方法; 挤土桩 (打入预制桩) ,非挤土桩 (现场钻孔) ,摩擦桩 ,端承桩 Q = Qp+Qs kN14. 竖向受压桩 ,竖向抗拔桩 ,水平承载桩 15. 桩基础的作用是将荷载传递到下部土层，通过桩与桩周土的相互作用进行的16. 一 桩的承载机理- 1 竖向承载力的组成 Qs 桩侧摩阻力 Skin， Shaft friction ,Qp 桩端阻力 Point,end resistance对于摩擦为主的桩 ,摩阻力所需位移很小 ,端阻力需要较大位移; ,不同阶段二者分担比不同17. 桩的竖向承载力发挥的特点: 随着荷载增加，桩身上部侧阻力先于下部侧阻力的发挥 ;一般摩擦桩，侧阻力先于端阻力发挥，侧阻发挥的比例明显高于端阻 ;对于长桩，即使桩端土很好，工作荷载下端阻力也很难发挥。18. 桩的侧摩阻力影响因素 : K土的侧压力系数，随着深度增加,砂土中存在临界深度19. 桩的侧摩阻力影响因素 : 摩阻力的时效性 , 超静孔隙水压力消散,土的触变性20. 桩的侧摩阻力影响因素 ； 打入预制桩,挤土使qs增加 (1) 挤密 (2) 残余应力 ;钻孔预制桩,使qs减少 (1)泥皮 (2)应力松弛 (3) 水泥浆渗入土中使表面粗糙，增加侧摩阻力 ;其他施工因素 桩的侧摩阻力桩的侧摩阻力影响因素 1.qs 随着深度增加,砂土中存在临界深度2.摩阻力的时效性超静孔隙水压力消散,土的触变性3.打入预制桩,挤土使qs增加 (1) 挤密 (2) 残余应力钻孔预制桩,使qs减少 (1)泥皮 (2)应力松弛(3) 水泥浆渗入土中使表面粗糙，增加侧摩阻力4.施工因素 (2) 土的极限端阻力影响因素1.与土性有关,存在临界深度 2.与施工方法有关 桩端充填粉土二 单桩竖向承载力的确定1.在荷载作用下，桩在地基土中不丧失稳定性。 2.桩顶不产生过大位移3桩身不发生材料破坏混凝土R= ycfc Ap 钢筋混凝土R=yc fc Ap +fyAg 钢筋抗压强度设计值二 确定单桩竖直向承载力的方法1.静载荷试验 2其他现场试验方法 3经验方法：静力触探2、桩基现场测试的传统方法(1)静载试验法 获得单桩承载力最可靠的方法 (2) 载荷试验确定极限承载力Qu(各规范不同)如果有陡降点,取为Qu 缓变曲线取桩顶总沉降 s=40mm对应荷载 24h未稳定,Sn对应的荷载确定平均值 (极限承载力标准值) 如离散太大,增加试桩数，具体确定设计值R=二 确定单桩竖直向承载力的方法2 其他现场试验方法 Osterberg法 动测桩法 桩端深层平板载荷试验 离心模型试验 岩基载荷试验（不介绍）二 确定单桩竖直向承载力的方法静载荷试验2 其他现场试验方法原位测试和经验方法： 静力触探 标准贯入试验 经验公式(1)静力触探Static Cone Penetration 地基基础设计为丙级的建筑物 通过单桥探头得到比贯入阻力ps单桩竖向承载力特征值为qs 桩周土承载力标准值 Ap 桩底横截面面积qp 桩端土承载力标准值 up 桩身周长 li 第i层土的厚度(2) 经验公式法根据相应的地基规范 竖向承载力小节 承载机理 确定方法单桩的抗拔承载力 抗浮桩，冻拔桩 抗拔桩1.抗拔承载机理特点抗拔时，桩周土的应力状态、应力路径和土的变形与承压桩不同。一般抗拔的摩阻力小于抗压的摩阻力。2.单桩抗拔承载力特征值Ta1 现场抗拔静载荷试验重要建筑物 2 公式非重要建筑物第i层土抗拔折减系数lpi：砂土0.5-0.7, 粉,粘土0.7-0.8单桩的抗拔验算Nk Ta gG GpNk 相应于荷载效应的标准组合，单桩上拔力 Gp 为桩的自重,水下为浮重gG 永久荷载的分项系数二 桩的负摩阻力1 负摩擦的产生 (1)桩周附近地面大面积堆载 (2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土 (4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融陷2 负摩擦力的确定,成为荷载 下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力, 1 水平承载机理桩土的相互作用承载力大小取决于：土性、桩长和桩断面刚度和桩的约束条件。2. 横向受力桩的承载力确定静力载荷试验 RH为设计值,Hu为横向极限荷载 gH 为抗力分项系数理论公式计算 弹性地基梁挠度方 kh 水平抗力系数 常数法、 m法、k法、c法不同荷载作用下桩的承载力小结竖向承压桩承载力=摩阻力+端阻力 摩阻力-土性，深度（临界深度），入桩方式，桩土相对位移 端阻力-土性，深度（临