地基处理方法

1、.1 .2 一、地基处理： 天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变 形要求时，对天然地基进行人工处理，再建造基础，形要求时，对天然地基进行人工处理，再建造基础， 这种地基加固称为地基处理。这种地基加固称为地基处理。 二、处理对象： 软弱地基 特殊土 淤泥 冲填土 素填土 失陷性黄土 膨胀土 冻 土 .3 三、处理地基问题 1、提高地基强度和稳定性 地基承载力地基承载力f f0 0不足，地基发生破坏不足，地基发生破坏 整体剪切破坏整体剪切破坏 局局 部部 剪剪 切切 破破 坏坏 刺入破坏刺入破坏 .4 变形过大，产生不均匀沉降、结构开裂变形过大，

2、产生不均匀沉降、结构开裂 2、降低地基变形： .5 3、消除液化 饱和粉土和砂土受到震动时，饱和粉土和砂土受到震动时， 孔隙水压力大于上覆重力时，孔隙水压力大于上覆重力时， 粉砂和粉土变为液态，建筑粉砂和粉土变为液态，建筑 物倾倒。物倾倒。 u G Gu 4、渗漏、管涌：对大坝破坏方式。 在渗透水流的作用下，土中的细在渗透水流的作用下，土中的细 颗粒被冲走，使土的孔隙不断扩颗粒被冲走，使土的孔隙不断扩 大，渗透速度不断增加，使较粗大，渗透速度不断增加，使较粗 的颗粒也相继被水流带走，逐渐的颗粒也相继被水流带走，逐渐 形成管状渗透通道，造成土体崩形成管状渗透通道，造成土体崩 塌，这种现象称为管涌

3、。塌，这种现象称为管涌。 管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中 震动液化震动液化 震动液化震动液化 .6 四、地基处理分类 物理处理 化学处理 换土垫层 挤 密 桩 排水固结法 加 筋 法 灌 浆 深层搅拌法 高压旋喷法 土 桩 灰 土 桩 砂 桩 振冲碎石桩 .7 .8 .9 zczz fpp .10 tan2 zbb .11 振动平板夯振动平板夯 YT系列冲击压实机系列冲击压实机 可转向式手扶振动压路机可转向式手扶振动压路机 四冲程汽油机式高频振动冲击夯四冲程汽油机式高频振动冲击夯 斜坡型单钢轮压振动路机斜坡型单钢轮压振动路机

4、 .12 由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人 工地基。工地基。 二、复合地基 变形协调指桩和土变形一致共同变形。变形协调指桩和土变形一致共同变形。 按 材 料 分 类 散体桩复合地基 柔性桩复合地基 刚性桩复合地基 砂 桩 碎石桩 土 桩 灰土桩 石灰桩 粉喷桩 旋喷桩 树根桩 CFG 桩 .13 桩体作用： 由复合地基定义复合地基由复合地基定义复合地基 由桩体和桩间土共同工作，由桩体和桩间土共同工作， 由变形协调条件，桩体和由变形协调条件，桩体和 桩间土变形相同。由于桩间土变形相同。由于E E桩桩 E E土，桩体产生应力集

5、中，土，桩体产生应力集中， 桩间土应力降低。桩间土应力降低。 由此复合地基承载力和整由此复合地基承载力和整 体刚度高于原地基，沉降体刚度高于原地基，沉降 有所减小。有所减小。 ps SS ps ESES ps FF .14 面积换算率 A A m p p A桩体的横截面积 A 桩承担复合地基的面积 d l 正方形布置：正方形布置： 桩体直径为桩体直径为d d，间距为，间距为l l， 则面积换算率为：则面积换算率为： 2 2 4 l d m .15 桩土应力比 定义：将复合地基中桩体的竖向平均应力记为定义：将复合地基中桩体的竖向平均应力记为 p 桩间土的竖向平均应力记为桩间土的竖向平均应力记为

6、s 桩土应力比为桩土应力比为 sp n/ 1、散体桩承载力 kskpksp fmmff , )1 ( ksksp fnmf , )1(1 kskp nff , kpksp fnnmf , /)1(1 kskp nff , （1 1） （2 2） （3 3） .16 2、柔性桩复合地基 kskpksp fmmff , )1 ( 桩间土承载力折减系数，对摩擦桩取桩间土承载力折减系数，对摩擦桩取0.50.51.01.0，对，对 摩擦支撑桩取摩擦支撑桩取0.10.10.40.4。 3、对刚性桩地基 N基础以下的桩数基础以下的桩数 d k R 单桩承载力标准值单桩承载力标准值 A 基础面积基础面积 s

7、A 桩间土面积桩间土面积 桩间土承载力折减系数，一般取桩间土承载力折减系数，一般取0.80.81 1 AAmf A RN f sks d k ksp /)1 ( , （1 1） .17 .18 1 1、定义定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排 水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部 分，从而提高地基土强度的一种方法。分，从而提高地基土强度的一种方法。 砂井 塑料排水板 竖向排水体 水平排水体： 砂垫层 排水系统 加压系统 堆载法 真空法 降水法 电渗法 2、对象：对象：软粘

8、土、吹填土、松软粘土、吹填土、松 散粉土、新近沉积土散粉土、新近沉积土 3 3、工程应用：工程应用：路堤、仓库、罐路堤、仓库、罐 体、飞机跑道、轻型建筑体、飞机跑道、轻型建筑 .19 饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在 压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基 固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。 e a e b c f ge c d 固 结 压 力 孔 隙 比 0 1 f g e a b c

9、c d c 抗 剪 强 度 0 e 1 e 点，压力增加点，压力增加 土样固结压力为土样固结压力为 0 孔隙比为孔隙比为 0 e c e坐标上对应坐标上对应 a 0 孔隙比减少孔隙比减少 e 对应于曲线对应于曲线 abc 如果卸除如果卸除 由由c c点回到点回到f f点，曲线点，曲线 土样发生膨胀，土样发生膨胀， fec 为卸荷曲线。为卸荷曲线。 .20 e a e b c f ge c d 固 结 压 力 孔 隙 比 0 1 f g e a b c c d c 抗 剪 强 度 0 e 1 e 若对土样再施加若对土样再施加 的压力，土样发生再压缩由的压力，土样发生再压缩由 f 点沿虚线变化到点

10、沿虚线变化到 c 抗剪强度抗剪强度 相应由相应由 f点变化（沿虚线）点变化（沿虚线） c 点，曲线点，曲线 cgf 到到 从两条压缩曲线从两条压缩曲线 cba 和和 cgf 可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压 缩时孔隙比减小量缩时孔隙比减小量 e 比初压缩量比初压缩量 e小得多。小得多。 .21 排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加 荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高； 卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用

11、下产生沉卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉 降将大大减少。降将大大减少。 排水固结法关键排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力 增加，从而产生固结沉降。增加，从而产生固结沉降。 粘性土固结所需的时间为 V V C HT t 2 V T时间因数 V C固结系数 2 H tc T v v a ek c w m v )1( .22 砂井设计 1、直径及间距 we ddn/ e d砂井有效排水范围内等效直径，砂井有效排水范围内等效直径，30-50cm 30-50cm w d砂井直径砂井直径 井 径 比 n 普通砂井 取68 袋装砂井或塑料排

12、水板 取1520 2、深度： 压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层 压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.10.2处定。 e d .23 .24 .25 定义：定义： 强夯法又名动力固结法（强夯法又名动力固结法（Dynamic consolidationDynamic consolidation） 强夯法处理地基是强夯法处理地基是1919世纪世纪6060年代由法国梅那公司首创。将年代由法国梅那公司首创。将 10104040吨重的锤起吊到高吨重的锤起吊到高6 63030米的空中让其自由下落，给米的空中让其自由下落，给 地基以冲击和振动，以提高土体强度，降低其压缩性，改善地基以冲击和振动，以提高

13、土体强度，降低其压缩性，改善 土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。 碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、 杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地 基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。 机场、仓库、油罐、公路、和铁路机场、仓库、油罐、公路、和铁路 处理对象处理对象 工程应用工程应用 加固地基的优点加固地基的优点 .26 应用范围广泛应用范围广泛加固效果显著加固效果显著 有效加固深度

14、大有效加固深度大 8000KN.M8000KN.M高能级强夯处理深度达高能级强夯处理深度达1212米；一般能量夯能处米；一般能量夯能处 理深度理深度6 68 8米米 施工机具简单施工机具简单 强夯机具主要为履带式起重机，当起吊能力有限时铺龙门式强夯机具主要为履带式起重机，当起吊能力有限时铺龙门式 起落或其他设备，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时，起落或其他设备，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时， 还可因地制宜采用打桩机、龙门架、桅杆等简易设备。还可因地制宜采用打桩机、龙门架、桅杆等简易设备。 节省材料节省材料 强夯法处理地基，无需添加建筑材料。对于饱和低渗透性土，强夯法处理地基，无需添加建

15、筑材料。对于饱和低渗透性土， 可以铺以砂井、挤密碎石桩配合强夯施工，其加固效果比单可以铺以砂井、挤密碎石桩配合强夯施工，其加固效果比单 一工艺高出许多，材料亦比单一砂井、挤密碎石桩方案节省，一工艺高出许多，材料亦比单一砂井、挤密碎石桩方案节省， 费用较低。费用较低。 .27 降低工程造价降低工程造价 强夯处理价格低廉。北京乙稀工程，挤密碎石桩方案造价强夯处理价格低廉。北京乙稀工程，挤密碎石桩方案造价 200200元元/m/m2 2，强夯仅为，强夯仅为2525元元/m/m2 2；茂名三十万吨乙稀工程，；茂名三十万吨乙稀工程， 回填地基，原来用分层碾压法处理，没有达到应有的加固回填地基，原来用分层

16、碾压法处理，没有达到应有的加固 效果，如果采用挤密碎石桩，加固费用增加效果，如果采用挤密碎石桩，加固费用增加250250元元/m/m2 2以以 上，强夯处理仅需上，强夯处理仅需30305050元元/m/m2 2，且加固效果好，工期短。，且加固效果好，工期短。 施工快捷施工快捷 施工工期短，特别是粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。施工工期短，特别是粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。 .28 加固机理加固机理 瑞利波（表面波瑞利波（表面波 ）以夯坑为）以夯坑为 中心沿地表向四周传播，使中心沿地表向四周传播，使 表层土体松动形成松弛区域。表层土体松动形成松弛区域。 圆形基础 瑞利波 竖向分量 水平分量

17、剪切波 压缩波 体波对地基体波对地基 起加固作用，起加固作用， 纵波（压缩纵波（压缩 波波 ）使土体）使土体 受拉压作用，受拉压作用， 使孔隙水压使孔隙水压 力增加，导力增加，导 致土骨架解致土骨架解 体；体； 横波（剪切波横波（剪切波 ） 使解体的土颗粒处使解体的土颗粒处 于更密实的状态。于更密实的状态。 .29 一、加固非饱和土原理 采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理，即用冲击采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理，即用冲击 型动力荷载，使土体颗粒产生相对位移重新排列，土中孔型动力荷载，使土体颗粒产生相对位移重新排列，土中孔 隙中的气相被排出，孔隙体积减小，土体变得更为密实，隙中的

18、气相被排出，孔隙体积减小，土体变得更为密实， 从而提高其强度从而提高其强度 夯锤夯击土体的瞬间， 土体产生较大沉降，锤 底土形成土塞向下运动， 土中压力超过土的强度， 土结构破坏。由于结构 破坏，使土体软化，侧 压力系数增大，侧压力 增大，土不仅被压实， 而且被侧向挤密，形成 苹果形。 这一压实区（A）就是土的破坏压实区 .30 在该区域外为次压实区（在该区域外为次压实区（B），该区应力小于土极限强），该区应力小于土极限强 度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏，但未被度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏，但未被 充分压实，此区也可称为破坏削弱区。充分压实，此区也可称为破坏削弱区。 动应力远大于原来土动应力远大于原来土 的自重应力，坑底土的自重应力，坑底土 在向侧向挤出时，坑在向侧向挤出时，坑 侧土在侧向分力的作侧土在侧向分力的作 用下将隆起，形成被用下将隆起，形成被 动破坏区。夯坑越深，动破坏区。夯坑越深， 土内聚力越大，土不土内聚力越大，土不 易破坏隆起，反之就易破坏隆起，反之就 易隆起。易隆起。 .31 不可压缩的液体 固结时液体排出的孔径不变 弹簧刚度为常数 无摩擦活塞 静力固结模型 动力固结模型 含有少量气泡的可压缩液体 固结时