项目15 人工地基

1、土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 任务任务15-1 软弱地基的处理软弱地基的处理一、理论知识一、理论知识1.软弱地基软弱地基（1）软土）软土 软土软土淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土 淤泥、淤泥质土的特性：淤泥、淤泥质土的特性：天然含水量高天然含水量高孔隙比大孔隙比大压缩性高压缩性高渗透性差渗透性差具有结构性。受扰动后强度显著降低，土的灵敏性大具有结构性。受扰动后强度显著降低，土的灵敏性大淤泥、淤泥质土广泛分布在上海、天津、宁波、连云港、淤泥、淤泥质土广泛分布在上海、天津、宁波、连云港、广州、厦门等沿海地区以及昆明、武汉内陆平原与山区广州、厦门等沿海地区

2、以及昆明、武汉内陆平原与山区 冲填土分布在长江、黄浦江、珠江两岸等地区冲填土分布在长江、黄浦江、珠江两岸等地区土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 （2 2）冲填土冲填土分布在长江、黄浦江、珠江）冲填土冲填土分布在长江、黄浦江、珠江两岸等地区两岸等地区 （3 3）杂填土）杂填土 杂填土时建筑垃圾、工业肥料、生活垃圾，分杂填土时建筑垃圾、工业肥料、生活垃圾，分布极不均匀布极不均匀 （4 4）高压缩性土）高压缩性土 饱和松散粉细砂包括部分粉土，在振动荷载下将饱和松散粉细砂包括部分粉土，在振动荷载下将产生液化。产生液化。 2.2.特殊土地基特殊土地基 （1 1）湿陷性黄土）湿陷性黄土 （2

3、2）膨胀土）膨胀土 （3 3）红粘土）红粘土 （4 4）季节性冻土）季节性冻土土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系3.地基处理的目的地基处理的目的地基处理的目的地基处理的目的针对软土地基上建造建筑物可能产生针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工方法改善地基土的工程性质，达到满足的问题，采取人工方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求上部结构对地基稳定和变形的要求地基处理的意义地基处理的意义使不适用的天然地基变成何用的地基使不适用的天然地基变成何用的地基（人工地基）（人工地基）主要措施：主要措施：（1）改善剪切特性）改善剪切特性（2）改善压缩特性）改善压

4、缩特性（3）改善透水特性）改善透水特性（4）改善动力特性）改善动力特性（5）改善特殊土的不良地质特性）改善特殊土的不良地质特性土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系4. 软弱地基的处理方法软弱地基的处理方法按地基处理方法的基本原理，基本上可以分为以下几类按地基处理方法的基本原理，基本上可以分为以下几类土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 （1 1）堆载预压法）堆载预压法 又称排水固结法又称排水固结法。在场地上先加载预压，使土体中的孔隙水排出，。在场地上先加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时图的强度得到提高。逐渐固结，地基发生沉降，同时图的强度得到提高。 通

5、常由排水系统与加压系统组通常由排水系统与加压系统组成。成。 排水系统排水系统 主要在于改变地基原有的排水条件，增加排水途径，缩短排水距主要在于改变地基原有的排水条件，增加排水途径，缩短排水距离。离。 排水系统由水平排水排水系统由水平排水 垫层与竖直排水体组成。竖直排水体垫层与竖直排水体组成。竖直排水体常用砂井。常用砂井。 加载系统加载系统 堆载预压法堆载预压法在地表上预先堆筑大于设计荷载的材料，使地基在地表上预先堆筑大于设计荷载的材料，使地基排水、固结、强度提高排水、固结、强度提高 真空预压法真空预压法将需要加固的地基表面完全密封起来，在密封膜将需要加固的地基表面完全密封起来，在密封膜下抽真空

6、，促进排水固结。适用于无法堆载的倾斜地面和施工场下抽真空，促进排水固结。适用于无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的地基处理地狭窄的地基处理土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（2）水泥土深层搅拌法）水泥土深层搅拌法利用水泥粉、石灰粉、水泥浆等材料作为固化剂，通过特利用水泥粉、石灰粉、水泥浆等材料作为固化剂，通过特质的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土与固化剂强制质的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土与固化剂强制拌合。固化剂与土发生物理化学反应，形成具有整体性、拌合。固化剂与土发生物理化学反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体。加固体与原来地基组成复水稳定性和一定强度的加固体。加

7、固体与原来地基组成复合地基，共同承担上部建筑荷载。合地基，共同承担上部建筑荷载。（3）压密灌浆法）压密灌浆法是高压喷射注浆法的改进方法。向土中压入水泥、粘性土、是高压喷射注浆法的改进方法。向土中压入水泥、粘性土、水的混合浆液，在压浆点周围形成浆液的挤压，产生上抬水的混合浆液，在压浆点周围形成浆液的挤压，产生上抬力，可纠正建筑物的局部倾斜。力，可纠正建筑物的局部倾斜。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 （4 4）土工合成材料法）土工合成材料法 土工织物地基又称土工聚合物地基、土工合成材料地基，土工织物地基又称土工聚合物地基、土工合成材料地基，系在软弱地基中或边坡上埋设土工织物作为加筋

8、，使形系在软弱地基中或边坡上埋设土工织物作为加筋，使形成弹性复合土体，起到排水、反滤、隔离、加固和补强成弹性复合土体，起到排水、反滤、隔离、加固和补强等方面的作用，以提高土体承载力，减少沉降和增加地等方面的作用，以提高土体承载力，减少沉降和增加地基的稳定。图为土工织物加固地基、边坡的几种应用。基的稳定。图为土工织物加固地基、边坡的几种应用。 （5 5）加筋法）加筋法 将土工合成材料制成筋材，埋在土体之中，增强土体的将土工合成材料制成筋材，埋在土体之中，增强土体的强度和韧性。强度和韧性。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 （6 6） 强夯法

9、强夯法 利用起吊设备将利用起吊设备将100100400kN400kN的重锤吊离地面的重锤吊离地面6 64040米高度后，自由下落，对地基土示意强大冲击能米高度后，自由下落，对地基土示意强大冲击能量量 的夯击，通过反复多次夯击，使土体夯实、提高承的夯击，通过反复多次夯击，使土体夯实、提高承载力、降低压缩性。载力、降低压缩性。 强夯法使土的空隙中的气体与水分排出，使土的颗粒强夯法使土的空隙中的气体与水分排出，使土的颗粒重新排列而密实。重新排列而密实。 （7 7）真空预压加固法）真空预压加固法 排水固结法的一种。将需要加固的地基表面完全密封排水固结法的一种。将需要加固的地基表面完全密封起来，在密封膜

10、下抽真空，促进排水固结。适用于无起来，在密封膜下抽真空，促进排水固结。适用于无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的地基处理法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的地基处理 二、任务实施（另布置）二、任务实施（另布置）土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 任务任务15-2 15-2 湿陷性黄土地基的处理湿陷性黄土地基的处理 一、理论知识一、理论知识 1.1.垫层法垫层法 垫层法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部垫层法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基的部分或全部湿陷量，并可减小地基便消除地基的部分或全部

11、湿陷量，并可减小地基的压缩变形，提高地基承载力，可将其分为局部的压缩变形，提高地基承载力，可将其分为局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下13m13m湿湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层进行处理；当同时要求提高垫层土的承载力或增进行处理；当同时要求提高垫层土的承载力或增强水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层进行处强水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层进行处理。理。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 2.2.重锤夯实法和强夯法重锤夯实法和强夯法 （1 1）重锤夯实法）重锤夯实法 重锤表层夯实适用于处理饱和

12、度不大于重锤表层夯实适用于处理饱和度不大于60%60%的的湿陷性黄土地基。一般采用湿陷性黄土地基。一般采用2.52.53.0t3.0t的重锤，的重锤，落距落距4.04.04.5m4.5m，可消除基底以下，可消除基底以下1.21.21.8m1.8m黄土层的湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、黄土层的湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力提高。非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤

13、处理部分湿陷性黄土层后，可减较大，当用重锤处理部分湿陷性黄土层后，可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系（2 2）强夯法）强夯法 强夯法加固地基机理一般认为，是将一定重量的强夯法加固地基机理一般认为，是将一定重量的重锤以一定落距给予地基以冲击和振动，从而达重锤以一定落距给予地基以冲击和振动，从而达到增大压实度，改善土的振动液化条件，消除湿到增大压实度，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等目的。强夯加固过程是瞬时

14、陷性黄土的湿陷性等目的。强夯加固过程是瞬时对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使土体发对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或排水生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或排水固结、压密以及触变恢复等过程。其作用结果是固结、压密以及触变恢复等过程。其作用结果是使一定范围内的地基强度提高、孔隙挤密。使一定范围内的地基强度提高、孔隙挤密。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 3. 3.挤密桩法挤密桩法 挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，施工时，先按设计方案在基础平面位置布地基，施工时，先按设计方案在基

15、础平面位置布置桩孔并成孔，然后将备好的素土（粉质粘土或置桩孔并成孔，然后将备好的素土（粉质粘土或粉土）或灰土在最优含水量下分层填入桩孔内，粉土）或灰土在最优含水量下分层填入桩孔内，并分层夯（捣）实至设计标高止。通过成孔或桩并分层夯（捣）实至设计标高止。通过成孔或桩体夯实过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤体夯实过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤密，从而形成复合地基。值得注意的是，不得用密，从而形成复合地基。值得注意的是，不得用粗颗粒的砂、石或其它透水性材料填入桩孔内。粗颗粒的砂、石或其它透水性材料填入桩孔内。 土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 4.4.桩基础桩基础 是将上部荷载传

16、递给桩侧和桩底端以下的土（或是将上部荷载传递给桩侧和桩底端以下的土（或岩）层，采用挖、钻孔等非挤土方法而成的桩，岩）层，采用挖、钻孔等非挤土方法而成的桩，在成孔过程中将土排出孔外，桩孔周围土的性质在成孔过程中将土排出孔外，桩孔周围土的性质并无改善。当桩周土产生自重湿陷时，桩侧的正并无改善。当桩周土产生自重湿陷时，桩侧的正摩阻力迅速转化为负摩阻力。因此，在湿陷性黄摩阻力迅速转化为负摩阻力。因此，在湿陷性黄土场地上，不允许采用摩擦型桩，设计桩基础除土场地上，不允许采用摩擦型桩，设计桩基础除桩身强度必须满足要求外，还应根据场地工程地桩身强度必须满足要求外，还应根据场地工程地质条件，采用穿透湿陷性黄土

17、层的端承型桩（包质条件，采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩（包括端承桩和摩擦端承桩），其桩底端以下的受力括端承桩和摩擦端承桩），其桩底端以下的受力层。层。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 5.5.化学加固法化学加固法 化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：加固机理如下： 硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。

18、的相互凝结，土起着凝结剂的作用。 碱液加固：利用氢氧化钠溶液加固湿陷性碱液加固：利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于黄土地基在我国始于2020世纪世纪6060年代，其加固原年代，其加固原则为：氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中则为：氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。土力学与地基基础魏丹丹硅湖职业技术学院土建系 6.6.预浸水法预浸水法 预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重应力作