基础工程-5地基处理

1、编辑ppt第五章地基处理基础工程退出退出5.1 概述5.2 换土垫层法5.3 排水固结法5.4 振冲法和挤密法5.5 强夯法和强夯置换法5.6 砂石桩法5.7 化学加固法编辑ppt5.1 概 述地基处理对象软弱地基和不良地基（软土、冲填土、杂填土、其它高压缩性土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等）软弱土的物理力学特征软弱土的物理力学特征压缩性高：压缩系数通常在0.52.0Mpa间，随液限的增大而增高抗剪强度低：天然不排水剪 44具有明显的结构性和流变性 地基处理目的强度要求变形要求动力稳定性要求透水性要求特殊土地基安定性要求在动力荷载下不致发生液化、失稳或震陷等灾害满足地下水不会由于施工而造成

2、渗漏量或水力比超过允许值，而发生涌土、流砂、边坡滑动等事故编辑ppt排水固结法堆载预压砂井、袋装砂井真空预压降低地下水电渗法压密挤密法挤密砂桩、灰土桩等振冲挤密夯实水泥土桩爆破夯实表面压实、重锤夯实、强夯置换法石灰桩、砂石桩挤淤置换强夯置换振冲置换换土垫层灌浆法高压喷射注浆水泥土搅拌桩加筋法树根桩加筋土锚固技术聚合物托换技术锚杆压桩基础托换地基处理方法分类（详见表5-1）编辑ppt地基处理规划程序编辑ppt5.2 换土垫层法（换填法）加固机理：加固机理：将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰等性能稳定、无侵蚀性的材料，并压

3、（夯、振）实至要求的密实度。适用范围：适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土、暗沟、暗塘等的浅层处理，详见表5-2. 经济合理的处理深度宜在0.5m3m加固机理及适用范围作用：作用：提高地基承载力；减少地基沉降量；加速垫层下软弱土层的排水固结；防止地基土冻胀；消除湿陷性和胀缩性置换材料：置换材料：砂、碎石、素土、灰土、干渣、粉煤灰编辑ppt垫层设计（确定垫层的厚度和宽度）azzzfppc tghbppbpscz2)( )2)(2()( tghltghbpplbpsscz 垫层厚度垫层厚度hs：根据垫层底面软弱下卧土层的承载力确定根据垫层底面软弱下卧土层的承载力

4、确定( (0.53.0m) )条形基础条形基础矩形基础矩形基础先假设一个垫层的厚度，然后进行验算编辑ppt tan2shbb 垫层宽度垫层宽度：有足够的宽度防止垫层向两侧挤出而增加垫层的竖有足够的宽度防止垫层向两侧挤出而增加垫层的竖向变形量、应满足基础底面压力扩散的要求：向变形量、应满足基础底面压力扩散的要求：可按压力扩散角的方法进行计算，或按当地经验确定可按压力扩散角的方法进行计算，或按当地经验确定垫层的扩散角垫层的扩散角 ，按表按表5-35-3查询。查询。b为基础底面的宽度，为基础底面的宽度，hs为砂垫层重度为砂垫层重度hs/b换填材料中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾卵石、碎石 、矿渣粉质黏土

5、、粉煤灰灰土 0.25206300.503023编辑ppt地基变形的计算21sss 垫层自身的垫层自身的变形量变形量下卧土层的下卧土层的总变形量总变形量s2按照地基规范（GB50007-2001）计算 tan2shbb 条形基础条形基础)tan2)(tan2(. sshlhblb 矩形基础矩形基础*一般当垫层的设计满足其厚度、宽度、压实标准，则其沉降只要考虑下卧层沉降s2即可，自身变形s1可忽略sshEpps21 P130例题5-1编辑ppt垫层材料选择垫层材料选择必须具备良好的压实性必须具备良好的压实性1)1)砂石砂石 应选用级配良好的中粗砂，不含植物残体、垃圾等杂质；含泥量不超过3，若用粉

6、细砂，应掺入2530的碎石，碎石最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土，不得选用砂石等渗水材料2)2)素土素土 土料中有机质含量不得超过5，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖、瓦和石块等渗水材料，碎石粒径不得大于50mm。3)3)灰土灰土 体积配合比宜为2：8或3：7。土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。4)4)工业废渣工业废渣 应质地坚硬、性能稳定和无侵蚀性，最大粒径及级配宜通过试验确定垫层的施工编辑ppt素填土宜用平碾或羊足碾，当有效夯实深度内土的饱和度小于并接近0.6时，可采用重锤夯实；砂石

7、等宜用振动碾和振动压实机1）一般要求：分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定，一般情况下，垫层的分层铺填厚度取200300mm；为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度2）下卧软土层的要求：防止其被践踏、受冻或浸泡。在碎石或卵石垫层底部设置150300mm厚的砂垫层，防止淤泥或淤泥质土层表面局部破坏；如淤泥或淤泥质土层厚度小，在碾压荷载下抛石挤淤处理每夯完一层，应检验该层的平均压实系数，当压实系数符合设计要求，才能铺填上层；采用环刀法取样时，取样点位于每层2/3的深度处垫层施工机械垫层施工机械垫层施工工艺垫层施工工艺垫层质量检验垫层质量检验编辑ppt加固机理：加固机理：在建筑物建造之前，在场

8、地上进行加载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排除，地基固结，土体强度逐渐提高，沉降提前完成。适用范围：适用范围：淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基加固机理及适用范围作用：作用：提高土体强度和地基承载力；减少地基沉降量或沉降差5.3 排水固结法（预压法）编辑ppt加固机理及适用范围固结理论：粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比竖向排水情况竖向排水情况砂井地基排水情况砂井地基排水情况增加排水途径增加排水途径编辑ppt砂井的布置砂井布置范围：砂井布置范围：应比建筑物底面外扩24m砂井长度：砂井长度：软土层较薄，砂井贯穿该土层；软土层较厚，砂井至少渗入最危险滑动面下2m，并穿越压缩层砂井顶部：砂井

9、顶部：设置厚为0.30.5m的砂垫层砂井间距：砂井间距：不宜小于1.5m编辑ppt地基固结度的计算1.1.竖向排水平均固结度竖向排水平均固结度 mmvZTmmU.3, 12222)4exp(181 HtcTvv wvvaekc )1( 编辑ppt等边三角形布置：等边三角形布置：正方形布置：正方形布置：llde13. 14 llde05. 132 2.2.径向排水平均固结度径向排水平均固结度)(8exp(1nrTnFU 2222413)ln(1nnnnnFn 2chhdtcT whhaekc )1( weddn 砂井的影响直径de的计算编辑ppt3.3.砂井的平均固结度砂井的平均固结度)1)(1

10、(1 rzrzUUU砂井的排水途径砂井的排水途径编辑ppt排水固结法分类排水固结法由加载系统和排水系统两部分组成：排水固结排水排水系统系统加载加载系统系统水平排水系统竖向排水系统塑料排水板袋装砂井普通砂井软土层顶面的排水砂垫层降水预压法真空预压法堆载预压法电渗预压法联合预压法编辑ppt排水系统竖向排水系统竖向排水系统水平排水系统水平排水系统普通砂井普通砂井：直径：直径3050cm，井径比井径比n68袋装砂井袋装砂井：直径：直径712cm，井井径比径比n1520塑料排水板塑料排水板：宽度厚度1004mm(4.5mm)，井井径比径比n1520砂垫层砂垫层渗透系数10-3cm/s，含泥量建筑物底面积

11、加载速率：根据现场观测资料控制，安全施工的控制标准：边桩水平位移速率5mm/d,竖向变形速率1/2液化土层厚度桩的距离桩的距离荷载大或粘性土用较小桩距；荷载小或砂土用较大桩距桩长选择桩长选择( (4m)相对硬层埋藏较浅，按相对硬层埋藏深度确定；相对硬层埋藏较深，按建筑物地基的变形允许值确定；对可液化地基，按抗震要求确定；设计与计算桩孔布置桩孔布置大面积满堂用等边三角形；独立或条基用正方形、矩形或等腰三角形填料选择填料选择含泥量不大于5%的碎石、卵石、矿渣等性能稳定的硬质材料，最大粒径碎石常用粒径2050mm桩顶部应铺300500mm厚的碎石垫层桩的直径：桩的直径：常为0.81.2m编辑ppt承

12、载力的计算承载力的计算按现场载荷试验确定，初步设计可用单桩和处理后桩间土载荷试验数据计算：skpkspkfmmff)1( 22eddm skspkfnmf)1(1 n桩土应力比，可取24等边三角形布置:de=1.05s正方形布置:de=1.13s矩形布置:2113. 1ssde fspk复合地基承载力特征值fpk桩体单位截面积承载力特征值fsk桩间土承载力特征值m面积置换率* *小型工程的粘性土地基，若无现场载荷试验资料，估算方法小型工程的粘性土地基，若无现场载荷试验资料，估算方法编辑ppt沉降计算沉降计算按地基规范确定 sspEnmE)1(1 )(1110 iiiinispisszzEpss

13、 其中Esp通过原位测试确定，或者按下式无实测资料，粘土取24，粉土取1.53编辑ppt质量检测除砂土地基外，施工完到检测时间间隔：除砂土地基外，施工完到检测时间间隔：粘性土粘性土34周，周，粉土粉土23周周检验方法：复合地基采用复合地基载荷试验，桩数量0.5%总桩数且3点桩体单桩载荷试验，检验数量为0.5%总桩数且不小于3跟桩间土采用标贯、静力触探编辑ppt根据施工方法和灌入材料不同，分为：砂桩、碎石桩、石灰桩、灰土桩、渣土桩、爆扩桩等挤密法分类：分类：振动成桩冲击成桩适用范围适用范围处理松散的砂类土、素填土、杂填土、湿陷性黄土作用机理：作用机理：以振动或冲击的方法成孔，然后在孔内填入砂、石

14、、土、灰土等并加以捣实成为桩体。编辑ppt砂石挤密桩加固地基宽度应超出基础宽度，每边放宽不应少于不应少于1 13 3排排 用于防砂层液化时，每边放宽不宜小于处理深度的1/2，且5m当液化层上有厚度大于3m的非液化层时，每边放宽不宜小于液化层厚度的1/2, ,且不应小于3m（a）松散砂土地基）松散砂土地基100195. 0eeeds 100190. 0eeeds 等边三角形布置正方形)(minmaxmax1eeDeerl s砂石挤密桩间距d砂石挤密桩直径e0 0地基处理前孔隙比e1地基挤密后希望达到孔隙比Drl挤密后要求砂土达到相对密度砂石挤密桩通过现场试验确定，且不宜大于砂石桩直径的4 4倍有

15、经验地区也可按下式计算挤密法设计与计算布布置置桩桩距距（散体材料复合桩）编辑ppt（b）粘性土地基）粘性土地基eAs08. 1 eAs 等边三角形正方形mAApe Ae每根砂石挤密桩承担的处理面积Ap砂石挤密桩的截面积m面积置换率松软土厚度不大时，砂桩穿过松软土层松软土厚度较大时，按建筑地基变形允许值确定对可液化砂层，桩长应穿透可液化层桩桩长长材材料料桩孔内的填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆砾、卵石、碎石等。含泥量不大于5%，且不宜含有大于50mm的颗粒编辑ppt现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可以用下列公式估算：skpkspkfmmff)1( sspEnmE)1(1 按地基规范法计算，压缩模

16、量*砂石桩处理的砂土地基，变形验算与一般浅基础地基变形验算相同，因为压缩模量相同*砂石桩处理的砂土地基，可以根据挤密后砂土的密实状态，按地基规范有关规定确定)(1110 iiiinispisszzEpss 承载力承载力变形变形编辑ppt砂石挤密桩施工可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩方法；用于消除细粉砂及粉土液化时，宜用振动沉管成桩施工顺序：砂土地基：从外或两侧向中间，粘土地基：从中间向外围或隔排施工在既有建筑物附近施工，应背离建筑物方向进行质量检测施工完到检测时间间隔：饱和粘性土4周，粉土、砂土、杂填土地基1周检验方法：复合地基采用复合地基载荷试验，数量0.5%总桩数且3点桩体采用动力

17、触探试验，检测数量2%桩孔数量桩间土采用标贯、静力触探、动力触探等，检测位置在等边三角形或正方形中心编辑ppt碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、人工填土、湿陷性黄土等，对于淤泥和淤泥质土，尚有争议5.5 强夯法和强夯置换法强夯法适用范围操作过程通过一般80300kN的重锤和840m的落距，对地基土施加很大的冲击，在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。 编辑ppt加密作用加密作用：强夯时，气体体积压缩， 孔隙水压力增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的

18、同时，孔隙水压力减少。根据实验，每夯击一遍，气体体积可减少40%。液化作用液化作用：巨大冲击力使土中的孔隙水压力迅速提高，致使局部（部分）土体液化，土的强度消失，土粒自由地重新排列而趋密固结作用固结作用：强夯在地基中产生超孔隙水压力大于土粒间的侧向压力时，土粒间出现裂缝，形成排水通道，土的渗透性增大，孔隙水顺利排除，加速土的固结时效作用时效作用：随着时间推移，孔隙水压力消散，土粒又重新紧密接触，自由水重新变成结合水，土的强度逐渐恢复加固机理编辑ppt设计要点有效加固深度有效加固深度公式计算 10WhH 经验统计现场夯实：在基础上初定锤重和落距，以现场夯实为准H强夯的有效加固土层厚度W夯锤重h落

19、距 与土的性质和夯击能有关的系数编辑ppt单位夯击能单位夯击能粗颗粒土可取粗颗粒土可取10003000KN.m/m2细颗粒土可取细颗粒土可取15004000KN.m/m2夯锤与落距夯锤与落距根据有效加固深度与单位夯击能，最后选用夯锤与落距。在相同夯击能情况下，增加落距h比增加锤重W更有效每个夯点的每个夯点的夯击次数夯击次数由现场试夯所得夯击次数与夯沉量关系曲线确定最佳夯击次数，但应同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于下列数值： 单击夯击能6000KN.m时，为200mm夯坑周围地面不应发生 过大隆起不因夯坑过深而发生起锤困难 编辑ppt通常按正方形或等边三角形布置（如下图）按设计起重机开行路线

20、，顺序布置夯击点第一遍夯击点间距 可取夯锤直径的2.53倍（如下图）夯击遍数：根据土的性质、夯击功能、有效深度确定，一般为23遍，最后再以低能满夯一遍夯击范围：大于建筑物基础范围，每边超出基础边缘的宽度宜为处理深度的1/21/3，且不小于3m 夯点平面布置夯点平面布置编辑ppt两遍夯击之间的时间间隔两遍夯击之间的时间间隔现场试验测试调整现场试验测试调整取决于土中孔隙水压力消散的时间，对碎石与砂土可以连续夯击，对渗透性差的粘性土，应不小于34周初定强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试验，经间隔时间后进行夯后测试并与夯前数据对比，检验强夯效果，调整后确定正式强夯参数。设备简单，工艺方便，原理直观

21、应用范围广，加固效果好需要人员少，施工速度快不消耗水泥等建材，费用低，可比桩基节省投资3070 振动大，有噪音，在市区难以采用理论不成熟，要现场试夯强夯的振动对周围建筑物影响研究还不够优点优点缺点缺点编辑ppt强夯置换法在强夯形成的夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，然后用夯锤夯击，重复此过程连续施工，形成一个墩体，成为强夯置换墩。加固机理：加固机理：固结排水、挤密、复合地基加固深度：加固深度：一般小于7m，对淤泥、泥炭等应穿透软土层，到达较硬土层；对深厚饱和粉土、粉砂，当沉降等其他条件允许时可以不穿透该层单位夯击能：单位夯击能：通过现场试夯确定；初步设计时)1 . 2(9401 HE)3 .

22、3(9401 HE 单位夯击能：单位夯击能：通过现场试夯确定；同时满足1.墩体穿透软弱土层2.累计夯沉量为设计墩长1.52.0倍3.最后两击平均夯沉量不大于50mm（夯击能大时，不大于100mm）编辑ppt墩体材料：墩体材料：级配良好的块石、碎石、矿渣和建筑垃圾；粒径大于300mm的颗粒小于30%，形成墩体施工基础前，墩顶铺设500mm粒径小于100mm的压实垫层墩体位置布置：墩体位置布置：与强夯法同计算方法：计算方法：对粉土，按桩土间复合地基考虑 对淤泥，首先按单墩载荷试验确定单墩承载力，然后再除以单墩加固面积，作为加固后的地基承载力单墩加固面积单墩承载力加固后地基承载力编辑ppt5.7 化

23、学加固法采用化学浆液灌入或喷入土中形成固化体 以加固地基的处理方法分类：分类：加固机理：加固机理：仿照土的成岩作用，在土中灌入或喷入化学浆液，使土粒胶结成固体，以提高土体强度，减少其变形和加强其稳定性水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、夯实水泥土桩法、土工合成材料法、单液硅化法、盐碱法等编辑ppt水泥土搅拌法柱状布置；壁状布置；格栅状布置；块状布置 水泥土搅拌桩的型式 （柔性材料复合桩）编辑ppt水泥土搅拌桩设计复合地基承载力桩承载力桩周土承载力)1(mfARmfskpaspk pcuaAfR ppniisipaAqlquR 1minm桩土面积置换率Ap桩的平均截面积 桩间天然地基土承载力折减系数桩

24、端软土：0.51.0，硬土：0.10.4fcu桩身试块的立方体抗压强度平均值 强度折减系数，0.350.50承载力承载力现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可以用下列公式估算：Ra：可用单桩载荷试验确定 无试验资料编辑ppt软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算按地基规范mEmEEpssp )1(沉降量沉降量桩范围的压缩s1 + + 桩端以下土的沉降s2桩端以下未加固土层的压缩变形值可按地基规范分层总和法计算)(1112 iiiinisibsszzEpss pb未加固区土层顶面的荷载azczzfpp1().2zzspppzsE tan2zbb 条形基础条形基础)tan2)(tan2(. zl

25、zblb 矩形基础矩形基础编辑ppt比旋喷桩比旋喷桩的泥用量的泥用量大为减少大为减少水泥土搅拌桩的施工 就位预搅下沉喷浆搅拌提升沉钻复搅重复提升搅拌完毕编辑ppt高压喷射注浆法加固体的形状加固体的形状旋喷旋喷定喷定喷摆喷摆喷淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等各种松软地基适用范围：适用范围：（柔性材料复合桩）编辑ppt旋喷桩设计复合地基承载力桩承载力桩周土承载力)1(mfARmfskpaspk pcuaAfR ppniisipaAqlquR 1minm桩土面积置换率Ap桩的平均截面积 桩间天然地基土承载力折减系数桩间软土：0.51.0，硬土：0.10.4fcu桩身试块的立方体抗压强度平均值 强度折减系数，0.350.50Ra：可用单桩载荷试验确定 无试验资料承载力承载力现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可以用下列公式估算：编辑ppt沉降量沉降量按地基规范软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算按地基规范azczzfpp)()(11101110 iiiinnlisiiii