基础工程第五章地基处理

1、 第5章 地基处理 5.1 概 述一、建筑物的地基处理目的与意义 地基基础设计应解决以下四方面问题：(1)地基的强度与稳定性问题(2)地基的变形问题(3)地基的渗漏与溶蚀问题(4)地基振动液化问题二、地基处理的对象1、软弱地基 特性：含水量高 ，孔隙比大 ，压缩性高 ， 渗透性差 ，结构性较强 。 分布：沿海地区，江河附近的河漫滩地区。包括充填土和杂填土地区。2、不良地基(1)湿陷性黄土地基(2)膨胀土地基(3)泥炭土地基(4)多年冻土地基(5)岩溶与土洞地基(6)山区地基(7)饱和粉细砂与粉土地基 2 三、地基处理方案的确定1、准备工作(1)搜集详勘资料和地基基础设计资料(2)论证地基处理的

2、必要性(3)调查本地区地基处理经验和施工条件2、地基处理方法确定的步骤(1)初选几种可行的方案(2)选择最佳方案(3)现场试验四、地基处理施工注意事项(1)技术交底与质量监理(2)做好监测工作(3)处理效果检验5.2 机械压实法一、土的压实原理(1)测试土的最优含水率(2)按最优含水率控制施工中被压实土的含水率二、分层碾压(1)碾压每层素土2030cm；(2)适用含水率不大的素土；(3)承载力特征值可达 图5.1 击实曲线3 三、振动压实法(1)用振动压实机压实松散土，对粗粒土振动13min，对细粒土振动35min；(2)适用于松散砂土、砂性杂填土、含少量黏性土的建筑垃圾、炉渣等填土；(3)压

3、实深度可达1.5m，承载力特征值可达 。5.3 强夯法一、概述 强夯打击松散软土时可产生很大冲击波，使周围软土产生震裂，可使软粘土或饱和砂土排水固结，达到很好的加固效果。二、强夯法的设备与施工1、强夯法的机具设备(1)夯锤：锤重常用 ，最大可达 。(2)起重机(3)自动脱钩装置2、强夯法加固地基的机理(1)动力密实机理(2)动力固结机理(3)动力置换机理3、强夯法的施工工艺(1)夯前进行详细地基勘察；(2)现场试夯与测试；(3)清理平整场地；(4)确定第一遍夯点位置；(5)起重机就位；(6)起吊夯锤至预订高度脱钩夯击地基，并测量锤顶高程；(7)重复步骤(6)按设计夯击次数完成一个点的夯击；(8

4、)重复步骤(5)(7)按设计夯点次序完成第一遍全部点的夯击；(9)整平场地测量高程；(10)按规定的间隔时间重复以上步骤完成设计的遍数；(11)强夯效果质量检测。4三、强夯法设计1、有效加固深度(1)公式计算： ， 式中 夯锤重； 落距； 与土性和夯能有关的系数。(2)经验统计值，查表9.2(3)现场试夯2、强夯的单位夯能 粗粒土取 细粒土取3、选用夯锤与落距 按夯锤和起重机型号，结合所需的加固深度确定落距。4、确定每个夯点重复夯击次数 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。并应同时满足以下三条： 1)最后两击平均夯沉量：单击能 时为50mm；单击能 时为 100mm；单击能

5、 时为200mm； 2)夯坑周围地面不应发生过大的隆起； 3)不因夯坑过深而发生起锤困难。5、夯点平面布置(1)按设计起重机开行路线顺序布置夯点；(2)夯点间距通常59m；(3)夯击遍数按土性与夯击能量确定，一般为23遍，相邻两遍的夯点在平面上应错开；(4)夯击范围应大于建筑物平面范围，每边超出基础边应为加固深度的 ，且不宜小于3m。 图5.2 夯点平面布置5 6、两遍夯击之间的时间间隔 砂土、碎石土可连续夯击，黏性土应间隔34周。7、现场试验测试调整 在现场小范围内试验检测，按其调整设计参数，最后确定夯击参数。四、强夯法的适用范围1、适用的地基土质 包含松散碎石、砂土、粉土及黏性土。也包括建

6、筑垃圾、杂填土等。2、夯击振动影响的范围 一般可达30m。五、强夯加固地基的效果(1)提高地基承载力可达15倍；(2)有效加固深度一般可达510m；(3)可消除砂土液化；(4)可消除黄土湿陷；(5)可有效减少地基沉降量。六、对强夯法的评价1、优点 简单方便、加固效果好、施工速度快、费用低。2、缺点 噪音大、分析理论不成熟，需要现场试验、振动对周围建筑影响大。6 5.4 换填垫层法一、概述1、换填垫层方法 挖除受力较大的局部软弱土，填筑性能稳定的素土。2、换填垫层的材料(1)理想材料为级配良好的卵石、碎石、砂土等；(2)素土；(3)灰土。(4)工业废料、矿渣等3、换填垫层的作用(1)提高地基承载

7、力； (2)减小地基沉降量；(3)加速软土的排水固结； (4)防止冻胀；(5)消除膨胀土的胀缩作用。二、垫层的设计 图5.3 垫层的尺寸设计1、垫层的厚度 按软土层承载力确定： ， 2、垫层的宽度 顶部宽度应便于施工，底部宽度为： 式中 按表9.3确定。三、垫层的施工 对不同土料按表9.4中所选施工机械确定分层压实厚度，并按最优含水率控制施工土料的含水率进行施工。 7 四、垫层的质量控制标准 施工中采用压实系数控制质量： 式中 垫层施工要求达到的干密度； 由试验确定的垫层材料最大干密度。五、换土垫层的承载力 对于重要工程应预先进行载荷试验确定，对一般工程可按经验查表9.5确定。5.5 预压固结

8、法一、预压法的原理与作用1、预压法分类(1)堆载预压法； (2)真空预压法。2、预压法适用土质 适用于深厚的淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和黏性土。3、预压法原理 预先加载使地基土层预先完成沉降，工程建造前卸载使地基土回弹，在工程加载作用下地基按回弹再压缩曲线变化。4、打砂井加快固结时间 图5.4 压缩、回弹与再压缩曲线5、技术发展(1)真空预压代替堆载预压法，可节省费用； (2)袋装砂井代替砂井，可节省砂料；(3)塑料排水板代替袋装砂井，进一步节省费用和工期。 8 二、堆载预压法1、预压荷载的大小 1)通常预压荷载与建筑物基底压力相同； 2)对沉降有严格要求的建筑应超载预压； 3)预压荷载应小于

9、极限荷载。2、堆载的平面范围 应大于基础外缘的范围。3、加载速率 应使沉降速率控制在每天 ，边桩水平位移控制在每天 ，孔隙水压力增量控制在预压荷载增量的 以下。4、排水砂井 普通砂井直径300500mm，袋装砂井直径70100mm，砂井间距按土的渗透系数和固结时间确定，砂井深度按下卧层承载力和地基沉降验算确定。5、排水砂垫层 为了保证排水通畅，砂垫层厚度宜大于400mm。三、真空预压法 真空预压采用大气负压加载，要求铺设密封膜不少于3层，膜下真空度应保持在600mmHg以上。其它与堆载法相同。四、质量检验 预压期间应及时监测地基变形与时间关系、孔隙水压力与时间关系，并推算固结度和沉降量；预压后

10、应进行原位抗剪强度试验和室内抗剪强度试验9 5.6 砂桩挤密法 1、适用范围 松散砂土、素填土杂填土及饱和黏性土等。2、加固机理 挤密砂石桩具有挤密、置换、形成复合地基、加速排水固结等加固机理。3、砂桩设计 图5.5 振动挤密法施工 桩径一般采用300600mm，桩距一般不大于4d，桩长按穿越软土层或沉降计算确定，承载力按现场复合地基载荷试验确定。4、砂桩施工 挤密砂桩施工有振动挤密施工法和锤击挤密施工法两种。施工顺序一般从外围向内进行或按间隔顺序进行。 图5.6 锤击挤密法施工10 5.7 振冲法一、振动水冲法 采用起重机悬吊大功率振冲器在软土中振冲成孔填石料成桩。该法也具有挤密作用。(1)

11、适用范围 松散砂土、粉土及饱和黏性土等。(2)处理范围 一般地基在基础外缘扩大12排桩，可液化地基在基础外缘扩大24排桩。(3)桩位布置 有梅花式布置和方格网式两种形式。(4)桩的间距 按土的强度情况可选用1.52.5m。土的强度低者选小值。(5)加固的深度 按穿越软土层或沉降计算确定。(6)填料 图5.7 振冲法施工 碎石、卵石及砾石等。(7)桩径 根据土性及置换量的要求，一般为0.81.2m。(8)复合地基承载力 按现场复合地基载荷试验确定。二、干法振动砂石桩 该法与水冲法基本相同，主要用于易于成孔的软土层。11 5.8 化学加固法一、概述 化学加固法是采用化学浆液灌入或注入土中，使松散土体的骨架胶结成稳定的结构，达到提高承载力减小沉降和消除液化的效果。常用浆液有水泥浆、水玻璃浆、纸浆液等。经化学加固的土体一般呈桩体，与软土共同形成复合地基，其承载力与土性和浆液种类及注浆量有关，需经试验确定。二、灌浆法 此法一般先钻孔，然后在孔内放入注浆管进行注浆。按灌浆压力不同可分为渗透灌浆、挤密灌浆、劈裂灌浆三种。其注浆压力依次增大。三、高压喷射注浆法 图5.8 旋喷高压注浆法 此法是将注浆管插入土中，采用高压喷射注浆。按喷射形式不同可分为旋喷法、定喷法、摆喷法三种。通常将