软土地基处理新技术-课件

软土地基处理新技术

陈云敏

童建国浙江大学岩土工程研究所浙江省电力设计院1PPT课件软土地基处理新技术陈云敏童建国1PPT课件目录1、地基处理技术背景2、大面积荷载下软基处理技术3、桩筏基础工作性状及分析方法4、桩基施工质量控制和检测5、结论1PPT课件目录1、地基处理技术背景1PPT课件我国软土地基的分布

软土厚度：

15mto50m

软土地区占国土面积5％，GDP占50％以上软土地区大型电厂分布密集1PPT课件我国软土地基的分布软土厚度：1PPT课件软土的工程特性软土含水量高、孔隙比大、厚度深

>50%，e=1.2~2.0，H=15~50m软土压缩性高

Cc=0.3~0.7，3m高的填土会引起1m的沉降软土强度低

Cu=8~15Kpa，一次性堆填3m高的路堤会引起滑坡软土渗透性差

k=110-8~510-7cm/s

沉降稳定时间可能长达几十年，例如杭甬高速公路运行10年后，实测沉降速率达到1.0~5.0mm/月软土具有结构性，结构破坏后工程特性显著降低1PPT课件软土的工程特性软土含水量高、孔隙比大、厚度深1PPT课件岩土工程问题解决方法外荷载

土（固体颗粒、水和空气三相体）

工程特性（变形、强度、渗透）土工构筑物试验基本理论设计方法施工技术岩土工程问题解决方法：基本理论+试验+工程实践

（设计方法、施工技术）1PPT课件岩土工程问题解决方法外荷载土软土地基研究方法——多尺度认识土的特性微观结构单元特性

宏观现象

1PPT课件软土地基研究方法——多尺度认识土的特性微观结构单元特性宏重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB结构性软土压缩特性压缩曲线由四段组成1：水平段（AB）2：弹性压缩段(BC)3：结构破坏突降段（CD）4：重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。结构屈服应力比1PPT课件重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB结构性软土压缩特性压缩曲线电厂基础工程设计原则以控制地基稳定为主海堤（江堤），煤场，场坪填土等以控制变形为主总沉降：主厂房，烟囱，冷却塔，建筑物等工后沉降：道路，干煤棚等1PPT课件电厂基础工程设计原则以控制地基稳定为主1PPT课件软土孔隙比减小压缩性降低强度增加加载系统：堆载，大气压孔压上升排水系统：砂井、塑料排水板、砂墙2、大面积荷载下软基处理技术孔压消散基岩关键问题：（1）加载过程中地基的稳定性（2）使用期内的工后沉降应用范围：煤场，海堤，场坪等2.1排水固结法塑料排水板袋装砂井堆载预压真空预压1PPT课件孔隙比减小加载系统：堆载，大气压孔压上升排水系统：砂井、塑料排水固结——真空预压法塑料排水管真空抽水大气压密封膜大气压1PPT课件排水固结——真空预压法塑料排水管真空抽水大气压密封膜大气压1排水固结——IFCO强制固结法砂墙粘土密封层真空抽水管1PPT课件排水固结——IFCO强制固结法砂墙粘土密封层真空1PPT课排水固结法实例——杜湖水库杜湖水库大坝砂井排水固结(1970年)

满足地基稳定性

1PPT课件排水固结法实例——杜湖水库杜湖水库大坝砂井排水固结(197淤泥质粘土16m厚cu

=15kPa地基承载力=75kPac=0,=26~28地基承载力

=2000kPa

17m砂井1PPT课件淤泥质粘土17m砂井1PPT课件设计关键问题：控制加载速率和孔压上升砂井(2997根)直径:0.42m,长度:12~14m三角形布置间距:3m

控制加载速率1PPT课件设计关键问题：控制加载速率和孔压上升1PPT课件孔压与填筑高度的关系

现场监测大坝稳定性监测沉降、水平位移、孔压1PPT课件孔压与填筑高度的关系现场监测大坝稳定性监测1PPT课填筑过程中土体强度指标变化（10年）(十字板试验)地基承载力=350kPa

Month/YearHeightoffilling1980年,cu=70kPa1PPT课件填筑过程中土体强度指标变化（10年）地基承载力=350排水固结法实例——温州机场

温州机场跑道超载预压

(1988)控制工后沉降

工后沉降要求

–总沉降<60mm–差异沉降<30mm1PPT课件排水固结法实例——温州机场温州机场跑道超载预压(1988场地典型地质剖面软土厚度:约30m1PPT课件场地典型地质剖面软土厚度:约30m1PPT课件存在问题场地填高2m如果不处理，地基沉降完成需要40年实际工期：2年解决方法袋装砂井

处理深度:20m部分打穿超载预压超载高度:32kPa1PPT课件存在问题1PPT课件部分打穿砂井地基砂井下卧层1PPT课件部分打穿砂井地基砂井下卧层1PPT课件超载预压超载横断面加载过程超载

永久填土

砂垫层

加载过程（月）1PPT课件超载预压超载横断面加载过程超载永久填土砂垫层现场监测S——表明沉降监测点Z——深层沉降监测点U——孔压监测点1PPT课件现场监测S——表明沉降监测点1PPT课件实测沉降曲线

加载过程（月）1PPT课件实测沉降曲线加载过程（月）填筑完成后预压半年超载卸荷后孔压变化情况

孔压（kPa）

1PPT课件填筑完成后孔压变化情况工后沉降建成3年后总沉降149mm建成4年后总沉降166mm远大于控制标准(60mm)

1PPT课件工后沉降1PPT课件排水固结法实例——温州发电厂煤场

堆煤高度12m，平面

100×200m

周边环境复杂，管线多典型温州软土特点：软土层深厚 H≈40m高含水量 w=40%~80%

低强度 Cu=8~15kPa高压缩性

Cc=0.3~0.7低渗透性

K=110-8~510-7cm/s1PPT课件排水固结法实例——温州发电厂煤场堆煤高度12m，平面典堆煤自预压法堆煤自预压法先施工塑料排水板和砂垫层，然后利用已建好的输煤栈桥与煤系统，直接堆煤自预压；通过控制堆煤的空间位置及时间速率，使堆煤过程中地基稳定，产生的侧向变形和竖向变形不影响已建成的周边构筑物(如输煤栈桥、斗轮机轨道等)。

关键问题煤场地基预抬高应和其最终沉降基本相同煤场加载过程地基应稳定严格控制侧向变形，以免对周围环境造成过大影响干煤棚等工后沉降满足要求优点节约预压（堆载或真空），缩短工期。1PPT课件堆煤自预压法堆煤自预压法1PPT课件塑料排水板施工扰动及其对沉降的影响塑料排水板施工后十字板强度平均值减少11.8kPa，接近50%的原始强度加固层（扰动）下卧层（未扰动）1PPT课件塑料排水板施工扰动及其对沉降的影响塑料排水板施工后十字板强度堆煤自预压进度计划

确保电厂试运行的用煤量;确保煤堆及地基自身稳定；确保煤场软基产生的沉降和侧向变形不影响周围已建成的建（构）筑物。1PPT课件堆煤自预压进度计划1PPT课件考虑软土结构性后计算和实测的孔压9m深度（扰动）30m深度（未扰动）1PPT课件考虑软土结构性后计算和实测的孔压9m深度（扰动）30m深度（实测值计算值

煤场地表横断面沉降曲线离开斗轮机的水平距离（m）考虑软土结构性及其扰动后，计算沉降和实测沉降接近1PPT课件实测值计算值煤场地表横断面沉降曲加固区和下卧层沉降预压期间，排水板区固结沉降逐渐减小，下卧层沉降持续发展。工后沉降中下卧层沉降将占较大比例。准确预测下卧层的沉降发展规律，对以变形控制的深厚软基处理（尤其未打穿处理情况）具有重要的意义。

离地表1m离地表20m1PPT课件加固区和下卧层沉降预压期间，排水板区固结沉降逐渐减小，下卧层下卧层沉降及工后沉降工后初期，由于处理区的排水条件较好，残余孔压消散较快，所以处理区沉降占工后总沉降的比重较大；随着时间推移，处理区变形很快趋于稳定，下卧层沉降逐渐成为工后沉降的主要组成部分，约占70％左右。1PPT课件下卧层沉降及工后沉降工后初期，由于处理区的排水条件较好，残余加载过程中的侧向变形坡趾区域侧向变形随深度变化图（实测数据来自L8测斜管）

侧向变形速率与沉降速率的比值（△u/△v）反应了地基的稳定性

△u/△v的临界控制值应取为0.2左右水平位移和煤场中心地表沉降之间的实测关系1PPT课件加载过程中的侧向变形坡趾区域侧向变形随深度变化图侧向变形速工程措施静压式施工塑料排水板（减小扰动）土工织物（均化地基沉降，限制侧向变形）水泥搅拌桩不均匀沉降滑动破坏侧向变形1PPT课件工程措施静压式施工塑料排水板土工织物（均化地基沉降，限制工程措施减小扰动尽量采用静压式施工塑料排水板铺设土工织物均化地基沉降，限制侧向变形坡趾打设水泥搅拌桩减小土体的侧向变形，增加煤堆的整体稳定性考虑时空效应根据煤场周边构筑物的容许变形，确定加载计划1PPT课件工程措施减小扰动1PPT课件应力扩散复合地基增强体2.2深层水泥搅拌桩法水泥搅拌桩、碎石桩、高压旋喷桩岩石层1PPT课件应力扩散复合地基增强体2.2深层水泥搅拌桩法水泥搅拌桩、深层水泥搅拌法

原理：通过搅拌机械就地将水泥浆液与软土强制拌和，使软土硬凝成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土；提高地基土的模量和强度，达到加固软土地基的目的。关键问题：（1）确定复合地基的承载力（2）控制沉降量1PPT课件深层水泥搅拌法原理：1PPT课件温州地区多层建筑深层水泥搅拌桩地基处理(1980s)控制总沉降1PPT课件温州地区多层建筑深层水泥搅拌桩地基处理(1980s)控制总设计参数处理深度:12.5m桩径:500mm水泥含量:0.15置换率:0.2

1PPT课件设计参数处理深度:12.5m1PPT课件长期沉降观测(8年)1PPT课件长期沉降观测(8年)1PPT课件12栋房屋的沉降量计算值与观测值计算值总是远大于观测值??1PPT课件12栋房屋的沉降量计算值与观测值计算值总是远大于观测值??1沉降计算模式Stotal=S1+S2S1=20~30mm,根据现场监测

S2

依赖于土体压缩性加固区压缩量下卧土层压缩量1PPT课件沉降计算模式Stotal=S1+S2加固区压缩量1结构性软土压缩特性曲线y=(1.2~1.6)v,根据土单元体试验结果1PPT课件结构性软土压缩特性曲线y=(1.2~1.6)v,改进压缩曲线计算得到的沉降量实测沉降量改进压缩曲线计算沉降量传统压缩曲线计算沉降量1PPT课件改进压缩曲线计算得到的沉降量实测沉降量1PPT课件

通过控制下卧层应力来控制工后沉降设计参数：加固深度:13m

桩径:0.5m

间距:1.4m

水泥含量:0.13应力控制:(v0+v)/v0=1.35工后沉降小于

60mm水泥搅拌桩地基处理——温州机场跑道扩建工程1PPT课件通过控制下卧层应力来控制工后沉降设计参数：水泥搅拌桩地基处2.3托板桩法土工格栅填筑体加筋体桩帽桩软土硬土层关键问题：桩土荷载分担比单桩承载力的确定沉降控制优点荷载可以瞬时施加，不需要堆载预压总沉降和不均匀沉降较小地基侧向变形很小1PPT课件2.3托板桩法土工格栅填筑体加筋体桩帽桩软土硬土层托板桩受荷机理土拱桩帽

桩

路堤顶面负摩擦正摩擦荷载端阻中性点1PPT课件托板桩受荷机理土拱桩帽桩路堤顶面负摩擦正托板桩法地基加固工程实例——台缙高速公路

路基宽度26米，软基路段长约23公里。软基路段分布约5～15米厚的海积淤泥、淤泥质亚粘土层路堤填筑高度在4～9.7米之间。

桩的设计参数：40cm桩径的管桩桩长20m桩间距2.5m桩帽宽1～1.3m1PPT课件托板桩法地基加固工程实例——台缙高速公路路基宽度26米，软填筑高度8m托板桩1PPT课件填筑高度8m托板桩1PPT课件桩帽位置开挖托板布置1PPT课件桩帽位置开挖托板布置1PPT课件路堤边缘实测侧向变形

侧向变形小于2.0cm1PPT课件路堤边缘实测侧向变形侧向变形小于2.0cm1PPT课件地基沉降实测结果最大沉降约：5～7cm1PPT课件地基沉降实测结果最大沉降约：5～7cm1PPT课件桩土应力实测结果桩体荷载分担比：60％～70％1PPT课件桩土应力实测结果桩体荷载分担比：60％～70％1PPT课件杭甬高速公路托板桩法和排水固结法的比较排水固结法加载托板桩法加载

时间（月）托板桩处理沉降排水固结法处理沉降1PPT课件杭甬高速公路托板桩法和排水固结法的比较排水固结法加载时托板桩的工程应用大型堆场大型油罐地基处理大型煤罐地基处理堆煤1PPT课件托板桩的工程应用大型堆场堆煤1PPT课件3、桩筏基础工作性状及分析方法持力层刚性桩基础集中竖向荷载和水平荷载，对承载力要求高结构对沉降和不均匀沉降敏感关键问题：控制中心桩和角桩的桩反力基础沉降和不均匀沉降基础内力（弯矩，剪力等）应用范围：主厂房，烟囱，冷却塔，其他重要结构物1PPT课件3、桩筏基础工作性状及分析方法持力层刚性桩基础集中竖向荷载和筏板分析模型持力层刚性桩基础Qi筏板模型关键问题：筏板的有限元模型群桩中单桩刚度1PPT课件筏板分析模型持力层刚性桩基础Qi筏板模型关键问题：1PPT课实体退化板壳单元

实体等参元8-20节点实体单元的单元刚度阵

优点：考虑同一单元中不同材料适用于厚板和变厚度筏板1PPT课件实体退化板壳单元实体等参元8-20节点实体单元的单元刚群桩中单桩非线性刚度Pj——j桩桩顶荷载Sj——j桩桩顶沉降

——j桩桩身压缩

——j桩桩底沉降

——筏板下桩的平均荷载

1PPT课件群桩中单桩非线性刚度Pj——j桩桩顶荷载1PPT课件群桩地基中的应力及沉降计算aQ集中力bQ沿桩身均匀分布(1-a-b)Q沿桩身线性增长采用Mindlin解计算下卧层附加应力分布1PPT课件群桩地基中的应力及沉降计算aQbQ(1-a-b)Q采群桩下卧层沉降下卧层沉降曲面图下卧层沉降等值线图1PPT课件群桩下卧层沉降下卧层沉降曲面图下卧层沉降等值线图1PPT课件单桩沉降规律1PPT课件单桩沉降规律1PPT课件群桩中单桩P～S曲线1PPT课件群桩中单桩P～S曲线1PPT课件土体的压缩性指标粘性土Es1-2和Es之间的关系1PPT课件土体的压缩性指标粘性土Es1-2和Es之间的关系1PPT课件根据标贯和比贯入阻力确定无粘土压缩模量1PPT课件根据标贯和比贯入阻力确定无粘土压缩模量1PPT课件桩筏基础分析软件（Pogap）适用于各类变厚度筏板，厚板，考虑相邻基础的相互作用考虑地基和桩的非线性变形计及地基和桩的水平刚度考虑地基的非均质性、不等厚、缺失等计算参数为常用的土工参数，容易确定1PPT课件桩筏基础分析软件（Pogap）适用于各类变厚度筏板，厚板，考

单柱最大竖向荷载1.28万吨单柱最大水平荷载1800吨

沉降控制标准整体倾斜小于1/500柱出平面沉降小于1.5cm工程实例——上海外高桥电厂二期工程锅炉基础1PPT课件工程实例——上海外高桥电厂二期工程锅炉基础1PPT课件桩位的布置分析优化原则：中心桩和角桩反力分布均匀桩数合理筏板变形和内力小1PPT课件桩位的布置分析优化原则：1PPT课件筏板厚度的设计分析原则：桩反力分布均匀,内力和变形较小筏板厚度4.0～5.0m满足要求1PPT课件筏板厚度的设计分析原则：桩反力分布均匀,内力和变形较小1P筏板挠度图最大沉降7.9cm，最小沉降4.8cm，最大不均匀沉降3.1cm柱下最大不均匀沉降为1.3cm，柱最大出平面沉降为0.22cm1PPT课件筏板挠度图最大沉降7.9cm，最小沉降4.8cm，最大不均匀非地震荷载作用下板中正弯距Mx包络图地震和非地震共26种荷载组合：最大|Mx|为34915kNm，最大|My|为21359kNm最大|Qx|为14857kN；最大|Qy|为14996kN1PPT课件非地震荷载作用下板中正弯距Mx包络图地震和非地震共26种荷载4、桩基施工质量控制和检测

钻孔灌注桩施工质量控制和检测预制桩施工质量控制和检测1PPT课件4、桩基施工质量控制和检测钻孔灌注桩施工质量控制和检测1P钻孔灌注桩施工质量控制和监测钻孔灌注桩施工质量问题：桩身质量问题（缩径，夹泥，蜂窝等）桩端沉渣厚度大钻孔灌注桩施工质量检测：单桩静载荷试验1PPT课件钻孔灌注桩施工质量控制和监测钻孔灌注桩施工质量问题：钻孔灌注

典型的静载荷试验曲线（桩顶，桩端和桩身荷载压缩曲线）1PPT课件典型的静载荷试验曲线（桩顶，桩端和

判断：

●沉渣，在克服桩侧摩阻力后，桩顶与桩端同步下沉，且沉降量较大；●桩身质量，完整桩的最大桩身压缩小于20mm，超长桩应小于30mm。(390根桩实测资料)1PPT课件判断：●桩身质量，完整桩的最大桩身1PPT课件1PPT课件1PPT课件1PPT课件1PPT课件1PPT课件1PPT课件1PPT课件桩底后注浆提高单桩承载力1PPT课件桩底后注浆提高单桩承载力1PPT课件桩底注浆实例：

1500，桩长40～42m，桩入持力层深度8m，总灌入水泥量6T，提高承载力约30％。1PPT课件桩底注浆实例：1PPT课件预制桩施工质量控制和检测预制桩施工质量问题：进入持力层深度不够桩头打碎，桩身开裂预制桩施工质量检测：打桩监测（PDA）1PPT课件预制桩施工质量控制和检测预制桩施工质量问题：预制桩施工质量检实测打桩过程中的信号加速度信号速度信号位移信号1PPT课件实测打桩过程中的信号加速度信号速度信号位移信号1PPT课件动力打桩分析模型1PPT课件动力打桩分析模型1PPT课件利用加速度信号计算桩端土的静阻力运动方程：桩端静阻力：Rebound：桩顶回弹Z：桩身阻抗t0：冲击力持续时间Cs：常数，Cs=1.31PPT课件利用加速度信号计算桩端土的静阻力运动方程：桩端静阻力：Reb计算桩端助阻力和静力触探比较判断进入持力层深度1PPT课件计算桩端助阻力和静力触探比较判断进入持力层深度1PPT课件实测桩身最大打击应力PHC管桩：直径600、壁厚110、砼C8032~34m处锤击应力超过砼强度，桩头打碎桩身完整1PPT课件实测桩身最大打击应力PHC管桩：直径600、壁厚110、砼C5、结论软土压缩性高，渗透性差，承载力低，具有显著的结构性。电厂基础工程需要充分考虑软土的工程特性，并根据稳定、沉降和承载力等控制标准选择相应的地基处理技术。排水固结法是处理以稳定控制为主构筑物的有效技术。加荷速率的控制是保证地基稳定的关键。当软土厚度较薄时，排水固结法易于满足地基稳定性和沉降要求。当软土较厚，排水板未打穿时，下卧层沉降发展缓慢，导致工后沉降较大。水泥搅拌桩法可以有效减小地基沉降，可以用于以变形控制为主的构筑物。当软土较厚时，应保证下卧层附加应力和自重应力之和小于软土的结构屈服应力。1PPT课件5、结论软土压缩性高，渗透性差，承载力低，具有显著的结构性托板桩法可以用于处理软土深厚，荷载较大（>5m），以变形控制为主的构筑物。该技术的关键在于合理确定桩长、桩间距，以保证填土中土拱效应充分发挥。排水固结法，水泥搅拌桩法和托板桩法相比较，排水固结法造价最低，水泥搅拌桩次之，托板桩造价最高；而排水固结法工期最长，水泥搅拌桩和托板桩工期较短。对于变形要求高，荷载大的结构物，应采用桩基。群桩的变形和受力与下卧层地基的压缩性，基础的刚度，桩位的布置密切相关。通过调整桩位，优化板厚，可以控制桩的反力、基础的沉降和不均匀沉降，以及底板内力。1PPT课件托板桩法可以用于处理软土深厚，荷载较大（>5m），以变形控制钻孔灌注桩施工质量可以通过静载荷试验检测，桩端压缩曲线反应了沉渣厚度，桩身压缩曲线反应了桩身施工质量。桩底后注浆可以有效消除沉渣不利影响，提高桩的承载力。预制桩的打桩监测可以控制桩端进入持力层深度，监控打桩最大锤击压力和锤击拉力。1PPT课件钻孔灌注桩施工质量可以通过静载荷试验检测，桩端压缩曲线反应了感谢华东电力设计院西南电力设计院西北电力设计院等单位多年支持与合作！1PPT课件感谢华东电力设计院1PPT课件欢迎各位专家批评指正！Thankyouforattention!欢迎各位专家批评指正！Thankyouforattention!1PPT课件欢迎各位专家批评指正！Thankyouforatten软土地基处理新技术

陈云敏

童建国浙江大学岩土工程研究所浙江省电力设计院1PPT课件软土地基处理新技术陈云敏童建国1PPT课件目录1、地基处理技术背景2、大面积荷载下软基处理技术3、桩筏基础工作性状及分析方法4、桩基施工质量控制和检测5、结论1PPT课件目录1、地基处理技术背景1PPT课件我国软土地基的分布

软土厚度：

15mto50m

软土地区占国土面积5％，GDP占50％以上软土地区大型电厂分布密集1PPT课件我国软土地基的分布软土厚度：1PPT课件软土的工程特性软土含水量高、孔隙比大、厚度深

>50%，e=1.2~2.0，H=15~50m软土压缩性高

Cc=0.3~0.7，3m高的填土会引起1m的沉降软土强度低

Cu=8~15Kpa，一次性堆填3m高的路堤会引起滑坡软土渗透性差

k=110-8~510-7cm/s

沉降稳定时间可能长达几十年，例如杭甬高速公路运行10年后，实测沉降速率达到1.0~5.0mm/月软土具有结构性，结构破坏后工程特性显著降低1PPT课件软土的工程特性软土含水量高、孔隙比大、厚度深1PPT课件岩土工程问题解决方法外荷载

土（固体颗粒、水和空气三相体）

工程特性（变形、强度、渗透）土工构筑物试验基本理论设计方法施工技术岩土工程问题解决方法：基本理论+试验+工程实践

（设计方法、施工技术）1PPT课件岩土工程问题解决方法外荷载土软土地基研究方法——多尺度认识土的特性微观结构单元特性

宏观现象

1PPT课件软土地基研究方法——多尺度认识土的特性微观结构单元特性宏重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB结构性软土压缩特性压缩曲线由四段组成1：水平段（AB）2：弹性压缩段(BC)3：结构破坏突降段（CD）4：重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。结构屈服应力比1PPT课件重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB结构性软土压缩特性压缩曲线电厂基础工程设计原则以控制地基稳定为主海堤（江堤），煤场，场坪填土等以控制变形为主总沉降：主厂房，烟囱，冷却塔，建筑物等工后沉降：道路，干煤棚等1PPT课件电厂基础工程设计原则以控制地基稳定为主1PPT课件软土孔隙比减小压缩性降低强度增加加载系统：堆载，大气压孔压上升排水系统：砂井、塑料排水板、砂墙2、大面积荷载下软基处理技术孔压消散基岩关键问题：（1）加载过程中地基的稳定性（2）使用期内的工后沉降应用范围：煤场，海堤，场坪等2.1排水固结法塑料排水板袋装砂井堆载预压真空预压1PPT课件孔隙比减小加载系统：堆载，大气压孔压上升排水系统：砂井、塑料排水固结——真空预压法塑料排水管真空抽水大气压密封膜大气压1PPT课件排水固结——真空预压法塑料排水管真空抽水大气压密封膜大气压1排水固结——IFCO强制固结法砂墙粘土密封层真空抽水管1PPT课件排水固结——IFCO强制固结法砂墙粘土密封层真空1PPT课排水固结法实例——杜湖水库杜湖水库大坝砂井排水固结(1970年)

满足地基稳定性

1PPT课件排水固结法实例——杜湖水库杜湖水库大坝砂井排水固结(197淤泥质粘土16m厚cu

=15kPa地基承载力=75kPac=0,=26~28地基承载力

=2000kPa

17m砂井1PPT课件淤泥质粘土17m砂井1PPT课件设计关键问题：控制加载速率和孔压上升砂井(2997根)直径:0.42m,长度:12~14m三角形布置间距:3m

控制加载速率1PPT课件设计关键问题：控制加载速率和孔压上升1PPT课件孔压与填筑高度的关系

现场监测大坝稳定性监测沉降、水平位移、孔压1PPT课件孔压与填筑高度的关系现场监测大坝稳定性监测1PPT课填筑过程中土体强度指标变化（10年）(十字板试验)地基承载力=350kPa

Month/YearHeightoffilling1980年,cu=70kPa1PPT课件填筑过程中土体强度指标变化（10年）地基承载力=350排水固结法实例——温州机场

温州机场跑道超载预压

(1988)控制工后沉降

工后沉降要求

–总沉降<60mm–差异沉降<30mm1PPT课件排水固结法实例——温州机场温州机场跑道超载预压(1988场地典型地质剖面软土厚度:约30m1PPT课件场地典型地质剖面软土厚度:约30m1PPT课件存在问题场地填高2m如果不处理，地基沉降完成需要40年实际工期：2年解决方法袋装砂井

处理深度:20m部分打穿超载预压超载高度:32kPa1PPT课件存在问题1PPT课件部分打穿砂井地基砂井下卧层1PPT课件部分打穿砂井地基砂井下卧层1PPT课件超载预压超载横断面加载过程超载

永久填土

砂垫层

加载过程（月）1PPT课件超载预压超载横断面加载过程超载永久填土砂垫层现场监测S——表明沉降监测点Z——深层沉降监测点U——孔压监测点1PPT课件现场监测S——表明沉降监测点1PPT课件实测沉降曲线

加载过程（月）1PPT课件实测沉降曲线加载过程（月）填筑完成后预压半年超载卸荷后孔压变化情况

孔压（kPa）

1PPT课件填筑完成后孔压变化情况工后沉降建成3年后总沉降149mm建成4年后总沉降166mm远大于控制标准(60mm)

1PPT课件工后沉降1PPT课件排水固结法实例——温州发电厂煤场

堆煤高度12m，平面

100×200m

周边环境复杂，管线多典型温州软土特点：软土层深厚 H≈40m高含水量 w=40%~80%

低强度 Cu=8~15kPa高压缩性

Cc=0.3~0.7低渗透性

K=110-8~510-7cm/s1PPT课件排水固结法实例——温州发电厂煤场堆煤高度12m，平面典堆煤自预压法堆煤自预压法先施工塑料排水板和砂垫层，然后利用已建好的输煤栈桥与煤系统，直接堆煤自预压；通过控制堆煤的空间位置及时间速率，使堆煤过程中地基稳定，产生的侧向变形和竖向变形不影响已建成的周边构筑物(如输煤栈桥、斗轮机轨道等)。

关键问题煤场地基预抬高应和其最终沉降基本相同煤场加载过程地基应稳定严格控制侧向变形，以免对周围环境造成过大影响干煤棚等工后沉降满足要求优点节约预压（堆载或真空），缩短工期。1PPT课件堆煤自预压法堆煤自预压法1PPT课件塑料排水板施工扰动及其对沉降的影响塑料排水板施工后十字板强度平均值减少11.8kPa，接近50%的原始强度加固层（扰动）下卧层（未扰动）1PPT课件塑料排水板施工扰动及其对沉降的影响塑料排水板施工后十字板强度堆煤自预压进度计划

确保电厂试运行的用煤量;确保煤堆及地基自身稳定；确保煤场软基产生的沉降和侧向变形不影响周围已建成的建（构）筑物。1PPT课件堆煤自预压进度计划1PPT课件考虑软土结构性后计算和实测的孔压9m深度（扰动）30m深度（未扰动）1PPT课件考虑软土结构性后计算和实测的孔压9m深度（扰动）30m深度（实测值计算值

煤场地表横断面沉降曲线离开斗轮机的水平距离（m）考虑软土结构性及其扰动后，计算沉降和实测沉降接近1PPT课件实测值计算值煤场地表横断面沉降曲加固区和下卧层沉降预压期间，排水板区固结沉降逐渐减小，下卧层沉降持续发展。工后沉降中下卧层沉降将占较大比例。准确预测下卧层的沉降发展规律，对以变形控制的深厚软基处理（尤其未打穿处理情况）具有重要的意义。

离地表1m离地表20m1PPT课件加固区和下卧层沉降预压期间，排水板区固结沉降逐渐减小，下卧层下卧层沉降及工后沉降工后初期，由于处理区的排水条件较好，残余孔压消散较快，所以处理区沉降占工后总沉降的比重较大；随着时间推移，处理区变形很快趋于稳定，下卧层沉降逐渐成为工后沉降的主要组成部分，约占70％左右。1PPT课件下卧层沉降及工后沉降工后初期，由于处理区的排水条件较好，残余加载过程中的侧向变形坡趾区域侧向变形随深度变化图（实测数据来自L8测斜管）

侧向变形速率与沉降速率的比值（△u/△v）反应了地基的稳定性

△u/△v的临界控制值应取为0.2左右水平位移和煤场中心地表沉降之间的实测关系1PPT课件加载过程中的侧向变形坡趾区域侧向变形随深度变化图侧向变形速工程措施静压式施工塑料排水板（减小扰动）土工织物（均化地基沉降，限制侧向变形）水泥搅拌桩不均匀沉降滑动破坏侧向变形1PPT课件工程措施静压式施工塑料排水板土工织物（均化地基沉降，限制工程措施减小扰动尽量采用静压式施工塑料排水板铺设土工织物均化地基沉降，限制侧向变形坡趾打设水泥搅拌桩减小土体的侧向变形，增加煤堆的整体稳定性考虑时空效应根据煤场周边构筑物的容许变形，确定加载计划1PPT课件工程措施减小扰动1PPT课件应力扩散复合地基增强体2.2深层水泥搅拌桩法水泥搅拌桩、碎石桩、高压旋喷桩岩石层1PPT课件应力扩散复合地基增强体2.2深层水泥搅拌桩法水泥搅拌桩、深层水泥搅拌法

原理：通过搅拌机械就地将水泥浆液与软土强制拌和，使软土硬凝成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土；提高地基土的模量和强度，达到加固软土地基的目的。关键问题：（1）确定复合地基的承载力（2）控制沉降量1PPT课件深层水泥搅拌法原理：1PPT课件温州地区多层建筑深层水泥搅拌桩地基处理(1980s)控制总沉降1PPT课件温州地区多层建筑深层水泥搅拌桩地基处理(1980s)控制总设计参数处理深度:12.5m桩径:500mm水泥含量:0.15置换率:0.2

1PPT课件设计参数处理深度:12.5m1PPT课件长期沉降观测(8年)1PPT课件长期沉降观测(8年)1PPT课件12栋房屋的沉降量计算值与观测值计算值总是远大于观测值??1PPT课件12栋房屋的沉降量计算值与观测值计算值总是远大于观测值??1沉降计算模式Stotal=S1+S2S1=20~30mm,根据现场监测

S2

依赖于土体压缩性加固区压缩量下卧土层压缩量1PPT课件沉降计算模式Stotal=S1+S2加固区压缩量1结构性软土压缩特性曲线y=(1.2~1.6)v,根据土单元体试验结果1PPT课件结构性软土压缩特性曲线y=(1.2~1.6)v,改进压缩曲线计算得到的沉降量实测沉降量改进压缩曲线计算沉降量传统压缩曲线计算沉降量1PPT课件改进压缩曲线计算得到的沉降量实测沉降量1PPT课件

通过控制下卧层应力来控制工后沉降设计参数：加固深度:13m

桩径:0.5m

间距:1.4m

水泥含量:0.13应力控制:(v0+v)/v0=1.35工后沉降小于

60mm水泥搅拌桩地基处理——温州机场跑道扩建工程1PPT课件通过控制下卧层应力来控制工后沉降设计参数：水泥搅拌桩地基处2.3托板桩法土工格栅填筑体加筋体桩帽桩软土硬土层关键问题：桩土荷载分担比单桩承载力的确定沉降控制优点荷载可以瞬时施加，不需要堆载预压总沉降和不均匀沉降较小地基侧向变形很小1PPT课件2.3托板桩法土工格栅填筑体加筋体桩帽桩软土硬土层托板桩受荷机理土拱桩帽

桩

路堤顶面负摩擦正摩擦荷载端阻中性点1PPT课件托板桩受荷机理土拱桩帽桩路堤顶面负摩擦正托板桩法地基加固工程实例——台缙高速公路

路基宽度26米，软基路段长约23公里。软基路段分布约5～15米厚的海积淤泥、淤泥质亚粘土层路堤填筑高度在4～9.7米之间。

桩的设计参数：40cm桩径的管桩桩长20m桩间距2.5m桩帽宽1～1.3m1PPT课件托板桩法地基加固工程实例——台缙高速公路路基宽度26米，软填筑高度8m托板桩1PPT课件填筑高度8m托板桩1PPT课件桩帽位置开挖托板布置1PPT课件桩帽位置开挖托板布置1PPT课件路堤边缘实测侧向变形

侧向变形小于2.0cm1PPT课件路堤边缘实测侧向变形侧向变形小于2.0cm1PPT课件地基沉降实测结果最大沉降约：5～7cm1PPT课件地基沉降实测结果最大沉降约：5～7cm1PPT课件桩土应力实测结果桩体荷载分担比：60％～70％1PPT课件桩土应力实测结果桩体荷载分担比：60％～70％1PPT课件杭甬高速公路托板桩法和排水固结法的比较排水固结法加载托板桩法加载

时间（月）托板桩处理沉降排水固结法处理沉降1PPT课件杭甬高速公路托板桩法和排水固结法的比较排水固结法加载时托板桩的工程应用大型堆场大型油罐地基处理大型煤罐地基处理堆煤1PPT课件托板桩的工程应用大型堆场堆煤1PPT课件3、桩筏基础工作性状及分析方法持力层刚性桩基础集中竖向荷载和水平荷载，对承载力要求高结构对沉降和不均匀沉降敏感关键问题：控制中心桩和角桩的桩反力基础沉降和不均匀沉降基础内力（弯矩，剪力等）应用范围：主厂房，烟囱，冷却塔，其他重要结构物1PPT课件3、桩筏基础工作性状及分析方法持力层刚性桩基础集中竖向荷载和筏板分析模型持力层刚性桩基础Qi筏板模型关键问题：筏板的有限元模型群桩中单桩刚度1PPT课件筏板分析模型持力层刚性桩基础Qi筏板模型关键问题：1PPT课实体退化板壳单元

实体等参元8-20节点实体单元的单元刚度阵

优点：考虑同一单元中不同材料适用于厚板和变厚度筏板1PPT课件实体退化板壳单元实体等参元8-20节点实体单元的单元刚群桩中单桩非线性刚度Pj——j桩桩顶荷载Sj——j桩桩顶沉降

——j桩桩身压缩

——j桩桩底沉降

——筏板下桩的平均荷载

1PPT课件群桩中单桩非线性刚度Pj——j桩桩顶荷载1PPT课件群桩地基中的应力及沉降计算aQ集中力bQ沿桩身均匀分布(1-a-b)Q沿桩身线性增长采用Mindlin解计算下卧层附加应力分布1PPT课件群桩地基中的应力及沉降计算aQbQ(1-a-b)Q采群桩下卧层沉降下卧层沉降曲面图下卧层沉降等值线图1PPT课件群桩下卧层沉降下卧层沉降曲面图下卧层沉降等值线图1PPT课件单桩沉降规律1PPT课件单桩沉降规律1PPT课件群桩中单桩P～S曲线1PPT课件群桩中单桩P～S曲线1PPT课件土体的压缩性指标粘性土Es1-2和Es之间的关系1PPT课件土体的压缩性指标粘性土Es1-2和Es之间的关系1PPT课件根据标贯和比贯入阻力确定无粘土压缩模量1PPT课件根据标贯和比贯入阻力确定无粘土压缩模量1PPT课件桩筏基础分析软件（Pogap）适用于各类变厚度筏板，厚板，考虑相邻基础的相互作用考虑地基和桩的非线性变形计及地基和桩的水平刚度考虑地基的非均质性、不等厚、缺失等计算参数为常用的土工参数，容易确定1PPT课件桩筏基础分析软件（Pogap）适用于各类变厚度筏板，厚板，考

单柱最大竖向荷载1.28万吨单柱最大水平荷载1800吨

沉降控制标准整体倾斜小于1/500柱出平面沉降小于1.5cm工程实例——上海外高桥电厂二期工程锅炉基础1PPT课件工程实例——上海外高桥电厂二期工程锅炉基础1PPT课件桩位的布置分析优化原则：中心桩和角桩反力分布均匀桩数合理筏板变形和内力小1PPT课件桩位的布置分析优化原则：1PPT课件筏板厚度的设计分析原则：桩反力分布均匀,内力和变形较小筏板厚度4.0～5.0m满足要求1PPT课件筏板厚度的设计分析原则：桩反力分布均匀,内力和变形较小1P筏板挠度图最大沉降7.9cm，最小沉降4.8cm，最大不均匀沉降3.1cm柱下最大不均匀沉降为1.3cm，柱最大出平面沉降为0.22cm1PPT课件筏板挠度图最大沉降7.9cm，最小沉降4.8cm，最大不均匀非地震荷载作用下板中正弯距Mx包络图地震和非地震共26种荷载组合：最大|Mx|为34915kNm，最大|My|为21359kNm最大|Qx|为14857kN；最大|Qy|为14996kN1PPT课件非地震荷载作用下板中正弯距Mx包络图地震和非地震共26种荷载4、桩基施工质量控制和检测

钻孔灌注桩施工质量控制和检测预制桩施工质量控制