第1讲-绪论地基处理

第1讲--绪论地基处理第一页，共37页。一、地基处理的定义场地：指工程建设所占有并直接使用的有限面积的土地。其概念不能机械的理解为建筑占用面积，在地质条件复杂地区还应包括某个微地貌地形和地质单元。

场地范围内及其邻近的地质环境都会直接影响着场地的稳定性。地基：指建筑物下支承基础的土体或岩体，承托建筑物基础的这一部分很小的场地。基础：指建筑物向地基传递荷载的下部结构。地基处理：指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的要求，地基需经过人工处理后再建造基础。第二页，共37页。基存在的问题二、地基存在的问题地

地基承载力或稳定性问题沉降、水平位移及不均匀沉降问题渗透问题液化问题特殊土的不良地质问题第三页，共37页。PfP>f实例1．加拿大特朗斯康谷仓倾倒

加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长

59.44m，宽23.47m，高31.0m，容积36368 m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5

排65个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝 土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。 谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。

1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷

物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时， 发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾 斜，并在24小时间谷仓倾倒。谷仓西端下沉

7.32m,东端上抬1.52m。分析：当地基的抗剪强度不足以承受上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局部或整体破坏。建筑物荷载过大，使地基发生整体滑动，建筑物失稳。。

1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石，仅有极少的表面裂缝。第四页，共37页。Gf实例2.香港宝城滑坡1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。雨水建筑分析：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。滑动面第五页，共37页。S实例3.比萨斜塔比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼，塔八层，高53.3m。塔的砖石地基的直径为19.6m，最大深度5.5m。塔基向南倾斜，与地面成5.5°第七层在南面突出4.5m。比萨斜塔基础底面倾斜值，经计算为0.093，即9.3％,我国国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89中规定：高耸结构基础的倾斜，当建筑物高度Hg为：50m<Hg≤100m时，其允许值为0.005，即0.5％。比萨斜塔基础实际倾斜值已等于我国国家标准允许值的18倍。分析：当地基在上部结构的自重及附加荷载作用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用；当超过建筑物所能容许的不均匀沉降时，结构可能产生开裂。第六页，共37页。实例4.大地震中地基液化地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤。第七页，共37页。实例5．Teton坝渗透破坏Teton坝位于美国Idaho爱达荷州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。大坝为土质肥心墙坝。最大坝高126.5m(至心墙齿槽底)，坝顶长945m。建于1972-75年，1976年6月失事。损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路。1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加11：50左右，洞口扩大加速，泥水 对坝基的冲蚀更加剧烈12：30洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁第八页，共37页。三、地基处理的对象及其特征软弱地基（SoftFoundation）软土（softsoil）冲填土杂填土淤泥淤泥质土地基处理 的对象特殊土地基(SpecialGround)饱和松散粉细砂 湿陷性黄土 膨胀土 红粘土 季节性冻土 岩溶第九页，共37页。软土饱和粉细砂软弱地基

包括淤泥和淤泥质土。 在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。

（SoftSoil）

冲填土（HydraulicFill）

杂填土

主要由细粒土组成，孔隙比大、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（压缩系数>0.5MPa-1）和强度低。

广泛分布在我国东南沿海及内地。例如天津、上海、杭州宁波、

温州、厦门、广州等沿海地区，以及昆明、武汉等内地地区。

整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水

分吹到江河两岸而形成的沉积土。

冲填土是否需要处理和采取何种方法处理，取决于冲填土的颗

粒组成、土层厚度和排水条件。由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。

组成物质杂乱，分布不均匀，结构松散。因而强度低、压缩性（MiscellaneousFill）高和均匀性差。

由于密实度小，容易在动力荷载下产生液化现象，并容易在动

（SaturatelooseSand）水压力作用下产生管涌和流沙现象。第十页，共37页。湿陷性土（CollapsibleLoess）特殊土地基

指土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿陷变形量达到一定数值的土。

包括：湿陷性黄土、干旱和半干旱地区具有崩解性的碎石土和砂土。

黄土在我国特别发育，广泛分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、

河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等地。

指粘粒成分主要由亲水性矿物所组成的粘性土。

膨胀土(ExpansiveSoil)

红粘土

(RedClay)

季节性冻土

(FrozenSoil)具有吸水膨胀、失水收缩的特性。主要分布在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、

陕西、江苏、广东等地。指石灰岩、白云岩等碳酸类岩石在亚热带温湿气候条件下经风华

作用所形成的褐红色的粘性土。由于下卧岩面起伏及存在，一般容易引起不均匀沉降。主要分布在云南、贵州、广西等地。土的温度等于或低于摄氏零度，含有固态水。当自然条件改变时，产生冻胀、融陷等不良地质现象。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5强第十一页，共37页。四、地基处理的目的1、提高地基土的抗剪强度2、降低地基的压缩性3、改善地基透水特性4、改善地基动力特性5、改善特殊土的不良地基特性第十二页，共37页。σ1

1、提高地基土的抗剪强度

σ3

地基的破坏属于剪切破坏，地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足。

因此可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。从而防止结构倒塌、边坡失稳。

45/2c+.tg()

90σ3σ1第十三页，共37页。

2、降低地基的压缩性

颗粒气水

减小建筑物的沉降和不均匀沉降；减小基坑开挖、隧道施工引起的地面沉降；减小降水产生的固结沉降。地基的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此，需要采取措施以提高地基土的压缩模量。第十四页，共37页。颗粒

3、改善地基的透水特性

土的透水性能主要受孔隙大小（渗透性）和排水距离的影响。可以通过减小孔隙和填充孔隙的方法来减小土的渗透性。也可以在土中植入透水性好的介质（砂石桩和排水板）来增加其渗透特性。气水通过地下水位下基坑开挖的止水；砂土液化中的排水减少水压力。第十五页，共37页。4、改善地基的动力特性在动力荷载作用下，松散粉细砂有结构变密的趋势，从而导致孔压增长，产生液化现象。因此可以通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件三方面来处理可液化地基。第十六页，共37页。5、改善特殊土的不良地基特性※改善膨胀土的胀缩性；※改善冻土的冻胀和融沉特性。※改善黄土的湿陷性；第十七页，共37页。1、换土垫层法五、地基处理的方法（1）垫层法：挖出浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为灰土垫层、砂或砂石垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层等。（2）强夯挤淤法：边强夯、边填碎石、边挤淤，在地基中形成碎石墩体。第十八页，共37页。2、振密、挤密法五、地基处理的方法采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高。（1）表层压实法；（2）重锤夯实法；（3）强夯法；（4）振冲挤密法；（5）土桩法；(6)砂桩；（7）夯实水泥土桩；（8）爆破法第十九页，共37页。强夯法第二十页，共37页。3、排水固结法五、地基处理的方法软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排除孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形，地基抗剪强度增加，沉降提前完成。（1）堆载预压法；（2）真空预压法；（3）真空-堆载联合预压法；（4）降低地下水位法；（5）电渗排水法。第二十一页，共37页。堆载预压法第二十二页，共37页。真空预压法第二十三页，共37页。真空-堆载联合预压法第二十四页，共37页。4、置换法五、地基处理的方法以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基承载力的目的。（1）碎石桩法；（2）石灰桩法；（3）强夯置换法；（4）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）；（5）柱锤冲扩法第二十五页，共37页。水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）第二十六页，共37页。5、加筋法五、地基处理的方法通过土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降或维持建筑物稳定。（1）土工聚合物；（2）加筋土；（3）土层锚杆；（4）土钉；（5）树根桩法第二十七页，共37页。1、组合式地基处理工法六、一些新的地基处理方法将集中单一的地基处理方法有机地组合在一起，充分发挥各自的优点，从而达到提高工效和缩短工期的目的。高真空击密法：高真空排水+强夯击密水下真空预压法：水下真空预压+堆载预压动力排水法：强夯法+塑料排水板结合刚—柔性桩组合法：长短桩组合法长板短桩法：水泥搅拌桩和塑料排水板联合处理的复合地基。第二十八页，共37页。高真空排水+强夯击密第二十九页，共37页。高真空排水与强夯同时进行在真空管之间进行强夯第三十页，共37页。塑料排水板第三十一页，共37页。塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物（滤膜）而成。塑料排水带用插板机插入软土地基，在上部预压荷载作用下，软土地基中孔隙水由塑料排水带排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速软基固结。在软土地基处理中，排水带的作用设计，施工设备基本与袋砂井相同。塑料排水板工作原理：第三十二页，共37页。2、新的地基处理桩型六、一些新的地基处理方法（1）螺杆桩；（2）螺旋桩；（3）高压注浆碎石桩；（4）加芯搅拌桩；（5）实散体组合装；（6）钉形水泥土双向搅拌桩；（7）水泥粉煤灰钢渣桩螺杆桩螺旋桩加芯搅拌桩第三十三页，共37页。3、新的地基处理施工技术六、一些新的地基处理方法（1）冲击碾压技术