地基处理重点

场地：是指工程建设所直接战友并直接使用的有限面积的土地。地基：是指受工程直接影响的这一部分范围很小的场地。地基处理：凡是基础直接建造在未经加固的天然土层上，这种地基称之为天然地基。若天然地基不能满足地基强度和变形等要求，则事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。地基处理的方法多种多样，加固原理和适用范围也不尽相同。因此对某一具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合地质条件、上部结构要求、周围环境条件、材料来源、施工工期、施工队伍技术素质与施工技术条件、设备状况和经济指标等，科学制定地基处理方案，必要时可进行现场试验以确定设计、施工参数。不仅如此，由于地基处理工程属于隐蔽工程，在施工过程中，还应该通过可靠地检测、监测和其他质量控制程序严格控制施工质量。地基处理工程验收时，还需进行一些必要的检测工作。地基处理对象是软弱地基和特殊土地基。软弱地基系主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基;特殊土大部分带有地区特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土、冻土和岩溶等地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。1）提高地基土抗剪强度2）降低地基的压缩性3）改善地基的透水特性4）改善地基的动力特性5）改善特殊土的不良地基特性。地基处理方法的分类：按时间可分临时处理和永久处理；按处理深度可分为浅层处理和深层处理；按土性对象可分为砂性土处理和黏性土处理，饱和土处理和非饱和土处理；也可按照地基处理的作用机理进行分类，物理处理（换土处理、密实处理、排水处理、加筋处理、热学处理），化学处理（灌浆法、搅拌法）。地基处理方案确定需考虑的因素：上部结构形式和要求；地基条件；环境影响；施工条件。换填法：基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面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、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法。最优含水量：是指在一定功能的压实（或击实、或夯实）作用下，能使填土达到最大干密度（干容量）时相应的含水率。通常土在一定压实条件下干密度的最大值称为最大干密度，相应的含水率称为最佳含水率。强夯法的原理利用强大的冲击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基承载力和减少沉降，消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。强夯法的三种加固机理：动力夯实，动力因结，动力置换动力密实：采用强夯加固多空隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。动力固结：用强夯法处理细粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。认为饱和土可压缩的新机理，可归纳成以下几点：饱和土的压缩性、产生液化、渗透性变化、触变恢复！动力置换：可分为整式置换和桩式置换。最佳夯击能：在强夯过程中，随着夯击次数的增加，夯坑深度加大，夯坑周围地面产生不同程度的隆起。当场地的平均隆起量小于沉量时，存在动力挤密作用；但当夯击次数增加至而这相当时，动力挤密作用不明显，此时对应的夯击能量即为最佳夯击能。饱和能：液化度为孔隙水压力与液化压力之比。当液化度为100%时，即为土体产生液化的临界状态，而该能量级称为饱和能。间歇时间：对于需要分两遍或多遍夯击的工程，两遍夯击间应有一定的时间间隔。现场监测内容：①地形及深层变形②孔隙水压力③侧向挤压力④振动加速度。碎石，砂桩加固机理:在松散砂土和粉土地基中（1挤密作用2排水减压作用3砂基预震效应）黏性土地基中（1置换作用2排水固结作用3加筋作用4垫层作用）布桩:正方形，正三角形.复合地基沉降:Esp=[1+m（n-1）]Es（Esp复合土层压缩模量,Es桩间土压缩模量）面积置换率：指桩的截面积姮与其影响面积A之比：用m表示。桩的影响面积直径为de，等边三角形布置de=1.05l；正方形布置de=1.13l，矩形布置de=1.13%71*12，l11，12分别表示桩间距、纵向间距、横向间距。面积置换率m=d2、d；一般采用m=0.25〜0.40应力集中系数：桩土应力比n=Pp/Ps面积置换率m=Ap/APpn Ps应力集中系数叩=下=带在而应力降低系数"=J=1+（〃-1）m振冲法（振冲碎石桩）:通过振动和高压水喷射的联合作用，在地基中形成很密实的桩体.适用:用于处理砂土，粉土，粉质黏土，素填土,杂填土等地基（对黏性土为置换作用,中细砂和粉土除置换作用外还有振实挤密作用）留振时间：指振冲器在地基中某一深度处停下振动的时间。足够的留振时间是让地基中的砂土“完全液化”和保证有足够大的“液化区”。沉管法包括振动成桩法和冲击成桩法。导管沉达预定深度后，将导管拔高离孔底数10cm，然后用冲锤将石塞碎石击出管处，并使其冲入管下土中一定深度（称为“冲锤超深”）土（或灰土）桩桩距计算公式：桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0~2.5倍，也可按下式估算：L=0.95|—七Pdmax——柿"dmax-Pd水泥粉煤灰碎石桩的材料组成及作用？由水泥、煤粉灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，由桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基。桩体主体材料为碎石，石屑为中等粒骨料，可以改善级配，增大碎石料之间接触表面积，提高桩体抗剪强度。粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。通过调整水泥掺量和配合比，控制桩体强度（C5〜C20），一般取C5〜C10排水固结法:又称预压法，是对天然地基或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水带）等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载（或在建筑物建造前在场地先行加载预压），使土体中的孔隙水排出，逐渐固结,地基发生沉降，同时土的抗剪强度逐步提高的一种加固方法（解决软粘土地基的沉降和稳定问题），排水固结法是由排水系统（竖向排水体：普通砂井、袋装砂井、塑料排水带；水平排水体：砂垫层）；加压系统（堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法、联合法）两部分共同组成。堆载预压法（用填上等外加荷载来增加总应力。并使超静孔隙水压力u消散从而增加有效应力。’）降低地下水位和电渗排水法（总应力不变，减少孔隙水压力来增加有效应力。’）堆载预压分类:根据土质情况（单级加荷,多级加荷）堆载材料（自重预压，加荷预压，加水预压）是否超载（正常加载预压，超载预压）真空预压法（是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水带，然后在地面铺设砂垫层，再在其上覆盖一层不透气的密封膜使之与大气隔绝,通过埋设于砂垫层中的吸水管道,用真空泵抽气使膜内保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力,孔隙水逐渐被吸出从而达到预压效果，增加地基有效应力）堆载预压法和真空预压法加固原理对比：1.加载方式堆载预压法采用堆重，如土、水、油和建筑物自重；真空预压法则通过真空泵，真空管，密封膜来提供一稳定负压。2.地基土中总应力堆载预压过程中地基土中总应力时增加的，时正压固结；真空预压过程中地基土中总压力不变，时负压固结。3.排水系统中水压力前者接近静水压力，后者小于静水压力。4.地基土中水压力前者由超孔压逐渐消散至静水压力；真空预压过程中地基土中水压力是由静水压力逐渐消散至一稳定负压。5.地基土水流特征水由加固区向四周流动，相当于挤水过程；后者水由四周向加固区流动，相当于吸水过程。6.加载速率堆载预压法需要严格控制加载，地基有可能失稳；真空预压法不需要控制加载速率地基不肯能失稳。降低地下水位法：是指井点抽水降低地下水位以增加土的自重应力，达到预压加固的目的。电渗法：在途中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中水分从样机流向阴极，这种现象称为电渗。如将水在阴极排除而在阳极不予补充情况下土就会固结，引起土层压缩。影响砂井固结度的几个因素：①初始孔隙水压力②涂抹作用（涂抹区直径ds与竖井直径dw的壁纸s可取2.0〜3.0，对中等灵敏黏性土取低值，对高灵敏黏性土取高值）③砂料阻力（砂井中砂料对渗流也有阻力，产生水头损失。当竖井的纵向通水量qw与天然土层水平向渗透系数kh的壁纸较小，且长度又较长时，应考虑井阻影响。）现场观测项目包括：孔隙水压力观测、沉降观测、边桩水平位移观测、真空度观测、地基土物理力学指标检测等。21灌浆材料的主要性质评价指标包括：①分散度：分散度越高，可灌性越好。②沉淀析水性。③凝结性，分为两个阶段：初凝阶段，凝结后浆液随时间而逐渐硬化。④热学性：由于水化热引起的浆液温度主要取决于水泥类型、细度、水泥含量、灌注温度和绝热条件等因素。所以当大体积灌浆工程需要控制浆温时可采用低热水泥、低水泥含量、降低拌合水温等措施，当采用黏土水泥灌浆时，一般不存在水化热问题。⑤收缩性：收缩性主要受环境影响。⑥结石强度，影响结石强度的因素主要包括：浆液的起始水灰比、结石的孔隙率、水泥的品种及掺合料，其中浆液浓度最为重要。⑦渗透性⑧耐久性：水泥在正常条件下是耐久的，但若灌浆体长期受水压力作用，则可使结石破坏水泥浆材是以水泥浆为主的浆液，在底线谁无侵蚀性条件下，一般都采用普通硅酸盐水泥。它是一种悬浊液能形成强度较高渗透性较小的结石体即适用与岩土加固也适用于地下防渗。灌浆理论：①渗透灌浆在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石②劈裂灌浆在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压力相对较大。③压密灌浆通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周围形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许多工程种用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被称为土内压密。④电动化学灌浆当在粘土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子交换作用，促使在通电区域中含水量降低，从而在土内形成渗浆通道，若在通电时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在通道上形成硅胶，并与土颗粒胶结成具有一定力学强度的加固体。灌浆标准：岩土体或结构经过灌浆处理后达到的质量标准。 ①防渗标准：防渗标准越高，灌浆后地基的渗透性越低。②强度和变形标准：增加摩擦桩的承载力，减少坝基的不均匀变形，对于振动基础灌浆只为改变地基的自然频率以消除共振，减小挡土墙的土压力③施工控制标准：以注入理论的耗浆量为标准、按耗浆量降低率进行控制。

灌浆压力的确定:灌浆压力是指不会使地表面产生变化和邻近建筑物受到影响的前提下可能采用的最大压力。采用较高的灌浆压力，在保证灌浆质量的前提下，可使钻孔数尽可能少，高灌浆压力还有助于挤出浆液中多余的水分，使浆液结石的强度提高。但是，当浆液压力超过地层表面的压重和强度时，将有可能导致地基及其上部结构的破坏，因此一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部和少量破坏，作为确定地基容许灌浆压力的基本原则。灌浆压力值与地层的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又很难准确的预知，因而宜通过现场灌浆试验来确定。水泥掺入比对水泥土强度的影响 水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大。当aw<5%时，由于水泥与土的反应过弱，水泥固化程度低，强度离散性也较大，故在水泥土搅拌法的实际施工中，选用的水泥掺入比必须大于10%。在其他条件相同的前提下两个不同水泥掺入比的水泥土的无侧限抗压强度之比随水泥掺入比的增大而增大。龄期对水泥土强度的影响 水泥土的强度随龄期的增长而提高，一般在龄期超过28d后仍有明显增长，当龄期超过3个月，水泥土的强度增长才缓慢。水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程。检查的重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：浅部开挖、取芯检验、截取桩段作抗压强度试验、静荷载试验。高压喷射注浆法所形成固结体形状与喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射、定向喷射、摆动喷射三种形式。高压喷射的基本工艺类型有：单管法（CCP工法，利用钻机把安在注浆管底侧的特殊喷嘴置入预定深度后，用高压泥浆泵把浆液喷射出去破坏土体，是浆液与土搅拌混合，经过凝固形成固结体。），二重管法（JSG，使用双通道的二重注浆管，喷射高压浆液和空气。），三重管法（CJP，使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。）三重管法（SSS-MAN，钻一导孔，置入多重管，用旋转高压水切削土与土石成为泥浆，再抽出形成较大空间，注入浆液，砂浆和砾石填充，形成大直径的柱状固结体。）有效处理长度：以三管法最长，双管法次之，单管法最短。旋喷形式可采用单管双管三管法，定喷和摆喷采用双管三管法。单液高压喷射流的构造高压喷射流可由三个区域组成，即保持出口压力P0的初期区域A，紊流发达的主要区域B和喷射水变成不连续的终期区域C。土工合成材料的特性指标：物理特性（相对密度、单位面积质量、厚度［力学特性（压缩性、抗拉强度、撕裂强度、握特拉伸强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度、摩擦系数、）水理性特性（孔隙率n、开孔面积率POA、等效孔径EOS、垂直渗透系数kv、水平渗透系数）、耐久性和环境影响的特性（抗老化、徐变性）。 'S(aS(a+b*tan中1)M滑加垫土层设计，路堤加固所增加的安全系数：AK=加筋挡土墙是由填土、在填土中布置一定量的带状筋体以及直立的墙面板三部分组成的一个整体的复合结构。加筋土工程的施工流程：基础施工、面板安装、拉筋铺设、填土的铺设和压实。

复合地基：一般由两种刚度不同的材料一一桩体和桩间土所组成，在相对刚性基础下两者共同分担上部荷载并协调变形。复合地基与上部结构基础一般通过碎石或砂石垫层来过渡，而不是直接接触。复合地基作用机理：桩体作用、垫层作用、加速固结作用、挤密作用、加筋作用。复合地基中桩体破坏模式：刺入破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏、滑动破坏。桩土应力比 复合地基中桩体与桩间土刚度有明显差异。在承受由基础传递的均布荷载时，桩体由于刚度较大而具有比桩间土较大的应力，桩体中和土中竖向应力的比值称为桩土应力比。桩土应力比与荷载水平、桩土模量比、桩土面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层情况等因素有关。变形模量的确定由复合地基荷载试验可以绘制压力p与沉降s的关系曲线，p——s曲线，通过这条曲线可以求出复合地基的变形模量Esp0，计算公式如下：Esp0=(1-psp2)nd/4*p/s由于曲线呈非线性，因此求的Esp0并非为定值，会随着荷载的增大而减小。因此，在进行复合变形计算时，要根据基础的实际情况选用合理的变形模量值。砂垫层设计①垫层厚度确定b-1(pk-pc)垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：pZ+pCZ<fazPz垫层底面处的附加应力设计值b-1(pk-pc)(pk-pc)bP广b+2zg(条形基础)P广(b+2z.妙)(1+2z.妙)(矩形基础)式中b基础底面宽度；l基础底面长度；Pk基础底面处平均压力Pc基础底面处土的自重压力；z基础底面下垫层的厚度；Q垫层压力扩散角②垫层宽度确定b>b+2-ztgd ③垫层承载力确定④沉降计算［例题］某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，宽1.2m，埋深lm，上部建筑物作用于基础的荷载为120kN/m，基础的平均重度为20kN/m3，地基土表层为粉质粘土，厚度为lm，重度为17.5kN/m3；第二层为淤泥，厚15m，重度为17.8kN/m3，地基承载力特征值fak=50kPa；第三层为密实的砂砾石。地下水距地表为1m。因为地基土较软弱，不能承受建筑物的荷载，试设计砂垫层。解：(1)先假设垫层的厚度为1m，并要求分层碾压夯实，干密度达到大于1.5t/m3砂垫层厚度验算：根据题意，基础底面平均压力为Pk=Fk+Pk=Fk+Gk

b120+1.2*1*2012=120kpa1.2(120-17.5*1)砂垫层底面的附加应力由公式得所J.?+2*1面30。=55Pcz=17.5*1+(17.8-10)*1=25.3kpa根据下卧层淤泥地基承载力特征fak=50kpa，再经深度修正后得地基承载力特征值faz=50+心*1十；7.8.10)*1*1*(2-0.5)=69kpa则Pz+Pcz=52.2+25.3=77.5>69kpa这说明所设计的垫层厚度不够再假设垫层厚度为1.5m同理可得Pz+Pcz=42.0+29.2=71.2Vfaz=73.4kpa确定砂垫层的底宽b'为b'=b+2ztan0=1.2+2*1.5+tan30°=2.93，取b'=3m

»300面积置换率；战5;勺所划分的土层数;p厚度承载力折减系数075〜0戢力特征值)2.CFG桩长设计pRa单桩竖向fsk处理后桩spk“M面积小桩I、»300面积置换率；战5;勺所划分的土层数;p厚度承载力折减系数075〜0戢力特征值)2.CFG桩长设计pRa单桩竖向fsk处理后桩spk“M面积小桩I、'可土承载力特征值(可取天然地顼p桩周第「层土的侧阻力、桩端端n桩长范围f=Ao..m+p.勺-m)f复合地基R=uq-1+A-qapsiipi=1pu桩的周长争征值；li第i层土的桩体实况抗压强度平均值应满足fcu33Ra/Ap例题：某住宅，平面蝶形，地下2层，地上25层，局部27层，总高76.4，面积67862m2,位于大型冲积扇中下部，地下水位浅，约1-4m，属中软场地，不考虑液化问题，据勘察报告土层物理力学性质指标如下表。试进行CFG桩复合地基设计、CFG桩设计1、根据地基反力计算，地基基础的埋深 N+rGXd=13X25+20Xd=422d=5.84m取d=6m2、 CFG桩设计：取CFG桩长为4m(根据经验)桩直径d=600mm桩间距L=0.6X3.2m=1.92m面积置换率m=nd2/4L2=0.08 桩间土承载力折减系数0=0.9单桩竖向承载力：Ra=nX0.6(3.3X40+0.7X45)+1800Xnd2/4=816.7KN3、 地基承载力深度修正：fsk=210+fMxm(d-0.5)=280KPa4、 fspk=mRa/Ap+0(1-m)fsk=463、深度验算：因为bM30再查阅相关资料b=15mL=15用《建筑地基基础设计规范》E=fspk/fsk=463/280=1.651、 加固区：地基沉降计算深度Zn=b(2.5-0.4mb)=22mEs=27.59由土力学表3.11中查得s=0.2 求的：Ssp=322X0.2[2X0.994/25.69+(27.0989-0.944X2)+(4X0.973-0.989X2.77)/19=9.66mm2、 非加固区：Es=20.8537查表3.11得s=0.2求的：Ss=322X0.2[9.7X0.837/16.53+(10.4X0.816-9.7X0.837)/35.5+(15.9X0.677-10.4X0.816)/15.78+(21.9X0.558