地基处理技术.pptx

1、地基处理技术，第1章引言，1.1地基处理的目的和意义地基处理的目的是通过置换、压实、压实、排水、胶结、加固和加热来加固地基土，以改善地基土的工程特性。强度和稳定性问题；压缩和不均匀沉降；泄漏问题；液化：特殊土壤的一个特殊问题。意思是1)提高地基的抗剪强度2)降低地基的压缩性3)提高地基的透水性4)提高地基的动力特性5)改善特殊土壤的不良地基特性12)从历史上看，地基处理是一个古老而年轻的领域，许多现代地基处理技术可以在古代找到它的雏形。地基处理技术在中国历史悠久，人们在长期的生产实践中积累了丰富的经验。据史料记载，早在3000年前，中国就开始用竹子、木头和麦秸来加固地基。据记载，2000多年前

2、，碎石和其他材料被捣成软土以压实软土。此外，压实灰土和三石土作为建(构)筑物的垫层在我国古建筑中的应用也越来越广泛。例如，在多次地震后屹立了1000多年的Xi小雁塔，采用了厚度超过3米的分层压实黄土垫层；陕西扶风大厦垫层也采用分层压实黄土掺石灰；在更著名的长城建设中，石灰经常被用来加固脆弱的地基。第一阶段：先后引进或开发了砂砾垫层法、砂桩挤密法、石灰桩、化学灌浆法、重锤挤密法、堆载预压法、挤密土桩和灰土桩、预浸水法、井点降水等地基处理技术。但是，由于对地基处理和加固机理的研究和认识水平以及当时地基处理的实践经验的限制，在地基处理方面仍然盲目借鉴前苏联的规范和实践经验。根据工业与民用建筑的发展水

3、平和机械化施工水平，这一时期广泛采用垫层等浅层处理方法。第二阶段也是我国地基处理技术发展的最重要阶段。自20世纪70年代末以来，由于改革开放，随着沿海地区大量工业项目的建设，特别是上海宝钢等大型现代化企业的建设和沿海城市高层建筑的发展，大量引进了国外先进的地基处理技术，极大地促进了地基处理技术在我国的应用和研究。地基处理方法的分类和适用范围按时间可分为临时处理和永久处理；根据处理深度，可分为浅层处理和深层处理；根据土壤对象，可分为砂土处理和粘性土处理、饱和土处理和非饱和土处理。1.垫层法的基本原理是挖出浅层软土或不良土，并分层碾压或压实。根据回填材料，可分为砂(或砂岩)垫层、砾石垫层、粉煤灰垫

4、层、干矿渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。机械碾压、平板振动和重锤夯实通常用于施工。该方法常用于基坑面积大、开挖土方量大的土方回填，一般适用于浅层软土层的处理和低洼地区的填筑。一般处理深度为23米。(2)强夯挤淤法采用强夯、填砾和挤淤的方法在地基中形成碎石墩，可以提高地基的承载力，减少变形。适用于厚度较小的粉土和淤泥质土地基，其适应性只能通过现场试验来确定。2.振动压实和压实振动压实和压实的原理是利用一定的手段，通过振动来降低地基土的空隙率，提高强度适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土和湿陷性黄土。(3)强夯利用强大的夯击能量，迫使深层土液化并动态固结，使土体密实，从而提高地基土的强度，降低其压

5、缩性，消除土体的湿陷、膨胀、收缩和液化。适用于砾石土、砂土、素填土、杂填土、粉土和低饱和度粘性土及湿陷性黄土。(4)振动压实法一方面，振动压实法依靠振冲器的强烈振动来液化饱和砂层，重新排列颗粒，降低孔隙比；另一方面，根据振冲器的水平振动，形成垂直孔，其中添加回填物，从而挤压和压实砂层。适用于粘土含量小于0.005毫米且小于10的砂土和粘性土。(5)堆土(或灰土、粉煤灰、石灰)法是在基础上打钢护筒成孔，挤密地基土，然后用素土分层填孔，再夯实成土桩。适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、新堆积的黄土、素填土和杂填土。(6)砂桩在松砂或人工填土中设置砂桩，既可以挤压周围土壤，也可以同时振动。它能显著提

6、高地基强度，提高地基整体稳定性，减少地基沉降。适用于处理松散砂土地基和杂填土地基。(7)夯实水泥土桩采用沉管、冲击、人工洛阳铲、螺旋钻等方法钻孔。用水泥和土的混合物回填，分层夯实形成坚硬的水泥土柱，桩间土通过垫层与原位地基土夯实形成复合地基。适用于处理地下水位以上的淤泥、素填土、杂填土、粘性土和淤泥质土。排水固结法的基本原理是在附加荷载的作用下，软土地基逐渐排出孔隙水，降低孔隙比，产生固结变形。在此过程中，随着超孔隙水压力的逐渐消散，土体的有效应力增加，地基的抗剪强度相应增加，沉降提前完成或沉降速率增加。(1)堆载预压法(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等。)(3)真空预压法(4)降低地下

7、水位法，4)置换法。其原理是用砂、砾石等材料代替软土，与未加固部分形成复合地基，从而提高地基强度。(1)振冲置换法(或碎石桩法)碎石桩法采用单向或双向振动的振动打孔机，在喷射高压水的同时沉入孔中，然后在振动的同时填入碎石，形成碎石桩。桩身与原粘性土形成复合地基，提高地基承载力，减少沉降。适用于淤泥、淤泥质土、砂土、淤泥、粘性土、人工填土等地基。(2)石灰桩法是用机械在软土地基上成孔，用石灰作为固化剂填实形成桩身。利用石灰的吸水、膨胀和放热作用，以及土和石灰的物理化学作用，改善桩体周围土的物理力学性质，同时桩和土形成复合地基，达到地基加固的目的。适用于软土和粘性土地基。(3)对于厚度小于6m的软

8、弱土层，夯填砾石，形成深度为36m、直径为2m的砾石柱，与周围土形成复合地基。适用于软粘土。(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)是在碎石桩基中加入一定量的石屑、粉煤灰和少量的水泥，与水混合，使用振动沉管打桩机或其他成桩机械制成的一种具有一定粘结强度的桩。适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。(5)柱锤冲孔扩径法是将直径为200600毫米、长度为26米、质量为16t的孔进行冲孔扩径，填入碎砖等材料(1)地质聚合物利用地质聚合物的高强度和韧性等力学性能，分散土壤中的应力，提高土壤的抗拉强度。适用于砂土、粘性土和软土。(2)加筋土将抗拉强度强的抗拉筋嵌入土层，通过土颗粒与抗拉筋之间的摩擦形

9、成一个整体，从而提高土体的稳定性。适用于人工填土的路堤和挡土墙结构。(3)土锚土锚依靠土层与锚体之间的粘结强度来提供承载力。适用于所有需要将拉应力转移到稳定土中的工程。(4)土钉技术是将一定长度和分布密度的土钉置于土中，与土相互作用，以弥补土强度的不足。它不仅提高了土体的整体刚度，而且弥补了土体抗拉强度和抗剪强度低的弱点，显著提高了整体稳定性。适用于开挖、支护、扩建和自然边坡加固。(5)树根桩法是将直径为75250毫米的细桩按不同的方向设置在地基上，可以是直桩或斜桩，形成树根状的群桩来支撑结构，也可以是挡土、固坡。适用于软粘性土和杂填土地基。6.水泥以胶结的方式掺入软土地基中的一些土中；水泥砂

10、浆和石灰等。形成加固体，与未加固部分形成复合地基，以提高地基承载力，减少沉降。(1)注浆法的原理是用压力泵向土中注入水泥或其他化学浆液，以提高地基承载力、减少沉降、防渗、堵漏等。适用于处理岩石地基、砂土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗河，用于托换工程。(2)高压喷射灌浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、淤泥、黄土、砂土、人工填土等地基。(3)水泥土搅拌法是以水泥、石灰或其他材料作为固化剂的主剂，通过专用的深层搅拌机械，将软土和固化剂(水泥或石灰的浆液或粉末)在地基的深层强制搅拌，形成一个硬搅拌柱，与原位层一起形成复合地基。适用于含水量高、地基承载力标准值不大于140千

11、帕的淤泥、淤泥质土、粉土和粘性土地基。冷热处理法(1)冻结法通过人工降温，将地基温度降至孔隙水冰点以下，使其冷却，从而具有理想的截水性能和较高的承载力。适用于饱和砂或软粘土层的临时措施。(2)烧结法通过渗入压缩热空气和燃烧材料并依靠热传导将细粒土加热到100以上，从而增加土的强度并减少变形。适用于非饱和粘性土、淤泥和湿陷性黄土。第二章是替换和填充。当软土地基的承载力和变形不能满足建筑物的要求，且软土层厚度不是很大时，基础底面以下处理范围内的部分或全部软土层将被挖空，然后用砂(砾石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰)或其他性能稳定、无侵蚀的材料分层替代。机械碾压、重锤压实和平板振动可视为压实(夯实)

12、和振动的不同机器。这些施工方法不仅可以处理分层回填土，还可以加固地基表层土。24垫层施工241压实法分类1机械碾压法机械碾压法使用各种压实机械(表2-6)压实地基土。这种方法常用于基坑底面积大、土方量大的工程中。在工程实践中，需要获得填土的最大干密度来检验垫层的碾压质量。关键是在施工过程中控制每层的铺设厚度和最佳含水量，最大干密度和最佳含水量应通过击实试验确定。重锤夯实法重锤夯实法是将夯锤提升到一定的高度在独立柱基础的基坑中，应按先外后内的夯实顺序进行夯实。当同一基坑底标高不同时，应按先深后浅的顺序逐层夯实。累计夯击1020次，最后两击的平均夯击沉降砂质土不超过510毫米，细粒土不超过1020

13、毫米。在重锤夯实的现场试验中，应确定最小夯实次数、最终平均夯实沉降和有效夯实深度。一般来说，重锤压实的有效压实深度可达1.5米左右。3、平板振动法平板振动法是一种用振动压实机处理无粘性土或松散杂填土地基的方法，粘土含量少，透水性好。振动压实的效果与填料成分、振动时间等因素有关。一般来说，振动时间越长效果越好，但振动时间超过一定值后，振动引起的沉降基本稳定，进一步振动不能起到进一步压实的作用。振冲的范围应在距基础边缘0.6m左右，先振冲基础槽两侧，再振冲中间。振动标准是振动机应就地振动，不再下沉，均匀性和影响深度应通过便携式贯入试验进行检查。第三章，强夯法，31概述强夯法是由法国梅纳德技术公司于

14、1969年首创的一种地基加固方法。它对地基土的冲击能量很大，一般重量为830吨(最高200吨)，下落距离为820米(最高40米)。总能量为5008000千牛米。冲击波和地基土中的动应力可以提高地基土的强度，降低土的压缩性，提高砂土的抗液化能力，消除湿陷性黄土的湿陷性。同时，夯击能还可以改善土层的均匀性，减少将来可能出现的不均匀沉降。目前，强夯处理的工程范围很广，包括工业和民用建筑、仓库、油罐、仓库、公路和铁路基础、机场跑道和码头等。总之，在一定程度上，强夯法比机械、化学和其他机械加固方法更为广泛和有效。工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，受到了世界工程界的重视。在各种

15、土壤的强夯处理中，取得了良好的技术经济效果。工程机械西欧国家使用的起重设备大多为大吨位履带式起重机，稳定性好，行走方便。他们能举起40吨重的夯锤，下落距离为40米。国外使用的履带式起重机是大吨位起重机，通常在lOOt以上。我国绝大多数强夯工程只具备小吨位吊车的施工条件，只能用滑轮组提升夯锤，用自动脱钩装置使夯锤不至于自由落体。342施工步骤1)清洁和平整施工现场；2)铺设垫层，在地面形成硬层，用于支撑起重设备，保证机械通行和施工。3)标出第一个夯点的位置，测量场地标高；4)起重机就位，使夯锤与夯点对准；5)捣固前测量锤顶标高；6)将夯锤提升至预定高度，当夯锤自由脱钩时，放下吊钩，测量锤顶标高；

16、7)重复步骤6)，按照设计规定的夯击次数和控制标准，完成一个夯点的夯击；8)重复步骤4)和7)第一次完成所有捣固点的捣固；9)用推土机将夯坑填满，测量场地标高；10)在规定的时间间隔后，按上述步骤依次完成所有夯击次数，最后用低能量夯击场地表层土，夯击后测量场地标高。第四章碎(砂)石桩、碎石桩和砂桩通常被称为碎(砂)石桩，也称为粗粒土桩，这意味着在软土地基上通过振动、冲击或水冲洗形成孔后，碎石或砂被挤入形成的孔中，形成由碎(砂)石组成的密实桩身随着时间的推移，各种施工技术应运而生，如沉管法、振动空气冲击法、袋装碎石桩法、强夯置换法等。振动成桩法是用振动打桩机将桩管沉入土层，振动压实成砂。冲击成桩法是用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层，并用内管夯实密实的砂填料。事实上，这也是碎石桩沉管法。因此，砂桩沉桩法相当于砂土的压实法和