土木建筑基础工程课件-第五章地基处理第三讲.ppt

1、2020/7/27，基础工程课件，5.4排水固结法，排水固结法：采用预压、降低地下水位、电渗等方法促进土壤排水固结，以减少地基沉降和不均匀沉降，提高承载力。主要用于处理弱粘性土地基。2020/7/27，基础工程课件，排水固结法是一种成熟且应用广泛的软土地基加固方法，它可以解决以下两个问题：1 .沉降问题：基础的沉降大部分或基本上是在加载和预压过程中完成的，因此建筑物在使用过程中不会产生大的沉降。原理：在施工现场加载和预压与上部结构相同的压力，加固土层，然后卸载荷载，然后建造建筑物，可以减少地基沉降。例如，超载预压(预压荷载大于建筑荷载)会有更好的效果，但预压荷载不应大于地基土的容许承载力。20

2、20/7/27，基础工程课件，2稳定性问题：加速地基土抗剪强度的增加，从而提高地基的承载力和稳定性。原理：在荷载作用下，饱和软粘土地基孔隙中的水缓慢排出，孔隙体积缓慢减小，地基固结变形。同时，随着超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增大，地基土强度逐渐增大。2020/7/27，基础工程课件，土层的排水固结效果与其排水边界条件有关，粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比，土层越厚，加固持续时间越长。为了加速土层的固结，最有效的方法是增加土层的排水方式，缩短排水距离。然后分阶段加载预压(也可利用建筑物本身的重量)，以加速软土孔隙排水，加速地基土的固结和沉降，从而提高强度。当土质条件较好时，预压也可

3、直接应用于天然地基。2020/7/27，基础工程课件，1。砂井预压法，2。袋装砂井和塑料排水板预压法。天然地基预压法。真空预压法和降水水平预压法，2020/7/27，基础工程课件，1。砂井预压法，软粘土渗透系数很低，为了在软粘土中设置一系列垂直排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板)，并在软粘土顶层设置水平排水砂垫层，如下图所示，以缩短排水行程，增加排水通道，提高地基的渗透性。砂井堆载预压，2020年7月27日，基础工程课件，1。砂井，1)砂井的直径和间距：砂井的直径和间距主要取决于土壤的固结特性和工期要求。原则上，为了达到相同的固结度，缩短砂井间距比增加砂井直径更好，即“薄而密”是最好的。然而

4、，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为300-500mm。砂井间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所需的固结度来确定，间距可选择为直径的6-8倍。砂井间距可根据井径比(n)选择，井径比根据以下公式确定：n=DE/DW，2020年7月27日，基础工程课件；2)砂井深度：砂井深度主要根据土层分布、地基附加应力、施工周期和条件、地基稳定性等因素确定。当软土不厚时(一般10-20m)，尽量通过软土层到达砂层；当软土太厚(20m以上)时，不必突破粘土，可根据地基的稳定性和变形要求确定。对于由地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面的最大深度为了简化计算，每口砂井平面上的排水影响面积用一个

5、面积相等的圆代替，砂井的有效排水圆柱直径de与砂井间距L之间的关系可按以下公式考虑：梅花布置，正方形布置，2020/7/27，基础工程课件，4)砂井布置范围：由于基础外一定范围内仍有压应力和剪应力，砂井布置。5)砂料：砂料应采用中粗砂，必须保证良好的透水性。含泥量不应超过3%，渗透系数应大于10-3厘米/秒。砂垫层为了给砂井提供良好的排水通道，应在砂井顶部铺设砂垫层。垫层砂的粒径与砂井相同，厚度一般为0.5 m-1 m，2020/7/27，基础工程课件，3。地基的固结度。在固结土层应力分布均匀的双侧排水或单侧排水条件下，土层的垂直平均固结度()可按下式计算：如果考虑分步加载，时间t从加载持续时

6、间的一半开始；在双面排水的情况下，h是土层厚度的一半。2020/7/27，基础工程课件，2020/7/27，基础工程课件，2。袋装砂井和塑料排水板预压法，如果地基土变形大或施工质量差，砂井往往被挤断，不能保持软土中砂井的排水通道畅通，影响加固效果。近年来，在砂井的基础上，出现了用袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井的不连续性，施工简单，加快了地基的固结，节约了砂，在工程中得到了广泛的应用。2020/7/27，基础工程课件，(1)袋装砂井预压法目前国内使用的袋装砂井直径一般为70-120毫米，间距为1.0-2.0米(孔径比n约为15-20)。沙袋可以用聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织

7、而成，并应具有足够的抗拉强度、耐腐蚀性和对人体无害。装砂后沙袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。倒入沙袋的砂应为中粗砂，并进行振动和压实。沙袋预留的开口长度应至少为300毫米，且不得伸入沙垫内。2020/7/27，基础工程课件，袋装砂井的设计理论和计算方法与普通砂井基本相同，其施工配备了相应的定型埋设机械。与普通砂井相比，其优点是：施工工艺和设备简单，耗砂量少；它具有间距小、排水固结效率高、井径小、成孔时对软土扰动小等优点，有利于地基土的稳定性和连续性。2020/7/27，基础工程课件，袋装砂井，2020/7/27，基础工程课件，(2)塑料排水板预压法塑料排水板预压法是用插板机将塑料排水板插入加

8、筋软土中，然后在地面加载预压，使土中的水分沿塑料排水板通道逸出，被砂垫层清除，从而加快地基固结。与砂井相比，塑料排水板具有以下优点：1 .塑料板由工厂生产，材质均匀可靠，排水效果稳定；2.塑料板重量轻，便于施工操作；3.施工机械轻便，可在超软地基上施工；施工速度快，工程造价低。2020/7/27，基础工程课件，多孔单结构塑料排水板，复合结构塑料排水板，2020/7/27，基础工程课件，塑料排水板构造，2020/7/27，基础工程课件。3.天然地基预压法天然地基预压法是用预压荷载(如砂、土、石等)对天然地基上的软土进行压缩和加固。)等于(或略大于)施工前的设计荷载如果软土层不太厚，或者渗透性好的

9、软土中有多层粉细砂夹层，可以考虑不需要很长时间就能获得较好的预压效果；否则，排水固结时间很长，应用受到限制。一维固结理论可用于该方法的设计和计算。2020/7/27，基础工程课件，4。真空预压法和降水预压法，本质上是一种以大气压力作为预压荷载的预压加固法。在待加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道(普通砂井、袋装砂井或塑料排水板)，然后在软土地基上覆盖密封膜，使其与大气隔离。薄膜被埋在周围的土壤中，由真空泵抽吸形成真空。真空泵抽气时，表层砂垫层和垂直排水通道内逐渐形成负压，使土壤内部与排水通道、排水通道和排水通道相连。2020/7/27，基础工程课件，降低水位预压法是通过从井点抽水

10、来降低地下水位，从而增加土的自重应力，达到预压的目的。降低地下水位的原理、方法和所需设备与基坑排水井点法基本相同。随着地下水位的降低，地基中的软土层承受着相当于水位下降高度的水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这种方法最适用于渗透性好的砂或粉土或软粘土层中的砂层。使用前，必须查明土层和地下水位的分布情况。2020/7/27，基础工程课件，5.5压实(振动)法，压实砂堆法，压实(压实)法，振动冲击法，2020/7/27，基础工程课件，1。挤密砂桩法，挤密砂(或砂)桩法采用振动、冲击或套管打入等方法。2020/7/27，基础工程课件，对于松散砂层，砂桩的加固机理包括砂基的压实、排水、减压和预振

11、。在软粘性土地基中，桩间土的排水固结主要通过桩的位移和排水来加速，形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性以及地基土的力学性质。砂桩还可以对地基起到一定的压实和加固作用，并冲填砂与粘性土的夹层。2020/7/27，基础工程课件，(1)砂桩加固范围的确定，砂桩加固范围A(m2)必须略大于基础面积，一般应增加不小于0.5m或0.1b(b从基础向外(B为基础短边的宽度，以m为单位)。一般认为砂(石)桩挤密基础的宽度应超过基础宽度，每边宽度不应小于13排；用于防止砂土液化时，每侧的松弛不应小于处理深度的1/2，且不应小于5m；当可液化层被厚度大于3m的非可液化土层覆盖时，每侧的松弛不应小于可液化层厚度的

12、1/2，且不应小于3m。2020/7/27，基础工程课件，A1尺寸除了加固范围A外，主要与土层加固后地基容许承载力对应的空隙率有关.下图为砂桩加固地基。假定砂桩加固前地基土的空隙率为e0，砂桩加固范围为A，加固后土的空隙率为e1。从加固前后从地基上取的相同尺寸的土样可以看出，加固前后原地基土颗粒所占的体积不变，因此所需砂桩面积A1(m2):(2)所需砂桩面积A1，2020/7/27，基础工程课件，(3)砂桩数量确定后，可根据施工设备的能力、基础类型和地基处理的加固要求来确定。目前，中国实际使用的直径一般是(5)砂桩的长度，如果软土层不是很厚，砂桩一般应穿过软土层，如果软土层很厚，砂桩的长度可以

13、根据桩底承载力和沉降以及地基的稳定性和变形的要求来确定。2020/7/27，基础工程课件，(6)砂桩的填砂量为了保证砂桩加固后的地基满足设计要求，每根桩应填足够的砂量Q(kN)，以保证加固土的密实度满足设计要求。那么每个砂堆的填砂量为：由上述公式计算的填砂量为理论计算值，因此应考虑各种可能的损失，砂储量应大于该值。2020/7/27，基础工程课件，2。夯实法可以提高一定含水量范围内的砂土地基和软粘性土的密实度和强度，减少沉降。这种方法也适用于加固杂填土和黄土。根据不同的压实方法，可以加固浅层或深层土。浅层处理的换土垫层法(第2节)要求对填土进行分层压实。常用的压实方法有碾压、压实和振动压实。浅

14、层处理也有重锤夯实法，深层处理也有强夯法(也称强夯法)。2020/7/27，基础工程课件，(1)重锤夯实法重锤夯实法是将重锤(一般不小于15kN)提升到一定高度(3-4m)，然后锤自由下落，反复夯实地基，使其表层(一定深度内)夯实，提高其强度。适用于砂土、微湿粘性土、部分杂填土、湿陷性黄土等。这是一种浅层地基加固方法。重锤类型：通常为截锥形，重15-30kN，锤底直径0.7m-1.5m，锤底自重静压约15-25kPa，落锤距离2.5-4.0m，2020年7月27日基础工程课件，有效冲击深度：重锤压实的有效冲击深度与锤重、锤底直径、落锤距离和地质条件有关。根据我国某地方的经验，对于一般砂土，当锤

15、重为15kN，锤底直径为1.15米，落锤距离为3-4米时，夯击6-8次，有效夯击深度约为1.10-1.20米，为达到预期的加固密实度和深度，应在现场进行试夯，确定所需的落锤距离和夯击次数等。2020/7/27，基础工程课件。(2)强夯，也称为强夯，是一种地基处理方法，它允许大型重锤(一般约80-400千牛，最大重量为2000千牛)从6-20米(最高40米)的高度自由落下，并强烈压实厚的软土层。特点：夯击能量大，影响深度也大。并且具有工艺简单、施工速度快、成本低、适用范围广、效果好等优点。2020/7/27，基础工程课件，1。强夯法的适用性：适用于碎石土、砂土、杂填土、低饱和粉土、粘性土、湿陷性黄土等地基的加固，效果良好。强夯处理高饱和软粘土(粉土和淤泥质土)的效果较差，但如果夯坑回填块石、碎石或其他粗料，并采用强夯形成复合地基(称为强夯置换或强夯挤淤)，处理效果较好。2.加固机理：强夯、强夯和强夯置换。2020/7/27，基础工程课件，3。强夯法设计：(1)有效加固深度：影响强夯有效加固深度的因素很多，如锤重、锤底面积和落锤距离，以及地基土性质、土层分布、地下水位等相关设计参数。根据国外经验修正的估算公式在中国经常使用，其中