2地基加固处理

1、基础：建筑底部与地基接触的承重构件。 作用：承受建筑物的全部荷载并将其传递给地基。 地基与基础的关系： 基础是建筑物的地下部分，是墙、柱等上部结构的地下延伸，是建筑物的一个组成部分。 地基是基础以下的土层，承受由 基础传来的建筑物的荷载， 地基不是建筑物的组成部分。,地基加固处理,一、基本概念,地基的主要作用是承托建筑物的基础。,天然地基：基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。 人工地基：若天然地基不能满足地基强度和变形的要求，则必须事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基称为人工地基。,地基处理：为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。,

2、欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。,二、天然地基常见问题,加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，共65个圆筒仓， 钢混筏板基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。,地基强度不够失事的谷仓,地基的抗剪强度不足引起局部或整体剪切破坏。,比萨斜塔钟楼始建于1173年，设计为垂直建造，但是在工程开始后不久（1178），便由于地基不均匀沉降和土层松软而倾斜，1372年完工，塔身倾斜向东南。,压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。,1998年九江溃堤,渗漏问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪,地基液化失效,液化问题：

3、地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。,膨胀土,淤泥质土,湿陷性黄土,特殊土地基问题：比如黄土湿陷、膨胀土涨缩、 岩溶塌陷等。,三、什么时候需要加固地基? 当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层 或虽然土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，可以对土层进行加固。,坚实稳定的建筑地基 在可靠地基上建造的基础, 软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。,地基处理的对象, 特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。,吹填土的施工现场,淤泥质土

4、 湿陷性黄土 膨胀土,四、地基加固的原理 1)地基加固原理 “将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”。 2) 拟订加固方案 应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理。,五、地基加固的方法,当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的要求，而软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。,挖去厚度不大的软土层,当软土层较厚、承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。,在软土层上回填好土,2.1 换填地基（挖填结

5、合） 换填地基是在施工时先将基础以下一定范围内的浅层软弱土层或不均匀土层挖去，然后分层回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实形成持力层。如图所示，换填土层（垫层）厚度宜为0.53m。 根据换填材料的不同， 分灰土地基、砂和砂石地基、 粉煤灰地基等。,换填地基剖面示意图,施工工艺过程：挖软弱层回填夯实,1、灰土地基 灰土地基是将软土挖去，用一定体积比的石灰和黏性土，分层夯压密实而成的处理地基。,（1）特点及适用范围,灰土地基具有一定的强度、水稳性和抗渗性，施工简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。 适用于中小型工程， 一般黏性土地基加固， 尤其适用于湿陷性 黄土地基的

6、处理， 也可用于膨胀土、 杂填土等处理， 还可用作结构的辅助防渗层。,（2）施工要点 灰土体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。,夯实后的灰土d内不得受水浸泡；尚未夯实或刚夯打完的灰土，如遭受雨淋浸泡，则应将积水和松软灰土除去，并补填夯实。稍受浸湿的灰土，可在晾干后再夯打密实。防止灰土强度、整体性、抗渗性降低,灰土冬季低温下施工应在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，冻土及夹有冻块的土料不得使用；已熟化的石灰应在次日用完，以充分利用石灰熟化时的热量；当日拌合的

7、灰土应当日铺填夯完，表面应用塑料薄膜和草垫覆盖严密保温，以防灰土地基早期受冻降低强度。已受冻胀、松软的灰土应除去或补填夯打密实。,质量检查：压实系数,施工现场检测最优含水率的方法 手捏成团、 落地开花,砂石地基施工,2、砂和砂石地基,砂和砂石地基是用夯压密实的砂或砂砾石（碎石）混合物作为地基持力层。,砂石垫层剖面图,砂颗粒大，可防止地下水因毛细作用上升，地基不受冻结的影响；在施工期间可完成大部分沉降；施工工艺简单，可缩短工期，降低工程造价。 适用于中小型工程，适于 处理3.0m以内的一般透水性 强的软土和水下黄土地基； 不宜用于有地下水且 流速快、流量大的地基处理。,（1）特点及适用范围,砂垫

8、层,（2）施工要点,人工级配良好的砂石材料（宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、中砂或粗砂），拌合均匀后再进行铺填振捣。当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm的部分不超过总重的9%）时，应掺入不少于总重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。 在卵石或碎石垫层底部应铺设150300mm厚的砂层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡塌土混入垫层。 施工过程中，应分层铺设，分层夯实。,3、粉煤灰地基,粉煤灰地基是利用粉煤灰作为处理软弱土层的换填材料，经夯压密 实后形成的地基。 它具有承载力和变形模量较大，可利用工业废料（粉煤灰），施工方便、快速，技术可

9、行，质量易于控制，经济效果显著等优点。,适用范围,粉煤灰地基可用于道路，堆场和小型建筑，构筑物等的换填地基处理。,利用平碾、振动碾、冲击碾或其它碾压设备将填土分层密实处理的地基。提高土壤的密实度和承载力。,2.2.1 压实地基,平板振动夯进行地基夯实 冲击夯进行软土压实施工,2.2.2 强夯地基 适用范围：碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土地基的深层加固。 优点：强夯地基适用土质范围广，效果好、速度快（较换填地基缩短工期一半）、节省材料、施工费用低（比换填地基节省60%），施工简便。 缺点：是施工时噪音和振动很大，离建筑物小于10m时，应挖防震沟，沟深要超过建筑物基础深。对邻近建筑物的安

10、全和居民的正常生活有一定影响，所以在城市市区或居民密集的地段不宜采用。,强夯技术参数,加固范围（平面、深度） 夯点布置 单点夯击能（锤重乘以落距） 夯击遍数 相邻两次夯击遍数的间隔时间,吊起夯锤,自动脱钩装置,起重机配三角架起吊,夯锤下落瞬间,起重机配龙门架 起吊,夯坑,夯锤一般重1025t，大吨位锤通常采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取2540KPa。夯锤中宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重）。,夯锤上气孔,长园柱夯锤 短园柱夯锤 园锥形夯锤,园柱形夯锤高宽 比过大，容易偏 锤，要慎用,园锥形夯锤底

11、面积小，会形 成很深的夯坑,在夯坑内回填块、碎石，强行夯入并排开软土，形成砂石桩与软土的复合地基，称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。,强夯置换,强夯置换施工 碎石被夯入深坑中 起出并清理夯锤,青岛港8号码头强夯挤淤工程,利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间,使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。,2.3 预压法排水固结法,排水固结法,水平排水体,竖向排水体,塑料排水带,排水系统,加压系统,降低地下水法,真空法,堆载法,砂垫层,袋装砂井,普通砂井,电渗法, 堆载预压法,在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔

12、隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。,加载预压,堆载预压法包括加压系统和排水系统。,按堆载材料分为自重预压、加载预压和加水预压。 按加压程序可分为单级加荷和多级加荷。,加水预压,砂井堆载预压法,竖向排水固结：土层中孔隙水向上、下两面排出使土层发生固结 增加排水途径，缩短排水距离，加速固结,井距越小，固结越快,土的压缩性是指土在压力作用下体积减小的特性。,土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程,（3040cm）,桩长：打至下砂层最好，一般为1020m,施工： （1）打入式：把底端封闭的钢管打入土中，钢管用锤和振动法打入，也可用压力压入，在其内部灌入砂料，然后提管

13、，同时将底端封闭打开，砂料留在孔内作为排水体。 （2）射水式：使高压水从钻头顶端喷射出去，在粘土中打孔洞，把砂料投进孔洞中的方法。,用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。,是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压

14、，使土体内部与排水竖井之间形成压力差。压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使土体固结。, 真空预压法,吹填施工,软弱的吹填地基,真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，又称为负压固结。,按照竖向排水体的不同，真空预压法又可分为普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。,袋装砂井施工 袋装砂井施工机械 袋装砂井埋设完毕,袋装砂井,袋装砂井埋设完毕,真空预压法排气进行时,用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实。其原理是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗称“挤密桩”。包括灰土桩、砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩 （CFG桩）

15、等。,2.4 复合地基,施工完的灰土桩,灰土桩施工现场, CFG桩,CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。,CFG桩破桩头施工现场,CFG桩施工现场,CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基,基础,褥垫层,桩体,桩间土,CFG桩复合地基示意图,褥垫层：是是指在承台下设置的粒径为3080mm的碎石,其厚度一般为300mm,特殊情况为500mm.研究表明,褥垫层是桩体复合地基形成的必要条件,没有褥垫层,桩间土不能充分发挥其承载能力,因而

16、也就不能形成桩体复合地基。,又称振冲碎石桩，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在软弱地基中成孔后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后边击实、边上拔桩管，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。, 砂石桩,碎石桩施工流程图,边击实、边拔管,碎石桩施工全景,干法振冲碎石桩 -底部给料(法国公司),振冲碎石桩施工,待验收的 碎石桩,其他方法：化学(注浆)加固法,是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。原理是利用高压射流切削土壤，旋喷浆液(水泥浆、水玻璃、丙凝等)，搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。,1、深层搅拌桩,深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设

17、计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土强制拌和，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌一次，使浆土均匀混合形成水泥土桩。,深层搅拌桩施工工艺流程图,水泥土搅拌桩,SMW工法桩,SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。,清除钻头上的余泥,形成一道地下连续墙,型钢补强材,导沟,三轴型钻掘搅拌机,水泥浆液,钻杆,2、 高压旋喷桩,是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥

18、浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升,浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。,高压旋喷桩施工,旋喷法施工流程图,单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可分别采用二重管旋喷（二根同心管分别喷水、喷浆），或三重管旋喷（三根同心管分别喷水、喷气、喷浆）。 喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。,高压旋喷施工示意图,高压旋喷设备及机具,滑撬式旋喷钻机 履带式旋喷钻机 高压注浆泵,单重管喷具 双重管喷具 三重管喷具 灰浆搅拌机,泥浆泵,旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管

19、涌、流砂的技术措施。,高压旋喷工程钻机,GZB-40C型 高压注浆泵,柱状旋喷桩 加固地基,地基局部处理：指在浅基础开挖基槽(坑)的施工中或验槽(坑)时，发现基槽(坑)范围内有洞穴、软弱土层或岩基、墙基等局部异常地基的处理。 处理的方法和原则：将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。,2.5 局部地基处理,1、 软松土坑(填土、墓穴、淤泥)的处理,(1) 松土坑的范围较小 当松土坑的范围较小（在基槽范围内）时，将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。 常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、37或28的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图(a)所示。,1-软弱土；2-2:8灰土；3-松土全部挖除后回填好土；4-天然地面,（2）松土坑的范围较大 当松土坑范围较大（超过基槽宽度）或因条件限制，