課件-地基處理一級(jí)建造師

1、第五章第五章地地 基基 處處 理理7.1 概述概述 7.2 換土墊層法換土墊層法7.3 復(fù)合地基復(fù)合地基7.4 加密法加密法7.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法7.6 膠結(jié)法膠結(jié)法7.7 土工合成材料土工合成材料7.1 7.1 概述概述 淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ), ,當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)(1) 采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)(2) 地基處理，改善土性地基處理，改善土性 地基處理的目的地基處理的目的1 提高土的強(qiáng)度提高土的強(qiáng)度-地基承載力地基承載力2 增加土的剛度增加土的剛度-減少地基沉降量減少地基沉降量3 改善地基土的水力特性改善地基土的水

2、力特性 (1)防滲：防滲：堤壩、閘基、池堤壩、閘基、池 (2)排水：排水：軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水 (3)滲透穩(wěn)定性：滲透穩(wěn)定性：長江大堤的管涌、流土（采用反濾）長江大堤的管涌、流土（采用反濾） (4)抗凍性抗凍性4 改善抗震性能改善抗震性能 (1)液化：液化：加密加密 (2)震陷：震陷：干松砂和溶洞干松砂和溶洞 地基處理的對(duì)象地基處理的對(duì)象 軟弱地基軟弱地基 不良地基不良地基淤淤 泥泥 土土 e1.5， L (IL1.0)淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土 e=1.01.5， L (IL1.0)泥炭土泥炭土 ，泥炭質(zhì)土，泥炭質(zhì)土沖填土沖填土濕陷性黃土濕陷性黃土膨脹土膨脹土凍土凍土松砂松

3、砂 Dr 0.85 飽和液化飽和液化,干土震陷干土震陷人工填土，雜填土人工填土，雜填土濕陷性黃土濕陷性黃土 以粉土為主以粉土為主 孔隙比大孔隙比大 e1.0 天然密度小天然密度小 1.41.65 g/cm3 富含碳酸鹽類富含碳酸鹽類遇水沉降增大，稱濕陷性遇水沉降增大，稱濕陷性成因：成因：風(fēng)成，部分水成風(fēng)成，部分水成特點(diǎn)：特點(diǎn)： 濕陷性濕陷性又分：又分：自重濕陷性自重濕陷性黃土地基和黃土地基和非自重濕陷性非自重濕陷性黃土地基黃土地基0hhhpps015. 0s 濕陷性濕陷性黃土黃土 地基處理的方法地基處理的方法換土墊層法換土墊層法加密法加密法深層壓密法深層壓密法土工合成材料土工合成材料化學(xué)加固法

4、化學(xué)加固法方法眾多，方法眾多，分類不統(tǒng)一分類不統(tǒng)一 復(fù)合地基復(fù)合地基換填法換填法淺層壓密法淺層壓密法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基擠密樁復(fù)合地基預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法凍結(jié)法凍結(jié)法膠結(jié)法膠結(jié)法振密、擠密法(1)表層壓實(shí)法(2)重捶夯實(shí)法(3)強(qiáng)夯法(4)振沖擠密法(5)土(或灰土、粉煤灰力，石灰)樁法(6)砂樁(7)爆破法(1)表層壓實(shí)法(2)重捶夯實(shí)法(3)強(qiáng)夯法青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯擠淤工程北海堤爆破擠淤(4)振沖擠密法1振沖擠密法2排水固結(jié)法排水固結(jié)法主要由排水和加壓兩個(gè)系統(tǒng)組成。(1)堆載預(yù)壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預(yù)壓法(4)降低地下水位法(5)電滲排水法等載預(yù)壓

5、超載預(yù)壓 (1)堆載預(yù)壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預(yù)壓法(4)降低地下水位法置換法(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)(2)石灰樁法(3)強(qiáng)夯置換法(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)(1)振沖置換法 (海上施工)(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)加筋法(1)土工聚合物(2)加筋土(3)土層錨桿(4)土釘(5)樹根樁法膠結(jié)法(1)注漿法(2)高壓噴射注漿法(3)水泥土攪拌法(1)注漿法 高壓噴射注漿法70年代后期創(chuàng)始于日本，它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為2040MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出，

6、沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。高壓噴射注漿的三種型式(2)高壓噴射注漿法水泥土攪拌樁攪拌樁機(jī)的攪拌葉片水泥土攪拌樁噴粉樁施工冷熱處理法(1)凍結(jié)法(2)燒結(jié)法潤揚(yáng)大橋凍結(jié)法施工潤揚(yáng)大橋凍結(jié)法施工潤揚(yáng)大橋凍結(jié)法施工其它(1)錨桿靜壓樁(2)沉降控制復(fù)合樁基地基處理的基本原則: 在選擇處理方法時(shí)需要綜合考慮各種影響因素，如建筑物的體型、剛度、結(jié)構(gòu)受力體系、建筑材料和使用要求，荷載大小、分布和種類，基礎(chǔ)類型、布置和埋深，基底壓力、天然地基承載力、穩(wěn)定安全系數(shù)、變形容許值，地基土的類別、加固深度、上部結(jié)構(gòu)要求、周圍環(huán)境條件、材料

7、來源、施工工期、施工隊(duì)伍技術(shù)素質(zhì)與施工技術(shù)條件、設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。 施工中需考慮對(duì)場(chǎng)地及鄰近建筑物可能產(chǎn)生的影響、占地大小、工期及用料等。 地基處理技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展情況: 近40年來，國外在地基處理方面發(fā)展十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)，在60年代中期，從如何提高土的抗拉強(qiáng)度這一思路中，發(fā)展了土的“加筋法”；從如何合有利于土的排水和加速固結(jié)這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了土工聚合物、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何進(jìn)行深層密實(shí)處理的方法考慮，采用加大擊實(shí)功能的措施，發(fā)展了“強(qiáng)夯法”和振動(dòng)“水沖法”等。另外，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)地基工程提供了強(qiáng)大的生產(chǎn)手段：如能制造重達(dá)幾十噸的專用地基加固施工機(jī)

8、械(使用強(qiáng)夯法時(shí)的起重機(jī)械)；潛水電機(jī)的山現(xiàn)，帶來了振動(dòng)水沖法的振動(dòng)器的施工機(jī)械；真空泵的問世，才能建立真空預(yù)壓法；生產(chǎn)了大于20000kPa的壓縮空氣機(jī)，從而產(chǎn)生了“高壓噴射注漿法”。7.2 7.2 換土墊層法換土墊層法 b 回填土回填土 墊層材料墊層材料卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或 3:7工業(yè)廢料：工業(yè)廢料：粉煤灰，礦渣粉煤灰，礦渣 墊層厚度墊層厚度一般：一般：0.53m 墊層設(shè)計(jì)墊層設(shè)計(jì)持力層：持力層： p f下臥層：下臥層： pZ + pCZ fz+d壓實(shí)系數(shù)壓實(shí)系數(shù) c= d/ dmax 0.93 b 回填土回

9、填土B = b+2ztg dz 填填z pCZ pCD要求：要求：pZ + pCZ fz+dztgbbpppCDz2)(zppCDcz填bdbFbGFp以條基為例以條基為例 對(duì)矩形基礎(chǔ)：7.3 7.3 復(fù)合地基復(fù)合地基樁土應(yīng)力比：樁土應(yīng)力比：n= p / s面積置換率：面積置換率：m=Ap/A復(fù)合地基復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥土樁、土樁、灰土樁、土樁、土樁、灰土樁、CFG樁；樁；混凝土樁混凝土樁樁與土共同變形，共同承樁與土共同變形，共同承載；非均質(zhì)，各向異性載；非均質(zhì)，

10、各向異性 與樁基區(qū)別？與樁基區(qū)別？ 復(fù)合地基的承載力復(fù)合地基的承載力(1) 公式計(jì)算公式計(jì)算(2) 載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)樁土應(yīng)力比樁土應(yīng)力比與土性有關(guān)，隨荷載與土性有關(guān)，隨荷載過程變化。對(duì)于碎石樁過程變化。對(duì)于碎石樁n=24 復(fù)合地基的壓縮模量復(fù)合地基的壓縮模量spppspkAAAAf)( sksspksspkspspkfnmnmfmmnfmmf)1(1 )1(1 )1 ()1 (sspEnmE)1(1 單樁載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)單樁載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)skpafspfmARmf)1 (,7.4 7.4 加密法加密法目的：目的：降低壓縮性，提高強(qiáng)度降低壓縮性，提高強(qiáng)度加密法加密法深層壓密

11、法深層壓密法淺層壓密法淺層壓密法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法其它：其它：爆破壓密爆破壓密 土的壓實(shí)原理土的壓實(shí)原理d 飽和曲線飽和曲線d 粘性土粘性土砂土砂土粘性土粘性土在某種壓實(shí)功能下在某種壓實(shí)功能下（標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)功能）（標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)功能）達(dá)到達(dá)到最最密時(shí)密時(shí)的含水量稱為的含水量稱為最優(yōu)含最優(yōu)含水量水量，對(duì)應(yīng)的干密度稱為，對(duì)應(yīng)的干密度稱為最大干密度最大干密度砂土：砂土：不存在最優(yōu)含水量不存在最優(yōu)含水量；在完全風(fēng)干和飽和兩種狀在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)態(tài)下易于擊實(shí)；潮濕狀態(tài)潮濕狀態(tài)下下不易不易擊實(shí)擊實(shí) 1 1 機(jī)械壓密法機(jī)械壓密法(1

12、) 重錘夯實(shí)重錘夯實(shí)錘重：錘重：12t，落距：，落距：3.54.0m，有效深度：有效深度：1.52.5m，承載力：，承載力：100150kPa(2) 碾壓碾壓壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾，分層鋪土，分層壓實(shí)。壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾，分層鋪土，分層壓實(shí)。每層填土每層填土3040cm，承載力：，承載力：80120kPa(3) 振動(dòng)壓實(shí)振動(dòng)壓實(shí)對(duì)砂土、砂性雜填土很有效，對(duì)砂土、砂性雜填土很有效，有效深度：有效深度：1.5m，承載力：，承載力：100200kPa淺層壓密，一般用做淺層壓密，一般用做地基表層處理地基表層處理Pneumatic tired rollerSheepsfoot roller 2 2

13、強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法錘重：錘重：825t，最大，最大200t落距：落距：825m有效深度：有效深度：510m承載力：承載力：180250kPa19691969年，法國年，法國19781978年，中國年，中國強(qiáng)夯設(shè)備：強(qiáng)夯設(shè)備：夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置夯錘，起重機(jī)，脫鉤裝置加固機(jī)理：加固機(jī)理：動(dòng)態(tài)能量動(dòng)態(tài)能量, 波的傳播和密實(shí)固結(jié)波的傳播和密實(shí)固結(jié)加固效果：加固效果：提高承載力、減小沉降量，提高承載力、減小沉降量， 消除液化可能、消除濕陷性等消除液化可能、消除濕陷性等優(yōu)優(yōu) 缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)；噪音經(jīng)濟(jì)；噪音新發(fā)展：新發(fā)展：強(qiáng)夯置換法強(qiáng)夯置換法 在沖擊動(dòng)能作用下，地面會(huì)立即產(chǎn)生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深

14、度可達(dá)0.61.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高23倍。 Abu Dhabi Corniche (United Arab Emirates)夯夯坑坑動(dòng)力密實(shí)的應(yīng)用范圍動(dòng)力密實(shí)的應(yīng)用范圍肇慶花都博羅輸變電工程花都站土石方強(qiáng)夯施工動(dòng)力密實(shí)的應(yīng)用動(dòng)力密實(shí)的應(yīng)用地基壓密固結(jié)模式圖南同蒲鐵路介休通信站工程強(qiáng)夯加固濕陷性黃土靜力觸探曲線青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯工程青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯工程T h e r m a l K - 1 2 Educational Park, Coachella Valley California (US)美國加州某工程夯點(diǎn)布置（正方形）NICE AIRPORT (Fr

15、ance)Abu Dhabi Corniche(United Arab Emirates) 效果檢驗(yàn) 強(qiáng)夯施工結(jié)束后應(yīng)間隔定時(shí)間方能對(duì)地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。其間隔時(shí)間對(duì)碎石土和砂土地基可取l2周：對(duì)粉土和粘性土地基可取34周。室內(nèi)試驗(yàn) 十字板試驗(yàn) 動(dòng)力觸探試驗(yàn) 靜力觸探試驗(yàn) 旁壓試驗(yàn) 載荷試驗(yàn) 波速試驗(yàn) 旁壓試驗(yàn) 3 3 擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）擠密樁復(fù)合地基（深層擠密法）(1) (1) 沉管擠密法沉管擠密法 沉管：沉管：封口或者活瓣；封口或者活瓣； 打入，加料，拔出；振動(dòng)打入，加料，拔出；振動(dòng), ,錘擊錘擊 材料：材料：土樁土樁( (原位粘性土再夯入原位粘性土再夯入) )； 灰土樁、碎石

16、樁、石灰樁、水泥土樁、灰土樁、碎石樁、石灰樁、水泥土樁、 二灰樁二灰樁( (加粉煤灰加粉煤灰) )適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土 Sr 60%!砂樁砂樁(2) 振沖法振沖法 設(shè)備：設(shè)備：振沖器振沖器 d=270450mm，L=1.63m 原理：振：原理：振：偏心輪旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)加密，使顆粒移動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)加密，使顆粒移動(dòng) 沖：沖：高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結(jié)高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結(jié) 加固擠密、振動(dòng)液化、滲流固結(jié)加固擠密、振動(dòng)液化、滲流固結(jié) 填料：填料：粗顆粒粗顆粒(粘細(xì)粒少粘細(xì)粒少)；級(jí)配好；最大顆粒；級(jí)配好；最大顆粒50m

17、m適用于松砂適用于松砂, ,雜填土和一般粘性土，雜填土和一般粘性土，不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土不適用于淤泥和淤泥質(zhì)土振沖器振沖器振密法振密法沉管法干振法振沖擠密法 對(duì)粘性土加固機(jī)理對(duì)粘性土加固機(jī)理換土置換 不論對(duì)疏松砂性土或軟弱粘性土，碎石樁的加固作用有：擠密、擠密、置換、排水、墊層和加置換、排水、墊層和加筋筋的五種作用。 強(qiáng)制置換 強(qiáng)制置換 水下的碎石樁復(fù)合地基碎石樁復(fù)合地基強(qiáng)夯置換復(fù)合地基碼頭機(jī)場(chǎng)動(dòng)力置換類型 整式置換 樁式置換樁式置換樁式置換動(dòng)力置換 (Railway track, Malaysia)整式置換動(dòng)力置換 ALEXANDRIA CITY CENTER (Shopping cent

18、er - Egypt)樁式置換動(dòng)力置換的應(yīng)用范圍動(dòng)力置換的應(yīng)用范圍 樁間距設(shè)計(jì)樁間距設(shè)計(jì)S已知：已知：樁徑樁徑d，間距，間距S，孔隙比，孔隙比e1；計(jì)算：計(jì)算：擠密后孔隙比擠密后孔隙比e2通常：通常：d、 e1已知，已知， e2也可確定也可確定待定：待定：間距間距S公式請(qǐng)自行推導(dǎo)公式請(qǐng)自行推導(dǎo) 樁與土形成樁與土形成復(fù)合地基復(fù)合地基，其承載力可通過載荷試驗(yàn)獲得，其承載力可通過載荷試驗(yàn)獲得7.5 7.5 預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法預(yù)壓加固法堆載預(yù)壓堆載預(yù)壓降水預(yù)壓降水預(yù)壓真空預(yù)壓真空預(yù)壓適用于適用于飽和軟粘土：飽和軟粘土：淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、 填海（湖）造田。填海（

19、湖）造田。預(yù)壓原理：預(yù)壓原理： 飽和土的固結(jié)，土的塑性飽和土的固結(jié)，土的塑性 原位自重應(yīng)力原位自重應(yīng)力 s 建筑物附加應(yīng)力建筑物附加應(yīng)力 z 預(yù)加壓力預(yù)加壓力 t=(1.21.5) z t e2 z e1ep s降水預(yù)壓降水預(yù)壓 z z真空預(yù)壓真空預(yù)壓-u堆載預(yù)壓堆載預(yù)壓1 12 2 分級(jí)堆載分級(jí)堆載 豎向排水砂井、塑料排水板豎向排水砂井、塑料排水板 水平排水墊層水平排水墊層堆載過快易失穩(wěn)堆載過快易失穩(wěn)真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn)真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn) tgcf堆載預(yù)壓的加載速率堆載預(yù)壓的加載速率K0Kfqp (p)不排水不排水pt)(313ABu固結(jié)度計(jì)算（砂井）固結(jié)度計(jì)算（砂井）dwdedw)(2wbd排水

20、板排水板可以分解成兩個(gè)方向的固結(jié)問題疊加（可以分解成兩個(gè)方向的固結(jié)問題疊加（ Carrillo ）2222v1zururructu22vr22vz1rurructuzuctuaekcaekcwrwz)1 ()1 (0vr0vz三維滲流固結(jié)問題三維滲流固結(jié)問題其中其中)1)(1 (1rtzttUUU求解，得到求解，得到2verrdtcT )(vTfUzt其中其中),(nTfUrrt2vzvHtcT weweddrrn 固結(jié)度固結(jié)度 井徑比井徑比查表查表5-7 增加井徑增加井徑dw與減小間距與減小間距de哪個(gè)有效？哪個(gè)有效？ 真空預(yù)壓法真空膜水氣收集管道系統(tǒng)水氣收集管道系統(tǒng)7.6 7.6 膠結(jié)法膠結(jié)法化學(xué)加固方法化學(xué)加固方法灌漿法灌漿法高壓噴射（旋噴）注漿法高壓噴射（旋噴）注漿法深層攪拌法深層攪拌法冷熱處理方法冷熱處理方法凍結(jié)法凍結(jié)法燒結(jié)法燒結(jié)法 灌漿法灌漿法常用材料：常用材料：