地基處理課件—5深層密實(shí)法

1、地基(dj)處理 (subgrade Treatment/Improvement)共一百六十九頁4.1 Dynamic compaction1、IntroductionDefinition of the dynamic compaction是一種將重錘，從幾米到幾十米的高處自由落下，給地基(dj)以沖擊和振動(dòng)能量，從而提高地基(dj)的強(qiáng)度并降低其壓縮性，改善地基(dj)性能的一種方法。Weight of the hammer 1040tons，Maximum200tonsHeight of the hammer 830m， Maximum40m強(qiáng)夯法定義(dngy)錘重錘距共一百六十九頁Dy

2、namic compaction equipment強(qiáng)夯法設(shè)備(shbi)共一百六十九頁Characteristics of dynamic compaction（1）適用范圍 適用于碎石土、砂土、礫土、低飽和度的粉土、粘性土、濕陷性黃土、雜填土等地基。（2）應(yīng)用到的工程 可應(yīng)用于工業(yè)廠房、民工建筑、設(shè)備基礎(chǔ)、油罐、堆場(chǎng)、公路、鐵路、橋梁(qioling)、機(jī)場(chǎng)跑道、港口碼頭等工程的加固。（3）處理效果明顯，可明顯提高地基承載力、壓縮模量、消除濕陷性、膨脹性、防止振動(dòng)液化。（4）有效加固深度大 一般能量處理深度為68m，多層強(qiáng)夯處理深度可達(dá)2454m。（5）施工機(jī)具簡(jiǎn)單、施工快捷。（6）節(jié)省材

3、料、工程造價(jià)低特點(diǎn)(tdin)共一百六十九頁2、Principle of reinforcement（一）Dynamic Compaction（二）Dynamic Consolidation（三）LiquefactionFor the different subgrade soil, the principle of reinforcement can be classified as:加固(ji )機(jī)理動(dòng)力(dngl)密實(shí)動(dòng)力固結(jié)液化共一百六十九頁(一) Dynamic CompactionPrinciple：土體中大多數(shù)含有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體。強(qiáng)夯時(shí)的強(qiáng)大沖擊使氣體壓縮、孔隙水壓力升高

4、，隨后在氣體膨脹、孔隙水排出(pi ch)的同時(shí)，孔隙水壓力下降，從而土體中的孔隙減小，土體變得密實(shí)。例如：（非飽和土）非飽和土中的空氣被擠出，土顆粒(kl)產(chǎn)生相對(duì)位移夯實(shí)變形效果：夯擊1遍，夯坑為0.61m，承載力提高23倍。對(duì)于非飽和土，中等夯能，土中氣體最多可減少60。多孔隙、粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯加固基于動(dòng)力密實(shí)的機(jī)理。共一百六十九頁(二) Dynamic consolidationPrinciple：沖擊能破壞土體結(jié)構(gòu)土體局部液化并產(chǎn)生裂隙加速孔隙水排出土體固結(jié)強(qiáng)度逐漸提高增加排水通道軟土的觸變性Theoretical model of dynamic consolidation：A

5、ssumption: 含有少量氣泡的可壓縮液體 固結(jié)時(shí)液體排出所通過的小孔，其孔徑是變化的 彈簧(tnhung)剛度為變數(shù) 活塞有摩阻力細(xì)顆粒飽和土的強(qiáng)夯加固(ji )基于動(dòng)力固結(jié)原理。共一百六十九頁Compressibility of unsaturated soil 根據(jù)基本假定 ，在強(qiáng)夯能量作用(zuyng)下，飽和土氣體體積首先被壓縮，孔隙水排出，超靜孔隙水壓力減少，在強(qiáng)夯瞬間，會(huì)產(chǎn)生有效的壓縮沉降。Partial liquefaction 夯擊能加大，氣體的體積百分比接近0，土體不可壓縮，此夯擊能稱為“飽和能”，土體液化，吸附水成為自由水，土的強(qiáng)度下降到最小，說明彈簧常數(shù)是可變的。A

6、lterable permeability coefficient 夯擊瞬間土體產(chǎn)生裂隙，改變排水通道，改變了滲透系數(shù)。Sensibility and recovery of strength 強(qiáng)夯土體結(jié)構(gòu)破壞抗剪強(qiáng)度降低時(shí)間推移強(qiáng)度逐漸恢復(fù)非飽和土壓縮性局部(jb)液化可變的滲透系數(shù)靈敏性和強(qiáng)度恢復(fù)共一百六十九頁（三）Liquefaction 在巨大的沖擊應(yīng)力(yngl)作用下，土中超靜孔隙水壓力迅速提高，導(dǎo)致局部土體液化，土體強(qiáng)度消失，土粒通過自由地重新排列而趨密。共一百六十九頁設(shè)計(jì)參數(shù)主要(zhyo)有： 有效加固深度； 夯擊能； 夯擊擊數(shù)； 夯擊遍數(shù)； 兩遍夯擊的時(shí)間間隔； 夯擊點(diǎn)布置

7、、夯擊處理范圍； 墊層鋪設(shè)。3、Design and calculation設(shè)計(jì)(shj)與計(jì)算共一百六十九頁（一）有效加固深度 反映處理效果參數(shù)(cnsh)，選擇方案的依據(jù)H-加固深度，mW-夯錘重，kNh-落距，mK-有效深度影響系數(shù)(xsh), 0.340.8，黃土為0.340.5 共一百六十九頁（一） 有效(yuxio)加固深度共一百六十九頁（二）夯擊能 單擊夯擊能 單位(dnwi)夯擊能 最佳夯擊能共一百六十九頁單擊夯擊能不能太小原因：太小，無法使水與土顆粒產(chǎn)生相對(duì)流動(dòng)，水就不能排出，此種情況(qngkung)下，僅僅靠增加夯擊數(shù)不能產(chǎn)生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。在相同

8、單擊夯擊能條件下，重錘低落較輕錘高落，加固效果好。（二） 夯擊能單擊夯擊能夯錘重與落距的乘積，根據(jù)規(guī)范確定。 一般情況下，對(duì)于粗顆粒土可取10003000kN/m3；細(xì)顆粒土可取15004000kN/m3 之后確定夯錘重量：根據(jù)有效加固深度選用，410m時(shí)，選用1018t重錘施工；大于10m時(shí)，選擇大于18t的重錘施工； 然后確定夯錘面積(min j)：一般填土和非飽和土，34m2，飽和軟土， 46m2 共一百六十九頁共一百六十九頁 單位夯擊能單位面積上所施加的總夯擊能可通過現(xiàn)場(chǎng)試夯得到(d do)；或參照下表。（二） 夯擊能共一百六十九頁 最佳夯擊能某一夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力(

9、yl)達(dá)到土的上覆土壓力(yl)的夯擊能。（二）夯擊能共一百六十九頁（三）夯擊擊數(shù) 達(dá)到最佳夯擊能的夯擊次數(shù)即為夯點(diǎn)每遍的夯擊次數(shù)。 一般通過現(xiàn)場(chǎng)試夯得到夯擊擊數(shù)和夯沉量的關(guān)系曲線確定，且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：（1）最后兩擊的平均夯沉量不大于：當(dāng)單擊夯擊能小于4000kNm時(shí)為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為40006000kNm時(shí)為200mm；（2）夯坑周圍不應(yīng)發(fā)生大的隆起(ln q)（3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。 共一百六十九頁（四） 夯擊遍數(shù)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定。一般可采用(ciyng)點(diǎn)夯23遍，最后再以低能量滿夯1遍。對(duì)于滲透性弱的細(xì)顆粒土地基，減少夯擊擊數(shù)，增加夯擊遍數(shù)。對(duì)于粗顆粒土，增

10、加夯擊擊數(shù)，減少夯擊遍數(shù)。共一百六十九頁（五）兩遍夯擊的時(shí)間間隔(jin g)兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔，取決于超孔隙水壓力的消散時(shí)間。滲透性較差的黏性土地基間隔時(shí)間34周，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊。針對(duì)滲透性較差的黏性土地基，埋設(shè)袋裝砂井或者塑料排水板，加速孔隙水壓力的消散。共一百六十九頁（六）夯擊點(diǎn)布置(bzh)和夯擊范圍 夯擊點(diǎn)布置夯點(diǎn)位置可根據(jù)基礎(chǔ)平面形狀，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.53.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。共一百六十九頁 夯擊點(diǎn)布置(bzh)（等腰三角形布置(bzh)方法）保證了橫

11、向承重墻以及縱橫墻交接處墻基下均有夯點(diǎn)。共一百六十九頁 夯擊處理范圍大于建筑物基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度(shnd)的1/22/3，且不宜小于3m；對(duì)于有液化勢(shì)態(tài)的地層，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度不宜小于設(shè)計(jì)處理的深度。共一百六十九頁（七）墊層鋪設(shè)對(duì)場(chǎng)地地下水位在2.0m以下的砂礫石地基，可直接強(qiáng)夯，無需(wx)鋪設(shè)墊層；對(duì)地下水位較高的飽和粘性土和易液化流動(dòng)的飽和砂土，需鋪設(shè)墊層才能強(qiáng)夯；一般墊層厚度為50150cm，墊層材料宜采用粗顆粒的碎石、礦渣、砂礫石，同時(shí)粗顆粒粒徑宜小于10cm；共一百六十九頁例1：某場(chǎng)地表層為松散(sngsn)的砂土，厚度為7.5m，擬用強(qiáng)夯法處

12、理，現(xiàn)有質(zhì)量為20t的夯錘，請(qǐng)選擇起吊高度。對(duì)于砂土，有效加固(ji )深度78m的單擊能為3000kNm，錘的重力為200kN，則起吊高度為15m。共一百六十九頁例2：以下陳述(chnsh)與夯擊次數(shù)無關(guān)的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑側(cè)壁的隆起量 C、孔隙水壓力 D、兩遍夯的間隔時(shí)間例3：強(qiáng)夯法處理地基時(shí)，其處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍內(nèi)，且每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的（），并不小于3m。 A、1/4-3/4 B、1/2-2/3 C、1/5-3/5 D、1/3-1例4：強(qiáng)夯法中，夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯的次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，當(dāng)單擊能小于4000kNm時(shí)，最后兩擊的平

13、均夯沉量不大于（）mm。 A、50 B、80 C、120 D、150例5：強(qiáng)夯法不適用于如下哪種地基土 A、松散砂土 B、雜填土 C、飽和軟粘土 D、濕陷性黃土例6：強(qiáng)夯的加固深度與（）無關(guān) A、地下水位 B、梅那公式的修正系數(shù) C、夯錘底面積 D、夯擊次數(shù)共一百六十九頁例7：以下陳述與夯擊次數(shù)無關(guān)的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑側(cè)壁的隆起量 C、孔隙水壓力 D、兩遍夯的間隔時(shí)間例8：在確定強(qiáng)夯法處理地基的夯點(diǎn)夯擊次數(shù)時(shí)，下列哪一條可以不作為考慮的因素(yn s)（）A、土中超孔隙水壓力的消散時(shí)間 B、最后兩擊的平均夯沉量C、夯坑周圍地基的隆起程度 D、夯擊形成的夯坑深度例9：在強(qiáng)夯法施工中

14、，常用的夯錘重量為（）tA、515 B、1025 C、1530 D、2045例10：強(qiáng)夯加固地基主要是由于強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的（）對(duì)土體作用的結(jié)果。（多選題）A、剪應(yīng)力 B、剪切力 C、沖擊波 D、動(dòng)應(yīng)力共一百六十九頁例11：某濕陷性黃土地基采用強(qiáng)夯法處理，擬采用圓底夯錘，質(zhì)量12t，落距13m，梅那公式修正系數(shù)0.55，估算強(qiáng)夯處理的有效(yuxio)深度為（）m。A、5.67 B、6.87 C、7.5 D、8.2例12：某建筑場(chǎng)地為砂土場(chǎng)地，采用強(qiáng)夯密實(shí)法進(jìn)行加固，夯錘重量20t，落距離20m，該方法的有效加固深度為（）A、67m B、78m C、89m D、99.5m共一百六十

15、九頁4、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(1) 施工(sh gng)機(jī)具及設(shè)備夯錘 起重設(shè)備 脫鉤裝置共一百六十九頁夯錘(1) 施工(sh gng)機(jī)具及設(shè)備重量：國內(nèi)一般有6、10、12、16、20、25、30、30t等材料：鑄鐵：穩(wěn)定性好，夯坑深時(shí)容易造成起錘困難外鋼板內(nèi)混凝土：沖擊后晃動(dòng)大形狀：圓形、方形，以及氣孔(qkng)式和封閉式。其中以圓形氣孔(qkng)式較好。共一百六十九頁 起重(q zhn)設(shè)備(1) 施工(sh gng)機(jī)具及設(shè)備國外常采用履帶式起重機(jī)，通常噸位在100t以上；國內(nèi)通常使用小噸位起重機(jī)，其中采用滑輪組和脫鉤裝 置來 起落夯錘。共一百六十九頁 脫鉤(tu u)

16、裝置(1) 施工(sh gng)機(jī)具及設(shè)備施工時(shí)將夯錘掛在脫鉤裝置上，一旦達(dá)到預(yù)定高度，通過鋼絲繩開啟脫鉤裝置。共一百六十九頁(2) 施工(sh gng)步驟 清理并平整施工場(chǎng)地； 鋪設(shè)墊層 夯點(diǎn)放線定位標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程； 起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置；測(cè)量夯前錘頂高程以及夯點(diǎn)周圍地面標(biāo)高； 將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟(kiq)脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程以及夯點(diǎn)周圍的地面標(biāo)高； 重復(fù)步驟，按設(shè)計(jì)規(guī)定夯擊擊數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊； 換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟至，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊； 用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程，停歇規(guī)定的間歇時(shí)間； 在規(guī)

17、定的時(shí)間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。共一百六十九頁(3) 施工(sh gng)要點(diǎn)正式施工前進(jìn)行試夯；強(qiáng)夯前應(yīng)查明場(chǎng)地范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物、管線的情況，采取必要措施來防止施工破壞；設(shè)置隔振溝等隔振或防振措施；宜采取措施，使地下水位低于坑底面以下2m；施工中經(jīng)常對(duì)夯錘、脫鉤裝置等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查；施工順序是先深后淺，即先加固(ji )深層土，再加固(ji )淺層土；夯錘起落過程中，除司機(jī)外，其余人員均需退到安全線外。共一百六十九頁(4) 施工(sh gng)監(jiān)測(cè)開夯前檢查夯錘和落距；校核夯點(diǎn)放線；施工中檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊

18、的夯沉量；施工中對(duì)各項(xiàng)參數(shù)和施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄；必要時(shí)，可增加深層沉降、水平位移、孔隙水壓力和振動(dòng)(zhndng)加速度的觀測(cè)。共一百六十九頁(5) 質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查方法原位測(cè)試：包括標(biāo)貫試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)、動(dòng)力(dngl)觸探、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切、波速試驗(yàn)等；室內(nèi)土工試驗(yàn) 檢查的時(shí)間間隔 檢查的時(shí)間間隔根據(jù)土的性質(zhì)決定。對(duì)于碎石土和砂土地基，間隔取12周；對(duì)于低飽和度的粉土和黏性土地基，間隔取24周；竣工驗(yàn)收承載力檢驗(yàn)的數(shù)量 根據(jù)場(chǎng)地復(fù)雜程度和建筑物的重要性確定簡(jiǎn)單場(chǎng)地上一般建筑(jinzh)物，每個(gè)建筑(jinzh)地基的載荷試驗(yàn)點(diǎn)不少于3點(diǎn)；復(fù)雜場(chǎng)地或重要地基應(yīng)增加檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)。共一百六

19、十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁工程實(shí)例茂名30萬t乙烯(y x)工程60萬m2礫質(zhì)粘性土回填地基的強(qiáng)夯處理（一）工程概括共一百六十九頁 回填土地基，一般深度47m，最深達(dá)89m?；靥钔临|(zhì)量差，土質(zhì)(t zh)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，密實(shí)性差，承載力很低，存在不同程度的濕陷性，不宜作為天然地基持力層。共一百六十九頁（二）地基處理(chl)方案的可行性分析共一百六十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁4.2 Dynamic replacement1、 Introduction有效加固深度不超過7m，對(duì)淤泥、泥炭等粘性軟弱土層，強(qiáng)夯置換(zhhun)墩應(yīng)穿透軟土層，到達(dá)較硬土層。原理：沖擊力

20、強(qiáng)行將砂、碎石擠填到飽和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實(shí)砂、石層。同時(shí)下臥飽和軟土，在動(dòng)力作用下排水固結(jié)，強(qiáng)度提高。分類：整式置換將碎石整體擠入淤泥中，作用機(jī)理類似換土墊層。樁式置換將碎石填筑在土體中，部分(b fen)碎石樁間隔夯入軟土中。共一百六十九頁整式(zhn sh)置換樁式置換(zhhun)共一百六十九頁2、Design and calculation(1)單擊夯擊能 E940(H1-2.1) Ew=940(H1-3.3)E單擊夯擊能適宜值；Ew單擊夯擊能最低值(2)夯擊擊數(shù) 通過現(xiàn)場(chǎng)試夯確定(qudng)，且應(yīng)滿足以下條件：墩體穿透軟弱土層；累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長的1.52倍

21、最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能較大時(shí)，不大于100mm共一百六十九頁(3)材料 采用塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30。形成墩體后，在施工基礎(chǔ)前，墩頂應(yīng)鋪設(shè)一層厚度(hud)不小于500mm厚的壓實(shí)墊層，墊層材料可與墩體相同，粒徑不宜大于100mm。共一百六十九頁4.2 碎（砂）石樁（Granular Pile）1、概述(i sh)碎(砂)石樁碎石樁(stone pile)和砂石樁(sand-gravel pile)總稱為(chn wi)碎(砂)石樁，國外又稱為(chn wi)粗顆粒土樁。碎石樁 施工方法 按成樁過程和作

22、用可分為四類：擠密法、置換法、排土法和其他 方法(袋裝碎石法)。 適用范圍 適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基。 對(duì)處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。共一百六十九頁1、概述(i sh)(2) 砂石樁 施工方法 通常的成樁方法有振動(dòng)(zhndng)成樁法和沖擊成樁法。 適用范圍 適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和雜填土等地基，也可以處理可液化地基。共一百六十九頁2、作用(zuyng)機(jī)理(1) 對(duì)松散砂土地基加固原理擠密作用 松散單粒結(jié)構(gòu)顆粒排列不穩(wěn)定動(dòng)力或靜力作用顆粒結(jié)構(gòu)重新排列密實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)排水減壓作用

23、增加(zngji)了人工豎向排水減壓通道。抗液化作用砂基預(yù)振效應(yīng) 樁間可液化土層受到擠密和振密作用； 碎石樁、砂石樁排水通道減壓作用； 振動(dòng)應(yīng)變歷史作用。碎(砂)石樁加固都具有擠密、置換、排水、墊層和加筋作用。共一百六十九頁2、作用(zuyng)機(jī)理(2) 對(duì)黏性土地基加固原理置換作用 用碎石換填不良地基。排水固結(jié)作用 增加了人工(rngng)豎向排水通道，從而加快地基的固結(jié)。共一百六十九頁3、碎石樁設(shè)計(jì)(shj)計(jì)算(1) 加固(ji )范圍當(dāng)用于多層建筑和高層建筑，宜在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴(kuò)大13排樁；當(dāng)要求消除地基液化時(shí)，在基礎(chǔ)外緣寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m。(2) 樁位布

24、置大面積滿堂處理，樁位宜用等邊三角形布置；獨(dú)立或條形基礎(chǔ)，樁位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；圓形或環(huán)形基礎(chǔ)宜用放射形布置。共一百六十九頁(3) 樁長選擇(xunz)樁長一般不小于4m；當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度不大時(shí)，應(yīng)按相對(duì)硬層埋藏深度確定；當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度較大時(shí)，應(yīng)按建筑物容許沉降量確定樁長；對(duì)有抗震要求的砂土(sh t)地基，應(yīng)按抗震加固深度確定樁長；(4) 樁距一般采用1.52.5m；(5) 樁徑選擇30KW振沖器成樁時(shí)，碎石樁樁徑一般為7001000mm；沉管法成樁時(shí)，碎石樁樁徑為300800mm；處理飽和黏性土地基宜選用較大的樁徑。共一百六十九頁(6) 樁體填料(tinlio)選

25、擇采用含泥量不大于5的碎石(su sh)、卵石、碎磚、礦渣等材料；填料粒徑一般不超過80mm；碎石常用的粒徑為550mm。(7) 墊層設(shè)置樁頂鋪設(shè)墊層厚度一般為200500mm。共一百六十九頁(8) Characteristic value of bearing capacity承載力特征值應(yīng)通過(tnggu)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可采用單樁和處理后樁間土承載力特征值按下式估算：Characteristic value of bearing capacity of stone pile composite subgrade, kPaCharacteristic value of

26、bearing capacity of pile, kPaCharacteristic value of bearing capacity of surrounding soil, kPaPile-soil area replacement ratioDiameter of pileEquivalent diameter承載力特征值等效直徑樁體直徑樁土面積置換率共一百六十九頁Spacing between piles、 spacing between piles in the horizontal and vertical directions, respectively黏性土地基(dj)如無

27、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)資料，初步設(shè)計(jì)時(shí)復(fù)合地基(dj)的承載力特征值也可按下式計(jì)算：where：Pile-soil stress ratio, taken as: 2-4Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern:Arranged by rectangle pattern:等邊三角形布置正方形布置矩形布置共一百六十九頁4、Designing and calculation of sand-gravel pile(1) 砂土或粉土地基擠密加固(ji )的樁距計(jì)算根據(jù)要求(yoqi)的孔隙比計(jì)算:Arranged

28、 by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern:樁距計(jì)算的假設(shè)：根據(jù)擠密作用原理；假定砂樁擠密范圍內(nèi)的土體積擠密前后相等。S砂石樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算共一百六十九頁式中：spacing between the sand-gravel piles，(m)；diameter of the sand-gravel pile，(m)；modified coefficient，當(dāng)考慮振動(dòng)下沉(xi chn)密實(shí)作用時(shí)，可取1.11.2；不考慮振動(dòng)下沉(xi chn)密實(shí)作用時(shí)，可取1.0；natural void ratiorequir

29、ed void ratio；可按下式計(jì)算(j sun)：void ratio of the soil in the loosest state;required relative density，generally taken as: 0.70.85。void ratio of the soil in the densest state;樁間距砂石樁樁徑天然孔隙比要求孔隙比修正系數(shù)土體最松散狀態(tài)孔隙比土體最密實(shí)狀態(tài)孔隙比要求密實(shí)度共一百六十九頁4、Design and calculation of sand-gravel pile(2) 黏性土地(td)基置換處理的樁距計(jì)算根據(jù)置換(zhhun

30、)率進(jìn)行計(jì)算： Determine the area replacement ratio;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel pile composite subgrade;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel pile;Area replacement ratio;so the area replacement ratio can be written as:Characteristic value of bearing capacity of

31、 surrounding soil, kPa共一百六十九頁 The diameter of the sand-gravel pile is denoted by d, so the cross-sectional area of the sand-gravel pile can be written as: The area replacement ratio can be expressed as:so the treating area corresponding to one sand-gravel pile can be written in the following form:共一

32、百六十九頁Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern: The spacing between the sand-gravel piles can be expressed as:共一百六十九頁Example1:For a loose sand subgrade, the natural void ratio e0=0.85, the void ratio of the soil in the loosest and densest state, emax=0.90 and emin=0.60, r

33、espectively. Now, the sand-gravel pile method is introduced to improve the loose sand subgrade. The required relative density Dr=0.80 and the modified coefficient =1.15. The diameter of the sand-gravel pile d=0.80m and equilateral triangular pattern of sand-gravel pile is adopted. The characteristic

34、 value of sand-gravel pile and surrounding soil, fpk=250kPa and fsk=100kPa. Determine the spacing between the sand-gravel piles s and the characteristic value of bearing capacity of sand-gravel composite subgrade, fspk. Solutiona、Determine the required void ratio after subgrade improvement e1From eq

35、uation,共一百六十九頁b、Determine the spacing between the sand-gravel piles sExample1:From equation,c、Determine the characteristic value of bearing capacity of composite subgrade共一百六十九頁Example2:For a soft clay subgrade, the equilateral triangular pattern of stone pile method is adopted to improve the soft s

36、ubgrade. The characteristic value of bearing capacity of the pile, fpk=250kPa. The characteristic value of bearing capacity of the surrounding soil, fsk=90kPa. The required characteristic value of the composite subgrade, fspk=150kPa. Determine the replacement ratio m and spacing between the stone pi

37、les s.Solutiona、Determine the replacement ratio, m共一百六十九頁b、Determine the spacing between the stone piles sExample2:共一百六十九頁5、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)a、施工機(jī)具(jj)與設(shè)備(Construction machine and equipment) 振沖器利用自振配合高壓水沖擊進(jìn)行作業(yè)的工具。 電控系統(tǒng)擔(dān)負(fù)整個(gè)場(chǎng)地的施工供電。 給水設(shè)

38、備一般采用二級(jí)供水系統(tǒng)，一級(jí)為水源至施工用水箱，二級(jí)為由水箱至振沖器。 振沖作業(yè)需要的大量起吊設(shè)備汽車吊，履帶吊或自行井架式專用吊機(jī)。 裝載機(jī)主要用于裝制樁填料。 排污系統(tǒng)保護(hù)環(huán)境。共一百六十九頁共一百六十九頁吊機(jī)起重(q zhn)系統(tǒng)振動(dòng)(zhndng)系統(tǒng)共一百六十九頁b、施工(sh gng)前準(zhǔn)備工作(Preparatory work)勘察場(chǎng)地，了解其地形、地物情況；成樁試驗(yàn)(shyn)，確定有關(guān)施工參數(shù)。5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)接上節(jié)共一百六十九頁c、施工(

39、sh gng)步驟(Construction steps)5、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)接上節(jié)清理平整施工場(chǎng)地，布置樁位；施工機(jī)具就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位；啟動(dòng)振沖器，使之徐徐沉入土層，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。記錄振沖器經(jīng)過各深度的水壓、電流和留振時(shí)間；造孔后邊提升振沖器邊沖水直至孔口，再放置孔底，重復(fù)兩三次擴(kuò)大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，開始填料制樁。振沖器提升，填料。將振沖器沉入填料中進(jìn)行振密制樁，當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定的密度電流值和規(guī)定的留振時(shí)間后，將振沖器提升3050cm

40、。重復(fù)以上步驟，自下而上逐段制作樁體直至孔口，記錄各段深度的填料量，最終電流值和留振時(shí)間，且均符合設(shè)計(jì)規(guī)定。關(guān)閉振沖器和水泵。共一百六十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁共一百六十九頁d、施工(sh gng)順序(Construction subsequence)5、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)間隔跳打法自中部向邊緣打分區(qū)段同時(shí)向外打共一百六十九頁5、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspect

41、ion) (2) 沉管法(Immersed tube method)主要(zhyo)用于砂石樁的一種干法施工。分為振動(dòng)成樁法和沖擊成樁法。飽和松散的砂性土，選擇振動(dòng)成樁法。軟弱黏性土，選擇沖擊成樁法或振動(dòng)成樁法。a、 施工機(jī)具與設(shè)備(Construction machine and equipment)振動(dòng)沉樁機(jī)、帶樁靴的樁管、加料設(shè)備b、振動(dòng)成樁法的施工步驟(Construction steps)c、沖擊成樁法的施工步驟(Construction steps)共一百六十九頁沉管法的施工(sh gng)步驟共一百六十九頁5、施工(sh gng)及質(zhì)量檢查(Construction and qu

42、ality inspection) (3) 質(zhì)量檢查和工程驗(yàn)收(Engineering receiving inspection )一般均應(yīng)間隔一定(ydng)時(shí)間方可進(jìn)行質(zhì)量檢查；對(duì)黏性土地基，間隔時(shí)間可取34周；常用的方法有單樁靜載荷試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)。共一百六十九頁1.靜力載荷(zi h)試驗(yàn) STATIC LOAD TEST 載荷試驗(yàn)是保持地基(dj)土的天然狀態(tài)和模擬建筑物的荷載條件，通過一定面積的承壓板向地基(dj)施加豎向荷載，觀察研究地基(dj)土變形和強(qiáng)度規(guī)律的一種原位試驗(yàn)。 共一百六十九頁平板載荷(zi h)試驗(yàn)（PLT）共一百六十九頁圖1 幾種(j zhn)常用的平板載荷

43、試驗(yàn)設(shè)備共一百六十九頁2.靜力觸探試驗(yàn)(shyn)CPT共一百六十九頁觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)(chundng)式，反力裝置為地錨式共一百六十九頁3. 標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)貫入試驗(yàn)(SPT)Standard Penetration test共一百六十九頁SPT in progress.共一百六十九頁SPT setup共一百六十九頁Close up of SPT hammer共一百六十九頁4.3 Cement Fly-ash Gravel PileCFG在碎石樁基礎(chǔ)上加入適量石灰、粉煤灰和水泥，加水拌和制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，與周圍地基土體形成(xngchng)復(fù)合地基。CFG樁和樁間土一起，

44、通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基。褥墊層是CFG樁和樁間土形成復(fù)合地基的必要條件，是不可(bk)缺少的一部分。水泥粉煤灰碎石樁1、Introduction概述共一百六十九頁樁體混凝土等級(jí)(dngj)：C10-C25。樁頂褥墊層材料：中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石。樁頂褥墊層厚度：150-300mm。1、Introduction概述共一百六十九頁2、Applied area適用于處理(chl)粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過試驗(yàn)確定其適用性。適用范圍共一百六十九頁置換(zhhun)作用（主要作用）擠密作用褥墊層作用3、Principle of reinfor

45、cement加固機(jī)理共一百六十九頁 樁中的水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及(yj)與粉煤灰的凝硬反應(yīng)，生成了不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，使樁具有更高的樁體模量和強(qiáng)度。樁體的置換作用共一百六十九頁對(duì)于砂性土、粉土和塑性指數(shù)(zhsh)較小的粘性土，采用非擠土法施工時(shí)，施工對(duì)土體的振動(dòng)或擠密提高了強(qiáng)度。擠密作用共一百六十九頁褥墊層的作用 保證樁、土共同承擔(dān)荷載； 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中； 褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比； 水平荷載作用(zuyng)下褥墊層厚度，可以調(diào)整樁、 土應(yīng)力分布共一百六十九頁保證樁與土共同承擔(dān)(chngdn)荷載褥墊層作用共一百六十九頁調(diào)整樁與土垂直(chuzh)和水平荷載的分擔(dān)作

46、用褥墊層作用共一百六十九頁調(diào)整樁與土垂直和水平荷載(hzi)的分擔(dān)作用褥墊層作用共一百六十九頁S 等邊三角形或方形布置 可只在基礎(chǔ)(jch)范圍內(nèi)布置 直徑d 350600mm 樁距s 35d 褥墊層厚度150300mm 褥墊層材料最大粒徑30mm 天然地基承載力較高，復(fù)合(fh)地基 承載力提高幅度不大時(shí)，可采用大一些的樁距。平面布置、樁徑、樁距4、Designing and calculation設(shè)計(jì)與計(jì)算共一百六十九頁承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)(shyn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下式估算：復(fù)合地基的承載力特征值 kPa單樁豎向承載力特征值 kN處理后樁間土承載力的特征值，可取天然

47、(tinrn)地基的承載力特征值 kPa樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取0.750.95，天然地基承載力較高時(shí)取大值4、Designing and calculation共一百六十九頁fsk的取值：1、當(dāng)采用非擠土成樁工藝時(shí)，取天然地基承載力特征值；2、當(dāng)采用擠土樁成樁工藝時(shí)，（1）對(duì)可擠密的一般(ybn)粘性土，取1.1-1.2倍天然地基承載力特征值（2）對(duì)不可擠密土，施工速度慢，取天然（3）對(duì)不可擠密土，施工速度快，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定共一百六十九頁 單樁豎向承載力特征值Ra的取值，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1) 當(dāng)采用(ciyng)單樁荷載試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以安

48、全系數(shù)2；當(dāng)無單樁載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算：共一百六十九頁樁體試塊抗壓強(qiáng)度平均值應(yīng)滿足(mnz)下式要求：共一百六十九頁Deformation of reinforced soil layerDeformation of subjacent soil layerTherefore, the settlement of the composite subgrade can be expressed as: Calculation of Composite subgrade settlement共一百六十九頁For the reinforced soil layer, the correspo

49、nding compressive modulus is equal to compressive modulus of the natural soil layer multiplying by Calculation of Composite subgrade settlement共一百六十九頁Based on the stratified summation method, the settlement of the composite subgrade can be further written as: Calculation of Composite subgrade settle

50、ment共一百六十九頁5、Construction of CFG piles按照施工工藝不同，分為擠土和非擠土兩類振動(dòng)沉管法施工(sh gng)擠土法螺旋鉆施工非擠土法 長螺旋鉆孔灌注(gunzh)成樁適用于地下水位以上黏土、粉土、素填土、中等密實(shí)以上的砂土；穿透力強(qiáng)、低噪聲、無振動(dòng)、無泥漿污染；要求樁長范圍內(nèi)無地下水；CFG樁的施工共一百六十九頁(2) 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁適用于黏土(nint)、粉土、砂土以及對(duì)噪聲或泥漿污染有嚴(yán)格要求的場(chǎng)地；各個(gè)性能要優(yōu)于長螺旋鉆孔灌注成樁；施工(sh gng)步驟：樁機(jī)就位混合料攪拌鉆進(jìn)成孔灌注及拔管移機(jī)共一百六十九頁(3) 振動(dòng)(zhndng)

51、沉管灌注成樁適用于黏土、粉土和素填土地基；施工(sh gng)步驟：樁機(jī)就位沉管鉆進(jìn)成孔投料振動(dòng)拔管封頂共一百六十九頁(4) 成樁施工注意事項(xiàng)振動(dòng)沉管灌注成樁，樁頂浮漿厚度不宜超過200mm;施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不少于0.5m; 設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高離地面不大于1.5m時(shí)，保護(hù)樁長可取500700mm，上部用土封頂；樁頂標(biāo)高離地面較大時(shí)，保護(hù)樁長可設(shè)置7001000mm，上部用粒狀材料封頂?shù)降乇?。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度；褥墊層鋪設(shè)(p sh)宜采用靜力壓實(shí)法；滿堂布樁，均不宜從四周向內(nèi)推進(jìn)施工；新舊樁施工間隔不小于7天；基槽人工開挖和機(jī)械開挖的選擇。共一百六十九頁Qua

52、lity control 樁身混合料配合比、塌落度和提拔鉆桿速度、成孔深度、混合料灌入量樁頂位移監(jiān)測(cè)(jin c)；Quality inspection樁間土檢查；(標(biāo)貫和靜、動(dòng)力觸探、現(xiàn)場(chǎng)取芯)單樁和復(fù)合地基檢查；(靜載荷試驗(yàn))應(yīng)抽取不少于總樁數(shù)10%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)；5、Quality Control and Inspection of CFG pilesCFG樁質(zhì)量控制和檢查共一百六十九頁例題(lt)1水泥粉煤灰碎石樁直徑為0.5m，樁長為18m，樁身強(qiáng)度為1200kPa，地基承載力100kpa，已知樁側(cè)摩阻力10kpa，樁端阻力150kpa，取=0.5，樁截面面積為0.196m2

53、。求：1、復(fù)合地基承載力達(dá)到120kpa時(shí)的置換(zhhun)率 2、若置換率為m=0.15，求復(fù)合地基的承載力解：(1) 按照樁長確定單樁的承載力為：(2) 按照樁身強(qiáng)度確定單樁的承載力為：共一百六十九頁(3) 取較小值，單樁承載力取78.4kN。則置換(zhhun)率為：(4) 已知置換率，求解(qi ji)復(fù)合地基承載力：共一百六十九頁例題(lt)2某場(chǎng)地采用(ciyng)CFG樁處理，樁徑350mm，樁長10m，樁體試塊抗壓強(qiáng)度平均值為3MPa，按樁側(cè)土摩阻力特征值與樁端土的承載力特征值計(jì)算樁承載力特征值100kN，單樁豎向承載力特征值為多少？共一百六十九頁例題(lt)3計(jì)算CFG樁復(fù)

54、合地基承載力時(shí)，樁間土承載力應(yīng)進(jìn)行折減，這是因?yàn)椋篈、CFG樁施工時(shí)樁間土的擾動(dòng)B、CFG樁樁體變形較小，樁間土承載力不能充分發(fā)揮C、在樁與基礎(chǔ)(jch)之間采用了褥墊層，樁體分擔(dān)了較多的荷載D、樁的置換率較大，樁間土承擔(dān)的荷載較小共一百六十九頁例題(lt)4在工程中，CFG樁的褥墊層厚度(hud)一般取為（）cm：A、5-10 B、15-30 C、30-50 D、50-100例題5CFG樁處理地基在竣工驗(yàn)收時(shí)，樁身完整性可采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)法，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的（）A、5% B、10% C、15% D、20%共一百六十九頁例題(lt)6CFG樁可不配筋（抗水平力）的的緣由(yunyu)為

55、：A、CFG樁主要通過基礎(chǔ)與褥墊層之間的摩擦力來傳遞水平力，褥墊層是散體結(jié)構(gòu)，傳遞到樁體的水平力較小B、CFG樁本身具有很強(qiáng)的抗水平荷載能力C、傳遞到樁體的水平力雖然很大，但是荷載可以擴(kuò)散D、在荷載作用下，樁承擔(dān)較多荷載，隨時(shí)間增長，樁體產(chǎn)生一定沉降，但荷載逐漸向樁體轉(zhuǎn)移共一百六十九頁例題(lt)7（多選題）CFG樁主要由（）和水拌合而成。A、石灰(shhu) B、水泥 C、粉煤灰 D、碎石例題8（多選題）對(duì)CFG樁樁間土承載力，下述說法不正確（）A、采用非擠土法施工時(shí)，樁間土承載力等于地基天然承載力B、采用擠土法施工時(shí)，樁間土承載力大于地基土天然承載力C、對(duì)可擠密的樁間土采用擠土法施工時(shí)，樁

56、間土承載力高于地基天然承載力D、對(duì)不可擠密的結(jié)構(gòu)性土采用擠土法施工時(shí)，樁間土承載力應(yīng)小于地基天然承載力共一百六十九頁例題(lt)9（多選題）CFG樁單樁承載力特征值的影響(yngxing)因素為（）。A、樁體試塊抗壓強(qiáng)度值 B、樁周土側(cè)阻力 C、樁端土承載力 D、樁間土強(qiáng)度例題10（多選題）CFG樁，褥墊層的作用是（）A、保證樁土共同承擔(dān)荷載B、調(diào)整樁土荷載分擔(dān)作用C、有利于地下水的排出D、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中共一百六十九頁4.4 Lime Pile1、IntroductionDefinition of Lime Pile指用人工或機(jī)械在土體中成孔，然后灌入生石灰或生石灰與其它活性、非活性材

57、料的混合物，經(jīng)振壓或夯壓后形成的密實(shí)樁體。Applied area:飽和黏性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土等地基；特別適用于新填土和淤泥，因?yàn)榭裳杆俑淖?gibin)欠固結(jié)狀態(tài)不適用于地下水位以下的砂類土；或地下水的酸性過高。石灰樁共一百六十九頁2、Reinforcement principle成孔擠密 在粗顆粒土中擠密效果較好。吸水作用 CaO水化需要水，Ca(OH)2的孔隙吸收水，孔隙比減小。(3) 膨脹擠密 生石灰吸水膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的擠壓力。離子交換(l z jio hun) 軟土的鈉離子與石灰中的鈣離子發(fā)生置換，在石灰樁表面形成一層硬殼層。置換作用 軟土由強(qiáng)度較高的石灰代替。(6)

58、 減荷作用 石灰樁樁體飽和重度小于天然土體的飽和重度，減小下臥層自重應(yīng)力。 共一百六十九頁2、Reinforcement principle石灰樁復(fù)合地基工作機(jī)理(j l)：石灰樁屬于柔性樁樁土變形協(xié)調(diào)，類似于人工墊層沉降主要來自于樁端以下土層，復(fù)合土層的沉降一般為樁長的5-8共一百六十九頁3、Design and calculation(1) 材料固化劑生石灰摻合料粉煤灰、火山灰、爐渣等工業(yè)廢料石灰和摻合料的體積比1：1或1：2當(dāng)?shù)鼗枰潘ǖ罆r(shí)，可在樁頂以上(yshng)設(shè)200300mm厚的砂石墊層石灰樁留500mm以上的孔口高度，并用含水量適當(dāng)?shù)恼承酝练饪?，封口材料必須夯?shí)，封口標(biāo)高

59、應(yīng)略高于原地面共一百六十九頁3、Design and calculation(2) 樁徑、樁距及布樁要求(yoqi)宜選用細(xì)而密的布樁方式樁徑300mm-400mm等邊三角形或矩形布樁中心距采用23倍成孔直徑石灰樁可僅布置在基礎(chǔ)底面下共一百六十九頁3、Design and calculation(3) 地基處理深度當(dāng)需要加固的軟弱土層不厚時(shí)，應(yīng)盡量(jnling)考慮石灰樁穿過軟弱土層進(jìn)入較好土層當(dāng)軟弱土層較厚時(shí)，應(yīng)根據(jù)復(fù)合地基承載力及變形的需要確定樁長當(dāng)采用洛陽鏟成孔，樁長不超過6m當(dāng)采用機(jī)械成孔，樁長不超過8m共一百六十九頁Characteristic value of bearing c

60、apacity of Lime pile composite subgrade;Limiting ratio value of the compressive strength of Lime pile;Characteristic value of bearing capacity of the reinforced soil;Area replacement ratio; the diameter of the Lime pile is taken as diameter of pore multiplying 1.11.2.(4) Bearing capacity calculation