基礎(chǔ)工程第五章地基處理

1、 第5章 地基處理 5.1 概 述一、建筑物的地基處理目的與意義 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)解決以下四方面問(wèn)題：(1)地基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性問(wèn)題(2)地基的變形問(wèn)題(3)地基的滲漏與溶蝕問(wèn)題(4)地基振動(dòng)液化問(wèn)題二、地基處理的對(duì)象1、軟弱地基 特性：含水量高 ，孔隙比大 ，壓縮性高 ， 滲透性差 ，結(jié)構(gòu)性較強(qiáng) 。 分布：沿海地區(qū)，江河附近的河漫灘地區(qū)。包括充填土和雜填土地區(qū)。2、不良地基(1)濕陷性黃土地基(2)膨脹土地基(3)泥炭土地基(4)多年凍土地基(5)巖溶與土洞地基(6)山區(qū)地基(7)飽和粉細(xì)砂與粉土地基 2 三、地基處理方案的確定1、準(zhǔn)備工作(1)搜集詳勘資料和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料(2)論證地基處理的

2、必要性(3)調(diào)查本地區(qū)地基處理經(jīng)驗(yàn)和施工條件2、地基處理方法確定的步驟(1)初選幾種可行的方案(2)選擇最佳方案(3)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)四、地基處理施工注意事項(xiàng)(1)技術(shù)交底與質(zhì)量監(jiān)理(2)做好監(jiān)測(cè)工作(3)處理效果檢驗(yàn)5.2 機(jī)械壓實(shí)法一、土的壓實(shí)原理(1)測(cè)試土的最優(yōu)含水率(2)按最優(yōu)含水率控制施工中被壓實(shí)土的含水率二、分層碾壓(1)碾壓每層素土2030cm；(2)適用含水率不大的素土；(3)承載力特征值可達(dá) 圖5.1 擊實(shí)曲線3 三、振動(dòng)壓實(shí)法(1)用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)壓實(shí)松散土，對(duì)粗粒土振動(dòng)13min，對(duì)細(xì)粒土振動(dòng)35min；(2)適用于松散砂土、砂性雜填土、含少量黏性土的建筑垃圾、爐渣等填土；(3)壓

3、實(shí)深度可達(dá)1.5m，承載力特征值可達(dá) 。5.3 強(qiáng)夯法一、概述 強(qiáng)夯打擊松散軟土?xí)r可產(chǎn)生很大沖擊波，使周圍軟土產(chǎn)生震裂，可使軟粘土或飽和砂土排水固結(jié)，達(dá)到很好的加固效果。二、強(qiáng)夯法的設(shè)備與施工1、強(qiáng)夯法的機(jī)具設(shè)備(1)夯錘：錘重常用 ，最大可達(dá) 。(2)起重機(jī)(3)自動(dòng)脫鉤裝置2、強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理(1)動(dòng)力密實(shí)機(jī)理(2)動(dòng)力固結(jié)機(jī)理(3)動(dòng)力置換機(jī)理3、強(qiáng)夯法的施工工藝(1)夯前進(jìn)行詳細(xì)地基勘察；(2)現(xiàn)場(chǎng)試夯與測(cè)試；(3)清理平整場(chǎng)地；(4)確定第一遍夯點(diǎn)位置；(5)起重機(jī)就位；(6)起吊夯錘至預(yù)訂高度脫鉤夯擊地基，并測(cè)量錘頂高程；(7)重復(fù)步驟(6)按設(shè)計(jì)夯擊次數(shù)完成一個(gè)點(diǎn)的夯擊；(8

4、)重復(fù)步驟(5)(7)按設(shè)計(jì)夯點(diǎn)次序完成第一遍全部點(diǎn)的夯擊；(9)整平場(chǎng)地測(cè)量高程；(10)按規(guī)定的間隔時(shí)間重復(fù)以上步驟完成設(shè)計(jì)的遍數(shù)；(11)強(qiáng)夯效果質(zhì)量檢測(cè)。4三、強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)1、有效加固深度(1)公式計(jì)算： ， 式中 夯錘重； 落距； 與土性和夯能有關(guān)的系數(shù)。(2)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值，查表9.2(3)現(xiàn)場(chǎng)試夯2、強(qiáng)夯的單位夯能 粗粒土取 細(xì)粒土取3、選用夯錘與落距 按夯錘和起重機(jī)型號(hào)，結(jié)合所需的加固深度確定落距。4、確定每個(gè)夯點(diǎn)重復(fù)夯擊次數(shù) 由現(xiàn)場(chǎng)試夯所得夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線確定最佳夯擊次數(shù)。并應(yīng)同時(shí)滿足以下三條： 1)最后兩擊平均夯沉量：?jiǎn)螕裟?時(shí)為50mm；單擊能 時(shí)為 100mm；單擊能

5、 時(shí)為200mm； 2)夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起； 3)不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。5、夯點(diǎn)平面布置(1)按設(shè)計(jì)起重機(jī)開行路線順序布置夯點(diǎn)；(2)夯點(diǎn)間距通常59m；(3)夯擊遍數(shù)按土性與夯擊能量確定，一般為23遍，相鄰兩遍的夯點(diǎn)在平面上應(yīng)錯(cuò)開；(4)夯擊范圍應(yīng)大于建筑物平面范圍，每邊超出基礎(chǔ)邊應(yīng)為加固深度的 ，且不宜小于3m。 圖5.2 夯點(diǎn)平面布置5 6、兩遍夯擊之間的時(shí)間間隔 砂土、碎石土可連續(xù)夯擊，黏性土應(yīng)間隔34周。7、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試調(diào)整 在現(xiàn)場(chǎng)小范圍內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)，按其調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，最后確定夯擊參數(shù)。四、強(qiáng)夯法的適用范圍1、適用的地基土質(zhì) 包含松散碎石、砂土、粉土及黏性土。也包括建

6、筑垃圾、雜填土等。2、夯擊振動(dòng)影響的范圍 一般可達(dá)30m。五、強(qiáng)夯加固地基的效果(1)提高地基承載力可達(dá)15倍；(2)有效加固深度一般可達(dá)510m；(3)可消除砂土液化；(4)可消除黃土濕陷；(5)可有效減少地基沉降量。六、對(duì)強(qiáng)夯法的評(píng)價(jià)1、優(yōu)點(diǎn) 簡(jiǎn)單方便、加固效果好、施工速度快、費(fèi)用低。2、缺點(diǎn) 噪音大、分析理論不成熟，需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、振動(dòng)對(duì)周圍建筑影響大。6 5.4 換填墊層法一、概述1、換填墊層方法 挖除受力較大的局部軟弱土，填筑性能穩(wěn)定的素土。2、換填墊層的材料(1)理想材料為級(jí)配良好的卵石、碎石、砂土等；(2)素土；(3)灰土。(4)工業(yè)廢料、礦渣等3、換填墊層的作用(1)提高地基承載

7、力； (2)減小地基沉降量；(3)加速軟土的排水固結(jié)； (4)防止凍脹；(5)消除膨脹土的脹縮作用。二、墊層的設(shè)計(jì) 圖5.3 墊層的尺寸設(shè)計(jì)1、墊層的厚度 按軟土層承載力確定： ， 2、墊層的寬度 頂部寬度應(yīng)便于施工，底部寬度為： 式中 按表9.3確定。三、墊層的施工 對(duì)不同土料按表9.4中所選施工機(jī)械確定分層壓實(shí)厚度，并按最優(yōu)含水率控制施工土料的含水率進(jìn)行施工。 7 四、墊層的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 施工中采用壓實(shí)系數(shù)控制質(zhì)量： 式中 墊層施工要求達(dá)到的干密度； 由試驗(yàn)確定的墊層材料最大干密度。五、換土墊層的承載力 對(duì)于重要工程應(yīng)預(yù)先進(jìn)行載荷試驗(yàn)確定，對(duì)一般工程可按經(jīng)驗(yàn)查表9.5確定。5.5 預(yù)壓固結(jié)

8、法一、預(yù)壓法的原理與作用1、預(yù)壓法分類(1)堆載預(yù)壓法； (2)真空預(yù)壓法。2、預(yù)壓法適用土質(zhì) 適用于深厚的淤泥、淤泥質(zhì)土和沖填土等飽和黏性土。3、預(yù)壓法原理 預(yù)先加載使地基土層預(yù)先完成沉降，工程建造前卸載使地基土回彈，在工程加載作用下地基按回彈再壓縮曲線變化。4、打砂井加快固結(jié)時(shí)間 圖5.4 壓縮、回彈與再壓縮曲線5、技術(shù)發(fā)展(1)真空預(yù)壓代替堆載預(yù)壓法，可節(jié)省費(fèi)用； (2)袋裝砂井代替砂井，可節(jié)省砂料；(3)塑料排水板代替袋裝砂井，進(jìn)一步節(jié)省費(fèi)用和工期。 8 二、堆載預(yù)壓法1、預(yù)壓荷載的大小 1)通常預(yù)壓荷載與建筑物基底壓力相同； 2)對(duì)沉降有嚴(yán)格要求的建筑應(yīng)超載預(yù)壓； 3)預(yù)壓荷載應(yīng)小于

9、極限荷載。2、堆載的平面范圍 應(yīng)大于基礎(chǔ)外緣的范圍。3、加載速率 應(yīng)使沉降速率控制在每天 ，邊樁水平位移控制在每天 ，孔隙水壓力增量控制在預(yù)壓荷載增量的 以下。4、排水砂井 普通砂井直徑300500mm，袋裝砂井直徑70100mm，砂井間距按土的滲透系數(shù)和固結(jié)時(shí)間確定，砂井深度按下臥層承載力和地基沉降驗(yàn)算確定。5、排水砂墊層 為了保證排水通暢，砂墊層厚度宜大于400mm。三、真空預(yù)壓法 真空預(yù)壓采用大氣負(fù)壓加載，要求鋪設(shè)密封膜不少于3層，膜下真空度應(yīng)保持在600mmHg以上。其它與堆載法相同。四、質(zhì)量檢驗(yàn) 預(yù)壓期間應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)地基變形與時(shí)間關(guān)系、孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系，并推算固結(jié)度和沉降量；預(yù)壓后

10、應(yīng)進(jìn)行原位抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)和室內(nèi)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)9 5.6 砂樁擠密法 1、適用范圍 松散砂土、素填土雜填土及飽和黏性土等。2、加固機(jī)理 擠密砂石樁具有擠密、置換、形成復(fù)合地基、加速排水固結(jié)等加固機(jī)理。3、砂樁設(shè)計(jì) 圖5.5 振動(dòng)擠密法施工 樁徑一般采用300600mm，樁距一般不大于4d，樁長(zhǎng)按穿越軟土層或沉降計(jì)算確定，承載力按現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。4、砂樁施工 擠密砂樁施工有振動(dòng)擠密施工法和錘擊擠密施工法兩種。施工順序一般從外圍向內(nèi)進(jìn)行或按間隔順序進(jìn)行。 圖5.6 錘擊擠密法施工10 5.7 振沖法一、振動(dòng)水沖法 采用起重機(jī)懸吊大功率振沖器在軟土中振沖成孔填石料成樁。該法也具有擠密作用。(1)

11、適用范圍 松散砂土、粉土及飽和黏性土等。(2)處理范圍 一般地基在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大12排樁，可液化地基在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大24排樁。(3)樁位布置 有梅花式布置和方格網(wǎng)式兩種形式。(4)樁的間距 按土的強(qiáng)度情況可選用1.52.5m。土的強(qiáng)度低者選小值。(5)加固的深度 按穿越軟土層或沉降計(jì)算確定。(6)填料 圖5.7 振沖法施工 碎石、卵石及礫石等。(7)樁徑 根據(jù)土性及置換量的要求，一般為0.81.2m。(8)復(fù)合地基承載力 按現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。二、干法振動(dòng)砂石樁 該法與水沖法基本相同，主要用于易于成孔的軟土層。11 5.8 化學(xué)加固法一、概述 化學(xué)加固法是采用化學(xué)漿液灌入或注入土中，使松散土體的骨架膠結(jié)成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高承載力減小沉降和消除液化的效果。常用漿液有水泥漿、水玻璃漿、紙漿液等。經(jīng)化學(xué)加固的土體一般呈樁體，與軟土共同形成復(fù)合地基，其承載力與土性和漿液種類及注漿量有關(guān)，需經(jīng)試驗(yàn)確定。二、灌漿法 此法一般先鉆孔，然后在孔內(nèi)放入注漿管進(jìn)行注漿。按灌漿壓力不同可分為滲透灌漿、擠密灌漿、劈裂灌漿三種。其注漿壓力依次增大。三、高壓噴射注漿法 圖5.8 旋噴高壓注漿法 此法是將注漿管插入土中，采用高壓噴射注漿。按噴射形式不同可分為旋噴法、定噴法、擺噴法三種。通常將